Explorando el EDM: Cómo Funciona el Mecanizado por Descarga Eléctrica y Su Importancia

Quizás conviva diariamente con EDM en producción, pero ¿cuánto sabe realmente?

Primero, ¿sabe cómo surgió la tecnología EDM? En 1943, los Lazarenko, académicos de la Academia de Ciencias de la URSS, al estudiar fenómeno y causas de daño por corrosión de chispa en contactos de interruptores, descubrieron que la temperatura instantánea de la chispa podía fundir y vaporizar metal local, erosionándolo.

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¿Cuál es el principio del EDM? Sigamos leyendo para entender el principio y su proceso microscópico.

¿Qué Método de Procesamiento se Llama EDM?

EDM es método que funde y erosiona materiales mediante alta temperatura (instantánea hasta 10 000 °C) generada en proceso microscópico de descarga por pulsos.

Proceso Microscópico de una Descarga por Pulso

EDM es proceso de eliminación continua de metal por descarga eléctrica. Aunque el pulso es breve, es complejo por acción combinada de electromagnetismo, termodinámica y mecánica de fluidos. Etapas:

Ionización, Ruptura y Formación de Canales de Descarga del Dieléctrico Inter-polos

Al aplicar voltaje pulsado entre electrodo-herramienta y pieza, se forma campo eléctrico inmediato. Intensidad proporcional a voltaje e inversamente a distancia. Al aumentar voltaje o disminuir distancia, intensidad aumenta.

Por rugosidad microscópica de superficies y distancia muy pequeña, intensidad es muy desigual; máxima en puntas/salientes más cercanas. Al alcanzar cierto valor, dieléctrico se rompe, resistencia del hueco cae de aislamiento a fracción de ohmio, corriente sube a máximo.

Por diámetro pequeño del canal, densidad de corriente alta. Tensión de hueco cae de ruptura a tensión de mantenimiento de chispa (~20–30 V), corriente sube de 0 a pico.

Descomposición Térmica del Medio, Fusión de Material del Electrodo, Expansión Térmica de Vaporización

Una vez ionizado y roto el medio formando canal, la fuente pulsada hace electrones correr al ánodo y iones positivos al cátodo a alta velocidad.

Energía eléctrica → cinética → térmica por colisión. Superficies de ánodo y cátodo en canal se convierten en fuentes de calor instantáneas, alcanzando temperaturas altísimas. Alta temperatura vaporiza fluido de trabajo, que se descompone y vaporiza térmicamente.

Vapores de fluido y metal aumentan volumen repentinamente, formando burbujas en hueco de descarga. Burbujas se expanden térmicamente con características de explosión.

Observando EDM: burbujas emergen del hueco, fluido se oscurece, se oye leve explosión crujiente.

Porque EDM se basa en expansión térmica y micro-explosión local para fundir/vaporizar material del electrodo y corroer superficie, logrando corte.

Manejo de Materiales del Electrodo

Durante EDM, temperatura instantánea en punto de descarga del canal y electrodos vaporiza fluido y funde/vaporiza metal. Expansión térmica genera presiones transitorias altas.

Presión máxima en centro del canal → gas vaporizado se expande hacia afuera, metal fundido y vapor a alta presión expulsados al fluido.

Por tensión superficial y cohesión, material expulsado minimiza superficie y condensa en partículas esféricas finas.

Metal fundido/vaporizado salpica por doquier. La mayor parte cae en fluido y se contrae en partículas; pequeña parte salpica, recubre y adsorbe en electrodo opuesto.

Este fenómeno mutuo de salpicado, recubrimiento y adsorción puede usarse para reducir o compensar pérdida de electrodo-herramienta bajo ciertas condiciones.

Proceso de erosión y expulsión es mucho más complejo.

Desionización del Medio Inter-polos

Al terminar voltaje de pulso, corriente cae a cero, pero debe haber breve tiempo para desionización del medio: partículas cargadas en canal se recombinan en neutras.

Recuperando rápidamente rigidez dieléctrica del medio en canal, reduciendo temperatura superficial del electrodo, se evita arco por descarga repetida en mismo punto.

Para EDM normal, debe haber intervalo de pulso suficiente entre dos descargas.

Además, puntos de ruptura/descarga deben tener espacio para dispersión/transferencia; si no, descarga cerca de un punto facilita arco.