ELECTROEROSIÓN:
Qué es y en qué consiste?
Es un proceso de mecanizado por
arranque de viruta, para materiales conductores de la electricidad también
conocido como EDM (ElectricalDischargeMachining) Mecanizado por Descarga
Eléctrica.
Consiste en el arranque de
partículas de una pieza mediante descargas eléctricas controladas en un medio
dieléctrico (normalmente aceite de baja conductividad, y en otros casos agua desionizada), con un electrodo
que puede ser una forma o un hilo.
Las descargas eléctricas son mayores
en un medio líquido (aceites) que en un medio gaseoso
La descarga en un gas tiende a
ramificarse ampliamente, mientras que el líquido comprime la descarga
impidiendo que se ramifique
Descarga ramificada en un medio
gaseoso.
Ambos, pieza y electrodo, deben ser
conductores, para que pueda establecerse el arco eléctrico que provoque el
arranque de material.
El electrodo es comúnmente hecho de
grafito, ya que es más resistente al desgaste por tener una elevada temperatura
de vaporización.
El electrodo tendrá forma opuesta a
la forma deseada, se lo realiza en una fresadora.
El cobre también es un material
utilizado para la fabricación de electrodos precisos, por su característica de
conductividad, pero su desgaste es más rápido.
Durante el proceso de
electroerosión la pieza y el electrodo se sitúan muy cercanos entre sí, dejando
un hueco que oscila entre 0,01 y 0,05 mm, por el que circula un líquido
dieléctrico (normalmente aceite de baja conductividad). Al aplicar una
diferencia de tensión continua y pulsante entre ambos, se crea un campo
eléctrico intenso que provoca el paulatino aumento de la temperatura, hasta que
el dieléctrico se vaporiza. Al desaparecer el aislamiento del dieléctrico salta
la chispa, incrementándose la temperatura hasta los 20.000 °C, vaporizándose
una pequeña cantidad de material de la pieza y el electrodo formando una
burbuja que hace de puente entre ambas
La característica más importante
de laelectroerosión es la posibilidad de
erosionar cualquier tipo de
material conductor, independientemente de su dureza,
ya que los factores que influyen
en los resultados no son los puramente
mecánicos como dureza,
tenacidad, etc.sino los térmicos como conductividad
térmica, temperatura de fusión,
etc.
Se puede mecanizar materiales
muy duros como los aceros templados o los carburos de tungsteno.
Sobre su Origen:
Se descubrió a mediados del siglo
XVIII (18). por los soviéticos que lo llamaron elaboración a chispa.
Inicialmente se investigó como minimizar
el efecto de las descargas, pero se descubrió también como maximizarlo, y ahí
surgió la idea como nueva tecnología para el arranque del material.
Se implementó casi 200 años después
para uso industrial.
Que tipos de electroerosión existen?
Hay dos tipos principales de
corte por electroerosión.
* Electroerosión por electrodo
de forma (penetración)
* Electroerosión por hilo.
Electroerosión por penetración
Esta forma de electroerosión es
la más universal. Se basa en el avance
continuo, y servocontrolado de
un electrodo-herramienta que penetra en el
electrodo-pieza en presencia de
un líquido dieléctrico.
Según la forma del electrodo y
según laprofundidad que se dé a las formas
erosionadas en la pieza, se
podrán obtenertanto formas pasantes como formas
ciegas de geometrías complicadas
El líquido dieléctrico utilizado
en penetración hoy en día es aceite mineral
especial para erosión, aunque se
pueden encontrar ciertas máquinas que
funcionan con agua u otros
líquidos especiales.
Video
Electroerosiónpor
Hilo:(WEDM Wire Electrical Discharge Machining)
El electrodo tiene forma de hilo
(de latón o de zinc (y molibdeno), y un CNC
controla el movimiento relativo entre le hilo y la pieza
El hilo es de diámetro pequeño,
normalmente de 0,25 o 0,3 mm., aunque
los diámetros pueden reducirse
hasta valores de 0,025 mm.en aplicaciones de micromecánica.
En este tipo de electroerosión,
el líquido dieléctrico habitualmente utilizado es el agua desionizada, aunque
también existe alguna máquina que funciona con aceite.
video
otra forma menos frecuente es la Rectificación por electroerosión, que
consiste en un electrodo en movimiento.
Diferencia entre los tipos
La diferencia fundamental que
identifica a ambos tipos de máquina es que
en las de penetración el electrodo
tiene una forma tridimensional y en una
operación de erosión con movimiento
de un eje, consigue realizar en la pieza una
cavidad tridimensional; en tanto que
en las de hilo el electrodo tiene forma de un
alambre que va cortando la pieza de
acuerdo al programa de interpolación que va
ejecutando el control numérico
asociado.
Imágenes de máquinas:
Máquina de electroerosión
por hilo.
Máquina de electroerosión
por electrodo de forma.
Usos, aplicaciones y ejemplos
Se utiliza en la industria para
el mecanizado de alta precisión, de todo tipo de materiales
* Metales.
* Aleaciones metálicas.
*grafito.
* Cerámicas.
* Otros de cualquier dureza….
* Mecanizado de aceros,
aleaciones duras o refractarias, aceros templados.
* Moldes de plástico.
* Matrices de corte, de
sinterización.
* Herramientas.
* Hileras de extrusión.
* Estampas de forja.
*
Agujereado de boquillas de los inyectores en la industria automotriz.
*
Fabricación de moldes de plástico de precisión y alto volumen (mecheros,
nebulizadores, celulares).
*
Fabricación de matrices para proceso de moldeo o deformación plástica.
*
Aplicaciones especiales: Aviación nuclear y aplicaciones de producción.
Ventajas del
proceso de electroerosión con hilo
No
precisa el mecanizado previo del electrodo.
Es un
proceso de alta precisión.
Complejas
formas pueden ser logradas.
Resultados
constantes.
Dependiendo
de la capacidad de la máquina, el trabajo con alambre puede incluir angularidad
variable controlada o geometría independiente (cuarto eje).
Se puede
mecanizar materiales previamente templados y así evitar las deformaciones
producidas en el caso de hacer este tratamiento térmico después de terminada la
pieza.
Ventajas del
proceso de electroerosión con electrodo de forma.
·
Al no generar fuerzas de corte como en los procesos de mecanizado,
el torneado y el taladrado, resulta aplicable para materiales frágiles.
·
Se pueden producir agujeros muy inclinados en superficies curvas sin
problemas de deslizamiento. Así como de elevada relación de aspecto (cociente entre la longitud y el diámetro), es decir,
con pequeño diámetro y gran profundidad imposibles con un taladro convencional.
·
Al ser un proceso esencialmente térmico, se puede trabajar cualquier
material mientras sea conductor
·
Es un proceso de fabricación único para
lograr complejas configuraciones que son imposibles de otra forma.
·
Ahorran en ocasiones la realización de un acabado rugoso en la pieza
por medio de ataques de ácido, pasándose a denominar "Acabado de
Electroerosión". No es un acabado quizás tan perfecto como el que se
obtendría con el ataque de ácido pero por costes y plazos resulta satisfactorio
en la industria
Algunas desventajas:
* El grafito es un material frágil, por lo que
la manipulación de los electrodos debe ser muy cuidadosa.
- No puede aplicarse en materiales no
conductores.
* Se
requiere un tiempo de elaboración para producir formas específicas de
electrodos de grafito
- Después del proceso suele quedar una capa
superficial de metal fundido, frágil y de extrema dureza, que debe
eliminarse en las piezas que requieran resistencia a la fatiga.
- EI acabado superficial rugoso no es perfecto,
ya que es más rugoso sobre las caras planas que sobre Ias paredes
verticales.
El uso de corriente eléctrica, agua y alto voltaje
presentan un peligro de electrocución. • Es factible que chispas salten fuera
del contenedor. • Derrames durante el llenado y vaciado de tanque o el uso de
líquido a presión.
Ventajas con respecto otros métodos:
* El electrodo extrae el
material sin tener contacto físico con la pieza de trabajo.
* No ejerce fuerza la
herramienta, por no estar en contacto con la pieza de trabajo.
* Se puede producir formas que
de otra manera dañarían las herramientas convencionales.
* No depende de la
característica mecánica del material, sino de su característica térmica.
* El resultado deseado del
proceso, es la erosión uniforme de la pieza.
* Posibilidad de mecanizar un
gran abanico de espesores.
* Independencia de las
características mecánicas del material.
Tiempo de ejecución
sucesivas descargas eléctricas muy cortas (2 a 2.000 µs), separadas
entre sí un cierto tiempo,
La duración de la chispa es muy
corta, pues suele variar desde 1 ó 2
microsegundos a 2 milisegundos,
según los regímenes de mecanizado, y va
acompañada de un gran aumento de
temperatura, que suele alcanzar hasta
decenas de miles de grados
centígrados.
el tiempo de duración varía, tal y
como ya se ha indicado, entre
microsegundos y milisegundos, y las
distancias interelectródicas son del orden de
unas centésimas ó quizás alguna
décima de milímetro
Las tasas de arranque de
material con electrodo de forma son del orden de 2 cm3/h.
La tasa de arranque de material con hilo ronda en los 350 cm3/h
Costos
El hilo es más económico ya que
no se necesita dar forma a una pieza, sino que directamente se lo puede comprar
en el mercado.
Comparación con otros métodos:
La electroerosión tiene gran
aptitud para mecanizar aceros, metales o aleacionesduras o refractarias, poco
aptas
para ser mecanizadas por
procedimientos convencionales de arranque de viruta.
materiales de baja
maquinabilidad siempre y cuando sean suficientemente conductores.
La electroerosión tiene gran
aptitud para realizar formas complejas.
Fuentes:
Videos:
Por penetración
Por hilo
tomar parte del hilo https://www.youtube.com/watch?v=MnMh9-bIa9A