Mecanizado por Descarga Eléctrica (EDM): Funcionamiento e Importancia

¿Qué es el Mecanizado por Descarga Eléctrica (EDM)?

El mecanizado por descarga eléctrica (EDM) es un proceso de mecanizado no tradicional basado en remover material de una pieza por medio de una serie de descargas eléctricas repetidas entre herramientas, llamadas electrodos, y la pieza siendo mecanizada en presencia de un fluido dieléctrico.

El mecanizado por descarga eléctrica (EDM), también conocido como mecanizado por chispa, erosión por chispa, hundimiento de matriz, corte por hilo, o erosión por hilo, es un proceso de fabricación de metal mediante el cual se obtiene una forma deseada usando descargas eléctricas (chisporroteos).

El material se remueve de la pieza de trabajo por una serie de descargas de corriente recurrentes rápidamente entre dos electrodos, separados por un líquido dieléctrico y sujetos a un voltaje eléctrico.

Uno de los electrodos se llama electrodo-herramienta, o simplemente herramienta o electrodo, mientras que el otro se llama electrodo-pieza de trabajo, o pieza de trabajo. El proceso depende de que la herramienta y la pieza de trabajo no hagan contacto físico.

Cuando el voltaje entre los dos electrodos aumenta, la intensidad del campo eléctrico en el volumen entre los electrodos se vuelve mayor, causando una ruptura dieléctrica del líquido, y produciendo un arco eléctrico.

Como resultado, el material se remueve de los electrodos. Una vez que la corriente se detiene (o es detenida, dependiendo del tipo de generador), el nuevo líquido dieléctrico es conducido al volumen inter-electrodo, permitiendo que las partículas sólidas (residuos) sean llevadas y las propiedades aislantes del dieléctrico sean restauradas.

Añadir nuevo líquido dieléctrico en el volumen inter-electrodo se conoce comúnmente como lavado (flushing). Tras un flujo de corriente, el voltaje entre los electrodos se restaura a lo que era antes de la ruptura para que una nueva ruptura dieléctrica pueda ocurrir y repetir el ciclo.

Funcionamiento de la Máquina EDM

El Mecanizado por Descarga Eléctrica (EDM) es un proceso controlado de remoción de metal que se usa para remover metal por medio de erosión por chispa eléctrica. En este proceso, una chispa eléctrica se usa como herramienta de corte para cortar (erosionar) la pieza de trabajo para producir la pieza terminada a la forma deseada.

El proceso de remoción de metal se realiza aplicando una carga eléctrica pulsante (ON/OFF) de corriente de alta frecuencia a través del electrodo a la pieza de trabajo. Esto remueve (erosiona) piezas muy pequeñas de metal de la pieza de trabajo a una tasa controlada.

Proceso EDM

La erosión por chispa EDM es lo mismo que tener un cortocircuito eléctrico que quema un pequeño agujero en una pieza de metal que contacta. Con el proceso EDM, tanto el material de la pieza de trabajo como el material del electrodo deben ser conductores de electricidad.

El proceso EDM puede usarse de dos formas diferentes:

• Un electrodo preformado o formado (herramienta), usualmente hecho de grafito o cobre, se forma a la forma de la cavidad que debe reproducir. El electrodo formado se alimenta verticalmente hacia abajo y la forma inversa del electrodo se erosiona (quema) en la pieza de trabajo sólida.
• Un electrodo de hilo vertical continuo, del diámetro de una aguja pequeña o menos, es controlado por computadora para seguir una ruta programada para erosionar o cortar una ranura estrecha a través de la pieza de trabajo para producir la forma requerida.

Tipos de Máquinas EDM

1. EDM de Hilo o "Cortador de Queso"

La máquina EDM de hilo usa un electrodo de hilo y movimiento CNC para producir la forma o contorno deseado. Esta técnica remueve material conductor usando erosión por chispa, que es el principio primario del proceso EDM.

El hilo viaja desde un carrete a través de guías de hilo de precisión controladas en movimiento por el CNC. Lavado con dieléctrico (agua desionizada) para enfriar el hilo delgado y remover partículas erosionadas, un EDM de hilo puede pensarse como una sierra de cinta muy precisa y exacta.

2. EDM de Taladro o Perforador de Agujeros

Esta máquina EDM se usa para hacer agujeros pequeños en una pieza de metal. La máquina utiliza un tubo conductor como electrodo y un flujo continuo de fluido dieléctrico a través y alrededor de ese electrodo para expulsar los metales vaporizados.

La capacidad de la máquina para taladrar agujeros precisos y exactos, incluso en materiales duros y exóticos, permanece como uno de los desarrollos de fabricación prospectivos de la industria.

3. EDM RAM o de Hundimiento (Sinker)

Siendo la forma más antigua de mecanizado EDM, el EDM RAM consiste en un electrodo especialmente formado que se sumerge en una pieza de trabajo para crear cortes sofisticados y cavidades ciegas.

Como sugiere el nombre, en máquinas EDM de hundimiento (Sinker), tanto la pieza de trabajo como los electrodos se sumergen en el fluido dieléctrico (aceites ligeros y de viscosidad) y a través del generador de potencia correcto para lograr los resultados deseados.

EDM en Manufactura

Con su capacidad para crear formas precisas y únicas, el EDM ha sido usado por muchas industrias en sus procesos de manufactura. Aquí están los tipos más comunes de aplicaciones para EDM.

• Fabricación de Matrices: Las matrices son herramientas usadas para cortar o dar forma a materiales en un producto sólido. EDM se usa para crear estas matrices, sin importar el tamaño o comúnidad de la forma necesaria.
• Fabricación de Moldes: Los moldes son contenedores que transforman líquido o sustancia en la forma del contenedor. La dimensión y profundidad de un molde se logran con uso de EDM.
• Taladrado de Agujeros Pequeños: Sin EDM, taladrar agujeros pequeños sería difícil. La capacidad de EDM para crear formas pequeñas con precisión lo hace ideal para taladrar el tamaño exacto de agujeros necesarios.
• Producción de Prototipos: El proceso EDM es más ampliamente usado por las industrias de fabricación de moldes, herramientas, y matrices, pero se está volviendo un método común para hacer prototipos y piezas de producción, especialmente en industrias aeroespacial, automotriz y electrónica en las que las cantidades de producción son relativamente bajas.

Ventajas de la Máquina EDM

• Capacidad para mecanizar formas complejas que de otra forma serían difíciles de producir con herramientas de corte convencionales.
• Mecanizado de material extremadamente duro a tolerancias muy cerradas.
• Piezas de trabajo muy pequeñas pueden mecanizarse donde herramientas de corte convencionales pueden dañar la pieza por presión excedente de herramienta de corte.
• No hay contacto directo entre herramienta y pieza de trabajo. Por tanto, secciones delicadas y materiales débiles pueden mecanizarse sin distorsión perceptible.
• Se puede obtener un buen acabado superficial; un acabado muy bueno puede obtenerse por rutas de acabado redundantes.
• Agujeros muy finos pueden alcanzarse.
• Agujeros cónicos pueden producirse.
• Contornos internos y esquinas internas de tuberías o contenedores hasta R .001".

Desventajas de la Máquina EDM

• Dificultad para encontrar maquinistas expertos.
• Tasa lenta de remoción de material.
• Peligro potencial de incendio asociado con uso de dieléctricos combustibles base aceite.
• Tiempo y costo adicionales usados para crear electrodos para EDM ram/sinker.
• Reproducir esquinas afiladas en la pieza de trabajo es difícil debido al desgaste del electrodo.
• Consumo de energía específico es muy alto.
• Consumo de energía es alto.
• Se forma "sobrecorte" (overcut).
• Desgaste excesivo de herramienta ocurre durante el mecanizado.
• Materiales eléctricamente no conductivos pueden mecanizarse solo con configuración específica del proceso.