Electroerosió

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Filferro de mecanitzat de descàrrega elèctrica. 1 Cable d'elèctrodes 2 Arc voltaic 3 Generador 4 Peça

El procés d'electroerosió (també conegut com a EDM per les sigles en anglès d'Electrical Discharge Machining) consisteix a reproduir la forma de l'elèctrode en una peça mitjançant un arc elèctric que arrenca les partícules de la peça. Aquest procés té dues variants principals:

  1. RamEDM: es fa xocar l'elèctrode contra la peça o viceversa a fi de generar l'arc elèctric i erosionar la peça. Ram significa ariet en anglès, i simbolitzat el xoc entre les dos parts.
  2. WEDM (Wire Electrical Discharge Machining): consisteix a fer passar un fil (fa la funció d'elèctrode) de manera que genera l'arc elèctric quan està en contacte amb la peça.

Durant l'electroerosió, és necessari que el medi sigui dielèctric, ja que així els ions carregats positivament colpejaran una zona predeterminada amb més força. Els dielèctrics més utilitzats són els olis minerals, els petrolis i l'aigua desmineralitzada.

Durant l'electroerosió la peça i l'elèctrode se situen entre 0,01 i 0,05 mm perquè així pugui circular el líquid dielèctric que s'evapora quan s'aplica una diferència de potencial que provoca l'augment de temperatura fins que el dielèctric s'evapora. Aquesta temperatura pot augmentar fins als 20.000ºC i a causa d'això s'evapora una petita part del material tant de la peça com de l'elèctrode. Un cop s'atura la diferència de potencial, les partícules de la peça se separen en forma gasosa i, finalment, acaben solidificant-se.

El líquid dielèctric té la funció d'actuar com aïllant per aconseguir el potencial necessari per efectuar l'arc elèctric, també té la funció d'extreure l'escòria generada durant el procés, i també de refrigerant.

Procés d'electroerosió amb elèctrode de forma[modifica | modifica el codi]

Durant el procés d'electroerosió la peça i l'elèctrode estan situats molt a prop, a una distància entre 0.01 i 0.05mm, a dins d'un medi dielèctric. Quan apliquem una diferència de tensió continua i polsant entre els dos elements, es crea un camp elèctric intens que provoca un augment de temperatura, fins que el dielèctric s'evapora. Quan succeeix això, salta l'espurna incrementant la temperatura fins a 20.000ºC, la qual cosa provoca que una petita part del material i de l'elèctrode s'evapori i creï una bombolla que fa de pont entre les dos parts, com que l'alimentació és polsant, quan deixem d'alimentar el pont es trenca i les superfícies tornen a quedar separades. Els residus formats se solidifiquen quan entren en contacte amb el dielèctric.

Màquina d'electroerosió de forma amb elèctrode de coure en funcionament

Depenent de la màquina i els ajustos, és possible repetir un cicle complet milers de cops per segon.

El resultat desitjat del procés és l'erosió uniforme de la peça, reproduint les formes de l'elèctrode. En aquest procés l'elèctrode es va desgastant, per aquest motiu és necessari un desplaçament cap a la peça, per mantenir les distàncies constants. En un cas de desgast sever, l'elèctrode s'ha de canviar.

El paràmetre de rugositat superficial, el qual és molt important en els processos de mecanització també és present en aquest procés. Aquest paràmetre es pot establir abans de començar el procés, i sol estar a un rang entre 48 vdj(acabat molt rugós) 26vdj(acabat quasi perfecte). Les taxes d'arrancament són de l'ordre de 2 cm3/h.

Elèctrode de forma[modifica | modifica el codi]

Hi ha diferents tipus d'elèctrodes, el més comú és el que està fet de grafit, ja que té una temperatura de vaporització molt alta, i molt resistent al desgast.

D'altra banda també ens podem trobar amb elèctrodes fet de coure, ja que són més precisos, però en canvi menys resistents. Els elèctrodes fets de coure són ideals per l'elaboració de forats rodons i profunds. Ens podem trobar aquests elèctrodes amb diàmetres mil·limètrics, amb increments de fins a mig mil·límetre i diverses longituds.

Els elèctrodes de coure són molt utilitzats per fer la preparació d'una peça que posteriorment s'hagi de mecanitzar amb una màquina d'electroerosió per fil. Ja que primer podem perforar la peça i després passar el fil per fer el mecanitzat desitjat.

Avantatges del procés d'electroerosió per forma[modifica | modifica el codi]

  • Com que no genera forces de tall com en els processos de mecanitzat tradicionals (tornejat, fresat...), ho podem aplicar a materials fràgils.
  • Es poden realitzar forats inclinats en parets corbes, sense problemes de lliscament.
  • Es poden fer forats molt llargs i de diàmetre molt petit.
  • Podem fer servir aquest procés amb qualsevol material, mentre sigui conductor.
  • Podem obtenir toleràncies molt ajustades. Des de 0,025 find s ±0,127 mm.

Inconvenients del procés d'electroerosió per forma[modifica | modifica el codi]

  • Un cop acabat el procés queda una capa de metall fos extremadament forta, que cal eliminar si la peça està orientada a suportar esforços de fatiga. Una peça mecanitzada convencionalment per arrancada de ferritja és més resistent a la fatiga.
  • La manipulació dels elèctrodes de grafit ha de ser delicada.
  • Els elèctrodes de grafit necessiten ser mecanitzats, en una fresa que serveixi per mecanitzar grafit.
  • L'acabat superficial és més rugós en les cares planes que sobre les parets vertical, degut a alguna espurna esporàdica que es produeix evacuant les restes de material.

Aplicacions del procés d'electroerosió amb elèctrode de forma[modifica | modifica el codi]

Amb aquest procés podem perforar molts materials, amb els avantatges que hem citat anteriorment.
Els podem trobar en el camp de la indústria automotriu, o en la fabricació de motlles per moldeig i deformació plàstica.

Punxo i peça de la qual extreiem els punxons

Electroerosió per fil[modifica | modifica el codi]

És una evolució del procés explicat anteriorment, nascut a la dècada dels 70, el qual substitueix l'elèctrode per un fil conductor. Aquest procés té més mobilitat i les tasques d'arrancament de material són de 350 cm3/h. La velocitat d'arrencament de la peça depèn del voltatge, l'amperatge, la qualitat i el diàmetre del fil. El gruix de la peça també afecta bastant en el procés de tall. L'acabat que volem a la peça també és un factor que hem de tenir en compte, ja que com més cops passem sobre la mateixa superfície obtenim un millor acabat.

Per poder realitzar aquest tipus de mecanitzat necessitem realitzar una preparació prèvia a la peça. Primer de tot, hem de fer la mecanització necessària, tant rectificats i planejats de superfícies, com els orificis (generalment es fan amb un elèctrode) pels quals passarà el fil amb el qual tallarem. Un cop tenim la peça que volem tallar preparada, li hem d'aplicar un tractament tèrmic, per poder obtenir la duresa necessària. Un cop fet tot això la peça ja està a punt per ser tallada. El sistema consisteix a submergir la peça juntament amb el fil ja enfilat. Un cop la peça està submergida, generarem un arc elèctric aplicant un corrent continu i polsant. El fil a mesura que va tallant es va desgastant i perdent les propietats necessàries, per tant l'anem desplaçant de manera que sempre està tallant fil nou. La màquina elèctroerosionadora es pot enfilar automàticament o manualment.

Imatge de l'arc elèctric format entre l'elèctrode i la peça

Si la màquina és manual, cada cop que hem de fer un tall diferent, hem d'extreure la peça, treure el fil i tornar-lo a enfilar en el següent orifici que haurem fet prèviament. En canvi si la màquina és automàtica, ella mateixa talla el fil quan ha acabat el procés que estava fent, es posiciona a la següent operació, i a través d'un raig d'aigua molt fi sobre de l'orifici, treu el fil, el qual s'enfila i torna a començar el procés.

Màquina d'electroerosió per fil automàtica

Fil conductor[modifica | modifica el codi]

El fil metàl·lic pot ser fabricat de llautó o zinc. Aquest fil un cop utilitzat queda degradat i no es pot reutilitzar de nou per fer un procés de tall, per tant s'ha de recollir i reciclar. Hi ha maquines que enrotllen el fil utilitzat en bobines i n'hi ha que el tallen i el van dipositant. Existeixen diferents diàmetres al mercat, des de 0,25 mm a 0,3 mm. Normalment es venen més per pes que per longitud. El fil ha d'estar ben tensat per produir un tall efectiu, però sense excedir-se per no trencar-lo. La posició del capçal superior i inferior han d'estar alineats i concèntrics.

Fil de llautó utilitzat

Màquines d'electroerosió amb fil[modifica | modifica el codi]

La polaritat en aquestes màquines no pot ser invertida. La taula on les peces són muntades és el terra, per tant la part negativa. En canvi el fil executa la funció de càrrega positiva.

Totes les màquines reben un fil el qual és orientat i tensat en direcció "Z", i d'aquesta manera podem realitzar talls en les direccions "X" i “Y".

Avantatges del tall amb electroerosió amb fil[modifica | modifica el codi]

  • No necessitem mecanitzat de l'electrode
  • És un procés d'alta precisió
  • Podem obtenir peces molt complexes
  • Els resultats són constants.
  • Es poden mecanitzar materials tractats tèrmicament, i així ens estalviem posteriors deformacions un cop acabada la peça.

Precaucions i consideracions[modifica | modifica el codi]

  • L'ús de corrent elèctrica, aigua i alt voltatge indiquen un alt risc d'electrocutar-se.
  • Poden saltar espurnes fora del contenirdor.
Final del procés d'electroerosió amb fil i buidat del tanc d'aigual