8/19/2019 Mecanizado Por Electroerosión (1)
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MAQUINADO POR
ELECTROEROSIÓN
Alumnos:
De Leon Olivares, Alexander Manuel
Salinas Rodriguez, Edwin Efrain
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Defnición
El mecanizado por electroerosión, o por descarga eléctrica,
es un proceso de mecanizado por arranque de
viruta para materiales conductores de la electricidad que
emplea chispas controladas con precisión producidas entre
un electrodo, generalmente de grafito que puede
considerarse como la herramienta de corte y una pieza de
trabajo, en presencia de un fluido dieléctrico.
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El desarrollo de esta tecnología se inicia durante los años
posteriores a la egunda !uerra "undial, los principales
investigadores en este campo fueron dos científicos rusos
#.$ y %.& 'azaren(o, en la entonces )nión oviética.
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'os elementos b*sicos de cualquier sistema de electroerosión
convencional o de corte por alambre son+
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'as características b*sicas requeridas para un dieléctrico usado en
E" son+
alta rigidez y r*pida recuperación -posterior a la descarga,
resfriamiento r*pido y efectivo y habilidad de lavado.
'as principales cualidades e/igidas en un fluidos dieléctrico son+
una rigidez dieléctrica suficientemente alta para garantizar la
conductividad eléctrica después de alcanzar la tensión de ruptura y
ser capaz de des0ionizarse r*pidamente después de la descarga .
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atos importantes+
El arco eléctrico tiene una duración de diezmilésimas y aun cienmilésimas
de segundo, aunque se producen solo una chispa cada vez.
%ormalmente la distancia entre el electrodo y la pieza de trabajo es de
algunas milésimas de pulgada dependiendo de los par*metros que se
tengan en la fuente de poder, es decir, si se est* realizando un maquinado
de desbaste o uno de afinado, a esa distancia que se requiere mantener
para la formación del arco se le llama sobrecorte -gap.
'a tensión que se aplica entre ambos electrodos oscila entre 12 y 3224.
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'as teorías de cómo la chispa erosiona a la pieza
de trabajo -y al electrodo ha sido muy discutidas,
pero una teoría que propone que la acción erosiva
es una compleja combinación de efectos térmicos
y eléctricos es la m*s aceptada -termoeléctrica.
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5rimero, el estado de ionización mostrado en la -6igura 7.3-a,
la carga inducida en los dos electrodos por la fuente de poder,
genera un fuerte campo eléctrico, que es m*s fuerte mientras
m*s se acercan hasta casi tocarse, y es ahí cuando la descarga
tiene lugar.
&ones y moléculas del líquido dieléctrico est*n polarizadas y
orientadas entre estos dos picos formando un estrecho canal de
baja resistencia, por el cual se inicia el flujo de corriente lo cu*l
abrir* el camino para el flujo de corriente principal.
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'a ionización contin8a en la siguiente etapa -6igura 7.3-b a8n
cuando la corriente contin8a fluyendo entre los electrodos.
En la -6igura 7.3 -c, la resistencia en el canal empieza a
decrecer mientras que se incrementa la corriente.
En este punto el canal se ha ionizado por completo y consiste
en plasma formado por iones positivos y electrones libres,
mezclados con gas formado por la descomposición química del
líquido dieléctrico , el vapor de metal es e/pelido por ambos
electrodos.
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'a intensidad de corriente en esta etapa es muy alto quiz* de ó
9.:s.
'a corriente alta produce un fuerte campo magnético en el
canal, lo cual atrae los iones hacia el eje del canal de descarga.
'os iones atraídos magnéticamente comprimen el canal de
corriente e incrementan la temperatura hasta llegar a decenas
de miles de grados ;elsius, lo cual funde una porción de metal
de la pieza de trabajo y la vaporiza -6igura 7.3 -d.
•
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El vapor provee algo de la fuerza que e/pele el metal fundido de
la pieza de trabajo y ayuda adem*s a que se colapse el canal
ionizado -6igura 7.3-e.
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En el 8ltimo dibujo, se muestra el resultado de la descarga,
un gran cr*ter en la pieza de trabajo y -lo inevitable un
cr*ter mucho m*s pequeño en el electrodo.
En este caso pequeño y grande son relativos, sin embargo
una medida típica para un di*metro de cr*ter en la pieza
de trabajo sería de 722 micro pulgadas.
El ciclo est* ahora completo, el metal fundido es removido
de la superficie de los electrodos por el líquido dieléctrico
formando pequeñas esferas que son e/pulsadas por elflujo del mismo.
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Diagrama Morologico
Flujo de material Flujo de informai!n
Estado
el
material
5roceso
b*sico
=ipo de
proceso
;reación de
superficie
5atrón de movimiento
"aterial
>erramienta:troquel
olido =érmico $educción
de masa conformación total %inguno =raslación
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Suministro de energ"a en sistemas de
#erramientas$tro%ueles&arater"stias energ'tias en el e%ui(o
"edios de
transferencia
uministro de
energía mediante
;aracterísticas
energéticas=ipo de energía
'iquidoiferencias de
voltaje istemas de flujo . Eléctrica
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Tipo e mecani!ao por elec"roero#ión
'os tipos mas importantes del maquinado por
electroerosion son+
Electroerosión por penetración
Electroerosión por hilo
Electroerosión por perforación -o rectificado por
electroerosión
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Elec"roero#ión por pene"ración
el electrodo se une al cabezal de la m*quina que est* conectado a un
polo -por lo general el polo positivo de una fuente de alimentación pulsada.
'a pieza de trabajo se conecta al polo negativo y se ubica de manera
que haya un hueco entre esta y el electrodo.
5osteriormente, el hueco se inunda con fluido dieléctrico. ;uando se
conecta la fuente de alimentación, el hueco es atravesado por miles de
impulsos de corriente continua por segundo formando chispas y dando
comienzo al proceso de erosión
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El electrodo, por lo general de grafito o cobre electrolítico, se fabrica
con la imagen inversa o negativa de la pieza que se desea obtener,
por lo cual genera cavidades en la pieza.
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Entre las características principales de la electroerosión por
penetración podemos mencionar+
• El fluido dieléctrico es aceite mineral, aunque algunas m*quinas pueden usar agua u otros líquidos especiales.
• 5ueden obtenerse tanto formas pasantes como formas ciegas degeometrías complicadas.
• ;apacidad de e/tracción en aceros+ hasta ?222 mm3:min.
• $ugosidad mínima en aceros. 2.@ Am
• 9plicaciones+ fabricación de moldes y troqueles de embutición.
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Elec"roero#ión por $ilo
En este proceso, el electrodo de grafito se sustituye por un hilo
consumible, cargado eléctricamente y controlado por ;%;, capaz de
efectuar cortes muy finos.
El principio de funcionamiento del sistema por hilo es el mismo que el
tipo de penetración, ya que emplea una serie de descargas de
corriente continua que forman chispas entre el hilo y la pieza de
trabajo, ambos en contacto con el fluido dieléctrico.
En algunos casos, el hilo y la pieza se sumergen totalmente en el
dieléctrico, aunque esto puede provocar corrosión electrolítica en
algunos materiales.
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'a diferencia fundamental entre la electroerosión por hilo y la
electroerosión por penetración es que la forma del electrodo no influye
directamente en la forma de la pieza a obtener, puesto que lo 8nico
que se pretende es realizar un corte en la pieza y no obtener una copia
con la forma del electrodo.
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Entre las características principales de la electroerosión por
hilo podemos citar+
•
e generan geometrías 8nicamente pasantes en la pieza, en
función de la trayectoria recorrida por el hilo, pudiendo
realizarse cortes rectos y cortes cónicos.
• El fluido dieléctrico es agua desionizada.
• ado que el hilo es muy delgado, la energía utilizada es limitada y
las tasas de e/tracción son bajas.
• 4elocidad de corte en aceros+ hasta B22 mm?:min.
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• ;apacidad de e/tracción de metal+ apro/. 3B2 cm3:hora.
• $ugosidad mínima en aceros+ menos de 2,3 Am
• 9plicaciones+ conjuntos punzón0matriz, insertos para moldes,
componentes electrónicos, como así también para medicina y
relojería.
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Elec"roero#ión por peroración %o rec"ifcao porelec"roero#ión&
)n tercer tipo de electroerosión est* diseñado para la perforación de
orificios pequeños -de entre 2,27B cm y 2,1B cm apro/. pero muy
profundos, con una relación de profundidad a di*metro de 32 a 7, o
superior.
5ara ello, se emplean electrodos rotatorios concéntricos de hasta 32
cm de largo que giran a unas 722 rpm y perforan la pieza de trabajo.
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5or el momento, el campo de aplicación de la electroerosión por
perforación es muy reducido y su uso m*s com8n reside en
perforar orificios para comenzar la electroerosión por hilo en
materiales ya endurecidos, así como orificios muy pequeños y
precisos para industrias como la de los equipos médicos y
aeroespaciales.
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'en"a(a# ) e#*en"a(a# e laElec"roero#ión
on muchas las ventajas que re8ne el mecanizado por electroerosión,
entre las que podemos citar+
• Es un proceso sin contacto que no genera vibración ni fuerzas de
corte, lo que permite la producción de piezas muy pequeñas, fr*giles
y de formas complejas.
• e pueden obtener tolerancias m*s estrictas, detalles intrincados y
acabados de calidad superior en una amplia gama de materiales
que son difíciles o imposibles de fabricar con los procesos
tradicionales.
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• e pueden trabajar metales muy duros porque el proceso
vaporiza el metal en lugar de cortarlo.
• e producen bordes sin rebabas.
•
5ueden mecanizarse materiales e/plosivos o inflamables,
porque el proceso tiene lugar dentro de un fluido.
• 'as m*quinas electroerosionadoras dotadas de una función
de conocimiento de proceso permiten producir piezas
complejas con una mínima intervención del operador.
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De#*en"a(a# %Limi"acione#&
• %o puede aplicarse en materiales no conductores.
• 5osee bajas tasas de remoción del metal en comparación con
métodos tradicionales del mecanizado por arranque de viruta.
• e requiere un tiempo de elaboración para producir formas
específicas de electrodos de grafito. 9dem*s, el grafito es un
material fr*gil, por lo que la manipulación de los electrodos
debe ser muy cuidadosa.
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• espués del proceso suele quedar una capa superficial de
metal fundido, fr*gil y de e/trema dureza, que debe
eliminarse en las piezas que requieran resistencia a la fatiga.
• E& acabado superficial rugoso no es perfecto, ya que es m*s
rugoso sobre las caras planas que sobre &as paredes
verticales.
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