L'électroérosion à fil révélée : Rôle dans la fabrication moderne
Table des matières
Qu'est-ce que l'électroérosion à fil ?
Le découpage par fil, également appelé technologie de découpage par électroérosion à fil, est une technique de traitement des métaux, également connue sous le nom de machine-outil de découpage par fil, qui est une méthode de traitement utilisant des électrodes linéaires pour l'usinage par électroérosion. Il s'agit d'une méthode qui utilise des électrodes linéaires pour l'usinage par décharge électrique. La coupe se fait par décharge d'impulsion entre le fil d'électrode et la pièce à usiner, et convient au traitement de divers matériaux conducteurs, en particulier dans le domaine de l'usinage de précision.
Principe et processus de la découpe par électroérosion à fil
Le principe
L'électroérosion à fil est une technologie qui utilise la décharge électrique pour découper le métal. Cette technologie contrôle la distance entre l'électrode et le matériau à découper dans une certaine plage, et applique une tension à haute fréquence pour former une décharge d'étincelles électriques entre l'électrode et la pièce, provoquant la fusion et l'oxydation de la surface de la pièce, et formant des bulles entre l'électrode et la pièce. La décharge d'étincelles électriques formée alternativement entre l'électrode et la pièce à usiner décolle continuellement le matériau de surface de la pièce à usiner, ce qui permet de la découper.
Les processus
Le processus de découpe par électroérosion à fil peut être divisé en trois étapes.
- Formation d'un arc entre l'électrode et la pièce : Dans la découpe en ligne, un fil métallique fin et conducteur est utilisé comme électrode. La distance entre l'électrode et la pièce est très faible, mais il n'y a pas de contact physique direct. L'application d'une tension élevée entraîne la formation d'un arc électrique.
- L'arc génère des zones de haute température et de haute pression : L'énergie générée par la décharge de l'arc est très élevée, ce qui fait que le métal à la surface de la pièce est instantanément chauffé à une température élevée. Cette zone de haute température et de haute pression peut provoquer l'évaporation et la corrosion de la surface du métal.
- Corrosion et élimination des métaux : Dans les zones à haute température et à haute pression, les métaux commencent à se corroder et à se dissoudre. Les particules métalliques corrosives sont emportées par les ondes de choc, ce qui permet d'enlever les pièces métalliques. L'arc électrique se déplace continuellement entre l'électrode et la pièce à usiner, ce qui permet à l'ensemble du processus de coupe de donner la forme souhaitée à la surface du métal.
L'enlèvement de matière lors du processus de découpe au fil est dû à l'influence des étincelles sur la surface de la pièce à usiner. Ces étincelles ne sont pas des courants continus, mais des courants brefs qui se produisent des millions de fois par seconde.
Les caractéristiques de la découpe par électroérosion à fil
- L'électroérosion à fil permet de découper des matériaux conducteurs et des matériaux semi-conducteurs d'une dureté, d'une résistance, d'une fragilité et d'une ténacité élevées, qu'il est difficile, voire impossible, d'usiner avec les méthodes traditionnelles.
- Grâce au fil d'électrode extrêmement fin, il est possible d'usiner de petits trous irréguliers, des espaces étroits et des pièces de forme complexe.
- La surface de la pièce à usiner est peu affectée par la chaleur, ce qui la rend adaptée au traitement des matériaux sensibles à la chaleur dans les usines. Par ailleurs, la concentration de l'énergie d'impulsion dans une plage très réduite permet d'obtenir une grande précision d'usinage.
- Pendant le processus d'usinage, il n'y a pas de contact direct entre l'outil et la pièce à usiner, et il n'y a pas de force de coupe significative.
- En raison de la minceur du joint de coupe et du fait que seule la pièce est soumise à l'usinage du contour, la quantité réelle d'érosion du métal est très faible, ce qui se traduit par un taux d'utilisation élevé.
- Par rapport au formage par décharge électrique, l'utilisation de fils-électrodes au lieu d'électrodes de formage élimine les coûts de conception et de fabrication des outils de formage et raccourcit le temps de préparation de la production.
Différences entre l'électroérosion à fil et l'électroérosion conventionnelle
Des principes différents
Le découpage par électro-érosion à fil et la usinage par décharge électrique（EDM）sont des équipements de découpe des métaux basés sur le principe de l'usinage par décharge électrique, mais leurs principes présentent certaines différences.
Le découpage par fil est l'utilisation de fils d'électrodes comme outils de coupe pour réaliser des coupes submergées sur des pièces à usiner. En déplaçant continuellement les fils d'électrode vers le bas, différentes formes et tailles de pièces sont découpées. La machine de découpe par électroérosion à fil génère une décharge d'étincelles électriques à la surface de la pièce et élimine le matériau métallique à la surface de la pièce par ablation de la décharge, ce qui permet de réaliser la découpe.
Différents matériaux adaptés
Il existe également certaines différences dans le champ d'application de la découpe au fil et de l'électroérosion conventionnelle.
Le découpage par fil convient à la découpe de divers matériaux métalliques, en particulier pour les pièces de grande dureté. Le découpage par fil permet d'obtenir des effets de coupe rapides et de haute précision. Le Découpe par électroérosion convient à la découpe de tous les types de matériaux conducteurs, y compris les métaux, les alliages, les céramiques et d'autres matériaux, et permet d'obtenir un effet de découpe de haute précision.
Différents effets de traitement
Il existe également des différences dans les effets d'usinage entre la découpe au fil et l'usinage par décharge électrique.
La découpe par fil permet d'obtenir des résultats d'usinage de haute précision, particulièrement adaptés à la fabrication de pièces petites et complexes. L'effet d'usinage de usinage par décharge électrique est également très précis, mais il ne peut pas découper de petits trous intérieurs et des formes complexes.
Différents environnements d'utilisation
Il existe également des différences dans l'environnement d'utilisation entre la découpe au fil et l'usinage par décharge électrique.
Le découpage par fil doit généralement être effectué dans un environnement d'azote ou d'autres gaz inertes afin d'éviter que l'oxydation générée par la décharge ne contamine la surface de coupe. L'usinage par décharge électrique nécessite une coupe dans l'huile ou dans un autre milieu isolant afin d'éviter les courts-circuits entre les fils d'électrodes et les pièces à usiner.
Les applications de l'électroérosion à fil
La découpe par électroérosion à fil est largement utilisée dans divers domaines de la fabrication. Par exemple, des domaines tels que la construction automobile, l'aérospatiale, l'électronique, les moules, l'équipement médical, les instruments de précision, etc.
- Fabrication de moules : La découpe par fil peut être utilisée dans l'industrie de la fabrication de moules pour découper rapidement et avec précision des matériaux métalliques et non métalliques de forme complexe.
- Fabrication mécanique : Le découpage par fil convient à diverses industries de fabrication mécanique et permet de fabriquer efficacement et avec précision diverses pièces.
- Bijoux : Le processus de coupe du fil peut être utilisé pour la production de bijoux, qui peut couper et polir avec précision diverses pierres précieuses et matériaux métalliques.
- Appareils électroniques : La découpe de fils peut être utilisée dans l'industrie des appareils électroniques, par exemple pour découper des puces, des cartes de circuits électroniques, etc.
État du développement des machines de découpe par électroérosion à fil en Chine
Les machines à découper le fil sont divisées en deux types en fonction de la vitesse du fil et du mode de mouvement : les machines à décharge électrique à mouvement alternatif à grande vitesse (ci-après dénommées "machines à découper le fil rapide") et les machines à décharge électrique unidirectionnelle à faible vitesse (ci-après dénommées "machines à découper le fil lent").
Développement d'une machine de découpe par électroérosion à fil à grande vitesse
La machine de coupe rapide du fil est une machine d'usinage électrique unique en Chine. Après quarante à cinquante ans de développement, la technologie a atteint une certaine maturité et occupe une place importante dans l'industrie chinoise de la fabrication de machines. Il s'agit également du principal modèle actuellement produit en Chine, dont les principaux avantages sont une structure simple, un fonctionnement facile, un faible coût d'utilisation et une grande efficacité de traitement, avec un bon rapport coût-efficacité.
Le fil-électrode de la machine de découpe rapide du fil effectue un mouvement alternatif à grande vitesse, avec une vitesse de fil de 8 à 10 m/s. Le fil-électrode peut être réutilisé pendant le processus d'usinage. Le fil-électrode peut être réutilisé au cours du processus d'usinage et son diamètre varie de 0,12 à 0,25 mm, le diamètre de 0,18 mm étant le plus couramment utilisé ; La rugosité de surface du matériau traité peut atteindre R α : 3,2-1,6 μ m, la valeur optimale étant de seulement 1 μ m ; Précision d'usinage contrôlable de 0,01-0,02 mm.
En raison de facteurs tels que la perte rapide du fil d'électrode, la faible rigidité de la structure hôte, l'influence importante des changements de température dans l'environnement de traitement, la précision instable, le système d'alimentation de contrôle en boucle ouverte et les changements de conductivité du fluide de travail au fil du temps, la précision d'usinage de la machine de découpe à fil est limitée.
Ces dernières années, les fabricants nationaux de machines de découpe de fil à grande vitesse ont réalisé des progrès significatifs dans l'amélioration de la précision des machines de découpe de fil à mouvement alternatif (principalement la précision de positionnement et la précision de positionnement répété) et de la qualité de surface des pièces usinées, qui constituent deux axes majeurs de développement des produits. Des progrès significatifs ont été réalisés dans la technologie de fabrication de l'hôte, la technologie de la puissance d'impulsion, la technologie de contrôle, la technologie de traitement et d'autres aspects.
Développement d'une machine de découpe par électroérosion à fil unidirectionnelle à faible vitesse
Les fils d'électrode des machines à décharge électrique à coupe de fil à basse vitesse (coupe de fil lente unidirectionnelle) effectuent un mouvement unidirectionnel à basse vitesse, et la vitesse de coupe du fil n'est généralement pas supérieure à 0,2 m/s ; Au cours du traitement, le fil d'électrode est mis au rebut après une utilisation, et la résistance à la traction requise n'est pas élevée. Le fil d'électrode est généralement du fil de cuivre galvanisé ou du fil de laiton d'un diamètre compris entre 0,03 et 0,35 mm. Lorsque la productivité est élevée, le fil de laiton galvanisé d'un diamètre inférieur à 0,3 mm peut être utilisé pour le traitement. La rugosité de surface du matériau traité peut généralement atteindre R α : 1,6-0,2 μ m, et la précision de traitement contrôlable est de 0,005-0,002 mm.
Les principales caractéristiques sont les suivantes : grâce au mouvement unidirectionnel du fil d'électrode, à l'utilisation unique, à la tension uniforme et aux faibles vibrations, la stabilité du traitement, la rugosité de la surface et les indicateurs de précision sont supérieurs à ceux des machines de découpe à fil rapide.La découpe unidirectionnelle à fil lent était à l'origine le principal modèle produit et utilisé à l'étranger. La Chine s'est lancée relativement tard dans la recherche de machines-outils à coupe lente.
Les principales caractéristiques sont les suivantes : grâce au mouvement unidirectionnel du fil d'électrode, à l'utilisation unique, à la tension uniforme et aux faibles vibrations, la stabilité du traitement, la rugosité de la surface et les indicateurs de précision sont supérieurs à ceux des machines de découpe à fil rapide.La découpe unidirectionnelle à fil lent était à l'origine le principal modèle produit et utilisé à l'étranger. La Chine s'est lancée relativement tard dans la recherche de machines-outils à coupe lente.
Toutefois, ces dernières années, avec le soutien de fonds nationaux spéciaux, les chercheurs et les entreprises chinoises ont investi une grande quantité d'efforts dans la recherche et le développement, et ont maintenant achevé la recherche et le développement d'une nouvelle génération de machines-outils pour la coupe de fils lents.
Conclusion
En tant que méthode de traitement importante dans la fabrication moderne, le découpage par électroérosion à fil présente les caractéristiques suivantes : haute précision, vitesse de traitement rapide et grande épaisseur de traitement, et constitue un élément indispensable de la fabrication moderne. Dans le processus de développement futur, le découpage par fil atteindra progressivement une plus grande efficacité et une meilleure qualité de traitement, devenant un rôle important dans le processus de production manufacturière.
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