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MTODOS NOCONVENCIONAIS DE
USINAGEMUSINAGEM QUMICA
kleber camilo & Arthur abreu
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Usinagem Qumica
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O que ?
A usinagem qumica baseia-se no ataquequmico de metais para remover pequenasquantidades de metal da superfcie utilizandoreagentes como cidos e solues alcalinas.
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Usinagem Qumica: Histria
A qumica rudimentar no processo de gravao usava o cido ctrico hmilhares de anos.
Os pioneiros na utilizao da via qumica para conformar metais foram osgravadores;
Os artistas usavam at hoje, uma mistura chamada de gua-forte (cidontrico e gua);
Eles protegiam o local a ficar em relevo com mscaras, enquanto asexpostas eram corrodas pela soluo;
Eles foram os predecessores desse mtodo, porm em larga escala, omecanismo qumico ganhou robustez para atender aos requisitos deescala industrial;
H mais de 40 anos a indstria aeronutica vem se beneficiando dessemeio;
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Usinagem Qumica
Dos mtodos no convencionais de usinagem, a qumica a mais antiga; Utilizado para marcao de metais e pedras, recentemente utilizado na
fabricao de placas de circuitos impressos e chips de microprocessadores;
Exs.: Stencils, placas, chapas de impresso, placas de circuito impresso,matriz de estamparia, sinais, jias, discos de freio e placas de clula decombustvel.
Eletrnica, aeroespacial, mdica, automotiva, assim como todas as indstriaeditoriais comumente utilizam este processo na produo de peas de meta
Na usinagem qumica, cavidades rasas podem ser produzidas em placas,chapas, forjados e extrudadas;
A profundidade de cavidade pode chegar at 12 mm;
O ataque seletivo e controlado por camadas de material, denominadasmscaras ou por imerso parcial no reagente.
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Usinagem Qumica
Ferro
PRINCIPAIS
MATERIAIS
TitnioAlumni
o
Aosinoxidvei
sTntalo
aos
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Usinagem Qumica: Objetivos
Reduzir o peso de certa pea, eliminando quimicamente os materiaisdesnecessrios, a fim de melhorar a relao resistncia/peso, semprejudicar a sua resistncia mecnica;
Proporcionar peas sem rebarbas, sem deformao e estruturalmententegras.
Reduzir o tempo de produo de uma pea frgil, de formas complexas,com tolerncias apertadas (tempo muito menor por usinagem qumicaque por meio mecnico).
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Usinagem Qumica: Aplicaes
Aeronutica: Bastante utilizada, pois ajudam na reduo do peso das aeronaves mantendo
as caractersticas do material usinado;
A Embraer aplicou pela primeira vez a usinagem qumica na construo doEMB-121 Xingu, primeiro avio pressurizado desenvolvido pela companhia. Oprocesso foi repassado pela Sikorsky Aircraft, conhecida fabricante dehelicpteros norte-americana;
A empresa faz uso do mtodo desde 1960.
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Usinagem Qumica: Aplicaes
OUTRAS APLICAES Industrias mdicasCriao de implantes, micro-implantes.
Industria eletrnica Produo de chips, processadores emicroprocessadores;
AutomobilsticaProduo de discos de freio, placas de clulas de
combustvel; Mercado de luxo Confeco de joias;
Estampas diversas, entalhes .
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Processo
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Processo
O processo de usinagem qumica bastante simples, porm a
variveis do processo podem ser controladas de maneira a se obtere
tolerncias dimensionais, rugosidade e caractersticas qumicas d
material ps ataque ideais.
Durante esta apresentao usaremos como exemplo o ataque duma placa de fenolite recoberta em cobre utilizada para a fabricao d
circuitos impressos, muito comum na indstria de eletrnicos.
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3. Processo
Placa de fenolite para circuitos impressos
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Etapas do processo
A usinagem qumica consiste de quatro etapas bsicas:
1. Preparao da superfcie do metal
2. Confeco da mscara e revestimento da
pea
3. Usinagem qumica propriamente dita
4. Limpeza
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Preparao da superfcie do material.
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Preparao da superfcie
A superfcie do metal, que ficar coberta
durante a usinagem, deve ser limpa e
desengordurada.
s vezes, necessrio submet-la a um leve
ataque corrosivo, melhorando a aderncia da
mscara.
Depois de limpo, o metal deve ser protegido
da poeira e manipulado o mnimo possvel,
de preferncia com luvas.
Limpeza do material com lcool isoprop
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Tambm est includa na fase de preparao do material a el
eventuais tenses residuais, que podem ser prejudiciais ao proce
Em alguns casos a pea pode ser aquecida antes de receber
melhorando a adeso.
Preparao da superfcie
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Confeco da mscara e
revestimento da pea
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Confeco da mscara e revestimentoda pea
De todas as etapas da usinagem
qumica, esta a que possui o maior
nmero de variveis e a de maior
importncia para a qualidade do
trabalho.
A mscara ser a responsvel por
proteger as partes que no sero
atacadas, ou seja, uma boa mscara
garante pequenas tolerncias e bons
estados de superfcie para o produto
Mscara confeccionada atravs de software
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Confeco da mscara e revestimentoda pea
Existem algumas formas de se confeccionar a mscara:
Borracha, silicone ou polmeros recortados
Impresses em papel especial
Confeco de gabaritos em ao e aplicao de resinas ou vernizes
Processos fotoqumicos
importante que a mscara seja resistente ao meio corrosivo, aderente a
que sua remoo seja possvel.
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Confeco da mscara e revestimentoda pea
Impresso em papis
especiais
No caso de placas de
circuito impresso, as mscaras
so desenhadas em softwareCAD, o negativo gerado e
impresso em papel especial. A
tinta repassada placa por
aquecimento.Kicad Software para o modelamento de circuito
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Confeco da mscara e revestimentoda pea
Mscara impressa em papel Glossy e aplicao na placa de fenolite
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Confeco da mscara e revestimentoda pea
Gabaritos
Gabaritos so geralmente
confeccionados em aos laminados.
Estes so colocados sobre o material a
ser usinado e ento passado um verniz
ou resina, que ser a mscara.
Exemplo de gabarito
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Confeco da mscara e revestimentoda pea
Processos fotoqumicos:
De todas as opes, as mscaras feitas
por este mtodo so as que conferem
maior confiabilidade dimensional ao
processo.
Consiste na utilizao de uma tinta
especial (resina fotossensvel) sobre a
superfcie que em seguida ser
submetida ao de raios ultra violeta.
Mscara fotoqumica
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Confeco da mscara e revestimentoda pea
Cabe ressaltar que, em qualquer que seja o mtodo de
adotado, a mscara deve ter dimenses diferentes das esperada
Estas diferenas dimensionais so calculadas de acordo com
o meio corrosivo e as dimenses a serem corrodas, o que resuvelocidade de corroso especfica.
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Usinagem qumica
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Usinagem qumica
Depois da superfcie devidamente preparada o material levadcorrosivo.
A soluo corrosiva depende do material: Para Aos e Alumnio deve
para Cobre e Nquel, cida.
A soluo deve ser levada a uma temperatura ideal de reao.
Durante a imerso, podem ser realizados movimentos relativos par
processo.
Aps certo tempo de servio a soluo perde a eficincia, d
substituda.
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Usinagem qumica
Tabela de solues de ataque para os materiais mais comuns com sua respectiva taxa de pe
Fonte: Fundamentals of modern manufacturing
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Usinagem qumica
Representao esquemtica do processo de corroso
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Limpeza da pea
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Limpeza da pea
Depois do ataque qumico, o solvente
deve ser neutralizado, por exemplo,
com um banho em gua.
Em seguida ocorre a remoo da
mscara, utilizando um processo
adequado.
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Limpeza da pea
Na usinagem de placas de circuito
impresso a neutralizao do
Percloreto de Ferro feita com gua
corrente. Neste caso a mscara foi
removida com acetona.
Em alguns casos a mscara pode ser
removida por abraso, ou no caso de
peas frgeis, por ultrassom.
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Produtos finais
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Prs e contras do processo de
Usinagem Qumica
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Prs e contras do processo deUsinagem Qumica.
Prs
Usinagem de perfis complexos com tempo menor do que em p
convencionais.
Baixo custo e pouca complexidade.
Bons nmeros de Rugosidade (e 0,8 a 6,3 um) e baixas to
dimensionais (entre 0,025 e 0,1 mm)
No h a alterao nas caractersticas qumicas e estruturais.
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Prs e contras do processo deUsinagem Qumica.
Prs
No caso de mscaras fotossensveis, pode ser realizada a ampli
reduo do modelo com alta confiabilidade.
No h rebarbas como em processos de estampagem.
Baixo ndice de sucata (aproximadamente 3%)
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Contras
Espessuras de usinagem limitadas (cerca de 12mm)
Difcil obteno de arestas vivas
Risco de contaminao.
Em alguns casos a usinagem qumica causa problemas comointergranular
que diminui a qualidade da superfcie.
Questes ambientais
Prs e contras do processo deUsinagem Qumica.
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Bibliografia
http://www.mecanicaindustrial.com.br/
PMR-EPUSP - Processos de Fabricao - Mdulo I: Processos d
Fabricao - Prof. Dr. Gilmar Ferreira Batalha / Prof. Dr. Joo Pau
Pereira Marcicano
http://www.aereo.jor.br/2012/08/01/o-que-poucos-sabem-sobre-a-embrae4/
http://www.manutencaoesuprimentos.com.br/
Groover, M. P., Fundamentals of Modern Manufacturing, Prentice Ha
1996