Procédé d'électroérosion micro : Guide sur l'usinage par électroérosion de précision

Le micro-usinage par décharge électrique (EDM) est une technique de fabrication sophistiquée utilisée dans le secteur de la mécanique de précision pour usiner des matériaux conducteurs. Ce processus s'écarte considérablement des méthodes d'usinage conventionnelles en utilisant l'énergie électrique plutôt que l'énergie mécanique. Nous examinons ici les principes fondamentaux qui régissent le micro-usinage par électroérosion et expliquons comment il permet d'obtenir une grande précision dans l'usinage.

Principe de base de la micro électroérosion

Le micro-EDM fonctionne selon le principe suivant consistant à retirer de la matière grâce à l'utilisation contrôlée d'étincelles électriques qui se produisent entre une électrode d'outil et une pièce à usiner, le tout contenu dans un milieu liquide isolant. La figure 1.1 présente un schéma de l'équipement de base utilisé dans l'électroérosion micro. Pendant le processus d'usinage, une alimentation électrique pulsée fournit des impulsions de courant continu, et un dispositif de contrôle automatique de l'avance maintient un petit espace d'usinage entre l'électrode de l'outil et la pièce à usiner. Le métal est retiré par l'érosion instantanée à haute température causée par les étincelles pulsées, ce qui entraîne la formation de cratères de décharge. Contrairement à l'usinage mécanique traditionnel, qui repose sur l'énergie mécanique pour l'enlèvement de matière, l'électroérosion micro utilise l'énergie électrique. De plus, comme l'électrode-outil et la pièce à usiner maintiennent un petit espace sans contact direct, il n'y a pas de force de coupe macroscopique, ce qui permet d'usiner des pièces plus dures que le matériau de l'outil. Les composants clés et leurs fonctions dans l'électroérosion micro sont les suivants :

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Schéma de l'usinage par micro-électroérosion

1. Alimentation électrique pulsée :
   • Génère des impulsions de courant continu (CC) qui sont essentielles pour créer les étincelles électriques nécessaires à l'usinage.
2. Contrôle automatique de l'alimentation :
   • Maintient un faible écart optimal entre l'électrode de l'outil et la pièce à usiner, garantissant une production d'étincelles et un enlèvement de matière constants.
3. Interaction entre l'électrode et la pièce :
   • L'électrode de l'outil et la pièce à usiner ne se touchent pas physiquement ; au lieu de cela, un petit espace est maintenu là où les étincelles se produisent, ce qui permet à l'outil d'usiner des matériaux plus durs que lui-même sans contact direct ni forces de coupe macroscopiques.

Mécanique de l'enlèvement des matériaux

Le processus d'enlèvement de matière en micro électroérosion est facilité par plusieurs étapes :

1. Formation d'un champ électrique :
   • Une tension pulsée crée un champ électrique irrégulier entre les électrodes. Lorsque l'intensité du champ atteint une valeur critique, il y a émission de champ, ce qui entraîne l'émission d'électrons à grande vitesse.
2. Ionisation et décomposition :
   • Les électrons émis entrent en collision avec les atomes du fluide de travail, les ionisent et provoquent finalement une rupture du fluide, qui forme un canal de décharge.
3. Production de chaleur et érosion des matériaux :
   • Le mouvement rapide des ions et des électrons dans le canal génère une chaleur importante, provoquant la matériau à la surface des électrodes fondre et se vaporiser, formant des cratères d'éjection.
4. Élimination des produits d'érosion :
   • L'expansion du gaz dans le canal de décharge exerce une pression qui contribue à expulser les matériaux fondus et vaporisés hors de la zone de décharge.

Contrôle et optimisation de l'électroérosion par micro-ondes

En micro électroérosion, le contrôle de la durée et de l'intervalle des impulsions est crucial. Après chaque décharge d'impulsion :

• Déionisation du fluide de travail :
  • Le fluide de travail a besoin de temps pour revenir à son état d'isolation. Une désionisation insuffisante peut entraîner des décharges d'arc stables indésirables qui peuvent endommager le processus d'usinage.
• Temps d'intervalle d'impulsion :
  • Un temps suffisant entre les impulsions garantit la déionisation complète du fluide et l'élimination des produits d'érosion, ce qui évite les courts-circuits et assure la stabilité des décharges ultérieures.

Applications et avantages

La micro-électroérosion est largement utilisée dans les industries qui exigent une grande précision et la capacité d'usiner des matériaux extrêmement durs. Ses applications couvrent des secteurs tels que l'aérospatiale pour l'usinage de trous de refroidissement dans les aubes de turbine, le domaine médical pour la création d'implants complexes, et l'industrie des outils et des matrices pour fabrication détaillée de moules.

Conclusion

La micro électroérosion se distingue dans le monde de la fabrication par sa capacité à usiner des matériaux conducteurs de toute dureté avec précision et sans contact direct. Ce procédé est indispensable pour produire des géométries complexes qui sont difficiles à réaliser avec les méthodes d'usinage traditionnelles. Le développement continu de la technologie de micro-érosion continue d'améliorer ses capacités, ce qui en fait un outil essentiel dans l'arsenal des techniques de fabrication modernes.