Cortadoras por hilo EDM de alta precisión: Tecnología y fiabilidad

El corte por hilo EDM (electroerosión por hilo) es un proceso sin contacto que elimina material sin rebabas. Permite cortar esquinas interiores con radio amplio y agujeros estrechos gracias al hilo extremadamente fino. Al no tocar el hilo la pieza, no hay fuerzas de corte ni de rectificado, permitiendo cortar láminas delgadas, nervaduras finas o formas muy delicadas.

En la industria, el hilo EDM se utiliza desde hace unos 50 años. Además de sensores integrados e inteligencia, las máquinas modernas implementan control CNC, lo que las hace más potentes y fáciles de usar.

Las cortadoras EDM eliminan material con facilidad

El físico inglés Joseph Priestley descubrió en el siglo XVIII que, mediante descargas eléctricas, podía erosionar metal. Sin embargo, fue durante la Segunda Guerra Mundial cuando los físicos rusos, la pareja Lazarenko, crearon un método regulado de extracción de metal usando electricidad, volviendo la técnica útil.

Inicialmente, el EDM se usaba principalmente para extraer machos y taladros rotos colocando un electrodo en el centro de la herramienta dañada. El mismo principio se usa hoy en sistemas EDM verticales y en máquinas de corte por hilo, que producen cavidades en la pieza con electrodos de cobre o grafito de la forma deseada.

Un electrodo tubular es usado por taladros EDM para "quemar" un agujero a través de material conductor.

Hilos, filtros y consumibles en máquinas de corte EDM

Como electrodo, un sistema de corte por hilo EDM, introducido industrialmente en los años 60, utiliza un hilo extendido y tenso. Generalmente, la pieza y el hilo se sumergen en agua desionizada. Hasta que se produce una descarga eléctrica, el agua actúa como dieléctrico (aislante eléctrico).

A medida que el hilo se acerca a la pieza, en algún momento la distancia se vuelve lo suficientemente pequeña y el voltaje lo bastante grande para que el dieléctrico se rompa y permita la descarga de electricidad —una chispa— entre el hilo y la pieza.

Una pequeña porción de la pieza se calienta a miles de grados por la descarga eléctrica. Bajo alta presión, el dieléctrico se convierte en gas ionizado o plasma, expulsándose. La burbuja de plasma colapsa, forzando el material fundido al fluido dieléctrico para disiparse, dejando un pequeño cráter en la pieza.

Simultáneamente, se erosiona un fragmento de hilo. Este método de descarga se replica rápidamente, hasta 250.000 veces por segundo. Así se elimina el metal cerca del hilo y se realiza una incisión a lo largo de este. El enjuague con un chorro claro de agua desionizada mantiene el hilo limpio, lo enfría y elimina las partículas generadas.

Como el hilo también sufre erosión, la máquina EDM alimenta continuamente hilo nuevo desde una bobina. El hilo usado se tritura y se deposita en un contenedor para reciclaje.

Para cortar moldes internos se necesita un orificio piloto, que puede hacerse con taladro convencional o EDM. El hilo se enhebra a través del orificio. Los dispositivos avanzados de EDM por hilo soportan enhebrado automático: el hilo es guiado a través de la pieza por un chorro de agua o aire.

El computador realiza automáticamente las conexiones mecánicas y eléctricas necesarias. Si el hilo se rompe durante el corte, la máquina detecta la rotura, rebobina el hilo y continúa cortando desde donde se rompió.

Chispas a lo largo del hilo en la cortadora EDM

Los componentes críticos del proceso EDM son el hilo y el agua dieléctrica. El hilo está disponible en varios materiales y diámetros, siendo los más comunes 0,25 mm (0,010") y 0,30 mm (0,012").

El hilo más usado en la mayoría de aplicaciones es de latón. Para mayor rendimiento, se puede elegir hilo galvanizado, que ofrece mayor velocidad y mejor acabado superficial. El recubrimiento de zinc permite al hilo tolerar más calor y mantener la integridad de la chispa.

El hilo recocido enriquecido con zinc soporta más calor al cortar. Para piezas gruesas donde el agua de enjuague no llega bien al centro, use hilo de alta eficiencia: resiste el calor, mantiene consistencia al cortar y evita roturas.

Las máquinas EDM modernas detectan las condiciones del hilo y del corte, ajustando la velocidad automáticamente. Cambiando solo el hilo, se mejora la velocidad sin otros ajustes.

Por ejemplo, en una aplicación, un hilo de latón cortaba en 10 horas. Con hilo recocido disperso, el tiempo bajó a 7 horas sin cambiar parámetros. El proceso puede optimizarse ajustando la configuración de la máquina.

La mejora depende mucho de la aplicación. Algunas mejoran, otras menos, pero siempre hay un cambio drástico. Incluso una mejora del 5% puede valer la pena. Cada tipo de hilo cuesta solo unos dólares por hora, y el hilo de alto rendimiento se amortiza con mayor producción.

Para usos específicos, existen otros tipos de hilos EDM. Por ejemplo, el cobre no puede usarse en dispositivos médicos implantables, así que se usa hilo de molibdeno. En aplicaciones con alto voltaje, se usa hilo de latón resistente a grietas con núcleo de acero.

Agua para EDM

Para obtener el mejor rendimiento de su máquina de corte EDM, debe mantener el agua limpia y conductiva. En el proceso, parte del metal termina en el agua como partículas finas y otra se disuelve.

El agua se recircula mediante un tratamiento en dos partes: filtro para eliminar partículas y redeionización para remover átomos de metal de la solución. El buen mantenimiento incluye reemplazar periódicamente los cartuchos del filtro y enviar la resina de deionización para regeneración.

Enhebrado automático de hilo de 0,25 mm en orificio de 0,7 mm. Así, la cortadora EDM entra en aplicaciones previas, como ranuras "fir" donde las palas de turbina se unen al cubo en generación de energía.

Pueden adquirir una máquina EDM para un proyecto específico —esquinas interiores que no podían cortar, o piezas de aleación de alto níquel. La nueva máquina puede funcionar solo un tercio del tiempo, y luego alguien descubre que puede funcionar de noche por 25-50 dólares y producir la pieza. Se puede cargar una mesa EDM con punzón y matriz en un lado y carburo en el otro, y trabajar desatendida toda la noche.

Para mejor calidad, adquiera su propia cortadora EDM

Un taller que realiza su propio corte EDM puede regular el proceso. Para un acabado más fino o mayor consistencia, si tiene un simulador, puede hacer más pasadas. A veces logra fabricar piezas mejores para un cliente que las proporcionadas anteriormente.

Por ejemplo, un punzón o matriz que dure más. Obtendrá flexibilidad horaria con EDM interno y no dependerá de plazos de talleres externos, pudiendo cotizar plazos de entrega más cortos.