Erosión por penetración frente a electroerosión por hilo:principales diferencias y aplicaciones

El mecanizado por descarga eléctrica (EDM) es un proceso de fabricación sustractivo no convencional que sobresale en el corte de materiales muy duros.

A diferencia del mecanizado ordinario, EDM puede cortar metales sin hacer contacto. Lo hace creando una chispa eléctrica que erosiona el material de la pieza de trabajo de metal. EDM no es adecuado para todas las aplicaciones, pero es un arma esencial en el arsenal del maquinista.

Hay algunas variantes de EDM, las dos principales son la electroerosión por penetración y la electroerosión por hilo. Este artículo analiza las diferencias entre estos dos procesos de mecanizado y señala las aplicaciones típicas de cada uno.

¿Qué es el mecanizado por descarga eléctrica?

El mecanizado por descarga eléctrica es una forma de fabricación de metal. En cierto modo, se parece mucho al mecanizado tradicional (en el que una herramienta de corte de metal elimina secciones de una pieza de trabajo), pero en otros es muy exclusivo.

La principal diferencia entre la electroerosión por electroerosión y el mecanizado ordinario es que la electroerosión por electroerosión no requiere contacto físico entre la herramienta y la pieza de trabajo para realizar un corte. En su lugar, EDM utiliza una corriente eléctrica para crear chispas que son capaces de erosionar la pieza de trabajo. Esto tiene ventajas y desventajas:las descargas eléctricas pueden penetrar incluso en metales muy duros sin deformación significativa de la pieza, pero los tipos de cortes posibles son más limitados y el proceso es más difícil de configurar.

Debido a la naturaleza del proceso, el mecanizado por descarga eléctrica se utiliza en metales eléctricamente conductores , y puede cortar incluso metales muy duros (acero endurecido, tungsteno, titanio, etc.) sin crear vibraciones dañinas ni traqueteo como una máquina herramienta ordinaria. Esto conduce a un alto nivel de precisión y potencialmente a tolerancias muy estrictas . Dicho esto, el proceso de EDM también provoca erosión en la herramienta, por lo que la herramienta debe manejarse con cuidado o reemplazarse periódicamente.

El mecanizado por descarga eléctrica normalmente se agrupa con otros procesos de mecanizado no estándar, como el corte por chorro de agua y el corte por láser, aunque estos tres procesos funcionan de formas muy diferentes.

Explicación del proceso EDM

El mecanizado por descarga eléctrica requiere el uso de una máquina de descarga eléctrica , un líquido dieléctrico , una herramienta , y una pieza de trabajo .

El proceso requiere un voltaje eléctrico , que crea una serie de descargas de corriente entre dos electrodos . En este caso, los dos electrodos son la herramienta de metal y la pieza de trabajo de metal, que nunca hacen contacto entre sí y están separados por el líquido dieléctrico (típicamente aceite de hidrocarburo o agua desionizada). El espacio entre la herramienta y la pieza de trabajo se denomina gap de chispas y es controlado con precisión por la máquina.

Durante el proceso de EDM, el operador aumenta el voltaje, lo que provoca una ruptura dieléctrica del líquido, lo que significa que el líquido cambia repentinamente de un aislante eléctrico a un conductor eléctrico. Este cambio repentino produce un arco eléctrico en el estrecho espacio entre la herramienta y la pieza de trabajo, y este arco erosiona el material de ambos electrodos. La erosión de la pieza de trabajo es el objetivo final, pero la erosión de la herramienta debe manejarse con cuidado, por ejemplo, reemplazándola constantemente con una nueva sección de metal.

El fluido dieléctrico tiene otras funciones además de crear el arco eléctrico. Entre las descargas actuales, el fluido transporta desechos metálicos (el equivalente a virutas) lejos de la pieza de trabajo y se agrega fluido nuevo. Este proceso se llama lavado .

Diferentes variaciones de EDM sirven para diferentes propósitos. Este artículo analiza la electroerosión por penetración y erosión por hilo , mientras que más variaciones de nicho como EDM de perforación rápida también existen.

¿Qué es la electroerosión por penetración?

Mecanizado por descarga eléctrica por inmersión, a veces conocido como ram EDM , Volumen EDM , o EDM de cavidad , es una forma de mecanizado por descarga eléctrica que puede parecer muy alejada del mecanizado convencional. El proceso comparte algunas características con los procesos de moldeado y conformado, y en ocasiones se denomina simplemente hundimiento en matriz. — un reflejo de su tenue relación con el proceso de mecanizado.

La diferencia clave entre la electroerosión por penetración y la electroerosión por hilo (la otra forma principal de electroerosión) se encuentra en la herramienta y su movimiento. La electroerosión por penetración se utiliza para crear cavidades de formas complejas en la pieza de trabajo, y para hacer esto, la herramienta debe tomar la forma de una copia positiva de la cavidad deseada . Por ejemplo, para crear una cavidad en forma de pirámide en la pieza de trabajo, se utiliza una herramienta en forma de pirámide.

Esto es diferente a la mayoría de los procesos de mecanizado, en los que una herramienta de corte fino se movería a lo largo de tres ejes (de lado a lado, de adelante hacia atrás y hacia abajo) para cortar la forma de pirámide (en lugar de tener forma de pirámide).

En la electroerosión por penetración, la herramienta con forma (o troquel) suele mecanizarse CNC de un material como grafito , cobre o tungsteno, lo que agrega tiempo y costo al proceso. (También se puede hacer usando electroerosión por hilo). Además, es una práctica común usar tanto un desbaste herramienta (para eliminar la mayor parte del material) y luego un acabado herramienta (para detalles más finos).

Durante el proceso de electroerosión por penetración, la herramienta baja lentamente (hundido) en la pieza de trabajo, erosionando el material y creando una cavidad que coincide con la forma de la herramienta, manteniendo un espacio de chispa constante a medida que desciende. Cientos de miles de chispas ocurren por segundo. El líquido dieléctrico más común para la electroerosión por penetración es el aceite de hidrocarburo , aunque también se pueden utilizar otros fluidos.

Aplicaciones de la electroerosión por penetración

La electroerosión por penetración se utiliza para crear cavidades complejas y por lo tanto es particularmente útil para fabricar moldes , muere y otras formas de herramientas — especialmente de materiales duros como el acero para herramientas. También es mejor que otros procesos de mecanizado para crear esquinas interiores afiladas y nervaduras profundas.

Las aplicaciones comunes de electroerosión por penetración incluyen:

• Herramientas rápidas
• Fabricación de moldes
• Moldes de moldeo por inyección
• Muere
• Detalles finos
• Esquinas interiores afiladas
• Costillas profundas y finas
• Cavidades ciegas
• Chaveteros ciegos
• Estriados internos
• Hilos

¿Qué es la electroerosión por hilo?

Mecanizado por descarga eléctrica de alambre, a veces conocido como corte de alambre o electroerosión por hilo , es una forma de mecanizado por descarga eléctrica que se asemeja al proceso de cortar queso con alambre para queso. A diferencia de la electroerosión por penetración, la electroerosión por hilo utiliza un hebra fina de hilo como herramienta, aunque, como con todas las formas de EDM, no hay contacto físico con la pieza de trabajo.

La electroerosión por hilo es capaz de cortar materiales muy duros y casi siempre se usa para cortar a través de la pieza de trabajo (la longitud del hilo expuesto es mayor que la altura de la pieza de trabajo). Esta es una gran diferencia entre la electroerosión por hilo y la electroerosión por penetración, ya que la electroerosión por penetración se utiliza para hacer cavidades. Con electroerosión por hilo, agua desionizada se usa típicamente como líquido dieléctrico, y el cable en sí está hecho típicamente de latón .

Durante el proceso de electroerosión por hilo, se sujeta una fina hebra de hilo metálico entre dos guías de diamante , uno encima de la pieza y otro debajo, que se mueven a lo largo de los ejes X e Y de acuerdo con las instrucciones del CNC. (La guía superior también puede realizar movimientos a lo largo de otros ejes para realizar cortes más complejos). Al igual que con otros procesos de electroerosión, las descargas de corriente provocan chispas. entre el alambre y la pieza de trabajo, lo que hace que la pieza de trabajo se erosione.

Dado que las chispas también provocan la erosión de la herramienta, el alambre se mueve constantemente utilizando un suministro carrete , lo que significa que la sección expuesta de cable en el espacio de chispas se actualiza constantemente. Las secciones usadas del cable finalmente se eliminan.

Durante la electroerosión por hilo, es posible utilizar calibres muy finos de hilo (diámetros tan pequeños como 20 micras) que pueden lograr cortes muy finos en la pieza de trabajo. Sin embargo, al igual que con la electroerosión por penetración, es una práctica común realizar primero el desbaste y luego los cortes de acabado.

Aplicaciones de la electroerosión por hilo

La electroerosión por hilo se suele utilizar sobre los procesos de mecanizado tradicionales para cortar placas muy gruesas. de metal duro. Es un proceso popular para la producción de punzones , herramientas y muere . La electroerosión por hilo no provoca la deformación de la pieza y produce un buen acabado superficial.

Las aplicaciones comunes de electroerosión por hilo incluyen:

• Placas gruesas
• Matrices de extrusión
• Puñetazos en blanco
• Piezas automotrices y aeroespaciales
• Piezas de tolerancia estricta
• Dispositivos médicos y dentales
• Piezas donde las rebabas son inaceptables
• Piezas delgadas que podrían romperse durante el mecanizado convencional
• Electrodos de grafito para electroerosión por penetración

Comparación rápida entre electroerosión por penetración y electroerosión por hilo

EDM por penetración	Electroerosión por hilo
Herramienta con forma hundida en la pieza de trabajo desde arriba	Un alambre delgado corta la pieza de trabajo desde un lado
Movimiento principalmente a lo largo del eje Z	Movimiento principalmente a lo largo de los ejes X e Y
Herramienta generalmente hecha de grafito	Alambre generalmente hecho de latón
Líquido dieléctrico generalmente aceite de hidrocarburo	Líquido dieléctrico generalmente agua desionizada
Ideal para herramientas, moldes, troqueles	Ideal para herramientas, punzones, troqueles