corte EDM: Guia de Processo, Materiais, Tolerâncias e Design

Processo de corte EDM: Fio, funileiro e perfuração de furos EDM (explicações, materiais e quando usar cada um

Especificações rápidas de corte EDM em uma visão

O corte EDM (usinagem por descarga elétrica), ou usinagem por faísca/corte por fio, é um processo de máquina que usa descarga elétrica em vez de gerar contato direto para remover material O corte EDM pode cortar qualquer metal condutor, não importa quão duro, e é, portanto, o processo automatizado de escolha para a produção de cortes em aços para ferramentas endurecidas, carboneto de tungstênio e superligas que destruiriam as ferramentas de corte usadas em tarefas de usinagem mais tradicionais, de perfis de matriz a cavidades profundas de moldes a furos de resfriamento de microdiâmetro, uma das três variantes de EDM fará o trabalho.

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Como funciona o corte EDM O processo de erosão por faísca

Aqui está como o EDM funciona como um processo de usinagem Consiste em dois corpos condutores: um eletrodo de ferramenta e uma peça de trabalho em um fluido dielétrico Nenhuma ação ocorre quando a tensão é fornecida, geralmente entre 40-300 V até 50 A se em CC como o fluido dielétrico cobre um isolador que resulta em nenhum fluxo de corrente elétrica.

O campo elétrico aumenta à medida que a lacuna diminui à medida que o eletrodo se aproxima do trabalho Quando a lacuna de trabalho do eletrodo cai para 0,001″-0,002″ (25-50 m), ocorre uma quebra no dielétrico Um canal de plasma é formado entre o eletrodo e o trabalho que conduz a corrente elétrica durante um pulso curto (microssegundos).

Temperaturas para o canal de plasma superiores a 8.000 C a 12.000 C - isso está bem acima do ponto de fusão de qualquer metal de engenharia.

Em cada pulso um pequeno volume de material da peça de trabalho, e superfície do eletrodo, começa a corroer à medida que derrete e vaporiza Uma vez que o pulso termina, o plasma colapsa e o dielétrico corre para dentro da ferramenta, descarregue os detritos fundidos como microesferas (geralmente 1-30 um de diâmetro) Este processo continua repetidamente a uma alta frequência de 1-500 kHz, de modo que cada faísca estende uma profundidade conhecida e confiável de kerf.

Como o eletrodo nunca toca a peça de trabalho, as forças de corte envolvidas no processo são nulas. Isso evita qualquer forma de estresse mecânico e deflexão da ferramenta, e nenhuma distorção de características delicadas ou finas pode ser vista. Não ocorre endurecimento do material. A retificação da ferramenta HRC 65 é uma tarefa fácil, pois a faísca EDM ocorre puramente em características elétricas e térmicas, não em propriedades mecânicas.

Dois parâmetros básicos de tempo ligado e pulso desligado são mantidos pelo operador. Uma maior duração do pulso ligado no tempo é fornecida a uma maior quantidade de energia à faísca, o que resulta em um MRR alto, uma superfície áspera e uma profundidade substancial da camada de reformulação. Uma duração mais curta do pulso ligado causa o oposto.

Tipos de EDM (Fio, Sinker, e perfuração do furo)

Esses quatro tipos de EDM, todos usando a mesma teoria da erosão por faísca Sua diferença é: a geometria do eletrodo, o dielétrico e o sistema de movimento são diferentes para diferentes características.

Fio EDM

Carretel constante fio revestido de latão (na maioria das vezes 0,01″ / 25 mm de diâmetro viaja verticalmente através do trabalho 0,01″ 0,25 mm de diâmetro apenas como uma lâmina de serra de fita, exceto que nunca toca O fio serpenteado de um carretel de alimentação através de guias de diamante, sobre a zona de corte e sobre um carretel de recolhimento Uma vez que o fio constantemente, o desgaste do eletrodo não importa; cada seção de fio é usada apenas uma vez.

O EDM de fio produz as tolerâncias as mais apertadas de todo o processo do edm usando uma série de passagens skim (passes de acabamento skim) e menos passes de acabamento que removem menos etapas típicas cortam Ra 3 m, primeiro skim Ra 1,6 m, segundo Ra 0,8 m, terceiro Ra 0,1 m. Cada skim adiciona ao tempo de usinagem, mas produz dimensões mais finas e uma superfície melhor.

EDM de sumidouro (Ram EDM)

Sinker EDM emprega um eletrodo pré-moldado (terra) a partir de grafite ou cobre (cobre) que é mergulhado no trabalho para produzir uma cavidade de imagem espelhada dura A forma do eletrodo é tomada diretamente na peça de trabalho, tornando o chumbada EDM o processo go-to para cavidades de molde de injeção, matrizes de forjamento, ferramentas de fundição sob pressão Formas 3 D profundas com relação profundidade/largura acima de 20:1 são facilmente usinadas.

Furo Perfuração EDM

O furo que perfura edm (igualmente chamado de fast-hole ou de pequeno furo edm) alimenta um eletrodo de tubo de latão em espiral para baixo através do trabalho O fluido dielétrico derrama através do centro oco e libera detritos do fundo do furo Os diâmetros do furo de 0,010″ a 0,118″ (0,25-3,0 mm) são perfurados em até 12″ de aço profundo, titânio, carboneto de tungstênio, qualquer trabalho condutor sempre a mesma operação de perfuração do curso é sempre em adição a outras operações de usinagem Frequentemente faz pontos de partida do furo para caminhos de usinagem ED.

Materiais EDM e Tolerâncias O que EDM pode (e não pode) cortar

A camada reformulada (recast layer) também chamada de camada branca (white layer) se desenvolve quando o material fundido congela novamente na superfície em vez de fluir para longe A camada frágil fundida tem valores de microdureza 30-501TP3 T maiores que o substrato Especificações como AMS 2628 exigem a remoção completa da camada reformulada para componentes aeroespaciais e médicos.

A taxa de remoção de material varia enormemente pelo material da peça de trabalho O aço, por exemplo, normalmente leva 160-400 mm/h no EDM da chumbada, enquanto o carboneto de tungstênio cai para apenas 40-100 mm/h em parâmetros de processo aproximadamente idênticos O titânio é rapidamente usinado via EDM de fio, pois a água deionizada evita o pesadelo de oxidação associado à usinagem tradicional do mesmo. O EDM funciona em qualquer material condutor, independentemente da dureza, uma grande vantagem em relação a outros processos de usinagem.

EDM vs Fresagem CNC vs Corte a Laser

Escolhendo entre EDM, Serviços de usinagem CNC, e o corte a laser depende da dureza mínima do material, da forma e do tamanho da característica, das tolerâncias e do volume de produção Cada processo tem uma janela de funcionamento distinta.

Dica de decisão: O recurso mais caro para materiais endurecidos em relação ao HRC 45 e que exige recursos internos de 0,001″ ou mais apertado é o EDM. Para metais mais macios com geometria aberta, Serviços de fresagem CNC será mais rápido e mais barato por peça.

Numerosos processos de pares de peças de alta precisão Por exemplo, CNC máquina um par de bases de molde para moldar e terminar a geometria externa, em seguida, usar o EDM chumbada para terminar cavidades internas e entregar cantos afiados Este processo híbrido aproveita a fresagem mais rápida para as características externas e forma, e, em seguida, adiciona a precisão geométrica de EDM Para peças multi-laterais que exigem configurações indexadas, Usinagem CNC de 4 eixos pode reduzir o manuseio antes que a peça se mova para a célula EDM.

O corte a laser tem como alvo o perfil de chapa metálica de alta velocidade (1.000 pol/min ou 25 m/min em aço de bitola fina), mas não pode fornecer tolerâncias EDM apertadas ou cortar seções grossas Enquanto o corte a laser é limitado a menos de 1″ (25 mm) de espessura de chapa para a maioria dos metais, o EDM de fio pode cortar 12″ (300 mm) com precisão consistente de cima para baixo.

Aplicações da indústria para corte EDM

Aeroespacial

A demanda por turbina representa uma grande parcela da demanda de EDM As pás de turbina Inconel 718 requerem centenas de componentes de motor de resfriamento através de HRC 0.5. diâmetro de perfuração de furo EDM oferece precisão de processo de 0,005 mm para esses recursos em milhares de pás, resultando em economia de tempo de 401TP3 T em comparação com a perfuração tradicional O EDM de fio também molda as formas de raiz de abeto em discos de turbina para precisão de 0,0003″ através de perfis interrompidos Explore mais em usinagem CNC aeroespacial.

Dispositivos Médicos

Os dispositivos bondes ortopédicos do implante do titânio usam EDM da chumbada para gerar texturas de superfície regulares que promovem a osseointegração As precisões de 0,005 mm garantem dimensões idênticas do poro As peças médicas do instrumento, por exemplo micro-tesoura e pinça da biópsia, usam o EDM do fio para produzir características do perfil onde as bordas sem rebarbas não são opcionais mas essenciais Leia sobre dispositivo médico usinagem CNC para um contexto mais amplo.

Molde e morra

Cavidades para moldes de injeção com proporções acima de 20:1, nervuras de seção grossa de 0,030″ e acabamento espelhado são de alta aplicação para EDM de chumbada Eletrodos de grafite em fresadoras de alta velocidade transferem geometria 3 D complexa em aços endurecidos para ferramentas H13 ou S7 da HRC 48-52. ferramentas multi-cavidade normalmente combinam usinagem áspera CNC (remoção de material 80%) com acabamento subsequente de EDMs.

Eletrônica e Semicondutores

O EDM do fio produz pinos do micro-conector com seções transversais abaixo de 0.5 mm, ferramenta do quadro principal do semicondutor com tolerância do passo de 0.003 mm, e cavidades do molde para pacotes do IC. Nenhuma força de corte existe tão frágil que as peças não são deformadas.

Diretrizes de projeto para peças EDM

Design para EDM é diferente de projetar para usinagem convencional Use estes para economizar tempo, dinheiro e revisões em seus projetos.

• Raio de canto interno: mínimo=raio do fio + 0,002″ sobrecorte; com fio mínimo de 0,010″=raio interno de 0,006″. Fio mais barato=raios mínimos maiores; fio mais caro=raios mínimos menores.
• Espessura da parede: tão baixa quanto 0.020″ (0.5 mm) para o EDM do fio, 0.040″ (1 mm) para EDM do chumbador. Indo mais fino deixa-o vulnerável à deflexão da pressão de descarga dielétrica.
• Acesso de rosqueamento de fio: abra uma borda ou forneça um orifício inicial (mínimo 0,040″) onde o fio possa ser alimentado. Se não existir borda aberta, inclua uma operação EDM simples de perfuração em seu plano de processo.
• Ângulos cônicos: suportados até 30 ângulos por guias independentes de eixo UV acima e abaixo da peça de trabalho Indique o ângulo cônico e a altura de referência em seus desenhos.
• Saque de passe desnatado: indique o número de passes desnatados a serem usados. 1 passe desnatado=0,0005″ superfície; 3 passes desnatados=0,0002″ superfície. Mais passes desnatados=melhor tolerância, mas 15-25% mais tempo de processo por passe.
• Subsídio de camada reformulada: espaço para a camada de 0,0002″-0,001″ (2-10 microinch).Para remover a camada reformulada, inclua um adicional de 0,001″-0,002″ por lado para retificação.

Perguntas frequentes

Como funciona o corte EDM?

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O corte EDM é um processo de usinagem em pequena escala que remove o metal por descarga rápida de faíscas elétricas através do fluido dielétrico Cada descarga de faísca atinge 8.000-12.000 C, coqueando uma pequena quantidade de metal A ferramenta e a peça não estão em contato físico, não dando ao processo forças de corte e nenhum efeito da dureza da peça.

Quais são os diferentes tipos de corte EDM?

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Existem três tipos principais de EDM. Wire EDM, usando um fio de latão fino (0,004-0,012″) para cortar formas 2 D, com tolerância de 0,0002″. Sinker EDM (ou ram EDM) onde um eletrodo de grafite ou cobre moldado é amarrado na peça de trabalho, criando cavidades 3 D, com tolerância de 0,0005″. Furo de perfuração EDM, onde um eletrodo de tubo oco é enviado através da peça de trabalho para formar um furo passante, 0,010-0,118 de diâmetro.

Quais são os quatro parâmetros de processo do EDM cortado com fio?

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Os quatro principais parâmetros do processo são: (1) o tempo de ativação do pulso (duração da faísca e energia fornecida); (2) o tempo de desligamento do pulso para permitir a recuperação do dielétrico e a expulsão dos detritos; (3) a tensão do fio (800-2.400 gramas) que afeta a deflexão do fio e a retilineidade do corte; (4) a velocidade do fio (2-15 metros/min.) para manter o fio fresco na zona de corte o tempo todo.

Quais materiais podem ser usinados usando EDM?

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EDM de qualquer material eletricamente condutor é possível mesmo com dureza muito alta As peças de trabalho típicas são: aço ferramenta (até HRC 65), Inconel, ligas de cobre e alumínio, carboneto de tungstênio, titânio Material não condutor, incluindo cerâmica, vidro e plásticos não pode ser usinado.

Que acabamento superficial é alcançado com EDM?

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Acabamento conta com tipo EDM e número de passes de acabamento O fio EDM produz Ra 0,1 m a partir de 3 passes skim (acabamento espelhado), partindo de Ra 3 m, curvatura áspera de corte fino Faixa de sinker Ra 0,4 m (configurações de corte fino, acabamento) Ra 12,5 m (curva áspera).Furaco de perfuração Faixa de EDM Ra 0,3 m (configurações de corte fino, acabamento) Ra 3,2 m (curva áspera).Acabamentos mais finos são obtidos com energias de descarga mais baixas e longos tempos de usinagem.

Como o corte EDM se compara ao corte a laser?

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Os acabamentos Ra 0,0002 e Ra 0,1 m são obtidos em seções espessas EDM (>12″), Ra 1,6 m (corte a laser) com tolerância superior de 0,004″ e Ra 1,6 m; melhor resultado com chapa metálica de <1″, rápida para perfis finos Para seções mais espessas, o EDM é mais lento, mas viável e melhor para metais endurecidos, características internas inacessíveis aos cortadores a laser.