1.1.- Definición
1.2.- Propiedades fundamentales
1.3.- Tipos de electroerosión
1.4.- Principio físico de la Electroerosión
Proceso de arranque de material por una serie de sucesivas descargas eléctricas muy cortas (2 a 2.000 µs), separadas entre sí un cierto tiempo, que saltan entre dos polos (pieza y electrodo (herramienta)), por lo que ambos deben ser materiales conductores. Las descargas se crean mediante generadores de impulsos eléctricos rectangulares.
1.2.- Propiedades fundamentales
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Gran aptitud para el mecanizado de aceros, aleaciones duras o refractarias, aceros templados (materiales estos poco aptos para ser mecanizados por procedimientos convencionales de arranque de viruta), ya que el proceso no depende de las características mecánicas del material sino de sus características térmicas.
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Gran aptitud para el mecanizado de formas complejas, ya sean pasantes o ciegas, adaptándose la pieza a la forma del electrodo.
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Electroerosión por Penetración: Mecanizado de agujeros y formas ciegas (Fig. 1.1), en las que el electrodo tiene la forma que se desea mecanizar. Debe existir un movimiento relativo vertical entre electrodo y pieza, moviéndose el electrodo y manteniéndose fija la pieza.
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Fig. 1.1 |
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Electroerosión por Hilo: Mecanizado de agujeros pasantes y contornos de formas muy complejas. El electrodo es un hilo continuo, con movimiento en los tres ejes del espacio, que va cortando la pieza (Fig. 1.2 y 1.3).
Fig. 1.2 Corte por hilo
Fig. 1.3 Electroerosión por hilo
La erosión de los electrodos se produce mediante el salto de chispas entre ambos a determinada tensión eléctrica, una vez sumergidos en líquido dieléctrico. La chispa es una fuente de calor puntual (20.000 ºC) que provoca la fusión y ebullición del material de ambos electrodos. Estos están separados una pequeña distancia llamada GAP (10 a 200 µm) (Fig. 1.4). Por la rapidez del fenómeno no se propaga el calor por el material, por lo que la fusión y evaporación del material deja un cráter en la superficie de la pieza. El volumen del cráter es función del tiempo de duración del impulso eléctrico, la naturaleza del líquido dieléctrico, las propiedades físicas de la pareja de electrodo-pieza, la polaridad, etc.
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Fig. 1.4 |
La explicación física es compleja. La diferencia de tensión entre electrodo y pieza crea un campo eléctrico entre los mismos (mayor que la rigidez dieléctrica del líquido en el que están inmersos) que acelera los iones y los electrones generando un canal de descarga que se vuelve conductor (Fig. 1.5). Dentro de este canal conductor puntual salta la chispa, provocando colisiones entre iones y electrones y formándose así un canal de plasma (Fig. 1.6). Las colisiones crean altas temperaturas en ambos polos y alrededor del canal de plasma se forma una bola de gas por la vaporización del líquido dieléctrico en la zona. Debido al calor, se genera una presión muy alta dentro de la bola de gas, por lo que aumenta de volumen. Mientras, las elevadas temperaturas funden y vaporizan parte del material de ambas superficies.
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Fig. 1.5 Canal de descarga |
Fig. 1.6 Formación del canal de plasma y bola de gas |
En esta situación (material fundido, bola de gas grande) se corta la corriente eléctrica. El canal se derrumba, la chispa desaparece, el líquido dieléctrico rompe la bola de gas haciéndola implosionar. Las fuerzas de la implosión arrancan el material fundido de las superficies formándose así los cráteres. El material arrancado se solidifica (viruta de electroerosión) y el líquido dieléctrico lo arrastra fuera del GAP.
Efecto de Polaridad: Existe diferente desgaste de ambos electrodos cuando son del mismo material. En estos casos, el electrodo positivo se desgasta menos que el electrodo negativo. Si añadimos el efecto de diferentes materiales, entran en juego el punto de fusión y la conductividad térmica. Eligiendo bien la pareja de materiales se puede obtener un desgaste inferior a 0.5 mm3 en un polo por cada 100 mm3 en el otro.
Otra consideración a tener en cuenta es que el GAP lateral (el correspondiente a las superficies paralelas al eje de penetración) es mayor que el GAP frontal (el resto de superficies).