El mecanizado por descarga eléctrica (EDM), también conocido como mecanizado por chispa, es una de las herramientas más útiles y singulares del arsenal del maquinista. En lugar de utilizar una herramienta de corte afilada, este proceso emplea chispas para cortar el material, lo que abre nuevas posibilidades de fabricación.
Pero no siempre es fácil determinar cuándo se debe utilizar la electroerosión. De hecho, algunos ingenieros pueden estar tan acostumbrados a la tecnología de mecanizado CNC que ni siquiera consideran la posibilidad de utilizar la electroerosión para sus piezas o prototipos, incluso cuando esta podría mejorar enormemente la calidad del producto final o reducir el coste total del proyecto.
Este artículo pretende ofrecer una breve introducción a la electroerosión (EDM) analizando siete situaciones específicas en las que el mecanizado por descarga eléctrica puede ser preferible al mecanizado convencional.
¿Qué es EDM?
El mecanizado por descarga eléctrica (EDM) es un proceso de fabricación y creación de prototipos para piezas metálicas. Una máquina EDM tiene una construcción similar a la de una máquina CNC, con la importante diferencia de que la EDM utiliza descargas eléctricas (chispas) para cortar el material metálico en lugar de una herramienta de corte afilada.
¿Cómo se controla una chispa para cortar metal? En el proceso de electroerosión (EDM), una herramienta de metal blando o grafito actúa como uno de los dos electrodos , mientras que la pieza de trabajo, de metal conductor, actúa como el otro. La máquina aplica voltaje mientras tanto la herramienta como la pieza de trabajo están sumergidas en un líquido dieléctrico . Esta configuración provoca la ruptura dieléctrica del líquido, lo que crea un arco eléctrico lo suficientemente potente como para eliminar material de la pieza de trabajo. Los residuos se eliminan posteriormente al reemplazar el líquido dieléctrico.
Existen dos tipos principales de mecanizado por descarga eléctrica:
La electroerosión por penetración utiliza una matriz metálica como electrodo y resulta útil para crear formas complejas, ya que la matriz viene preformada con una forma específica.
La electroerosión por hilo utiliza un hilo tensado y es útil para cortar placas gruesas y, especialmente, metales duros.
Las ventajas de la electroerosión frente al mecanizado tradicional incluyen:
- Capacidad para penetrar metales muy duros.
- Capacidad para mecanizar formas complejas.
- Reducción de la distorsión en rasgos finos
Sin embargo, no es adecuado para todos los trabajos. Además de no ser apto para plásticos, el mecanizado por descarga eléctrica (EDM) es mucho más lento que el mecanizado convencional, por lo que el mecanizado CNC es mejor en la mayoría de los casos.
¿Cuándo ofrece la electroerosión mejores resultados que el mecanizado convencional?
A continuación, se presentan siete situaciones de ingeniería específicas en las que la electroerosión puede producir mejores resultados que una máquina CNC convencional:
Cuando se necesitan esquinas internas afiladas
La electroerosión, especialmente la electroerosión por hilo, resulta especialmente eficaz para el mecanizado de esquinas internas afiladas, siempre que se seleccionen el tipo de hilo, la tensión y las condiciones de avance correctas.
Al usar una máquina CNC convencional, es difícil lograr esquinas internas afiladas o cuadradas, ya que las herramientas de corte suelen ser redondas y, por lo tanto, dejan esquinas redondeadas (con radio) en la pieza. Existen soluciones alternativas para este problema, como fresas de extremo cuadrado y socavados unilaterales, pero los operarios a menudo aceptan la necesidad de esquinas internas redondeadas.
Aunque el hilo utilizado en la electroerosión por hilo también es redondo, es mucho más fino que el de una herramienta de corte CNC, lo que permite crear esquinas internas prácticamente cuadradas. Mediante la electroerosión por hilo, el radio de las esquinas se puede reducir a tan solo 0.005 pulgadas.
Cuando se requieren cortes muy profundos
Al utilizar una máquina CNC convencional, el fresado de cortes profundos y cavidades requiere una herramienta de corte larga. Sin embargo, las herramientas con una alta relación longitud-diámetro pueden provocar vibraciones excesivas y, como resultado, un mecanizado de baja calidad.
La electroerosión ofrece una solución para cortes muy profundos, ya que no es susceptible a vibraciones. En la mayoría de los casos, la electroerosión puede realizar orificios con una relación longitud:diámetro de hasta 20:1, pero esta relación puede llegar a ser tan extrema como 100:1 en ciertas situaciones.
Cuando el material de la pieza de trabajo es muy duro
Uno de los principales usos de la electroerosión es el mecanizado de piezas como matrices, moldes e incluso las propias herramientas de corte. Estas piezas suelen estar fabricadas con materiales excepcionalmente duros, como acero templado o carburo de tungsteno, que son muy difíciles de penetrar con una herramienta de corte.
Una ventaja de la electroerosión es que la dureza de estos metales no afecta en gran medida a la capacidad de la máquina para cumplir con tolerancias estrictas.
Otros metales que se pueden cortar con electroerosión incluyen Hastelloy (una aleación de níquel-molibdeno), titanio y aleaciones de Inconel.
Cuando las piezas requieren un acabado de espejo
La electroerosión suele producir piezas con un acabado superficial que presenta cráteres o marcas. Sin embargo, controlando con precisión ciertos parámetros, el proceso puede lograr un acabado superficial excepcional, similar al de un espejo, sin necesidad de pulido.
Es importante destacar que la electroerosión no produce una superficie direccional con "deposición" como lo hace el mecanizado convencional.
Mediante el mecanizado por electroerosión a baja velocidad y potencia, es posible reducir drásticamente el tamaño de los cráteres o marcas. En última instancia, se puede lograr un acabado superficial muy liso de aproximadamente 5 RMS (4 micropulgadas Ra).
Otra forma de conseguir un acabado similar al de un espejo es introducir polvo abrasivo fino en el líquido dieléctrico , lo que produce un efecto similar al del arenado, pero mientras se está realizando el mecanizado, en lugar de después.
Cuando la fabricación se realiza las 24 horas
Si bien esto preocupa más a los fabricantes que a los ingenieros, la electroerosión ofrece importantes posibilidades en lo que respecta a la automatización y la fabricación sin supervisión o "sin luces".
Dado que la electroerosión es más predecible que el mecanizado convencional y menos susceptible a errores e interrupciones, es posible automatizar una máquina de electroerosión y dejarla funcionando las 24 horas del día con una supervisión mínima.
Si el fabricante puede automatizar la carga y descarga de las piezas (y los electrodos), puede crear un flujo de trabajo de fabricación altamente eficiente y automatizado.
Al hacer un molde
En la fabricación de moldes , la electroerosión (EDM) a veces se prefiere al mecanizado CNC , en parte debido a su capacidad para cortar con precisión metales duros como el acero para herramientas. En ocasiones, se utiliza primero una fresadora CNC o una máquina de electroerosión por penetración, antes de recurrir a la electroerosión por hilo para los detalles o los cortes más profundos.
Muchas empresas de moldeo por inyección utilizan una combinación de mecanizado CNC y electroerosión, eligiendo entre ambos en función del trabajo.
Cuando se requieren tolerancias estrictas
El mecanizado de precisión se simplifica con el uso de la electroerosión, ya que permite alcanzar tolerancias muy ajustadas. Es importante destacar que, al no haber contacto físico con la pieza, es improbable que esta se deforme.
Mediante múltiples pasadas, la electroerosión puede lograr tolerancias tan ajustadas como +/- 0.0002”. Sin embargo, es necesario reducir significativamente la velocidad de corte para garantizar el máximo nivel de precisión.
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