Mecanizado por electroerosión

10 de enero de 20220
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La electroerosión o mecanizado por descarga eléctrica EDM, es un proceso por el que se trabaja una pieza para darle forma a través de la generación de un arco eléctrico entre la pieza a trabajar y un electrodo. La electroerosión se considera un tipo de mecanizado por arranque de viruta.

¿Qué es la electroerosión?

La electroerosión o mecanizado por descarga eléctrica es un tipo de mecanizado por arranque de viruta que emplea chispas que son controladas con precisión y que se producen entre el electrodo de grafito (herramienta de corte) y una pieza a trabajar; este proceso se hace con la presencia de un fluido dieléctrico. ¿Y qué es un fluido dieléctrico? Los fluidos dieléctricos son productos hidrocarbonatos que se caracterizan por ser altamente refinados o sintéticos.

Es importante destacar que no se trata de una técnica nueva, pues la electroerosión se remonta al siglo XVIII cuando se descubrió que las descargas eléctricas tenían un efecto erosivo. No fue hasta 1943 cuando la electroerosión comenzó a utilizarse como mecanizado por los científicos soviéticos. El primer sistema de electroerosión era un circuito con una sucesión de descargas producidas entre dos conductores que se separaban entre sí, utilizando un líquido no conductor llamado dieléctrico.

La electroerosión puede definirse como un procedimiento en el que se genera un arco eléctrico entre la pieza a mecanizar y un electrodo, utilizando un líquido dieléctrico para generar el arranque de virutas; la pieza y el electrodo deben ser de materiales conductores para que pueda producirse el arco eléctrico y, en consecuencia, el arranque de material.

A diferencia de los distintos procesos de mecanizado, donde el arranque de virutas lo hace una herramienta de corte, en la electroerosión no existe un contacto directo. Es decir, el electrodo extrae el material sobrante sin necesidad de contacto físico con la pieza a mecanizar. Aquí radica la principal ventaja de esta técnica: se pueden mecanizar piezas de formas complejas que con otras técnicas no sería posible.

Principio de funcionamiento

La electroerosión emplea energía térmica para poder realizarse. Gracias a esta energía térmica, el material puede arrancarse por la acción del calor. El calor se produce a través de chispas que se forman por el flujo eléctrico, el cual se genera entre el electrodo y la pieza a trabajar. Para que la electroerosión funcione es necesario que se cumplan ciertos principios básicos de funcionamiento.

En este proceso debe haber una fuente de alimentación que controle el tiempo y la intensidad de las descargas eléctricas; además, debe aparecer un movimiento ejecutado por el electrodo. Para que las chispas que arrancan la viruta puedan formarse, el electrodo debe separarse de la pieza a una distancia específica. A la distancia entre la pieza y el electrodo se le conoce como distancia de sobrecorte o gap; para que esta distancia pueda mantenerse debe haber un fluido dieléctrico no conductor. Como líquido dieléctrico pueden utilizarse parafinas, aceites minerales o agua desionizada. Estos líquidos dependen de la máquina que se emplee.

¿Cómo es el proceso de electroerosión?

El fluido dieléctrico cumple las funciones de aislante hasta el momento en el que se aplica el voltaje necesario para convertirse en líquido conductor. Gracias a las irregularidades de la superficie del electrodo y de la pieza, se produce un campo eléctrico entre ambas partes. Este campo eléctrico se genera en los puntos más cercanos entre pieza y electrodo, y se establece la descarga entre estos puntos. Cuando se forma este puente, los electrones y los iones libres aceleran su velocidad y forman lo que se denomina columna ionizada de fluido dieléctrico, que es la que conduce la electricidad. Aquí es cuando se forman las chispas que ocasionan que las partículas colisionen.

Una de las fases del proceso de electroerosión es la formación de la burbuja de gas. Esta hace que se eleve la presión de forma constante hasta generar una zona de plasma. El plasma se considera el cuarto estado de la materia, y, en la electroerosión alcanza temperaturas que oscilan entre los 8.000 y 12.000 grados centígrados. Aquí es cuando ocurre la vaporización de parte del material de la superficie de la pieza y el electrodo. Cuando la burbuja de gas implosiona, al apagarse la chispa, el fluido dieléctrico se desioniza y se reducen las temperaturas. Esto hace que se desprenda el material y se forme una nube en el líquido dieléctrico. Los resultados inmediatos es una especie de cráter sobre la superficie erosionada de la pieza que se trabaja.

Cuando la nube se enfría, se solidifica en forma de pequeñas partículas denominadas virutas de electroerosión.

Tipos de electroerosión

Existen tres tipos de mecanizado por electroerosión:

  • Por penetración: el electrodo se coloca en el cabezal de la máquina a través de un polo positivo y una fuente de alimentación pulsada. La pieza a mecanizar se conecta al polo negativo y se forma un hueco entre pieza y electrodo.
  • Por hilo: similar a la electroerosión por penetración, pero el electrodo se sustituye por un hilo consumible, que se carga de forma eléctrica y se controla por control numérico computarizado.
  • Rectificado o por perforación: proceso previo a la perforación por hilo. Se generan orificios de pequeñas dimensiones y gran profundidad.

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