L' elettroerosione o lavorazione a scarica elettrica EDM, è un processo in cui si dà forma a un pezzo generando un arco elettrico tra il pezzo in lavorazione e un elettrodo. L'elettroerosione è considerata un tipo di lavorazione per asportazione di materiale.
Che cos'è l'elettroerosione?
L' elettroerosione, o lavorazione a scarica elettrica, è un tipo di lavorazione per asportazione che impiega scintille controllate con precisione, prodotte tra l'elettrodo di grafite (utensile) e il pezzo in lavorazione; il processo avviene in presenza di un fluido dielettrico. E che cos'è un fluido dielettrico? I fluidi dielettrici sono prodotti idrocarburici altamente raffinati o sintetici.
È importante sottolineare che non si tratta di una tecnica nuova: l'elettroerosione risale al XVIII secolo, quando si scoprì che le scariche elettriche avevano un effetto erosivo. Solo nel 1943 gli scienziati sovietici iniziarono a utilizzare l'elettroerosione come processo di lavorazione. Il primo sistema di elettroerosione era un circuito con una successione di scariche prodotte tra due conduttori separati tra loro, utilizzando un liquido non conduttivo chiamato dielettrico.
L'elettroerosione si può definire come un procedimento in cui si genera un arco elettrico tra il pezzo da lavorare e un elettrodo, utilizzando un liquido dielettrico per ottenere l' asportazione di materiale; il pezzo e l'elettrodo devono essere di materiali conduttivi perché possano prodursi l'arco elettrico e, di conseguenza, l'asportazione.
A differenza degli altri processi di lavorazione, in cui il truciolo viene asportato da un utensile da taglio, nell'elettroerosione non c'è contatto diretto. L'elettrodo, cioè, rimuove il materiale in eccesso senza alcun contatto fisico con il pezzo. È qui che risiede il vantaggio principale di questa tecnica: si possono lavorare pezzi di forme complesse che con altre tecniche non sarebbe possibile realizzare.
Principio di funzionamento
L'elettroerosione sfrutta l'energia termica. Grazie a questa energia termica, il materiale può essere asportato per azione del calore. Il calore è prodotto da scintille generate dal flusso elettrico che si stabilisce tra l'elettrodo e il pezzo. Perché l'elettroerosione funzioni devono essere rispettati alcuni principi di base.
Il processo richiede una sorgente di alimentazione che controlli la durata e l'intensità delle scariche elettriche; deve inoltre esserci un movimento eseguito dall'elettrodo. Perché si formino le scintille che asportano il materiale, l'elettrodo deve trovarsi a una distanza specifica dal pezzo. Questa distanza tra pezzo ed elettrodo è chiamata distanza di sovrataglio o gap; per mantenerla è necessario un fluido dielettrico non conduttivo. Come liquido dielettrico si possono usare paraffine, oli minerali o acqua deionizzata, a seconda della macchina impiegata.
Come si svolge il processo di elettroerosione?
Il fluido dielettrico funge da isolante fino al momento in cui si applica la tensione necessaria per trasformarlo in liquido conduttivo. A causa delle irregolarità della superficie dell'elettrodo e del pezzo, si genera un campo elettrico tra le due parti. Questo campo si forma nei punti più vicini tra pezzo ed elettrodo, dove si produce la scarica. Quando si forma questo ponte, gli elettroni e gli ioni liberi accelerano e formano la cosiddetta colonna ionizzata di fluido dielettrico, che conduce l'elettricità. È allora che si formano le scintille che fanno collidere le particelle.
Una delle fasi del processo di elettroerosione è la formazione della bolla di gas, che fa aumentare costantemente la pressione fino a creare una zona di plasma. Il plasma è considerato il quarto stato della materia e, nell'elettroerosione, raggiunge temperature comprese tra 8.000 e 12.000 gradi centigradi. È in questa fase che avviene la vaporizzazione di parte del materiale della superficie del pezzo e dell'elettrodo. Quando la bolla di gas implode, allo spegnersi della scintilla, il fluido dielettrico si deionizza e le temperature si abbassano. Il materiale si stacca e forma una nube nel liquido dielettrico. Il risultato immediato è una sorta di cratere sulla superficie erosa del pezzo.
Raffreddandosi, la nube si solidifica in piccole particelle chiamate trucioli di elettroerosione.
Tipi di elettroerosione
Esistono tre tipi di lavorazione per elettroerosione:
- A tuffo: l'elettrodo si monta sulla testa della macchina collegato al polo positivo di una sorgente di alimentazione a impulsi. Il pezzo da lavorare è collegato al polo negativo e tra pezzo ed elettrodo si forma un gap.
- A filo: simile all'elettroerosione a tuffo, ma l'elettrodo è sostituito da un filo consumabile, caricato elettricamente e gestito dal controllo numerico computerizzato.
- Per foratura: processo che precede l'elettroerosione a filo. Si realizzano fori di piccolo diametro e grande profondità.