EDM o mecanizado por descarga eléctrica Es una técnica de mecanizado que fabrica piezas sin necesidad de contacto directo con la pieza. Erosiona la superficie de materiales conductores mediante electricidad. La electroerosión permite mantener buenos acabados superficiales incluso en piezas complejas y sensibles, ya que ninguna herramienta de electroerosión entra en contacto físico con la pieza.
El método se divide en subtipos para perforación, alambre y matriz. La electroerosión facilita la fabricación de diversas piezas y componentes, incluyendo moldes de matriz y equipos médicos como marcapasos, así como implantes de cadera y rodilla.
En este artículo, analizaremos el mecanizado por descarga eléctrica, cómo funciona, los tipos de materiales utilizados para el proceso y cuándo utilizarlo para la fabricación. Sigue leyendo.
Lo que es Mecanizado por electroerosión (EDM)?
Entonces, ¿qué es el mecanizado por electroerosión? Es una técnica de mecanizado alternativa que se utiliza para fabricar piezas que serían difíciles de fabricar mediante prácticas de mecanizado tradicionales. Es importante señalar que sólo funciona en metales conductores. El proceso implica el uso de electricidad para erosionar la superficie de una pieza de trabajo. No suele haber contacto entre la herramienta utilizada durante el proceso de corte y la pieza, garantizando así que las piezas producidas mediante este proceso tengan el mejor acabado superficial.
En la década de 1960 se desarrolló la electroerosión por hilo y la primera máquina de electroerosión por hilo se lanzó en la Unión Soviética en 1967. Desde entonces, el proceso de electroerosión se ha vuelto más sólido y avanzado.
El objetivo principal del proceso de electroerosión es facilitar la creación de piezas con paredes delicadas o delgadas. Piezas que corren el riesgo de sufrir daños cuando se mecanizan con métodos tradicionales. Es una técnica sin contacto que garantiza una alta precisión y un acabado superficial sin costuras.
Cómo Mecanizado EDM Proyectos
Otra pregunta popular es; ¿Cómo funciona la electroerosión? Bueno, para iniciar el proceso, un electrodo blando hecho de grafito crea una chispa entre el electrodo y el área objetivo. La chispa creada suele tener una temperatura que oscila entre los 14,500 y 21,500 ºF y cuando se produce vaporiza o corta parte de la pieza de trabajo. Después del corte/vaporización, un fluido dieléctrico, que es otro componente del sistema, aleja la pieza vaporizada de la región ya mecanizada de la pieza de trabajo. Esto ocurre repetidamente hasta que la pieza esté completamente mecanizada.
La ingeniería de electroerosión puede mecanizar la mayoría de los materiales que conducen la electricidad sin problemas, aparte del níquel de primera calidad que se utiliza a menudo en la fabricación de aviones. Sin embargo, con la ayuda de electrodos específicos, la técnica de electroerosión puede resultar estupenda para mecanizar piezas con este material.
Componentes clave de Máquina EDMs
Hay varios componentes clave de una máquina de descarga eléctrica, cada uno de los cuales cumple una función específica para garantizar la producción de piezas precisas y exactas.
Fuente de Energía
La fuente de alimentación alimenta todo el sistema. Proporciona la chispa necesaria para erosionar la pieza de trabajo. Este componente también ayuda a regular el voltaje, la corriente y la frecuencia de la electricidad suministrada al sistema. La regulación se basa en las características del trabajo en cuestión. En la electroerosión, el suministro eléctrico tiene que ser óptimo, ya que hace funcionar todo el proceso.
Electrodo
Los electrodos integrados en este sistema cuentan con una conductividad excepcional. Cuando se colocan cerca de la pieza de trabajo, están diseñados para iniciar una chispa de manera efectiva. En un sistema de electroerosión, los materiales comunes para los electrodos incluyen grafito, cobre, tungsteno, latón y diversas aleaciones metálicas. La elección específica del material del electrodo generalmente depende de la aplicación de electroerosión, ya sea para procesos de alambre, matriz o tubo. En particular, durante la operación de electroerosión, el electrodo mantiene una separación con respecto a la pieza de trabajo, lo que garantiza que no haya contacto directo.
Sistema dieléctrico
El sistema dieléctrico sirve como componente fluido en una configuración de electroerosión y consta de aceite lubricante no conductor o agua desionizada. Este fluido juega un papel crítico, no sólo al enfriar el sistema sino también al eliminar los materiales erosionados de las zonas de mecanizado. Sin un sistema dieléctrico eficaz, estas partículas podrían migrar hacia el electrodo, potencialmente uniéndose a él y dañando la herramienta. Por tanto, es crucial mantener una circulación constante del fluido dieléctrico. Además, este sistema es fundamental para evitar chispas inoportunas durante el proceso de mecanizado.
Sistema de servocontrol
La función principal del sistema de servocontrol en una configuración de electroerosión es gestionar el espacio entre el electrodo y la pieza de trabajo, mejorando la eficiencia de la generación de chispas. Más allá de los simples ajustes espaciales, este sistema es fundamental para regular la producción real de chispa durante el proceso de fabricación de electroerosión.
Panel de Control
Este componente es una de las partes más importantes de un sistema EDM. Gestiona el movimiento de piezas, así como el momento de la descarga eléctrica. El panel de control también garantiza que los cortes por electroerosión sean más exactos y precisos.
Tres tipos de electroerosión
Hay tres tipos principales de electroerosión. Estos diferentes métodos se adaptan a una amplia gama de materiales conductores e incluyen:
Electroerosión por inmersión
A veces denominada electroerosión por “ram” o “cavidad”, la electroerosión por inmersión funciona utilizando una descarga de un electrodo esencialmente 2D. Un intrincado extremo tridimensional de este electrodo bidimensional se puede elevar una distancia corta en el eje Z para eliminar los desechos y descender repetidamente para erosionar el arco en el trabajo. El electrodo en cuestión tiene una forma extrema complicada, sin rebajes y puede adoptar cualquier forma de sección transversal. Para erosionar la forma correcta de la cavidad en materiales duros, el tipo de platina requiere un mecanizado de electroerosión de precisión de electrodos de cobre y/o grafito.
Además, usando Mecanizado por electroerosión por penetración reduce la necesidad de posprocesamiento para mejorar la calidad de la superficie o endurecerla. Es perfecto para fabricar troqueles y moldes debido a su capacidad para crear nervaduras profundas y esquinas interiores afiladas.
Alambre EDM
Conocido como electroerosión por hiloEste proceso erosiona el material mediante la generación de chispas entre el hilo y la pieza de trabajo, utilizando un hilo como herramienta de corte. La electroerosión por hilo es un tipo de mecanizado por descarga eléctrica que utiliza un hilo muy fino, generalmente de entre 0.05 mm y 0.35 mm de diámetro. Este tipo de electroerosión se utiliza en la producción de piezas automotrices y aeroespaciales, punzones de corte y matrices de extrusión, así como en dispositivos médicos y dentales.
En el proceso de corte por electroerosión, el electrodo de alambre atraviesa y descarga a lo largo de toda la longitud del corte. Si bien su complejidad ha aumentado, la tecnología se diseñó originalmente para realizar cortes 2D en materiales duros; es decir, cortes que solo podían realizarse a lo largo de los ejes X e Y de la pieza, midiendo el espesor del material a lo largo del eje Z.
Al desplazar los rodillos de alambre, la electroerosión por hilo puede cortar en ángulos controlados respecto al eje Z. La posterior incorporación de un eje de rotación dio lugar a potentes centros de electroerosión por hilo de 5 ejes.
La electroerosión por hilo solo mecaniza cavidades pasantes, no ciegas. Las guías de hilo superior e inferior garantizan la precisión de corte y se ajustan verticalmente para adaptarse a la altura de la pieza. El proceso también requiere un orificio pasante prefabricado para el paso del hilo, conocido como roscado.
La electroerosión por hilo es ideal para la producción de piezas de automoción y aeroespacial Piezas, punzones y matrices de extrusión.
Electroerosión por perforación
La perforación de orificios es una herramienta vital en muchas industrias, incluidas las industrias aeroespacial, médica, tecnológica y científica. Esto se debe a que representa el único método para realizar perforaciones pequeñas, largas y rectas. Con un electrodo recto se erosiona un agujero que refleja perfectamente el perfil de la herramienta. Una ventaja de la electroerosión por perforación es que mantiene una exactitud dimensional exacta a lo largo de todo el orificio. Esta técnica es ideal para realizar orificios iniciales en el corte por electroerosión por hilo, retirar machos de roscar y taladros rotos en maquinaria y crear canales de refrigeración en álabes de turbinas.
Esta técnica puede producir agujeros rectos de cualquier profundidad y con un diámetro de 0.0015 ″ o más, incluso con diámetros pequeños y relaciones de aspecto altas. Una máquina taladradora por electroerosión permite perforar tanto agujeros ciegos como pasantes, con paredes lisas, en materiales que de otro modo serían imposibles de tratar. Los orificios realizados mediante electroerosión por perforación tienen un acabado superficial lo suficientemente liso al salir de la máquina como para usarse como superficies de rodamiento sin necesidad de posprocesamiento adicional.
Tipos de EDM adecuados para cavidades complejas
El mecanizado por descarga por inmersión es el método de electroerosión más eficaz para producir piezas con cavidades complejas o intrincadas. Esto se debe a que es más apropiado para taladrar, desbarbar, terminar, contornear 3D y otros procesos de mecanizado. La electroerosión por penetración es particularmente ideal para fabricar piezas que no se pueden producir utilizando técnicas de mecanizado convencionales, ya que su capacidad para cortar un material no se ve afectada por la dureza del material. Su capacidad de corte hace que la electroerosión por penetración sea el método preferido para trabajar en piezas con características internas complejas, como cavidades y bolsas.
Cuándo elegir Mecanizado EDM
La electroerosión realiza una variedad de tareas, como perforar agujeros largos o finos en cualquier metal, extraer formas 2D precisas de materiales difíciles de trabajar y crear formas de cavidades complejas, que son esencialmente formas de relieve 3D cortadas en la cara inferior de cavidades ciegas 2D.
También se puede utilizar la electroerosión (EDM) para cortar extrusiones, formas rotativas y esquinas internas afiladas. ¿Desea grabar en un material duro como el tungsteno? La electroerosión también es ideal. Es importante destacar que, prácticamente sin tensión aplicada a la pieza, la electroerosión puede crear orificios perforados con un acabado impecable en cualquier sección transversal.
Consejos: EDM vs proceso de mecanizado tradicional
La electroerosión utiliza chispas eléctricas para cortar materiales sin contacto físico, lo que reduce el riesgo de deformación y garantiza una alta precisión dimensional y un acabado superficial óptimo. En cambio, el mecanizado tradicional se basa en herramientas de corte por contacto, que generan calor y pueden deformar la pieza. Si bien la electroerosión ofrece mayor precisión, los métodos convencionales suelen ser más rápidos, más versátiles en cuanto a materiales y más rentables.
Ventajas y limitaciones de la electroerosión
| Ventajas | Limitaciones |
| Flexibilidad de diseño | Compatibilidad limitada de materiales |
| Mecaniza fácilmente formas complejas y materiales duros como tungsteno y níquel. | Sólo funciona en materiales conductores de electricidad; el calor puede alterar las propiedades del metal. |
| Sin deformación mecánica | Eliminación lenta de material |
| El proceso sin contacto evita deformaciones y daños en las características delicadas. | La menor velocidad de corte lo hace inadecuado para la producción a gran escala. |
| Precisión y exactitud | Alto costo de los electrodos |
| Ideal para piezas de alta tolerancia en aplicaciones aeroespaciales y automotrices. | Los electrodos personalizados para hundimiento de matrices aumentan el costo, especialmente en volúmenes bajos. |
| Excelente acabado superficial | Alto consumo de energía |
| Deja superficies lisas con un posprocesamiento mínimo. | Consume mucha electricidad, lo que genera una mayor huella de carbono. |
Materiales Conductores para el Proceso de electroerosión
Casi cualquier material conductor se puede mecanizar mediante mecanizado por descarga eléctrica sin demasiadas dificultades. Los materiales que no son conductores, como los composites, el vidrio, la cerámica, los plásticos y la madera, no se pueden trabajar con electroerosión. La sustancia de la pieza de trabajo debe transportar electricidad ya que es un componente del circuito de la chispa. Los materiales adecuados para el mecanizado por electroerosión incluyen:
| Material | Aplicaciones de electroerosión |
| Latón | Excelente conductividad y maquinabilidad, ideal para electroerosión por hilo, grabado por penetración y taladrado. Produce superficies lisas, cortes precisos y formas intrincadas. |
| Aluminio: | Ligero y con alta conductividad térmica. Se utiliza en electroerosión por hilo y penetración de matrices para una eficiente eliminación del calor y piezas complejas y detalladas. |
| Acero | Material duro que supone un desafío para el mecanizado tradicional; la electroerosión mecaniza acero con precisión para moldes, matrices y piezas complejas duraderos. |
| Cobre | Gran conductividad eléctrica y ductilidad. Permite cortes precisos por electroerosión por hilo, utilizados en la electroerosión por penetración de moldes, y una disipación térmica eficaz en la electroerosión por taladrado. |
| Níquel | Resistente al calor y la corrosión; difícil de mecanizar convencionalmente. La electroerosión corta fácilmente el níquel para obtener piezas detalladas y duraderas en procesos de electroerosión por hilo y por penetración. |
| Wolframio | Alto punto de fusión y dureza. Las máquinas de electroerosión de tungsteno producen moldes y piezas resistentes al desgaste, especialmente con penetración de matriz. |
Industrias específicas y ejemplos de Electroerosión en fabricación
| Experiencia | Descripción | Ejemplos |
| Industria médica: | La electroerosión es una tecnología fundamental en el sector médico, conocida por su alta precisión y exactitud, esencial para la fabricación de dispositivos médicos en los que incluso pequeñas desviaciones pueden tener graves consecuencias. | Implantes cocleares, marcapasos, neuroestimuladores, piezas dentales como pilares, coronas, puentes |
| Industria aeroespacial: | La electroerosión tiene un valor incalculable en la industria aeroespacial para fabricar piezas complejas con dimensiones precisas, cruciales para el rendimiento y la seguridad de las aeronaves. | Álabes de estator, discos de turbina, discos de compresor, componentes del tren de aterrizaje, piezas del sistema de combustible, matrices, álabes de aerodinámica, moldes metálicos |
| Industria manufacturera | La precisión es clave, por lo que la electroerosión se utiliza ampliamente para fabricar moldes de plástico, matrices de extrusión, hundimiento de matrices, engranajes, roscas y piezas de maquinaria complejas. | Moldes de plástico, matrices de extrusión, hundimiento de matrices, engranajes, roscas |
| Industria electrónica | La electroerosión beneficia a la industria electrónica al trabajar únicamente con metales conductores y producir piezas que deben encajar perfectamente para un funcionamiento óptimo. | Conectores, sensores, interruptores, electrodos, matrices, máscaras |
Consideraciones de costos al elegir el mecanizado por descarga eléctrica
Al decidir si elegir electroerosión para su mecanizado, aquí hay algunas consideraciones de costos a tener en cuenta:
Inversión en máquinas
La inversión inicial en una máquina es elevada para la maquinaria de electroerosión. Esto es particularmente cierto para los modelos más avanzados. Por lo tanto, tenga esto en cuenta al considerar máquinas de electroerosión para fabricar sus piezas. El costo de la máquina hace que la electroerosión no sea práctica para tiradas de producción cortas, ya que afectaría enormemente el costo de producción.
Costos operativos
El costo operativo contribuye en gran medida a determinar el costo total de producción y, por extensión, la rentabilidad del producto. Los costos operativos de la electroerosión son bastante altos porque la técnica implica el uso de diferentes componentes como electrodos, cables y fluido dieléctrico. Además, el proceso funciona exclusivamente con electricidad y la energía consumida aumenta los costos operativos generales.
Los costos de materiales
Los costos de materiales impactan en gran medida los costos de producción, ya que cuanto mayor sea el material consumido, mayor será el costo de producción. Dado que el desperdicio de material es mínimo al mecanizar con electroerosión, el coste del material es menor que el del mecanizado tradicional. Los menores costos de materiales también se traducen en menores costos operativos.
Mantenimiento y conservación de máquinas
Como ocurre con todas las máquinas, el mantenimiento de rutina también es importante cuando se utiliza EDM. Además, recuerda que cuanto mayor sea la frecuencia de mantenimiento, mayores serán los costes de producción. No obstante, es importante realizar un mantenimiento de rutina en la máquina de electroerosión para garantizar su precisión y eficacia óptimas.
Costes laborales
Adquirir los servicios de mano de obra calificada cuesta más, dependiendo de las calificaciones del trabajador. Las máquinas de electroerosión son complejas de operar y a menudo requieren los servicios de un operador experto en electroerosión, lo que afectaría los costos operativos. También es importante tener en cuenta que el coste laboral exacto a menudo depende de la complejidad de la tecnología de electroerosión.
Productividad y tiempo de respuesta
Con la electroerosión, es posible fabricar piezas complejas e intrincadas en una única configuración, a diferencia del mecanizado tradicional, donde se necesitan múltiples configuraciones. Esto aumenta considerablemente la productividad y el tiempo de respuesta, reduciendo el tiempo dedicado a fabricar piezas y, por extensión, mejorando el tiempo de comercialización. Sin embargo, es mejor recordar que las máquinas de electroerosión son más lentas que sus homólogas CNC.
Reemplazo y diseño de herramientas
Reemplazar herramientas desgastadas cuesta dinero y, cuando se hace con frecuencia, afecta los costos operativos y totales de producción. Las herramientas de corte por electroerosión se desgastan a un ritmo sustancialmente menor que sus contrapartes de mecanizado tradicionales. Esto ayuda a ahorrar dinero en reparaciones y reemplazo de herramientas y también mejora la precisión de las piezas.
Elegir los servicios de electroerosión adecuados
Al elegir el proveedor de servicios de electroerosión adecuado, lo mejor es buscar proveedores con experiencia en la industria. Elija un servicio que proporcione diferentes técnicas de electroerosión como plomada, alambre y perforación de agujerosg. También es mejor verificar sus capacidades de mecanizado, comparando su equipo de electroerosión con el tamaño y la complejidad de su proyecto.
Además, al elegir un servicio de electroerosión para sus necesidades, considere la comunicación, ya que es esencial para asegurarse de que sus piezas lleguen a tiempo. Luego considere los precios de otros proveedores de servicios, así como el tiempo de respuesta.
Conclusión
La electroerosión es una técnica de mecanizado productiva que facilita la producción de productos de gran precisión. También conocido como mecanizado por descarga eléctrica.Ofrece ventajas como alta precisión y acabado superficial de calidad, así como limitaciones como la versatilidad del material, la velocidad y el coste de fabricación. Este artículo también abordó los diferentes tipos de tecnologías de electroerosión, como el taladrado, la electroerosión por penetración y la electroerosión por hilo, y profundizó en el debate entre la electroerosión por penetración y la electroerosión por hilo, para que pueda tomar decisiones informadas al elegir la que mejor se adapte a sus necesidades.
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Preguntas Frecuentes
Si bien ambos métodos facilitan la producción de piezas, operan según principios diferentes. Por ejemplo, la electroerosión utiliza una chispa eléctrica para cortar una pieza de trabajo, mientras que el mecanizado CNC utiliza una herramienta de corte para hacerlo.
El objetivo del mecanizado por electroerosión es trabajar sobre materiales que serían imposibles de mecanizar mediante prácticas convencionales. El proceso corta materiales erosionando la superficie de la pieza de trabajo utilizando electricidad.
Aunque ocasionalmente se citan precisiones de electroerosión por hilo de +/- 0.00004 ″ (0.001 mm), se reconoce más comúnmente +/- 0.0002 ″ (0.005 mm). En realidad, varios factores, incluida la suavidad de la superficie deseada, las propiedades de la pieza de trabajo y la cantidad de tiempo de mecanizado disponible, afectan la precisión de la electroerosión.
