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El corte por electroerosión por hilo al descubierto: Papel en la fabricación moderna

Índice

¿Qué es la electroerosión por hilo?

El corte por hilo, también llamado tecnología de corte por hilo EDM( Mecanizado por Descarga Eléctrica) es una técnica de procesamiento de metales, también conocida como mecanizado con máquina herramienta de corte por hilo, que es un método de proceso que utiliza electrodos lineales para el mecanizado por descarga eléctrica. Corta mediante descarga de impulsos entre el alambre del electrodo y la pieza de trabajo, y es adecuado para procesar diversos materiales conductores, especialmente en el campo del mecanizado de precisión.

corte por electroerosión de hilo

Principio y procesos de corte por electroerosión de hilo

El principio

El corte por electroerosión por hilo es una tecnología que utiliza la descarga eléctrica para cortar metal. Esta tecnología controla la distancia entre el electrodo y el material que se va a cortar dentro de un rango determinado, y aplica una tensión de alta frecuencia para formar una descarga eléctrica de chispas entre el electrodo y la pieza, provocando la fusión y oxidación de la superficie de la pieza, y formando burbujas entre el electrodo y la pieza. La descarga de chispas eléctricas formada alternativamente entre el electrodo y la pieza de trabajo desprende continuamente el material de la superficie de la pieza de trabajo, logrando así el corte.

Los procesos

El proceso de corte por electroerosión por hilo puede dividirse en tres etapas.

  • Formación del arco entre el electrodo y la pieza: En el corte en línea, se utiliza un hilo metálico fino y conductor como electrodo. La distancia entre el electrodo y la pieza es muy pequeña, pero no hay contacto físico directo. Al aplicar alta tensión, se forma una descarga de arco.
  • El arco genera zonas de alta temperatura y alta presión: La energía generada por la descarga de arco es muy elevada, lo que provoca que el metal de la superficie de la pieza se caliente instantáneamente hasta alcanzar un estado de alta temperatura. Esta zona de alta temperatura y alta presión puede provocar evaporación y corrosión en la superficie del metal.
  • Corrosión y eliminación de metales: En zonas de alta temperatura y alta presión, los metales empiezan a corroerse y disolverse. Las partículas metálicas corrosivas son arrastradas por las ondas de choque, con lo que se consigue eliminar las piezas metálicas. El arco se mueve continuamente entre el electrodo y la pieza, lo que permite que todo el proceso de corte forme la forma deseada en la superficie metálica.

El arranque de material durante el proceso de corte por hilo se produce debido a la influencia de las chispas sobre la superficie de la pieza. Estas chispas no son corrientes continuas, sino corrientes breves que se producen millones de veces por segundo.

Características del corte por electroerosión de hilo

  1.  El corte por electroerosión por hilo puede cortar materiales conductores y semiconductores de gran dureza, resistencia, fragilidad y tenacidad que son difíciles o imposibles de procesar con los métodos tradicionales.
  2. Gracias al alambre de electrodo extremadamente fino, puede procesar pequeños orificios irregulares, huecos estrechos y piezas de formas complejas.
  3.  La superficie de la pieza procesada se ve mínimamente afectada por el calor, lo que la hace adecuada para procesar materiales sensibles al calor en fábricas. Mientras tanto, debido a la concentración de energía de pulso en un rango muy pequeño, la precisión de mecanizado es alta.
  4. Durante el proceso de mecanizado, no hay contacto directo entre la herramienta y la pieza, y no existe una fuerza de corte significativa.
  5. Debido a la delgada costura de corte y al hecho de que sólo la pieza de trabajo se somete al mecanizado de contornos, la cantidad real de erosión del metal es muy pequeña, lo que se traduce en un alto índice de utilización.
  6. En comparación con el conformado por descarga eléctrica, el uso de electrodos de alambre en lugar de electrodos de conformado elimina los costes de diseño y fabricación de herramientas de conformado y acorta el tiempo de preparación de la producción.

Diferencias entre la electroerosión por hilo y la electroerosión convencional

Diferentes principios

Tanto el corte por electroerosión de hilo como mecanizado por electroerosión（EDM）son equipos de corte de metales basados en el principio del mecanizado por descarga eléctrica, pero sus principios presentan ciertas diferencias.
El corte por hilo es el uso de hilos de electrodo como herramientas de corte para realizar cortes sumergidos en piezas de trabajo. Moviendo continuamente los hilos del electrodo hacia abajo, se cortan diversas formas y tamaños de la pieza. La máquina de corte por electroerosión por hilo genera una descarga de chispas eléctricas en la superficie de la pieza, y elimina el material metálico de la superficie de la pieza mediante la ablación por descarga, consiguiendo así el corte.

Diferentes materiales adecuados

También existen ciertas diferencias en el ámbito de aplicación entre el corte por hilo y la electroerosión convencional.
El corte por hilo es adecuado para cortar diversos materiales metálicos, especialmente piezas de gran dureza. El corte por hilo puede lograr efectos de corte rápidos y de alta precisión. En Corte por electroerosión La máquina es adecuada para cortar todo tipo de materiales conductores, incluidos metales, aleaciones, cerámica y otros materiales, y puede lograr un efecto de corte de alta precisión.

Diferentes efectos de tratamiento

También existen diferencias en los efectos del mecanizado entre el corte por hilo y el mecanizado por descarga eléctrica.
El corte por hilo puede lograr resultados de mecanizado de alta precisión, especialmente aptos para fabricar piezas pequeñas y complejas. El efecto de mecanizado de mecanizado por electroerosión también es muy precisa, pero no puede cortar agujeros interiores pequeños ni formas complejas.

Diferentes entornos de uso

También existen diferencias en el entorno de uso entre el corte por hilo y el mecanizado por descarga eléctrica.
Por lo general, el corte por hilo debe realizarse en un entorno de nitrógeno u otro gas inerte para evitar que la oxidación generada por la descarga contamine la superficie de corte. El mecanizado por descarga eléctrica requiere cortar en aceite u otro medio aislante para evitar cortocircuitos entre los hilos de los electrodos y las piezas.
corte por electroerosión de hilo

Aplicaciones de la electroerosión por hilo

El corte por electroerosión por hilo se utiliza ampliamente en diversos campos de la fabricación. Por ejemplo, campos como la fabricación de automóviles, la industria aeroespacial, la electrónica, los moldes, los equipos médicos, los instrumentos de precisión, etc.

  • Fabricación de moldes: El corte por hilo puede utilizarse en la industria de fabricación de moldes para cortar con rapidez y precisión materiales metálicos y no metálicos de formas complejas.
  • Fabricación mecánica: El corte por hilo es adecuado para diversas industrias de fabricación mecánica y puede fabricar con eficacia y precisión diversas piezas de trabajo y partes.
  • Joyería: El procesamiento de corte de alambre se puede utilizar para la producción de joyería, que puede cortar y pulir con precisión diversas piedras preciosas y materiales metálicos.
  • Dispositivos electrónicos: El procesamiento de corte de alambre se puede utilizar en la industria de dispositivos electrónicos, como el corte de chips, placas de circuitos electrónicos, etc.

Estado de desarrollo de las máquinas de corte por electroerosión de hilo en China

Las máquinas de corte de alambre se dividen en dos tipos según la velocidad del alambre y el modo de movimiento: máquina de descarga eléctrica de corte de alambre alternativo de alta velocidad (en lo sucesivo, "máquina de corte de alambre rápido") y máquina de descarga eléctrica de corte de alambre unidireccional de baja velocidad (en lo sucesivo, "máquina de corte de alambre lento").

Desarrollo de la máquina de electroerosión por hilo de alta velocidad

La máquina de corte rápido de alambre es una máquina de mecanizado eléctrico única en China. Tras cuarenta o cincuenta años de desarrollo, la tecnología ha madurado bastante y ocupa una posición importante en la industria china de fabricación de maquinaria. También es el principal modelo que se produce actualmente en China, y sus mayores ventajas son la estructura sencilla, la facilidad de manejo, el bajo coste de uso y la alta eficacia de procesamiento, con una buena relación coste-eficacia.

El hilo de electrodo de la máquina de corte rápido por hilo realiza un movimiento alternativo de alta velocidad, con una velocidad del hilo de 8-10 m/s. El hilo de electrodo puede reutilizarse durante el proceso de mecanizado, y el rango de diámetro del hilo de electrodo es de 0,12-0,25 mm, siendo el diámetro de 0,18 mm el más utilizado; La rugosidad superficial del material procesado puede alcanzar R α: 3,2-1,6 μ m, siendo el valor óptimo de sólo 1 μ m; Precisión de mecanizado controlable de 0,01-0,02 mm.

Debido a factores como la rápida pérdida de hilo del electrodo, la escasa rigidez de la estructura anfitriona, la gran influencia de los cambios de temperatura en el entorno de procesamiento, la precisión inestable, el sistema de alimentación de control de bucle abierto y los cambios en la conductividad del fluido de trabajo a lo largo del tiempo, la precisión de mecanizado de la máquina de corte por hilo es limitada.
 
En los últimos años, los fabricantes nacionales de máquinas de corte por hilo de alta velocidad han hecho progresos significativos en la mejora de la precisión de la máquina de corte por hilo alternativo (principalmente la precisión de posicionamiento y la precisión de posicionamiento de repetición) y la calidad de la superficie de las piezas mecanizadas como dos direcciones de avance para el desarrollo de productos. Se han logrado avances significativos en la tecnología de fabricación de receptores, la tecnología de potencia de impulsos, la tecnología de control, la tecnología de procesamiento y otros aspectos.

Desarrollo de una máquina de corte por electroerosión de hilo unidireccional de baja velocidad

Los alambres de electrodo de las máquinas de descarga eléctrica de corte de alambre de baja velocidad (corte de alambre lento unidireccional) realizan un movimiento unidireccional de baja velocidad, y la velocidad de corte del alambre no suele ser superior a 0,2 m/s; Durante el proceso, el alambre del electrodo se desecha después de un uso, y el requisito de resistencia a la tracción no es elevado. El material del alambre del electrodo suele ser alambre de cobre galvanizado o alambre de latón con un diámetro comprendido entre 0,03 y 0,35 mm. Cuando la productividad es alta, se puede utilizar alambre de latón galvanizado con un diámetro inferior a 0,3 mm para su procesamiento. La rugosidad superficial del material procesado puede alcanzar generalmente R α: 1,6-0,2 μ m, y la precisión de procesamiento controlable es de 0,005-0,002 mm. 

Las principales características son: debido al movimiento unidireccional del alambre del electrodo, el uso de una sola vez, la tensión uniforme y la baja vibración, la estabilidad de procesamiento, la rugosidad de la superficie y los indicadores de precisión son superiores a los de las máquinas de corte rápido de alambre.El corte por hilo lento unidireccional fue originalmente el principal modelo producido y utilizado en el extranjero. China empezó relativamente tarde en la investigación de máquinas-herramienta de corte por hilo lento.
 
Sin embargo, en los últimos años, con el apoyo de fondos especiales nacionales, los investigadores y las empresas chinas han invertido una gran cantidad de esfuerzos de investigación y desarrollo, y ahora han completado la investigación y el desarrollo de una nueva generación de máquinas herramienta de corte lento por hilo.

Conclusión

Como importante método de procesamiento en la fabricación moderna, el corte por electroerosión por hilo tiene las características de alta precisión, rápida velocidad de procesamiento y gran espesor de procesamiento, y es una parte indispensable de la fabricación moderna. En el proceso de desarrollo futuro, el corte por hilo alcanzará gradualmente una mayor eficiencia y una mayor calidad de procesamiento, convirtiéndose en un papel importante en el proceso de producción de fabricación.

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