1.0 Introduzione
È una tecnica di lavorazione che impiega scariche elettriche per ottenere una forma particolare. Lavorazione a scintilla, erosione a scintilla, combustione, affondamento di stampi ed erosione a filo sono tutti termini che sono stati utilizzati per descrivere questo processo
La fresatura CNC Cina produce geometrie complesse da materiali duri come titanio, acciai inossidabili e altre leghe temprate utilizzando l'elettroerosione
1.1 Usi dell'EDM
L'elettroerosione è preferita nella produzione di piccoli volumi, poiché consente diversi processi. Tra queste figurano la fresatura, la tornitura, la perforazione di piccoli fori e altre procedure. La tecnologia EDM aiuta nelle seguenti applicazioni grazie alla sua capacità di generare forme uniche ed esatte:
i. Fabbricazione di stampi
Gli strumenti di fustellatura e modellatura vengono utilizzati per tagliare o modellare i materiali in oggetti solidi. Indipendentemente dalle dimensioni o dalla rarità della forma richiesta, per realizzare questi stampi viene utilizzata l'elettroerosione.
ii. Costruzione di stampi
L'elettroerosione viene spesso utilizzata per ottenere il diametro, la profondità e la forma corretti dello stampo. I produttori di stampi lo utilizzano come metodo principale di stampaggio a iniezione. La forma più comune di elettroerosione utilizzata nella produzione di stampi è l'elettroerosione a filo.
iii. Praticare piccoli fori
La tecnologia EDM è un approccio rapido e adatto per praticare fori piccoli e profondi con precisione in materiali di qualsiasi durezza. L'EDM può essere utilizzata anche per praticare fori su superfici inclinate e altre aree difficili.
Principio di funzionamento dell'elettroerosione 2.0
L'alimentatore CC fornisce l'energia necessaria affinché si verifichi la scintilla. La fonte di alimentazione CC è controllata dal sistema EDM, che accende e spegne l'energia della scintilla e fornisce la quantità precisa di elettricità a ciascuna scintilla.
La forza del fluido dielettrico determina la frequenza con cui si verificano scintille tra l'elettrodo e il pezzo da lavorare. Un tipico fluido oleoso idrocarburico ha una rigidità dielettrica di 170 volt per millimetro (170 V/mm).
L'elettrodo viene avvicinato al pezzo finché la distanza tra loro non raggiunge 0.001 pollici (0.025 mm).
Il fluido dielettrico riempie lo spazio tra l'elettrodo e il pezzo da lavorare. Durante il periodo di avanzamento dell'elettrodo viene fornita una tensione di 170 V tra l'elettrodo e il pezzo da lavorare.
Il fluido dielettrico ionizza e si trasforma da isolante elettrico a conduttore elettrico quando la tensione è di 170 V e la spaziatura è di 0.001 pollici (0.025 mm). Il fluido dielettrico ionizzato conduce l'elettricità dall'elettrodo al pezzo da lavorare. Dopo che il fluido dielettrico è stato ionizzato, l'elettricità continua a fluire attraverso di esso finché non viene spento.
Quando viene interrotta l'alimentazione, il fluido dielettrico si deionizza e il fluido ritorna ad essere un isolante elettrico. Il voltmetro visualizzerà la tensione a circuito aperto quando la fonte di alimentazione è accesa ma l'elettrodo non è abbastanza vicino al pezzo da saldare per generare scintille. La tensione di lavorazione è la tensione visualizzata al momento dell'accensione. L'intervallo normale per la tensione a circuito aperto è 100–300 V. Nella maggior parte dei casi, la tensione di lavorazione è compresa tra 20 e 50 volt.
Quando un fluido dielettrico viene ionizzato, viene riscaldato dal passaggio di energia elettrica e si trasforma in plasma. Quando esiste questa situazione, gli elettroni fluiscono facilmente attraverso il plasma ionizzato sotto forma di scintilla. Gli elettroni negativi vengono attratti dal pezzo caricato positivamente e gli ioni positivi dall'elettrodo caricato negativamente quando l'elettricità scorre attraverso il plasma.
L'energia cinetica di elettroni e ioni viene trasformata in energia termica o flusso di calore quando entrano in collisione rispettivamente con le superfici del pezzo e dell'utensile. L'intenso flusso di calore concentrato provoca un aumento istantaneo della temperatura estremo e limitato di oltre 10,000 oC. Il materiale viene rimosso a seguito di un aumento localizzato della temperatura. L'eliminazione del materiale avviene a seguito sia di vaporizzazione immediata che di fusione. Viene rimossa solo una parte del metallo fuso. Il canale del plasma collassa quando la differenza di potenziale viene ritirata. Di conseguenza, vengono create onde d'urto di compressione sia sulla superficie dell'elettrodo che sull'area circostante. Soprattutto vicino all'utensile, nei punti alti sulla superficie del pezzo in lavorazione.
3.0 Tipi di elettroerosione
Esistono diversi modi per lavorare con scariche elettriche. Di seguito sono elencate le diverse forme di lavorazione con elettroerosione:
1. Elettroerosione a tuffo
Viene creata una scintilla elettrica tra l'elettrodo e il pezzo da lavorare utilizzando elettrodi di grafite o rame e un fluido dielettrico. Nella prima fase di questo metodo l'elettrodo viene creato nella forma inversa della cavità necessaria. Il dado viene creato in questo modo.
Mentre è immerso in un fluido dielettrico, come l'olio, viene indotta una tensione tra la matrice e il pezzo elettricamente conduttivo. La matrice viene abbassata costantemente verso il pezzo finché non raggiunge la "rottura elettrica", punto in cui una scintilla salta lo "spark gap". Ciò provoca la vaporizzazione e la fusione del materiale sul pezzo, e il fluido dielettrico quindi rimuove tutte le particelle espulse. Durante questo processo, una piccola porzione dell'elettrodo viene spesso corrosa.
2. Elettroerosione a filo
L'EDM a filo utilizza un filo sottile che scorre assialmente. Le guide del filo superiore e inferiore, che sono comunemente realizzate in diamante, regolano la posizione dell'elettrodo per produrre oggetti con forme complicate e tolleranze strette sul pezzo in lavorazione. Un contatto metallico, spesso realizzato in carburo di tungsteno resistente all'usura, fornisce tensione all'elettrodo a filo. La lavorazione di micro caratteristiche è stata creata con filo molto sottile di appena 30 m di diametro.
3. Elettroerosione a foro
Rispetto alle tipiche procedure di foratura, questo approccio può produrre con precisione fori estremamente piccoli e profondi senza la necessità di sbavatura. In questo processo viene utilizzata anche l'elettroerosione a tuffo. Il taglio viene invece effettuato con un elettrodo cilindrico pulsante che penetra più in profondità nel pezzo mentre alimenta fluido dielettrico nella zona di taglio.
3.1 Vantaggi dell'EDM
- Maggiore flessibilità di progettazione
Uno dei vantaggi più significativi della lavorazione con elettroerosione è che consente il taglio di forme e profondità che sarebbero difficili da ottenere con le tecnologie di lavorazione standard. Ne sono esempi i sottosquadri e gli angoli interni esattamente squadrati. Un altro vantaggio è che la tecnica di lavorazione non produce bave.
- Lavorazione senza distorsioni
In questa tecnica, l'utensile non è mai in contatto diretto con il pezzo. Non c'è distorsione quando non operano forze sulla porzione. Ciò consente la lavorazione di elementi estremamente sottili senza il rischio che si rompano. Inoltre, poiché non vi è alcuna distorsione, è possibile ottenere tolleranze molto strette di +/- 0.012 mm.
- Migliora la qualità della finitura superficiale
I tradizionali processi di rimozione del materiale, come la fresatura CNC, lasciano segni di lavorazione sul pezzo in lavorazione che devono essere rimossi in seguito. La finitura superficiale dell'EDM è zero-direzionale, garantendo superfici costantemente lisce senza la necessità di ulteriori trattamenti. La lavorazione EDM rapida, d'altro canto, può lasciare una texture a graniglia.
- Alta precisione
Grazie ai suoi elevati livelli di precisione, l'EDM è ideale per la creazione di componenti e prototipi di piccole dimensioni. Ad esempio, nel settore automobilistico, dove sono necessari elevati livelli di precisione per realizzare componenti delicati del motore, questo approccio viene spesso utilizzato.
- Funziona con materiale indurito
L'elettroerosione è ideale per materiali tenaci. Di conseguenza, qualsiasi possibile distorsione dovuta al trattamento termico viene facilmente evitata.
- Sono possibili varietà di forme e profondità
L'elettroerosione consente inoltre la creazione di forme e profondità difficilmente ottenibili con un utensile da taglio. La lavorazione profonda, in particolare, quando il rapporto lunghezza/diametro dell'utensile è piuttosto elevato, è un uso comune per l'elettroerosione. La lavorazione con scarica elettrica è inoltre specializzata in angoli interni acuti, nervature profonde e piccole fessure.
3.2 Svantaggi dell'EDM
- Il tasso di rimozione del materiale è basso
Il tasso di rimozione del materiale è inferiore rispetto ai metodi di lavorazione standard. L’aumento dei tempi di produzione incide sul costo complessivo perché il processo di fabbricazione è particolarmente ad alta intensità energetica. Di conseguenza, l’EDM è inefficace per le iniziative su larga scala e viene spesso trascurato a favore di altri approcci.
- Alcuni materiali non possono essere lavorati.
La lavorazione tramite scarica elettrica può essere utilizzata solo su materiali elettricamente conduttivi. Vale anche la pena notare che, mentre la procedura è nominalmente priva di stress, la lavorazione comporta un processo termico che può modificare la composizione del pezzo.
- L'elettrodo potrebbe essere costoso.
Per l'elettroerosione a tuffo è necessario un elettrodo speciale con la funzione invertita. La lavorazione dell'elettrodo può sembrare costosa a ritmi di produzione inferiori, ma a livelli più elevati questo costo aggiuntivo può essere distribuito su più componenti.
3.3 Elettroerosione e salute e sicurezza
Di seguito sono elencate alcune delle precauzioni che devono essere seguite per utilizzare un'apparecchiatura EDM in sicurezza.
- L'EDM richiede una formazione completa per gli operatori e il personale.
- Assicurarsi che le apparecchiature di sicurezza antincendio siano installate e manutenute regolarmente.
- Mantenere un controllo attento sul fluido dielettrico. Il fluido impedisce allo scarico di passare su altri materiali conduttivi diversi dal pezzo.
- Una corretta circolazione dell'aria aiuta a rimuovere i gas che possono crearsi nel fluido a seguito di reazioni chimiche che avvengono durante lo scarico.
- È essenziale controllare il fluido dielettrico per assicurarsi che non perda le sue proprietà non conduttive.
Conclusione 4.0
Presso CNC Milling China, la lavorazione con elettroerosione rimane la soluzione per le applicazioni di lavorazione ad alta richiesta. Consente agli ingegneri di modificare i materiali in situazioni in cui gli approcci standard sono difficili o impossibili. Questa procedura unica nel suo genere contribuisce alla produzione di componenti di alta qualità.
