¿Qué es el proceso de mecanizado por descarga eléctrica (EDM) y cómo funciona?

Mecanizado por descarga eléctrica (EDM) es un proceso electrotérmico y de mecanizado no tradicional en el que se elimina material de la pieza mediante el uso de descargas eléctricas (chispas).

• Fue observado por primera vez en 1770 por Joseph Priestley. Fue un físico inglés.
• En la máquina EDM, el material se elimina mediante descargas de corriente que se repiten rápidamente entre los electrodos. Los electrodos están separados por un líquido dieléctrico y se les aplica un alto voltaje.
• Se utiliza para mecanizar aquellos materiales que son difíciles de mecanizar y tienen una alta resistencia a la temperatura.
• El EDM se puede utilizar para mecanizar solo materiales eléctricamente conductores. De lo contrario, no se puede utilizar.
• Uno de los electrodos se llama herramienta y el otro se llama pieza de trabajo. Aquí la herramienta se conecta con el terminal negativo de la fuente de alimentación y la pieza de trabajo se conecta con el terminal positivo.

Principio de funcionamiento

Fuente de la imagen

En Mecanizado por descarga eléctrica; se aplica una diferencia de potencial a través de la herramienta y w/p en forma de pulso. La herramienta y la pieza de trabajo deben ser eléctricamente conductoras y se debe mantener un pequeño espacio entre ellas. La herramienta y la pieza de trabajo se sumergen en un medio dieléctrico (queroseno o agua desionizada).

A medida que se aplica la diferencia de potencial, los electrones de la herramienta comienzan a moverse hacia la pieza de trabajo. Aquí la herramienta es negativa y w/p es positiva. Los electrones que se mueven de la herramienta al w/p chocan con las moléculas del medio dieléctrico.

Debido a la colisión de electrones con la molécula, se convierte en iones. Esto aumenta la concentración de electrones e iones en el espacio entre la herramienta y el w/p. El electrón se mueve hacia el w/p y los iones hacia la herramienta.

Se establece una corriente eléctrica entre la herramienta y w/p y se denomina plasma. A medida que los electrones y los iones golpean la w/p y la herramienta, su energía cinética cambia a energía térmica. La temperatura del calor producido es de aproximadamente 10000 grados centígrados. Este calor vaporiza y derrite el material de la pieza de trabajo. A medida que se rompe el voltaje, la corriente deja de fluir entre la herramienta y w/p. Y el material fundido en el w/p es lavado por un medio dieléctrico circulante que deja un cráter.

La generación de chispas no es continua porque no se aplica un voltaje constante a través de los electrodos. El voltaje se aplica en forma de pulso.

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Tipos de máquinas de descarga eléctrica

Hay dos tipos de máquinas EDM

(i) EDM de ariete/plataforma :Esta máquina EDM consta de una herramienta y una pieza de trabajo sumergidas en un medio dieléctrico. Consiste en una herramienta de tipo carnero y se puede crear de acuerdo con la forma o la forma requerida para producir en la pieza de trabajo. También se denomina EDM de tipo cavidad o de volumen.

(ii) Electroerosión por hilo: En la electroerosión por hilo, se utiliza un hilo delgado de una sola hebra para cortar el material de la pieza de trabajo. El alambre suele estar hecho de latón. Siempre se mantiene un espacio constante entre el cable y el w/p. El alambre se alimenta continuamente a través de la pieza de trabajo sumergida en un tanque con medio dieléctrico. Aquí se genera chispa en el espacio entre el alambre y la pieza de trabajo. Se utiliza para cortar metal de hasta 300 mm de espesor y para fabricar punzones, matrices y herramientas de metales duros que son difíciles de cortar con otros métodos.

Equipo

Los diversos equipos utilizados en el mecanizado por descarga eléctrica son

1. Depósito dieléctrico, bomba y sistema de circulación

La bomba se utiliza para hacer circular el medio dieléctrico entre los dos electrodos (herramienta y pieza de trabajo). Se utiliza queroseno o agua desionizada como medio dieléctrico.

2. Generador de energía y unidad de control

El generador se utiliza para aplicar la diferencia de potencial. El voltaje utilizado en este proceso de mecanizado no es constante sino que se aplica en forma de pulso. Se utiliza una unidad de control para controlar las diferentes operaciones durante el proceso de mecanizado.

3. Tanque de trabajo con dispositivos de sujeción de trabajo

Tiene tanque de trabajo con un dispositivo de retención de trabajo. La pieza de trabajo se sujeta en los dispositivos de sujeción de piezas. El tanque contiene medio dieléctrico.

4. Portaherramientas

Se utiliza para sujetar la herramienta.

5. Sistema servo para mover la herramienta

Se utiliza un servosistema para controlar la herramienta. Mantiene el espacio necesario entre los electrodos (herramienta y pieza).

Funcionamiento del mecanizado por descarga eléctrica (EDM)

• En EDM, primero la herramienta y el w/p se sujetan a la máquina. Después de eso, con la ayuda de un servomecanismo, se mantiene un pequeño espacio (de cabello humano) entre la herramienta y la pieza de trabajo.
• La herramienta y la pieza de trabajo se sumergen en un medio dieléctrico (queroseno de agua desionizada).
• Se aplica una diferencia de potencial a través del electrodo. Se genera una chispa eléctrica entre la herramienta y la pieza de trabajo. Esta chispa genera un calor de unos 10000 grados centígrados. Y debido a este calor, el material de la pieza de trabajo comienza a vaporizarse y derretirse.
• La generación de chispas en el mecanizado por descarga eléctrica no es continua. A medida que se interrumpe el voltaje, el fluido dieléctrico elimina los materiales fundidos y deja un cráter.
• Este proceso continúa y mecaniza la pieza de trabajo.

Para una mejor explicación sobre el proceso de mecanizado por descarga eléctrica, vea el video:

Ventajas

• Se puede utilizar para mecanizar cualquier material que sea conductor de electricidad.
• Puede mecanizar fácilmente secciones delgadas y frágiles, como almas o aletas, sin deformar la pieza.
• Las secciones de troqueles y moldes complejos se producen con precisión, más rápido y a un precio más bajo.
• Es un proceso sin rebabas.
• No implica contacto entre la herramienta y la pieza de trabajo. Por lo tanto, las secciones delicadas y el material de trabajo se pueden mecanizar fácilmente sin distorsiones.
• Puede mecanizar formas complejas que no se fabrican con las máquinas herramienta convencionales.
• Puede producir agujeros cónicos.

Desventajas

• Solo puede mecanizar materiales eléctricamente conductores.
• Baja tasa de remoción de metal.
• Más desgaste de la herramienta durante el mecanizado.
• La preparación de los electrodos para la electroerosión por penetración/electrodo por penetración supone un coste y un tiempo adicionales.
• Alto consumo de energía.
• El sobrecorte se forma en EDM.

Aplicación

1. Se utiliza principalmente en las industrias de fabricación de moldes y troqueles.
2. Se utiliza en la fabricación de prototipos en las industrias aeroespacial, automotriz y electrónica.
3. Se utiliza para fabricar troqueles de acuñación.
4. Se utiliza para crear pequeños agujeros en una variedad de aplicaciones.
5. Se utiliza para desintegrar piezas que no se pueden desintegrar fácilmente, como herramientas rotas (espárragos, pernos, brocas y machos) de la pieza de trabajo.

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