Mecanizado por Descarga Eléctrica (EDM): Cómo Funciona y Por Qué Importa

Mecanizado por Descarga Eléctrica (EDM) es un proceso de mecanizado no tradicional y electrotérmico en el que el material de la pieza se remueve usando descargas eléctricas (chisporroteos).

• Fue observado por primera vez en 1770 por Joseph Priestley, físico inglés.
• En la máquina EDM el material se remueve por descargas de corriente que se repiten rápidamente entre los electrodos. Los electrodos están separados por líquido dieléctrico y se aplica alto voltaje.
• Se usa para mecanizar materiales difíciles de mecanizar y con alta resistencia a temperatura.
• EDM solo puede mecanizar materiales eléctricamente conductores. De lo contrario, no puede usarse.
• Uno de los electrodos se llama herramienta y el otro pieza. La herramienta se conecta al terminal negativo de la fuente y la pieza al positivo.

Principio de Funcionamiento

En el mecanizado por descarga eléctrica; se aplica diferencia de potencial entre herramienta y pieza en forma de pulsos. Ambos deben ser eléctricamente conductores y se mantiene un pequeño espacio entre ellos. Se sumergen en medio dieléctrico (queroseno o agua desionizada).

Al aplicar la diferencia, los electrones de la herramienta se mueven hacia la pieza. La herramienta es negativa y la pieza positiva. Los electrones chocan con moléculas del medio dieléctrico.

Por la colisión, las moléculas se convierten en iones. Esto aumenta la concentración de electrones e iones en el espacio. Los electrones van hacia la pieza e iones hacia la herramienta.

Se establece una corriente eléctrica entre herramienta y pieza llamada plasma. Al chocar electrones e iones contra pieza y herramienta, su energía cinética se convierte en calor. La temperatura es unos 10,000°C. Este calor vaporiza y funde material de la pieza. Al romperse el voltaje, la corriente deja de fluir. El material fundido es enjuagado por el medio dieléctrico circulante dejando un cráter.

La generación de chispa no es continua porque no se aplica voltaje constante. El voltaje se aplica en forma de pulsos.

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Tipos de Máquina de Descarga Eléctrica

Hay dos tipos de máquina EDM:

(i) EDM de Hundimiento/Ram (Ram/Sinker EDM) : Consiste en herramienta y pieza sumergidas en medio dieléctrico. Tiene herramienta tipo ram y puede crearse según la forma requerida en la pieza. También llamado EDM de cavidad o volumétrico.

(ii) EDM por Hilo (Wire EDM): En EDM por hilo, se usa un hilo delgado de un solo estrando para cortar material. El hilo suele ser de latón. Se mantiene un espacio constante entre hilo y pieza. El hilo se alimenta continuamente a través de la pieza sumergida en tanque con medio dieléctrico. La chispa se genera en el espacio entre hilo y pieza. Se usa para cortar metal de hasta 300 mm y fabricar punzones, matrices y herramientas de metales duros difíciles de cortar por otros métodos.

Equipamiento

Los diversos equipos usados en EDM son:

1. Depósito, Bomba y Sistema de Circulación de Dieléctrico

La bomba circula el medio dieléctrico entre los dos electrodos (herramienta y pieza). Queroseno o agua desionizada como dieléctrico.

2. Generador de Potencia y Unidad de Control

El generador aplica la diferencia de potencial. El voltaje no es constante, se aplica en pulsos. Una unidad de control controla las operaciones durante el mecanizado.

3. Tanque de Trabajo con Dispositivos de Sujeción

Tiene tanque con dispositivo de sujeción. La pieza se sujeta en el dispositivo. El tanque contiene medio dieléctrico.

4. Porta Herramientas

Se usa para sujetar la herramienta.

5. Sistema Servo para Mover la Herramienta

Un sistema servo controla la herramienta. Mantiene el espacio necesario entre electrodos (herramienta y pieza).

Funcionamiento del Mecanizado por Descarga Eléctrica (EDM)

• En EDM, primero se sujeta herramienta y pieza a la máquina. Con un mecanismo servo se mantiene un pequeño espacio (de grosor de cabello) entre herramienta y pieza.
• Ambos se sumergen en medio dieléctrico (queroseno o agua desionizada).
• Se aplica diferencia de potencial. Se genera chispa eléctrica entre herramienta y pieza. Esta genera calor de ~10,000°C. Por este calor, el material de la pieza empieza a vaporizarse y fundirse.
• La generación de chispa no es continua. Al romperse el voltaje, el fluido dieléctrico elimina el material fundido dejando un cráter.
• Este proceso continúa y mecaniza la pieza.

Para Mejor Explicación del Proceso EDM Vea el Video:

Ventajas

• Puede mecanizar cualquier material eléctricamente conductor.
• Puede mecanizar fácilmente secciones delgadas y frágiles como nervios o aletas sin deformar la pieza.
• Secciones complejas de matrices y moldes se producen con precisión, más rápido y a menor precio.
• Es un proceso sin rebabas.
• No implica contacto entre herramienta y pieza. Secciones delicadas y material pueden mecanizarse sin distorsión.
• Puede mecanizar formas complejas no fabricables por máquinas convencionales.
• Puede producir agujeros cónicos.

Desventajas

• Solo mecaniza materiales eléctricamente conductores.
• Baja tasa de remoción de metal.
• Mayor desgaste de herramienta durante mecanizado.
• Costo y tiempo extra para preparar electrodos para EDM de hundimiento/ram.
• Alto consumo de energía.
• Se forma sobrecorte (overcut) en EDM.

Aplicación

1. Mayormente usado por industrias de fabricación de moldes y matrices.
2. Usado en fabricación de prototipos en industrias aeroespacial, automotriz y electrónica.
3. Usado para fabricación de matrices de acuñación.
4. Usado para crear agujeros pequeños en variedad de aplicaciones.
5. Usado para desintegrar partes que no pueden desintegrarse fácilmente como herramientas rotas (pernos, tornillos, brocas, machos) de la pieza.

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