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Wire EDM frente a Sinker EDM: diferencias, aplicaciones y cómo elegir
Los dos procesos de mecanizado de edm, edm de alambre y edm de plomada, atomizan el material mediante descargas eléctricas controladas, pero esa es la única similitud. En una máquina edm de alambre, un electrodo de alambre fino se mueve a través de la pieza de trabajo, creando perfiles 2-D. En una máquina edm de plomada, un electrodo moldeado se sumerge en la pieza de trabajo, creando cavidades tridimensionales. Bombear el tipo incorrecto de máquina edm para el diseño de su pieza genera tiempo perdido, costos más altos y tolerancias insatisfactorias.
En esta guía comparamos y contrastamos la electroerosión por cable y la electroerosión por fregadero según criterios de: mecánica de procesos de electroerosión, qué hace y qué no hace cada máquina de electroerosión, aplicaciones reales de electroerosión por fregadero y usos de electroerosión por cable, costo por pieza y un diagrama de flujo de decisión que revela qué tipo de máquina de descarga eléctrica es apropiada para su pieza. Si proporciona una cotización para un perfil de inserción o una cavidad de matriz, utilice el cuadro comparativo a continuación para hacer su elección.
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De un vistazo « Wire EDM vs Sinker EDM
Antes de discutir la física, aquí hay un resumen rápido, uno al lado del otro. Este cuadro resume las principales distinciones entre los criterios de electroerosión de plomada y de alambre que la mayoría de los ingenieros investigan ante todo
| Atributo | Edm de alambre | Edm. de fregadero |
|---|---|---|
| Electrodo | Alambre fino alimentado continuamente (latón/cobre, 0,1-0,3 mm) | Bloque preformado de grafito o cobre |
| Geometría | Perfiles 2D (solo cortes directos) | Cavidades 3D, bolsillos ciegos, texturas |
| Tolerancia | ±0,0025 mm (±0,0001®) | ±0,005-0,025 mm (±0,0002-0,001®) |
| Acabado superficial | Ra 0,1-0,8 µm | Ra 0,4-3,2 µm |
| Velocidad de corte | Moderado (20-150 mm³/min) | Desbaste más rápido (50-500 mm³/min) |
| Automatización | Alta capacidad de apagado de luces | Moderado « los cambios de electrodos pueden necesitar operador |
| Mejor para | Troqueles, engranajes, cortes de perfiles en metales duros | Cavidades de moho, matrices de forja, características 3D |
Conclusión clave: Si la geometría de su pieza pasa completamente a través de la pieza de trabajo, la electroerosión por alambre suele ser la mejor opción. Si necesita una cavidad ciega 3D o una superficie texturizada, la electroerosión sinker es la única opción.
Cómo funciona la electroerosión por cable
En una máquina de electroerosión por alambre, un electrodo de alambre continuo de latón o acero recubierto de cobre (0,1-0,3 mm de diámetro) emerge de un carrete de suministro y se mueve frente a una pieza de trabajo, con el conjunto sentado en un baño de aceite mineral. El cable actúa como una hoja de sierra de cinta, cortando un perfil del material mediante chispa eléctrica en lugar de los dientes. El cable nunca es tocado por ninguna herramienta de corte sólida.
Este diagrama demuestra el ciclo de funcionamiento del electroerosión por cable. El electrodo de alambre y la pieza de trabajo están sumergidos en agua desionizada (el fluido dieléctrico). Un controlador CNC guía el cable en relación con el trabajo a lo largo de los ejes X e Y, mientras que dos ejes U y V adicionales colocados en la guía superior del cable permiten conos en ángulo de hasta 30. Cuando el campo eléctrico a través del espacio entre el cable y la pieza de trabajo alcanza el nivel de voltaje de ruptura de la chispa, cada chispa produce un destello superior a 8000 C y vaporiza una broca microscópica de material. De pared a pared, se producen miles de chispas cada segundo, siguiendo la ruta programada por CAD.
Debido a que el cable se mueve constantemente, el electrodo siempre está fresco y hay poco o ningún desgaste, lo que permite una alta precisión y estabilidad de tolerancia durante toda la operación de mecanizado. Con las capacidades de precisión de un cable moderno, es posible alcanzar precisiones de 0,0025 mm (0,0001 «) y acabados superficiales de Ra 0,1 m después de múltiples pasadas de desnatado. Le-Creator realiza actividades dedicadas servicios de electroerosión por cable para talleres de producción de piezas que requieran este grado de precisión.
Sin embargo, la electroerosión por alambre sólo puede crear formas que pasen por agujeros (no cavidades ciegas, bolsillos o superficies texturizadas), ahí es donde la electroerosión por platina es apropiada.
Cómo funciona Sinker EDM
La electroerosión por fregadero (o electroerosión por ariete, electroerosión por hundimiento, electroerosión por cavidad o electroerosión por volumen) implica el uso de un electrodo con forma (a veces llamado herramienta) que se utiliza para cortar una cavidad con imagen especular en la pieza de trabajo. La forma del electrodo suele ser de grafito (para una producción más rápida y una generación de formas más sencilla) o de cobre (para cualidades superficiales más finas). La electroerosión por fregadero es capaz de producir geometrías tridimensionales, como bolsillos ciegos, nervaduras, áreas texturizadas, socavados y contornos, que son inaccesibles mediante electroerosión por alambre.
La máquina de electroerosión por plomada mantiene el electrodo y la pieza de trabajo sumergidos en aceite dieléctrico, compuesto de hidrocarburos. Un ariete servoimpulsado empuja un electrodo conformado hacia la pieza de trabajo donde se mantiene un espacio de chispa de entre 0,01 y 0,5 mm. Las descargas eléctricas a través de este espacio erosionan la forma de la pieza de trabajo exactamente opuesta a la forma del electrodo.
El fluido dieléctrico elimina el material erosionado de la zona de mecanizado y aísla el espacio entre las chispas.
Las máquinas de edm de fregadero tienen tolerancias de 0,005-0,025 mm, así como acabados superficiales de Ra 0,4 m (acabado fino) hasta Ra 3,2 m (desbaste). Las texturas VDI se pueden transferir directamente a la superficie de la cavidad de los fabricantes de moldes mediante mecanizado de edm de platina con condiciones de acabado específicas para evitar un segundo paso de texturización. El proceso de edm de platina puede producir todos los materiales eléctricamente conductores imaginables independientemente de la dureza, por lo que estas máquinas son el método de fabricación elegido para el mecanizado de cavidades de moldes de acero para herramientas endurecido que se acercan a 60+ HRC.
Compensación: cada trabajo necesita un electrodo personalizado, que debe mecanizarse CNC con grafito o cobre para producir la pieza de trabajo. Para cavidades complejas, es posible que necesitemos más de un electrodo para producir un electrodo de desbaste y acabado, lo que agrega $200-$2,000+ adicionales en la fabricación de electrodos. El desgaste de los electrodos durante el mecanizado aumenta este costo para las cavidades profundas.
Hecho clave: Un solo electrodo EDM de platina usa 1.15% por operación dependiendo del material del electrodo, la configuración de descarga y la profundidad de la cavidad. Los electrodos de grafito se desgastan más rápido, pero la máquina es 2-5 veces más rápida que los electrodos de cobre. Muchos talleres tienen ambos a mano para diferentes etapas del proceso de electroerosión.
Diferencias clave entre electroerosión por cable y electroerosión por fregadero
La principal diferencia entre los dos es el tipo de electrodo y la capacidad de cortar formas complejas. La electroerosión por cable elimina la pieza. La electroerosión sinker elimina la pieza.
La siguiente tabla describe las diferencias entre el EDM de alambre y plomada donde parece importar más al citar piezas y elegir un proceso.
| Criterios | Edm de alambre | Edm. de fregadero |
|---|---|---|
| 1. Tipo de electrodo | Alambre fino alimentado continuamente (0,1-0,3 mm latón/cobre) | Bloque de grafito o cobre mecanizado a medida |
| 2. Consumo de electrodos | Alimentación continua: no es necesario reelaborar | 1-15% desgaste por operación; puede necesitar múltiples electrodos |
| 3. Capacidad de geometría | Perfiles 2D « deben pasar por todo el espesor | Cavidades 3D, bolsillos ciegos, texturas, socavados |
| 4. Tolerancia | ±0,0025 mm (±0,0001®) | ±0,005-0,025 mm (±0,0002-0,001®) |
| 5. Acabado superficial | Ra 0,1-0,8 µm | Ra 0,4-3,2 µm |
| 6. Tasa de eliminación de material (MRR) | 20-150 mm³/min | 50-500 mm³/min |
| 7. Grosor máximo de la pieza de trabajo | 300-500 mm (limitado por la tensión del alambre) | Limitado por alcance de electrodos y lavado |
| 8. Fluido dieléctrico | Agua desionizada | Aceite de hidrocarburos |
| 9. Radio de la esquina interna | Mín. = radio del cable + sobrecorte (~0,15 mm) | Posibles esquinas internas afiladas (depende de la forma del electrodo) |
| 10. Capacidad de conicidad | Hasta ±30° con eje U/V | Ángulos de tiro integrados en la geometría del electrodo |
| 11. Hora de configuración | 30-60 min (accesorio + hilo) | 1-4 hrs (fijación + alineación de electrodos + prueba de órbita) |
| 12. Nivel de automatización | El subproceso automático alto permite el funcionamiento con luces apagadas | Moderados « cambiadores de electrodos disponibles en máquinas de gama alta |
| 13. Costo del electrodo por trabajo | $5-$30 (consumo de carrete de alambre) | $200-$2,000+ (fabricación de electrodos personalizada) |
| 14. Tarifa horaria de la máquina | $60-$120/hr | $50-$100/hr |
| 15. Costo de capital de la máquina | $80.000-$500.000 | $50.000-$300.000 |
| 16. Se requiere habilidad del operador | Moderado « programación CNC + configuración | Superior « diseño de electrodos + ajuste de parámetros de descarga |
En resumen: Wire EDM es la máquina de precisión para perfiles de corte pasante donde la tolerancia y el acabado son los reyes. Sinker EDm es la máquina de geometría para formas 3D a la que ningún otro proceso de mecanizado, incluido el alambre EDM, puede acercarse.
Aplicaciones: Cuándo utilizar Wire EDM frente a Sinker EDM
Usos de la electroerosión por cable
La aplicación más común para la electroerosión por alambre es para piezas que requieren una estrecha tolerancia cortadas completamente a través de un miembro conductor, preferiblemente un acero endurecido o algún tipo de aleación exótica que destruiría fácilmente un instrumento de corte normal. Estas son algunas de las aplicaciones de la electroerosión por alambre:
- Troqueles de estampado y corte -wire EDM corta los perfiles de troqueles de acero para herramientas D2 y A2 después del tratamiento térmico a las tolerancias de impresión de troqueles de presión para troqueles progresivos
- Troqueles de extrusión ñan perfiles de extrusión de aluminio cortados, directamente, en acero H13, 48-52 HRC
- 2.0”Equipos de precisión y estrías 'perfiles de dientes de engranajes externos e internos en acero endurecido, eliminando el rectificado de engranajes
- Componenti di dispositivi medici «strumenti chirurgici, impianti ortopedici, microcomponenti in titanio e cobalto-cromo.
- Ranuras de discos de turbina aeroespacial Investigación sobre ranuras de raíces de abeto en superaleaciones a base de níquel utilizando grados como Inconel 718 y Waspaloy mecanizado aeroespacial aplicaciones.
La electroerosión por alambre es apropiada para cualquier pieza donde la geometría sea un perfil 2D (plano o cónico) y se especifican tolerancias inferiores a 0,01 mm. Para materiales aún más duros, la electroerosión puede cortar 64 HRC sin pérdida de precisión, una hazaña que las herramientas de corte de carburo o HSS no pueden producir
Aplicaciones de electroerosión de fregadero
La electroerosión sinker es más adecuada para la geometría 3D que no se puede cortar mediante electroerosión por alambre, fresado o cualquier otra forma de mecanizado convencional. Aplicaciones típicas de la electroerosión sinker:
- Cavidades de moldes de inyección, incluidas formas complejas de cavidades tridimensionales con nervaduras, protuberancias y ángulos de tiro en aceros para moldes P20, H13 y S136
- Troqueles de forja, como formas de cavidades profundas en acero para herramientas endurecido para forja en frío y en caliente
- Formas de raíz de pala de turbina: formas avanzadas de abeto y cola de milano en superaleaciones
- Características pequeñas, que incluyen nervaduras delgadas (0,2 mm), ranuras profundas, logotipos y texturas VDI que los fresadores no pueden alcanzar
- Herramientas de carburo, como punzones formadores e insertos de troqueles en carburo de tungsteno (90+ HRA)
La electroerosión por fregadero es especialmente útil para cualquier pieza en la que se debe agregar una textura superficial a una superficie endurecida, se debe crear una cavidad ciega o se desea un corte socavado. La electroerosión tiene una amplia aplicación en la fabricación de moldes, matrices y industrias aeroespaciales, donde un material conductor duro se corta en forma tridimensional compleja.
Edm de perforación de agujeros
Vale la pena señalar un tercer tipo de edm-perforación de pozos. La electroerosión por perforación de agujeros emplea un electrodo giratorio en forma de tubo para perforar agujeros muy pequeños (0,1-6 mm) en cualquier material conductor. Esta tecnología se utiliza con mayor frecuencia en: forma orificios de partida para electroerosión de alambre y en perforación de orificios ciegos de palas de turbinas. Si bien no se suele recurrir a ella, la perforación de pozos es un soporte operativo indispensable tanto para las máquinas de electroerosión de alambre como para las de plomada
Escenarios de decisión del mundo real:
- Cavidad del molde de inyección fabricada en acero H13, utilizando sinker EDM para producir una cavidad ciega 3D con nervaduras y texturas
- Perfil en acero para herramientas D2 para matriz de estampado, utilizando edm de alambre para corte pasante 2D con tolerancia de 0,005 mm
- Costilla profunda (0,5 mm de ancho, 30 mm de profundidad) producida en carburo utilizando electroerosión de plomada, donde el alambre no podía alcanzar la característica ciega
- En bruto de engranaje en carburo de tungsteno usando electroerosión de alambre para cortar un perfil 2D en un material demasiado duro para fresar
- Los orificios de enfriamiento de las palas de turbina crearon perforaciones a través de orificios Perforación de orificios EDM en una superaleación.
Comparación de costos: electroerosión por cable versus electroerosión por fregadero
Los costos de cada proceso introducen el debate entre la electroerosión por cable y la electroerosión por cable. Mientras que la tarifa horaria promedio para la electroerosión por cable ($60-$120/h) supera a la de la electroerosión por cable ($50-$100/h), la electroerosión por cable agrega un costo oculto que la electroerosión por cable evita: fabricación de electrodos
Para una cavidad simple, un electrodo EDME de plomada varía desde $200-$500 en grafito hasta máquina, y los electrodos elaborados cuestan más. Un electrodo complejo de múltiples características que tiene tolerancias estrictas costará $1,000-$2,000+. Si se necesitan electrodos de desbaste y acabado separados, como suelen ocurrir en las cavidades de molde más precisas, este costo se duplicará. En comparación, la electroerosión por cable gasta $5-$30 en alambre por depósito, independientemente de la complejidad.
Esto hace que la economía por parte sea sencilla:
- Los prototipos y la electroerosión por cable de bajo volumen (1-10 piezas) siempre serán la opción más económica porque no hay electrodo que fabricar. Cuando la geometría permita un corte pasante, la electroerosión por cable aumentará el costo.
- Alto volumen de producción (más de 50 piezas con la misma cavidad). El costo del electrodo de electroerosión de fregadero se puede amortizar con el resto del recorrido de la pieza, y la MRR más grande de las máquinas de electroerosión de fregadero conducirá a un mejor tiempo de ciclo por pieza.
- Materiales cromados duros versus mecanizado convencional -con alternativas de mecanizado disponibles que incluyen múltiples cambios en las herramientas CVD, velocidades de alimentación lo suficientemente agresivas para mecanizar acero endurecido y trabajos de acabado en la segunda etapa, el EDM supera al mecanizado convencional. El costo total de propiedad en la mayoría de las piezas superiores a 45 HRC suele ser menor con EDM.
El costo del capital de la máquina también difiere: al momento de escribir este artículo, una máquina edm de cable de rango medio costará $150 000-$350 000, mientras que una máquina edm de platina comparable cuesta $80 000-$200 000. CNC de alta gama capaz de lograr un alto grado de automatización (paquetes de cables de enhebrado automático, cambiadores de baterías robóticos para platinas) cambian ambos por $400.000. Para que un taller evalúe, considere si utilizará muchas piezas EDMed. Si es así, compare costo de propiedad para varias partes que hacen referencia a su mezcla de piezas y volúmenes reales.
¿cuál debería elegir? Un marco de decisión
Al decidir sobre sinker edm frente a wire edm en una aplicación, resuelva estas tres preguntas:
1. ¿La geometría pasa completamente a través de la pieza de trabajo?
En caso afirmativo, elija alambre edm. Proporciona tolerancias más estrictas, acabado superficial superior y menor costo por pieza (sin costo de electrodo). Puede cortar perfiles en cualquier material conductor de hasta 500 mm de espesor.
2. ¿Necesita una cavidad tridimensional, un bolsillo ciego, una textura o un corte socavado?
En caso afirmativo, elija sinker. Sólo las máquinas de electroerosión sinker pueden producir esta característica. Ninguna máquina de electroerosión por cable puede crear una geometría que no pase. Aquí el edm es el claro ganador.
3. ¿Cuál es su volumen de producción?
Para piezas y prototipos únicos, el cable EDM evita la sobrecarga del electrodo. Para volúmenes 50+. Para que funcione la plomada, más de 50 piezas con la misma cavidad y electrodo “reutilizable” amortizan la sobrecarga del electrodo y su mayor MRR acorta el tiempo del ciclo. Muchos talleres que administran ambos órganos están enrutando trabajos basados en eso.
Conclusión clave: No existe un “mejor” universal entre la electroerosión por platina y la electroerosión por alambre. La elección correcta depende de la geometría de su pieza, los requisitos de tolerancia y el volumen de producción. Para piezas que pueden ser cortadas, la electroerosión por alambre gana en costo y precisión. Para cavidades y texturas 3D, la electroerosión por platina es la única opción. Póngase en contacto con Le-Creator para obtener un Servicii de mecanizare CNC cita sobre cualquiera de los procesos.
La respuesta más sencilla sobre si el edm puede hacer el mecanizado inoxidable la tarea es que tanto el alambre como la electroerosión de la platina puedan lograrlo en cualquiera de los grados de acero inoxidable 304, 316 y 17-4Ph; la dureza y la resistencia a la corrosión pueden ignorarse: el mecanizado por descarga eléctrica elimina el material por medios térmicos y no mecánicos.
Preguntas frecuentes
¿cuál es la principal diferencia entre la electroerosión por cable y la electroerosión por plomada?
El electrodo es el mayor diferenciador entre la electroerosión por cable y la electroerosión por plomada, el tipo de geometría que crean es la segunda diferencia más grande. La electroerosión por cable utiliza un alambre fino alimentado continuamente para cortar perfiles 2D en todo el espesor de la pieza de trabajo. Sinker EDM utiliza un electrodo personalizado que se hunde en la pieza de trabajo para producir cavidades, texturas y contornos ciegos en 3D. La electroerosión por cable se corta y la platina se corta
¿cuál es más preciso “EDM de alambre o EDM de platina?
La electroerosión por alambre es más precisa. La máquina de electroerosión de alambre USICHJIMOPa tendrá una tolerancia de 0,0025 mm (0,0001 pulgadas) y cortará hasta un acabado superficial de Ra 0,1 m. Las máquinas fregadero suelen estar en el rango de acabados superficiales de 0,005-0,025 mm y Ra 0,4-3,2 m. Dado que un cable se alimenta continuamente, se minimiza cualquier variación en el desgaste de los electrodos, lo que genera una ventaja para Wire EDM en el control dimensional.
¿puede la electroerosión de plomada cortar una pieza de trabajo como la electroerosión de alambre?
Es técnicamente posible que se pueda forzar un borde de platina en todo el espesor de una pieza de trabajo. Sin embargo, no es práctico: el electrodo se desgasta durante el proceso, las ubicaciones y dimensiones varían con la profundidad y los cortes profundos desafían el lavado del electrodo. Los electrodos están diseñados y construidos específicamente para operaciones de corte completo.
¿qué materiales se pueden cortar la electroerosión por alambre y la electroerosión por plomada?
En pocas palabras, el alambre de soldadura EDM y el plomo de plomada pueden cortar cualquier material eléctricamente conductor. Aceros para herramientas, aceros para instrumentos, aceros de costo, aceros inoxidables, titanio, Inconel, carburo de tungsteno, cobre, aluminio y todas las cerámicas conductoras similares. Entonces, en términos de facilidad de maquinabilidad, si es un conductor, se puede mecanizar. La dureza no es un problema, un acero para herramientas de 64 HRC se puede mecanizar con la misma facilidad que un aluminio blando, siempre que sea un conductor. Sin embargo; Los no conductores como los plásticos, el vidrio esmaltado o las cerámicas no conductoras no son mecanizables con electroerosión.
¿es la electroerosión por cable más rápida que la electroerosión por plomada?
Lo mejor que puedo decir, en general, es que la máquina de electroerosión con platina tiene una tasa de eliminación de materia prima más alta (50-500 mm/min frente a 20-150 mm/min) y una eliminación masiva más rápida, por lo que es más eficiente para dar una forma rugosa. Sin embargo, en realidad no se puede dar forma al trabajo hasta que haya pasado horas, si no días, fabricando el electrodo. Si bien una electroerosión de alambre no puede comenzar a mecanizar hasta que la pieza pueda fijarse de manera confiable a la mesa, puede comenzar inmediatamente después de cargar el programa CNC. Dependiendo del perfil, y necesariamente del nivel de detalle, la electroerosión de alambre generalmente tendrá un tiempo total de respuesta más rápido para los perfiles de corte pasante.
Referencias
- Mecanizado de descargas eléctricas « Wikipedia
- Investigación en mecanizado por descarga eléctrica « Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST)
- ISO 4287:2017 « Textura de la superficie: método del perfil « Organizare internațională pentru standardizare
- Sociedad de Ingenieros de Fabricación (PYME) « Resurse din industria manufacturera
- Procesos y sistemas de fabricación del MIT «Instituto Tecnológico de Massachusetts
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