Los tornos y las fresadoras se asocian comúnmente con el mecanizado, pero el mecanizado por descarga eléctrica (EDM) por hilo ofrece ventajas especializadas para determinadas aplicaciones.

La electroerosión por hilo es un proceso electrotérmico que emplea descargas eléctricas para dar forma a materiales conductores, lo que permite la creación de diseños complejos. Ampliamente utilizada en la fabricación de piezas, esta tecnología admite una amplia gama de materiales y tiene amplias aplicaciones en todas las industrias. Este artículo profundizará en las capacidades de la electroerosión por hilo y su papel en el sector manufacturero.

¿Qué es la electroerosión por hilo??

El mecanizado por descarga eléctrica (EDM) por hilo es un método de mecanizado de precisión que utiliza energía térmica para eliminar material de una pieza de trabajo. Los profesionales lo llaman con diferentes nombres, como erosión por chispa, erosión por alambre, erosión por chispa, corte de alambre, quema de alambre y hundimiento. En este proceso, un fino alambre metálico y agua desionizada conducen la electricidad para cortar el metal y evitar la oxidación. El electrodo de la herramienta, normalmente hecho de latón o cobre en capas, se mueve a lo largo de una trayectoria predeterminada para dar forma a la pieza de trabajo. 

La historia del mecanizado por descarga eléctrica (EDM) se remonta a las observaciones de Joseph Preistly en 1770. Observó la eliminación de material de los electrodos debido a descargas eléctricas, también conocida como erosión por electrodescarga. En la década de 1940, los investigadores soviéticos, los Lazarenko, sentaron las bases para la electroerosión por hilo y la electroerosión por orificios pequeños modernas. Su trabajo condujo a innovaciones en el mecanizado por descarga eléctrica, especialmente para materiales difíciles de trabajar como el tungsteno.

En ese momento, en Estados Unidos se estaban desarrollando máquinas de erosión por chispa para eliminar pernos y machos rotos de piezas de fundición de aluminio. En 1967, surgió una exitosa máquina de electroerosión por hilo a partir de experimentos con fresadoras accionadas por tarjetas perforadas convertidas en electroerosionadoras de hilo en la Unión Soviética. En la década de 1980, la electroerosión podía alcanzar una velocidad de mecanizado funcional de 64 mm2/min, ofreciendo una alternativa viable para materiales difíciles.

¿Cómo funciona la electroerosión por hilo??

El mecanizado por electroerosión por hilo funciona creando una descarga eléctrica entre el electrodo de alambre y la pieza de trabajo. Mientras la pieza de trabajo permanece estacionaria, el alambre en movimiento guía el corte y produce chispas eléctricas cerca de la pieza de trabajo conectada a tierra. Un alto voltaje entre el electrodo de la herramienta y la pieza genera una chispa eléctrica al hacer contacto, derritiendo pequeños trozos de metal en el proceso. Esta descarga elimina material de la pieza de trabajo a medida que la chispa salta.

La electroerosión por hilo se basa en el sistema de cableado y el fluido dieléctrico para lograr cortes eficientes y precisos y un acabado superficial de calidad. El alambre suele ser de latón o cobre, ocasionalmente recubierto con zinc para un mejor rendimiento. El agua desionizada actúa como medio para regular chispas potentes. Actúa como aislante entre el electrodo de alambre y la pieza de trabajo hasta que se produce una diferencia significativa de carga eléctrica. Este aislamiento controlado genera chispas constantes de electroerosión, lo que da como resultado un corte suave y uniforme.

Componentes principales de Máquina de electroerosión por hilo

Los componentes de la máquina de electroerosión por hilo trabajan juntos para dar forma a los materiales de manera efectiva y cada uno desempeña un papel crucial en el funcionamiento de la máquina.

Control CNC

Los sistemas CNC se basan en motores paso a paso de alta precisión e instrucciones de programación sólidas. Pueden supervisar el proceso de electroerosión por hilo automatizando el corte y gestionando la secuencia de la ruta del hilo.

Fluido dieléctrico 

El tanque en electroerosión por hilo debe contener fluido dieléctrico. Evita que pequeñas partículas se adhieran al electrodo de alambre. Comúnmente se usa agua desionizada porque enfría el proceso y produce una superficie lisa de la pieza de trabajo. También elimina los residuos y previene el estrés térmico en la pieza de trabajo.

Los electrodos

El alambre actúa como cátodo, mientras que la pieza de trabajo sirve como ánodo en este proceso. Un servomotor es responsable de controlar el electrodo de alambre durante el corte para evitar el contacto con la pieza de trabajo.

Sistema para correr

Este sistema controla la tensión y la velocidad de alimentación del alambre del electrodo. Garantiza la alimentación alternativa del electrodo de alambre y gestiona el enrollado del alambre en el tambor sin provocar superposiciones.

Cable

El cable es el electrodo para crear descargas eléctricas. En consecuencia, el espesor de la pieza de trabajo y su forma afectan directamente al diámetro del alambre. Algunos de los cables utilizados incluyen los siguientes:

• Latón: la opción más popular, equilibra la asequibilidad, la conductividad y la velocidad de corte. 
• Cobre: ​​el material original de electroerosión por hilo, proporciona buena conductividad pero adolece de velocidades de corte lentas y baja durabilidad.
• Tungsteno y molibdeno: aunque son más caros, están disponibles para aumentar la velocidad de corte y la resistencia al desgaste.
• Alambres recubiertos: incluyen variedades recubiertas de zinc y recocidos por difusión, y mejoran el rendimiento de corte o se adaptan a combinaciones de materiales específicas.
• Alambres de latón con núcleo de acero: ofrecen mayor rectitud y estabilidad para tareas de corte de precisión.

Mesa de trabajo

Soporta y asegura la pieza de trabajo, con dos motores paso a paso independientes que controlan su movimiento. El movimiento relativo entre la mesa de trabajo y el alambre del cátodo finaliza el proceso de mecanizado por electroerosión por hilo. Las máquinas de alta velocidad cuentan con correderas de eje X e Y en sus mesas de trabajo, que utilizan una guía lineal y un husillo de bolas para el movimiento. La estructura XY cuenta con una controlabilidad y rigidez mecánica establecidas, lo cual es ampliamente aceptado.

Fuente de Energía

Esta unidad envía pulsos que van desde 100 V a 300 V a la pieza de trabajo y al electrodo de alambre. También controla la frecuencia y la intensidad de las cargas que fluyen a través del electrodo para interactuar con la pieza de trabajo. Es necesaria una unidad de fuente de alimentación sofisticada para proporcionar el tipo y la calidad correctos de cargas durante el proceso.

Sistema de reciclaje

Una bomba extrae agua desionizada (la solución de trabajo) del tanque y pasa un filtro para eliminar las impurezas. Luego, se dirige a diferentes boquillas antes de regresar a través de un filtro alrededor del tanque. Es necesario cambiar el filtro y la solución de trabajo si afectan la calidad del corte.