Proceso de micro electroerosión: Guía de mecanizado por descarga eléctrica de precisión

El micromecanizado por descarga eléctrica (EDM) es una sofisticada técnica de fabricación utilizada en el sector de la ingeniería de precisión para mecanizar materiales conductores. Este proceso difiere significativamente de los métodos de mecanizado convencionales al emplear energía eléctrica en lugar de mecánica. A continuación, nos adentramos en los principios fundamentales que rigen la microelectroerosión y explicamos cómo se consigue una alta precisión en el mecanizado.

Principio básico de la microelectroerosión

La micro electroerosión funciona según el principio de eliminar material mediante el uso controlado de chispas eléctricas que se producen entre un electrodo de herramienta y una pieza de trabajo, todo ello contenido en un medio líquido aislante. La figura 1.1 muestra un diagrama esquemático del equipo básico utilizado en la micro electroerosión. Durante el proceso de mecanizado, una fuente de alimentación pulsada proporciona pulsos de corriente continua y un dispositivo de control de alimentación automático mantiene una pequeña separación de mecanizado entre el electrodo de la herramienta y la pieza de trabajo. El metal se elimina mediante la erosión instantánea a alta temperatura causada por las chispas pulsadas, lo que da lugar a cráteres de descarga. A diferencia del mecanizado mecánico tradicional, que se basa en la energía mecánica para la eliminación de material, la micro electroerosión se basa en la energía eléctrica. Además, dado que el electrodo de la herramienta y la pieza de trabajo mantienen un pequeño espacio sin contacto directo, no hay fuerza de corte macroscópica, lo que permite el mecanizado de piezas de trabajo con mayor dureza que el material de la herramienta. Los componentes clave y sus funciones en la micro electroerosión son los siguientes:

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Diagrama del mecanizado por microdescargas eléctricas

1. Fuente de alimentación pulsada:
   • Genera impulsos de corriente continua (CC) que son esenciales para crear las chispas eléctricas necesarias para el mecanizado.
2. Control automático de alimentación:
   • Mantiene una pequeña separación óptima entre el electrodo de la herramienta y la pieza de trabajo, lo que garantiza una generación de chispas y un arranque de material uniformes.
3. Interacción entre el electrodo y la pieza:
   • El electrodo de la herramienta y la pieza no se tocan físicamente, sino que se mantiene un pequeño espacio donde se producen las chispas, lo que permite a la herramienta mecanizar materiales más duros que ella sin contacto directo ni fuerzas de corte macroscópicas.

Mecánica de arranque de material

El proceso de arranque de material en microelectroerosión se facilita mediante varios pasos:

1. Formación de un campo eléctrico:
   • Una tensión pulsada crea un campo eléctrico desigual entre los electrodos. Cuando la intensidad del campo alcanza un valor crítico, provoca la emisión de campo, lo que conduce a la emisión de electrones de alta velocidad.
2. Ionización y descomposición:
   • Los electrones emitidos chocan con los átomos del fluido de trabajo, ionizándolos y provocando finalmente una ruptura del fluido, que forma un canal de descarga.
3. Generación de calor y erosión de materiales:
   • El rápido movimiento de iones y electrones dentro del canal genera un calor significativo, lo que provoca que el material en las superficies de los electrodos derretirse y vaporizarse, formando cráteres de descarga.
4. Eliminación de productos de erosión:
   • La expansión del gas dentro del canal de descarga ejerce una presión que ayuda a expulsar los materiales fundidos y vaporizados fuera de la zona de descarga.

Control y optimización en microelectroerosión

En microelectroerosión, el control de la duración y el intervalo de los impulsos es crucial. Después de cada pulso de descarga:

• Desionización del fluido de trabajo:
  • El fluido de trabajo necesita tiempo para volver a su estado aislante. Una desionización insuficiente puede provocar descargas de arco estables no deseadas que pueden dañar el proceso de mecanizado.
• Tiempo de intervalo de pulso:
  • Un tiempo adecuado entre impulsos garantiza que el fluido se desionice completamente y elimine los productos de la erosión, evitando cortocircuitos y asegurando la estabilidad de las descargas posteriores.

Aplicaciones y ventajas

La microelectroerosión se utiliza ampliamente en industrias que requieren alta precisión y la capacidad de mecanizar materiales extremadamente duros. Sus aplicaciones abarcan sectores como el aeroespacial, para el mecanizado de orificios de refrigeración en álabes de turbinas; el campo médico, para la creación de implantes complejos; y la industria de herramientas y matrices, para fabricación detallada de moldes.

Conclusión

La microerosión destaca en el mundo de la fabricación por su capacidad para mecanizar materiales conductores de cualquier dureza con precisión y sin contacto directo. Este proceso es esencial para producir geometrías complejas difíciles de conseguir con los métodos de mecanizado tradicionales. El desarrollo continuo de la tecnología de microelectroerosión sigue mejorando sus capacidades, convirtiéndola en una herramienta fundamental en el arsenal de las técnicas de fabricación modernas.