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PolskiQué es el mecanizado por descarga eléctrica: descripción general del proceso
El mecanizado por descarga eléctrica (EDM) es un método de mecanizado único que utiliza energía térmica en lugar de energía mecánica para la eliminación de material. Aunque puede llevar tiempo, EDM es un método cómodo capaz de procesar cualquier material que conduzca la electricidad.
En este artículo, profundizaremos en los principios, tipos, ventajas y desventajas de EDM, así como en las diferencias con el mecanizado electroquímico (ECM).
¿Qué es el mecanizado por descarga eléctrica?
El mecanizado por descarga eléctrica (EDM) utiliza el calor generado por el fenómeno de descarga para fundir las piezas. La pieza se sumerge en un fluido de mecanizado aislante (agua desionizada o aceite) y se aplica una tensión pulsada entre la pieza y el electrodo. Esto crea una descarga de arco (con temperaturas superiores a 3000°C) entre la pieza y el electrodo, lo que provoca la fusión de la pieza. A medida que el fluido de mecanizado hierve y se expande, las partes fundidas de la pieza (como el polvo metálico) se arrastran, lo que elimina la preocupación por los cortocircuitos. Además, el fluido de mecanizado ayuda a enfriar las partes fundidas de la pieza. Este ciclo se repite a una frecuencia de 1.000 a 100.000 veces por segundo para fundir gradualmente la pieza.
Como éste es un capítulo en el que se explica qué es EDM , y la palabra clave es "electroerosión" y no "EDM", vamos a explicarlo aquí.
EDM funde selectivamente sólo la pieza cercana al electrodo, lo que permite el mecanizado de diversas formas cambiando la forma del electrodo. Además, mientras la pieza sea conductora de electricidad, se pueden mecanizar incluso materiales duros. Aunque EDM requiere más tiempo en comparación con otros métodos de mecanizado, su gran precisión es una característica notable, por lo que resulta ideal para fabricar componentes que requieren gran precisión para industrias como la aeroespacial, la de dispositivos médicos y la de fabricación de moldes.
Materiales adecuados para EDM
Cualquier material conductor de electricidad puede mecanizarse utilizando EDM. Los materiales duros como el carburo cementado, el titanio, el acero inoxidable, el molibdeno y el Inconel pueden mecanizarse sin problemas. Sin embargo, es esencial tener en cuenta que el tiempo de mecanizado varía en función del tamaño y el material de la pieza.
Cómo funciona EDM
El mecanizado por descarga eléctrica (EDM) funciona mediante una compleja interacción de componentes básicos, cada uno de los cuales desempeña un papel crucial en el proceso. En su núcleo se encuentran el electrodo y la pieza de trabajo, colocados en estrecha proximidad dentro de un baño de fluido dieléctrico. El fluido dieléctrico cumple múltiples funciones: actúa como medio para la descarga eléctrica, proporciona refrigeración para evitar daños térmicos y elimina los residuos generados durante el mecanizado. Cuando la fuente de alimentación aplica tensión entre el electrodo y la pieza, se crea un campo eléctrico. Cuando la tensión alcanza un punto crítico, el fluido dieléctrico se ioniza, formando una vía conductora o canal de chispas entre el electrodo y la pieza. Este proceso de ionización conduce a la generación de calor intenso, lo que provoca la fusión y vaporización del material de la pieza. Simultáneamente, el fluido dieléctrico fluye rápidamente hacia el hueco de la chispa, arrastrando el material fundido y los residuos, lo que garantiza una eliminación precisa y controlada del material. Este intrincado proceso de chispa se encuentra en el corazón de EDM, permitiendo el mecanizado de formas intrincadas y materiales endurecidos con una precisión y eficacia sin precedentes.
Principales tipos de EDM
EDM pueden clasificarse a grandes rasgos en dos tipos principales, que se distinguen por la forma del electrodo:
Alambre EDM (WEDM)
Wire EDM utiliza un electrodo alargado en forma de alambre (de aproximadamente 0,2 mm de diámetro). Al aplicar la descarga mientras el electrodo de alambre tensado está cerca de la pieza, ésta se corta (o funde) como con una sierra de hilo. La trayectoria del electrodo de hilo puede controlarse numéricamente, lo que permite cortar con precisión la pieza en cualquier forma deseada. Entre las ventajas del hilo EDM cabe citar la ausencia de necesidad de mecanizar el electrodo y la posibilidad de procesar formas complejas que no pueden conseguirse mediante corte.
Sin embargo, la precisión del mecanizado depende del diámetro del hilo. Los electrodos de hilo más finos permiten un mecanizado más fino, pero la velocidad de mecanizado disminuye debido a los valores de corriente más bajos. Por el contrario, los electrodos de hilo más gruesos permiten un mecanizado más rápido pero reducen la precisión del mecanizado. Cuando se utilizan electrodos de hilo grueso, es posible completar el mecanizado en el primer corte, pero dependiendo de la aplicación, pueden ser necesarios múltiples cortes con diferentes diámetros de hilo, lo que provoca variaciones en el tiempo de mecanizado y en la precisión. El alambre EDM (WEDM) se utiliza en la fabricación de moldes de prensa y el mecanizado de puntas de herramientas de carburo, entre otras aplicaciones.
Troqueladora EDM (o convencional EDM)
Die-sinker EDM consiste en utilizar un electrodo mecanizado con la forma deseada, que funciona como un molde. Al acercar el molde y la pieza y aplicar la descarga, la pieza se funde según la forma del molde. En otras palabras, la forma del molde se transfiere a la pieza.
El uso de EDM permite el mecanizado de fondo, lo que es imposible con el alambre EDM. Además, afinando la forma del "molde", se pueden conseguir formas complejas, como ranuras y esquinas profundas. Por otro lado, dado que cada vez hay que fabricar un electrodo que se ajuste a la forma deseada, puede resultar costoso y llevar mucho tiempo.
Perforación EDM
El taladrado de agujeros EDM, también conocido como taladrado EDM o taladrado de agujeros EDM , es un proceso de mecanizado utilizado para crear agujeros precisos, pequeños y profundos en piezas metálicas difíciles de mecanizar con métodos tradicionales, como aceros endurecidos o aleaciones exóticas. Ofrece una gran precisión, un buen acabado superficial y la capacidad de crear formas y características complejas.
Ventajas del mecanizado por descarga eléctrica
- Mecanizado de materiales duros: puede procesar independientemente de la dureza del material
- Geometrías complejas: capaz de lograr una gran precisión incluso con formas complejas
- Sin fuerzas de contacto: tensión mínima en las piezas de trabajo
- Alta precisión y exactitud: capaz de mecanizar formas difíciles de conseguir con procesos de corte.
EDM puede procesar materiales conductores de la electricidad, lo que la hace idónea para fabricar componentes como moldes que requieren gran resistencia. Además, EDM permite un mecanizado preciso hasta el nivel de la micra. En comparación con los procesos de corte, EDM ofrece una precisión extremadamente alta y puede realizar formas como roscas y espirales. Además, es posible ajustar con precisión la rugosidad superficial del mecanizado modificando las condiciones eléctricas.
Otra ventaja de EDM es la mínima tensión que impone a las piezas, ya que no hay contacto físico entre el electrodo y la pieza. Esto reduce el riesgo de avería de la máquina en comparación con otros métodos de mecanizado. El fluido de mecanizado enfría constantemente las piezas, lo que elimina la preocupación por la deformación debida al calor de descarga.
Además, en el caso del troquelado EDM , es posible mecanizar formas que resultan difíciles con procesos de fresado o corte . Por ejemplo, es posible abordar ángulos de agujeros o depresiones lo más cerca posible de ángulos rectos y procesar zonas socavadas.
Desventajas del mecanizado por descarga eléctrica
- Menor velocidad: proceso lento
- Coste elevado
- Requisito de conductividad: Imposibilidad de procesar materiales que no conducen la electricidad
- Desgaste de los electrodos: la superficie se vuelve rugosa tras el mecanizado
EDM requiere más tiempo de procesamiento, normalmente a un ritmo de 2 a 5 mm por minuto. Algunas empresas planifican estratégicamente el mecanizado dando prioridad a las piezas que pueden procesarse rápidamente durante el día, cuando los trabajadores están presentes, y a las piezas con tiempos de procesamiento más largos durante la noche, cuando los trabajadores están ausentes. Además, el equipo de EDM es caro, y los consumibles, como los electrodos de alambre, contribuyen al coste total. Teniendo en cuenta el tiempo de procesamiento y el coste, EDM es adecuado para producir componentes de alta precisión en lotes pequeños, pero puede no ser ideal para la producción en masa.
Además, los materiales que no conducen la electricidad no pueden mecanizarse con EDM. También es importante tener en cuenta que la superficie mecanizada puede volverse rugosa, lo que difiere de las superficies producidas por procesos de corte y requiere atención durante el mecanizado.
Diferencias entre el mecanizado por descarga eléctrica y el mecanizado electroquímico
Aunque tanto el mecanizado por descarga eléctrica como el mecanizado electroquímico (ECM) implican la aplicación de tensión entre la pieza y el electrodo, la energía utilizada para disolver la pieza difiere entre ambos métodos.
Como ya se ha explicado, EDM induce una descarga de arco en un fluido de mecanizado aislante, utilizando su "energía térmica" para fundir la pieza. Por el contrario, ECM consiste en electrolizar la pieza en una solución electrolítica, ionizando los átomos en el ánodo (pieza) para su eliminación. Es un método que utiliza la "reacción química (energía química)". También puede decirse que hay una diferencia entre provocar una descarga en un líquido no conductor y mover electrones en un líquido conductor.
ECM, a diferencia de EDM, se utiliza a menudo para el desbarbado de piezas de trabajo. Además, presenta características como la mejora de la precisión de mecanizado, la velocidad y la rugosidad superficial con una mayor densidad de corriente.
Conclusión
El mecanizado por descarga eléctrica genera artificialmente fenómenos de descarga entre la pieza y el electrodo, fundiendo gradualmente la pieza con el calor de la descarga. Se utiliza en la producción de moldes para moldeo por inyección de resina, moldes anidados y piezas de máquinas fabricadas con materiales difíciles de mecanizar. Existen dos tipos principales de mecanizado por descarga eléctrica: el mecanizado por hilo EDM y el mecanizado por penetración EDM, cada uno de los cuales ofrece diferentes tipos de electrodos y formas mecanizables.
El mecanizado por descarga eléctrica ofrece ventajas como la capacidad de mecanizar materiales duros mientras sean conductores de la electricidad y una gran precisión de mecanizado. Sin embargo, también tiene desventajas, como los largos tiempos de procesamiento. Utilicemos el mecanizado por descarga eléctrica después de comprender sus ventajas e inconvenientes.
