1.0 Introducción
Es una técnica de fabricación que emplea descargas eléctricas para conseguir una forma determinada. Mecanizado por chispa, erosión por chispa, quemado, hundimiento y erosión por hilo son todos términos que se han utilizado para describir este proceso.
CNC Milling China produce geometrías intrincadas a partir de materiales duros como titanio, aceros inoxidables y otras aleaciones endurecidas mediante electroerosión.
1.1 Usos de la electroerosión
Se prefiere la electroerosión en la fabricación de pequeños volúmenes, ya que permite varios procesos. Entre ellos se encuentran el fresado, el torneado, la perforación de pequeños orificios y otros procedimientos. La tecnología EDM ayuda en las siguientes aplicaciones debido a su capacidad para generar formas únicas y exactas:
i. Morir haciendo
Los instrumentos de troquelado y moldeado se utilizan para cortar o dar forma a materiales en objetos sólidos. Independientemente del tamaño o la rareza de la forma requerida, se emplea electroerosión para fabricar estos troqueles.
ii. Fabricación de moldes
La electroerosión se utiliza con frecuencia para lograr el diámetro, la profundidad y la forma correctos del molde. Los fabricantes de moldes lo utilizan como método principal de moldeo por inyección. La forma más común de electroerosión utilizada en la producción de moldes es la electroerosión por hilo.
iii. Perforar pequeños agujeros
La tecnología EDM es un enfoque rápido y adecuado para perforar agujeros pequeños, profundos y precisos en materiales de cualquier dureza. La electroerosión también se puede utilizar para perforar agujeros en superficies inclinadas y otras áreas desafiantes.
2.0 Principio de funcionamiento de EDM
La fuente de alimentación de CC proporciona la energía necesaria para que se produzca la chispa. La fuente de alimentación de CC está controlada por el sistema EDM, que enciende y apaga la energía de la chispa y suministra la cantidad precisa de electricidad a cada chispa.
La fuerza del fluido dieléctrico determina la frecuencia con la que se producen chispas entre el electrodo y la pieza de trabajo. Un fluido de aceite de hidrocarburo típico tiene una rigidez dieléctrica de 170 voltios por milímetro (170 V/mm).
El electrodo se acerca a la pieza de trabajo hasta que la distancia entre ellos alcanza 0.001 pulgadas (0.025 mm).
El fluido dieléctrico llena el espacio entre el electrodo y la pieza de trabajo. Se proporciona un voltaje de 170 V entre el electrodo y la pieza de trabajo durante el período de avance del electrodo.
El fluido dieléctrico se ioniza y se transforma de un aislante eléctrico a un conductor eléctrico cuando el voltaje es de 170 V y el espacio es de 0.001 pulgadas (0.025 mm). El fluido dieléctrico ionizado conduce la electricidad desde el electrodo a la pieza de trabajo. Una vez ionizado el fluido dieléctrico, la electricidad continúa fluyendo a través de él hasta que se apaga.
Cuando se corta la energía, el fluido dieléctrico se desioniza y el fluido vuelve a ser un aislante eléctrico. El voltímetro mostrará el voltaje de circuito abierto cuando la fuente de alimentación esté encendida pero el electrodo no esté lo suficientemente cerca de la pieza de trabajo como para producir chispas. El voltaje de mecanizado es el voltaje que se muestra al generar chispas. El rango habitual de voltaje de circuito abierto es de 100 a 300 V. En la mayoría de los casos, el voltaje de mecanizado está entre 20 y 50 voltios.
Cuando un fluido dieléctrico se ioniza, se calienta por el paso de la electricidad y se transforma en plasma. Los electrones fluyen fácilmente a través del plasma ionizado en forma de chispa cuando existe esta situación. Los electrones negativos son atraídos hacia la pieza de trabajo cargada positivamente y los iones positivos hacia el electrodo cargado negativamente cuando la electricidad fluye a través del plasma.
La energía cinética de los electrones y los iones se transforma en energía térmica o flujo de calor cuando chocan con las superficies de la pieza y de la herramienta, respectivamente. El intenso flujo de calor concentrado provoca un aumento instantáneo extremo de la temperatura restringida de más de 10,000 oC. La eliminación de material se produce como resultado de un aumento localizado de la temperatura. La eliminación de material se produce como resultado de la vaporización y la fusión inmediatas. Solo se elimina una parte del metal fundido. El canal de plasma colapsa cuando se retira la diferencia de potencial. Como resultado de esto, se crean ondas de choque de compresión tanto en la superficie del electrodo como en el área circundante. Especialmente cerca de la herramienta, en los puntos altos de la superficie de la pieza de trabajo.
3.0 Tipos de electroerosión
Hay varias formas de mecanizar con descargas eléctricas. Las siguientes son las diversas formas de mecanizado por descarga eléctrica:
1. Electroerosión por inmersión
Se crea una chispa eléctrica entre el electrodo y la pieza de trabajo utilizando electrodos de grafito o cobre y un fluido dieléctrico. El electrodo se crea en la forma inversa de la cavidad necesaria en la primera fase de este método. De esta manera se crea el troquel.
Mientras se encuentra sumergido en un fluido dieléctrico, como aceite, se induce un voltaje entre el troquel y la pieza de trabajo conductora de electricidad. El troquel desciende de manera constante hacia la pieza de trabajo hasta que alcanza la "ruptura eléctrica", momento en el que una chispa salta por el "espacio de chispa". Esto hace que el material de la pieza de trabajo se vaporice y se derrita, y el fluido dieléctrico luego se lleva las partículas expulsadas. Durante este proceso, una pequeña porción del electrodo a menudo se corroe.
2. Alambre EDM
La electroerosión por hilo utiliza un hilo fino que se desplaza axialmente. Las guías de hilo superior e inferior, que suelen estar hechas de diamante, controlan la posición del electrodo para producir artículos con formas complicadas y tolerancias ajustadas en la pieza de trabajo. Un contacto metálico, a menudo construido de carburo de tungsteno resistente al desgaste, suministra voltaje al electrodo de hilo. Se han creado mecanizaciones de microcaracterísticas con hilos muy finos de tan solo 30 μm de diámetro.
3. Electroerosión por electroerosión
En comparación con los procedimientos típicos de perforación de orificios, este enfoque puede fabricar con precisión orificios extremadamente pequeños y profundos sin necesidad de desbarbar. En este proceso también se utiliza la electroerosión por inmersión. Sin embargo, el corte se realiza con un electrodo cilíndrico pulsante que se adentra más profundamente en la pieza de trabajo mientras alimenta fluido dieléctrico a la región de corte.
3.1 Ventajas de la electroerosión
- Mayor flexibilidad de diseño
Uno de los beneficios más importantes del mecanizado por descarga eléctrica es que permite cortar formas y profundidades que serían difíciles de lograr con tecnologías de mecanizado estándar. Algunos ejemplos son los cortes socavados y las esquinas interiores exactamente cuadradas. Otra ventaja es que la técnica de mecanizado no produce rebabas.
- Mecanizado sin distorsiones
En esta técnica, la herramienta nunca está en contacto directo con la pieza de trabajo. No hay distorsión cuando no actúan fuerzas sobre la porción. Esto permite mecanizar elementos extremadamente finos sin riesgo de que se rompan. Además, como no hay distorsión, se pueden lograr tolerancias muy estrictas de +/- 0.012 mm.
- Mejora la calidad del acabado superficial.
Los procesos tradicionales de eliminación de material, como el fresado CNC, dejan marcas de mecanizado en la pieza de trabajo que deben eliminarse posteriormente. El acabado de la superficie de la electroerosión es de dirección cero, lo que proporciona superficies uniformemente lisas sin necesidad de un tratamiento adicional. Por otro lado, el procesamiento rápido de la electroerosión puede dejar una textura granallada.
- Alta precisión
Debido a sus altos niveles de precisión, la electroerosión es ideal para crear prototipos y componentes pequeños. Por ejemplo, en el sector del automóvil, donde se necesitan altos grados de precisión para fabricar componentes delicados del motor, este enfoque se utiliza con frecuencia.
- Funciona con material endurecido
La electroerosión es ideal para materiales resistentes. Como resultado, se evita fácilmente cualquier posible distorsión del tratamiento térmico.
- Es posible una variedad de formas y profundidades.
La electroerosión también permite la creación de formas y profundidades que serían difíciles de lograr con una herramienta de corte. El procesamiento profundo, en particular, cuando la relación entre longitud y diámetro de la herramienta es bastante grande, es un uso común de la electroerosión. El mecanizado por descarga eléctrica también se especializa en esquinas interiores afiladas, nervaduras profundas y ranuras pequeñas.
3.2 Desventajas de la electroerosión
- La tasa de eliminación de material es baja
La tasa de eliminación de material es menor en comparación con los métodos de mecanizado estándar. El aumento del tiempo de producción afecta al coste total porque el proceso de fabricación requiere mucha energía. Como resultado, la EDM es ineficaz para iniciativas a gran escala y con frecuencia se descuida en favor de otros enfoques.
- Algunos materiales no se pueden mecanizar.
El mecanizado por descarga eléctrica solo se puede utilizar en materiales que sean conductores de electricidad. También vale la pena señalar que, si bien el procedimiento no genera estrés, el mecanizado implica un proceso térmico que puede cambiar la composición de la pieza de trabajo.
- El electrodo puede ser caro.
Para la electroerosión por inmersión se requiere un electrodo especial con la característica invertida. El mecanizado del electrodo puede parecer costoso a tasas de producción más bajas, pero a niveles mayores, este costo adicional puede distribuirse entre varios componentes.
3.3 EDM y Salud y Seguridad
Algunas de las precauciones que se deben seguir para operar un equipo de electroerosión de manera segura se enumeran a continuación.
- La electroerosión requiere una formación integral para los operadores y el personal.
- Asegúrese de que el equipo de seguridad contra incendios esté instalado y reciba mantenimiento de forma regular.
- Vigile de cerca el fluido dieléctrico. El fluido evita que la descarga pase a otros materiales conductores además de la pieza de trabajo.
- La circulación de aire adecuada ayuda a eliminar los gases que pueden crearse en el fluido como resultado de reacciones químicas que ocurren durante la descarga.
- Es esencial controlar el fluido dieléctrico para asegurarse de que no pierda sus propiedades no conductoras.
Conclusión 4.0
En CNC Milling China, el mecanizado por descarga eléctrica sigue siendo la solución para aplicaciones de mecanizado de alta demanda. Permite a los ingenieros alterar materiales en situaciones en las que los enfoques estándar son difíciles o imposibles. Este procedimiento único contribuye a la producción de componentes de alta calidad.
