Electroerosión

La electroerosión és un procés de fabricació també conegut com mecanisat per descàrrega elèctrica o EDM (pel seu nom en anglés, electrical discharge machining).

El procés d'electroerosión consistix en la generació d'un arc elèctric entre una peça i un electrodo en un mig dielèctric per a arrancar partícules de la peça fins a conseguir reproduir en ella les formes de l'electrodo. Abdós, peça i electrodo, deuen ser conductors, per a que puga establir-se l'arc elèctric que provoque l'arrancada de material.

Bàsicament té dos variants:

• El procés que utilisa l'electrodo de forma, conegut com ram EDM, a on el terme ram vol dir en anglés «ariet» i és ilustrativo del «choc» de l'electrodo contra la peça o viceversa (peça contra l'electrodo).
• La que utilisa l'electrodo de fil metàlic o aram fi, WEDM (a on les sigles descriuen en anglés wire electrical discharge machining)

El procés d'erosió tèrmica en el qual s'extrau metal per mig d'una série de descàrregues elèctriques recurrents entre una ferramenta de cort que actua com a electrodo i una peça conductora, en presència d'un decorregut dielèctric. Esta descàrrega es produïx en un buit (“gap”) de voltage entre l'electrodo i la peça. La calor de la descàrrega vaporiza partícules diminutes del material de la peça i de l'electrodo, que seguidament s'eliminen del buit pel dielèctric que fluïx contínuament. L'expansió del mecanisat per electroerosión en els últims 45 anys ha donat orige als tres tipos principals que s'enumeren a continuació, encara que els més utilisats són els dos primers.

• Electroerosión per penetració
• Electroerosión per fil
• Electroerosión per perforació (o rectificat per electroerosión)

Este és el tipo convencional que varen amprar les primeres màquines electroerosionadoras i es basa en el procés que ya descrivim oportunament.

Procés d'electroerosión en electrodo de forma

Durant el procés d'electroerosión la peça i l'electrodo se situen molt propencs entre sí, deixant un buit que oscila entre 0,01 i 0,05 mm, pel que circula un líquit dielèctric (normalment oli de baixa conductivitat). En aplicar una diferència de tensió contínua i pulsante entre abdós, es crea un camp elèctric intens que provoca el paulatí aument de la temperatura, fins que el dielèctric es vaporiza.

En desaparéixer l'aïllament del dielèctric bota la purna, incrementant-se la temperatura fins als 20 000 °C, vaporizándose una chicoteta cantitat de material de la peça i l'electrodo formant una bombeta que fa de pont entre abdós.

En anular-se el pols de la font elèctrica, el pont es trenca separant les partícules del metal en forma gaseosa de la superfície original. Estos residus es solidifican al contacte en el dielèctric i són finalment arrastrats per la corrent junt en les partícules de l'electrodo.

Depenent de la màquina i ajusts en el procés, és possible que el cicle complet es repetixca mils de voltes per segon. També és possible canviar la polaridad entre l'electrodo i la peça.

El resultat desijat del procés és l'erosió uniforme de la peça, reproduint les formes de l'electrodo. En el procés l'electrodo es desgasta, per això és necessari desplaçar-ho cap a la peça per a mantindre el buit constant. En cas que el desgast siga sever, l'electrodo és reemplaçat. Si es vol un acabament precís (tolerància de forma +-0,05 mm cal l'utilisació de dos electrodos).

Entre les característiques principals de la electroerosión per penetració podem mencionar: El decorregut dielèctric és oli mineral, encara que algunes màquines poden usar aigua o atres líquits especials. Poden obtindre's tant formes pasantes com a formes cegues de geometria complicades. Capacitat d'extracció en acers: fins a 2000 mm³/min. Rugosidad mínima en acers: fins a menys de 0,4 m Ra. Aplicacions: fabricació de mòles i troquelar de embutición

L'electrodo de forma

L'electrodo es fabrica comunament de grafit ya que este material, per la seua elevada temperatura de vaporisació, presenta major resistència al desgast. Pot mecanisar-se en una fresadora específica per a crear un electrodo mascle o femella; és dir, un electrodo en la forma oposta a la geometria desijada en la peça de treball.

És habitual utilisar un electrodo per a l'erosió en bruto i un atre per a l'acabament fi i final, encara que esta elecció depén de les dimensions i característiques de la peça que es desija obtindre. Aixina mateix, els electrodos poden fabricar-se de manera que vàries formes pertanyguen a una mateixa peça de grafit.

El coure també s'utilisa per a la fabricació d'electrodos precisos per la seua alta conductivitat, No obstant, en ser un metal bla, el seu desgast sol ser més ràpit que el del grafit. Els electrodos de coure són adequats per a elaborar orificis redons i profunts, i solen fabricar-se en diàmetros milimétricos, en increments de mig milímetro i llongituts variades. Este procés s'ampra en freqüència abans de la electroerosión per fil, ya que permet produir l'orifici inicial per a on passarà el fil a través d'una gruixa de material que pot resultar inconvenient per al trepat convencional.

Per a obtindre un bon acabament en la peça erosionada, l'electrodo, independentment del material en el que estiga fabricat, deu repassar-se manualment despuix de ser mecanisat en fresadora o torne, degut a que les ferramentes de tall poden deixar chicotetes marques en la seua superfície.

Ventages del procés d'electroerosión en electrodo de forma

• Al no generar forces de tall com en els processos de mecanisat, el tornejat i el trepat, resulta aplicable per a materials fràgils.
• Es poden produir forats molt inclinats en superfícies curves sense problemes d'esmonyida. Aixina com d'elevada relació d'aspecte (cocient entre la llongitut i el diàmetro), és dir, en chicotet diàmetro i gran profunditat impossibles en un trepe convencional.
• En ser un procés essencialment tèrmic, es pot treballar qualsevol material mentres siga conductor
• Les tolerància que es poden obtindre són molt ajustades, des de ±0,025 fins a ±0,127 mm.
• És un procés de fabricació únic per a conseguir complexes configuracions que són impossibles d'una atra forma.
• Aforren en ocasions la realisació d'un acabament rugoso en la peça per mig d'atacs d'àcit, passant-se a denominar "Acabament d'Electroerosión". No és un acabament potser tan perfecte com el que s'obtindria en l'atac d'àcit pero per costs i determinis resulta satisfactori en l'indústria

Inconvenients en el procés d'electroerosión en electrodo de forma

• Despuix del procés sol quedar una capa superficial de metal fos, fràgil i d'extremada durea, que deu eliminar-se en aquelles peces que requerixquen resistència a la fatiga. Té més resistència a la fatiga una peça acabada per arrancada de borumballa (fresadora, torne, planificadora...) que una peça acabada per penetració elèctrica (electroerosión).
• El grafit és un material fràgil, per lo que la manipulació dels electrodos deu ser molt cuidadosa.
• Els electrodos, generalment, requerixen ser manufacturados, per eixemple, mecanisats en una fresadora que servixca per a treballar grafit.
• La rugosidad que deixa en la superfície pot ser molt elevada en funció del tipo d'aplicació i la reducció d'esta utilisant intensitat menors requerix molt temps i en ocasions es poden produir defectes indeseados com a formació de carbonillas o taques.
• L'acabament superficial rugoso no és perfecte resultant més rugoso sobre les cares planes que sobre les parets verticals per efecte de les purnes esporàdiques que es produïxen en evacuar els restants de material.

Aplicacions del procés d'electroerosión en electrodo de forma

A modo d'eixemple es pot citar el foradat de les filtre dels injectors en l'indústria automotriz, aixina com en la fabricació de mòles i matrius per a processos de molege o deformació plàstica.

Procés d'electroerosión en fil

1.Fil (Conductor) 2.Arc elèctric (Erosió per descàrrega elèctrica) 3.Potencial elèctric 4.Peça treballada.

És un desenroll del procés anteriorment descrit, naixcut en els anys de la década de 1970, i per tant, més modern que l'anterior, que substituïx l'electrodo per un fil conductor; ademés, este procés té millor movilitat. Les taxes d'arrancada de material en fil ronden els 350 cm³/h.

La calitat, material i diàmetro del fil, en conjunció al voltage i amperaje aplicat, són factors que influïxen directament la velocitat en que una peça puga ser treballada. També, la gruixa i material de la peça dicten ajusts per al compliment del tall.

L'acabament desijat en el procés també és un factor de consideració que afecta el temps de cicle de manufactura, puix l'acabament que este procés deixa en la peça pot ser millorat quant més passes semi-repetitius de tall sobre la mateixa superfície són eixecutats.

Fil conductor

El fil metàlic pot ser fabricat de latón o de zinc (i molibdeno, en cas de màquines de fil recirculante). En pràctiques de protecció al mig ambient, despuix de l'us i descarte del fil amprat i els seus residus, el material del fil, ya siga en forma de fil o este polvorisat, és acumulat separadament en la finalitat de ser reciclat.

Existixen varis diàmetros en el mercat, incloent 0,010” (0,25mm) i 0,012” (0,30mm). Generalment el fil es ven en rolls i per pes, més que per la seua llongitut.

La tensió del fil és important per a produir un tall efectiu, i per tant una millor part; la sobretensión del fil resulta que este es trenque quan no siga desijat. Mes la ruptura del fil és comú durant el procés, i també és necessària. En uns tallers, les misteres comunes s'utilisen com una forma pràctica de tallar el fil.

Inicialment, la posició d'un cap superior i un cap inferior per les quals passa el fil estan en un alineamiento vertical i concèntric una a l'atra; el fil en us es troba entre estos dos components mecànics. El fil majorment és un fil fi.

Màquines d'electroerosión en fil

A diferència de les màquines d'electroerosión en electrodo de forma a les que la polaridad aplicada pot ser invertida, la polaridad en el procés d'electroerosión en fil és constant, o siga que la "taula" o marc a on les peces són montades per a ser treballades és terra; açò significa que és de polaridad negativa. El fil, per tant, és el component mecànic al que la càrrega positiva és dirigida.

Totes les màquines reben un fil a modo que este es tensione en forma vertical (axial "Z"), per a produir corts i moviments en axials "X" i "I". Mes en la seua majoria, les màquines d'electroerosión en fil tenen la capacitat de moure els seus components per a ajustar el fil vertical i produir un àngul llimitat de cort (axials "O" i "V").

Tall intern i extern

En el tall intern, el fil subjecte pels seus extrems començant per un forat prèviament trepat i per mig d'un moviment de balanceig, com el d'una serra, va socavant la peça fins a obtindre la geometria desijada.

En el tall extern, el fil pot escomençar el moviment des de l'exterior del perímetro de la peça fins a entaular l'arc; continua el seu moviment fins que conseguix la perifèria desijada.

Ventages del procés d'electroerosión en fil

• No precisa el mecanisat previ de l'electrodo.
• És un procés d'alta precisió.
• Complexes formes poden ser conseguides.
• Resultats constants.
• Depenent de la capacitat de la màquina, el treball en aram pot incloure angularidad variable controlada o geometria independent (quart eix).
• Es poden mecanisar materials prèviament templats i aixina evitar les deformacions produïdes en el cas de fer este tractament tèrmic despuix de terminada la peça.

Vore també

• Electricitat
• Procés de fabricació