Todo lo que debe saber sobre Electroerosión por corte de hilo

¿Busca una forma de cortar metales con rapidez y precisión? ¿Ha considerado la electroerosión por corte de hilo como una opción pero no sabe mucho sobre ella?

No se preocupe, esta entrada del blog le proporcionará toda la información necesaria para entender qué es la electroerosión por corte con hilo, cómo funciona y por qué es una herramienta tan valiosa en el conformado de metales.

¡Empecemos!

¿Qué es la electroerosión por hilo?

Electroerosión por corte de hilo (Mecanizado por descarga eléctrica) es un método de mecanizado que utiliza descargas eléctricas o chispas entre dos electrodos para eliminar material de una pieza de trabajo.

Este proceso ayuda a crear formas intrincadas en materiales duros como el acero y requiere menos tiempo que otros métodos alternativos como el mecanizado convencional.

También proporciona una gran precisión con tolerancias ajustadas en piezas más gruesas. Por tanto, si necesita cortes de precisión en material endurecido, utilice la electroerosión por hilo.

¿Cómo funciona la electroerosión por hilo?

1. El mecanizado por electroerosión por hilo funciona creando una descarga eléctrica entre el hilo o el electrodo y la pieza.
2. Este proceso produce pequeñas virutas y líneas de corte precisas al fundir o vaporizar el material en lugar de cortarlo.
3. Una máquina de electroerosión por hilo es un tipo de máquina CNC que puede moverse a lo largo de cuatro ejes independientes para generar cortes cónicos.
4. El electrodo de alambre alimentado continuamente pasa a través de un fluido dieléctrico para crear chispas que provocan erosiones en la superficie de la pieza.
5. El líquido de centelleo ayuda a minimizar la creación de calor, por lo que no se necesita ningún sistema de refrigeración adicional cuando se realizan operaciones de mecanizado con este método.
6. Al producirse cada chispa, el material se desprende tanto de la herramienta como de la pieza debido a la carga eléctrica y la presión del gas, así como a las energías de vibración creadas.
7. Esto significa que, al utilizar la electroerosión por corte de hilo, la producción de ruido será mínima en comparación con otros procesos de fabricación, como los métodos de corte convencionales, como el taladrado y el fresado.
8. Con una velocidad de chispas uniforme en todo el perímetro del objeto, obtendrá bordes lisos sin rebabas (debido a la erosión de la chispa).
9. Además, los materiales preendurecidos son más fáciles de mecanizar con máquinas de electroerosión por corte con hilo, ya que no es necesario taladrar grandes orificios ni crear moldes complejos, lo que supone un gran ahorro de tiempo.

Ventajas y limitaciones de la electroerosión por hilo

Ventajas de la electroerosión por hilo

• Permite producir formas intrincadas y geometrías complejas con gran precisión.
• Ofrece una mayor eficacia de mecanizado en comparación con las máquinas convencionales o CNC.
• Proporciona una precisión insuperable, crucial para aplicaciones como la fabricación de herramientas y matrices.
• Muy adecuado para materiales que requieren tolerancias estrechas, por lo que es ideal para componentes aeroespaciales críticos como los álabes de turbina.
• Precisión de corte superior, hasta +/- 0,0002 pulgadas o mejor, lo que garantiza la precisión en el corte de grandes piezas metálicas.
• Funciona bien en materias primas duras, permitiendo cortes con requisitos de tolerancia mucho más estrictos que otros procesos.
• No se necesitan electrodos cuando se cortan materiales conductores, lo que ahorra tiempo y costes en la configuración de la fabricación.

Limitaciones de la electroerosión por hilo

• No es adecuado para todos los materiales; los plásticos, los compuestos y la piedra natural no pueden procesarse. Solo los metales conductores como el aluminio son compatibles.
• Se necesitan procesos alternativos. Los proyectos relacionados con materiales difíciles de mecanizar pueden requerir procesos alternativos, como las máquinas de descarga eléctrica (EDM) Ram/Sink.
• Las electroerosionadoras de corte por hilo suelen tener velocidades de corte más lentas que las fresadoras tradicionales o CNC, lo que se traduce en tiempos de ciclo más largos.
• En general, son menos eficientes que las fresadoras tradicionales o CNC, lo que afecta a la productividad.
• Las velocidades de corte más lentas y la menor eficiencia pueden provocar un aumento de los costes por pieza, sobre todo si no hay series de producción en serie.
• Durante la erosión por electrólisis se forman capas de óxido que requieren acciones adicionales de eliminación como el bruñido, el pulido y el abrillantado.
• La eliminación de las capas de óxido añade horas de mano de obra y gastos de personal adicionales, lo que incrementa el precio total para el cliente.

¿Qué materiales pueden utilizarse para la electroerosión por hilo?

La electroerosión por corte de hilo ofrece una amplia gama de ventajas para el mecanizado de materiales complejos y difíciles de cortar, como las aleaciones de aluminio, titanioacero, latón y grafito.

¡Exploremos estos materiales!

Aluminio: es un material muy utilizado en la electroerosión por corte de hilo debido a su buena conductividad y a su punto de fusión relativamente bajo. El proceso es eficaz para dar forma precisa a componentes de aluminio.

Titanio: es conocido por su solidez, resistencia a la corrosión y extrema dureza. Sin embargo, su alto punto de fusión y su dureza pueden plantear problemas, que requieren ajustes y estrategias de máquina adecuados.

Acero: La electroerosión por corte de hilo permite procesar distintos tipos de acero. Aceros para herramientas, aceros inoxidablesy otras aleaciones se benefician de la capacidad del método para lograr formas intrincadas y cortes precisos, incluso en materiales endurecidos.

De latón: con su buena conductividad eléctrica y maquinabilidad, es muy adecuado para la electroerosión por corte de hilo. Permite la producción rentable y eficiente de formas intrincadas y detalles finos en componentes de latón.

Grafito: es un material excelente para electrodos de electroerosión por corte de hilo. Suele utilizarse en este contexto por su conductividad eléctrica, resistencia a la erosión por arco, bajo índice de desgaste y capacidad para soportar altas temperaturas, lo que lo hace ideal para crear moldes y matrices detallados. Sin embargo, el grafito tiene ciertos inconvenientes que dificultan su trabajo. A menudo puede ser muy poroso y sucio, lo que puede provocar imprecisiones si no se maneja con cuidado.

¿Diferencia entre la electroerosión por corte de hilo y la electroerosión convencional?

He aquí una sencilla tabla que destaca las principales diferencias entre la electroerosión por corte de hilo y la electroerosión convencional:

Nota: Esta tabla proporciona una visión general y el rendimiento real puede variar en función de los modelos y configuraciones específicas de la máquina.

¿Por qué se utiliza agua desionizada en la electroerosión por hilo?

El agua desionizada se utiliza normalmente como fluido dieléctrico en la electroerosión por hilo debido a su baja conductividad y a su capacidad para enfriar el proceso manteniendo un acabado superficial liso en la pieza.

La ausencia de impurezas también evita cualquier daño tanto a la herramienta de corte como a la máquina de electroerosión, lo que aumenta la eficacia al tiempo que garantiza el cumplimiento de las medidas de control de calidad.

Garantiza un mejor aislamiento eléctrico entre la fuente de alimentación y la vía de chispas durante el mecanizado por electroerosión.

¿Qué factores deben tenerse en cuenta en la electroerosión por corte de hilo?

Desde el tipo y el tamaño del hilo de electroerosión hasta la geometría de la pieza, los requisitos de acabado, el grosor del material y las consideraciones de programación, deben tenerse en cuenta varios elementos esenciales a la hora de decidir si la electroerosión por corte con hilo es adecuada para un trabajo de mecanizado.

Obtenga más información sobre ellos en este artículo.

Tipos y tamaños de hilo para electroerosión

Los alambres de electroerosión se presentan en varios tipos y tamaños, cada uno de ellos más adecuado para distintos tipos de mecanizado. Entre ellos se incluyen el alambre de latón blando, el alambre de latón duro, el alambre de latón cincado y el alambre de alta velocidad.

Los alambres de latón blando son más flexibles que sus homólogos duros. Por ello, son idóneos para operaciones de corte de baja tolerancia, ya que garantizan que las piezas cumplan con precisión las especificaciones de diseño.

Los alambres de latón duro son más resistentes que los blandos y pueden cortar materiales más duros, lo que resulta útil para cortar con precisión y dar forma a piezas con tolerancias estrechas.

Los alambres recubiertos de zinc ofrecen ventajas añadidas porque resisten el desgaste durante más tiempo que las alternativas más blandas.

El cable de alta velocidad ofrece la mayor eficacia, pero tiene un coste más elevado; sin embargo, sus rápidas velocidades de corte lo hacen ideal para tiradas de producción de gran volumen en las que el tiempo es esencial.

A la hora de elegir un hilo para electroerosión, no sólo hay que tener en cuenta el tipo, sino también la resistencia a la tracción.

Los cables de mayor resistencia pueden procesar trabajos más grandes con mayor rapidez gracias a su mayor durabilidad, mientras que los más débiles pueden mostrar signos de fatiga antes, lo que reduce la precisión o la calidad del producto acabado cuando se trata de componentes intrincados con tolerancias ajustadas, como los habituales en la industria electrónica.

Geometría de la pieza

A la hora de diseñar piezas para este proceso, deben tenerse en cuenta ciertas consideraciones geométricas, como el apilamiento de las piezas y la planitud de la superficie.

El apilamiento de piezas se refiere al número de piezas que pueden apilarse en un espacio determinado, lo que repercute en las tolerancias de mecanizado e influye en el coste de producción.

Además, los diseñadores deben prestar atención a la planitud de la superficie; todas las piezas cortadas con precisión deben tener niveles idénticos de planitud para garantizar una forma y un ajuste precisos cuando se ensamblen posteriormente.

Requisitos de acabado superficial y tolerancia

Las piezas cortadas deben tener un acabado liso y uniforme para proporcionar una forma y un ajuste adecuados para su uso previsto. Por lo tanto, el dimensionamiento preciso del cuerpo del material es muy importante en aplicaciones de corte por hilo como la fabricación de roscas o componentes roscados.

Esto incluye el control de las tolerancias de los diámetros máximo y mínimo y del grosor de las paredes, así como de otras dimensiones como la precisión de posicionamiento de los orificios, el control del ángulo de conicidad, etc., garantizando un alto grado de precisión para obtener piezas de buena calidad sin defectos superficiales.

Además, un estrecho control de la rugosidad de la superficie puede mejorar el rendimiento cuando se utiliza contra superficies de contacto; una baja rugosidad permite que las piezas encajen mejor entre sí, reduciendo las fugas o la resistencia al flujo de aire (en su caso).

Espesor y conductividad del material

En general, cuanto mayor es la conductividad de los alambres, más potencia se puede suministrar a la pieza; esto aumenta la eficacia y permite cortes de mayor velocidad que los métodos tradicionales.

Además, el grosor del material desempeña un papel importante en la entrega de potencia durante los cortes. Si una pieza es demasiado gruesa o tiene altos niveles de resistencia, la electroerosión por corte con hilo puede no ser adecuada: el hilo necesitará una corriente lo suficientemente potente, pero NO se calentará demasiado y fundirá la pieza.

En cuanto a los acabados superficiales, las electroerosiones por corte de hilo con materiales más finos y menos conductores, como las aleaciones de aluminio o titanio, tienden a producir bordes más lisos en las piezas debido a sus propiedades eléctricas de baja resistencia, lo que las convierte en grandes candidatas para la fabricación de piezas con contornos detallados, ya que obligan a un proceso de mecanizado más lento en general.

Por otro lado, el acero o el grafito son más adecuados para desbastar geometrías básicas, ya que sus mayores requisitos de tensión implican velocidades de arranque más rápidas en comparación con materiales más blandos como el latón o las aleaciones de aluminio.

Factor tiempo

Dado que el mecanizado por electroerosión requiere más tiempo que los métodos de corte tradicionales, la optimización del proceso de mecanizado es clave para reducir el consumo de tiempo.

Factores como los tiempos de conexión y desconexión de las pulsaciones, la corriente máxima de las pulsaciones y el avance del hilo influyen en la eficacia general del rendimiento de la máquina.

La alteración de cualquier parámetro puede afectar significativamente a la duración de los ciclos de electroerosión, por lo que asegurarse de que cada elemento está optimizado es fundamental para mejorar la eficiencia en el tiempo. La doble especialización en corte de alta velocidad y taladrado de orificios pequeños en componentes de acero y materiales de grafito no conductores mediante electrodos del tamaño adecuado ayuda a mantener bajos los costes de las piezas al tiempo que se producen detalles intrincados con precisión y uniformidad en ciclos de producción más cortos.

En general, el aumento de los avances del hilo reducirá los tiempos de ciclo, ya que limita el desgaste del electrodo. Sin embargo, los índices de arranque de viruta deben supervisarse cuidadosamente para mantener la precisión cuando se aplican parámetros modificados durante las operaciones de fabricación.

Programación

La programación debe tener en cuenta diversos parámetros, como el tamaño de la herramienta, el tipo de material, los detalles del control de avance de dos ejes, los límites de velocidad máxima, las longitudes de corte, etc., para conseguir un funcionamiento sin problemas con resultados optimizados.

La precisión del mecanizado por electroerosión depende en gran medida de la habilidad con la que se escriban estos programas, teniendo en cuenta que unos errores mínimos pueden provocar largos tiempos de producción o piezas desperdiciadas.

Control de calidad

La electroerosión por corte de hilo requiere un estricto control de calidad para garantizar que las piezas producidas se ajustan a las especificaciones de diseño.

El control de calidad implica supervisar cuidadosamente todos los aspectos de la operación, desde la configuración y la programación hasta la ejecución de la operación de corte propiamente dicha.

La tensión adecuada del hilo y el lavado a alta presión deben mantenerse durante todo el proceso de corte, ya que afectan enormemente a la calidad y precisión del corte. El hecho es que incluso una pequeña variación en cualquiera de ellos puede convertir rápidamente lo que de otro modo se consideraría un corte satisfactorio en algo con unas dimensiones finales terribles.

Los datos también deben utilizarse para controlar y registrar detalles sobre la máquina de electroerosión: desgaste del hilo, ajustes de tensión, caudales de agua o lavados de la cámara. Todo ello debe preajustarse antes de iniciar la producción para obtener tolerancias de mayor precisión a lo largo de múltiples lotes de componentes mecanizados, al tiempo que se garantiza un funcionamiento fluido y sin problemas durante el funcionamiento continuo con la menor intervención humana posible.

Precauciones de seguridad

Las precauciones de seguridad adecuadas son importantes cuando se trabaja con maquinaria pesada, incluidas las máquinas de electroerosión por hilo. Los operarios deben asegurarse de que se toman estas precauciones antes, durante y después de cada trabajo.

Las medidas de precaución pueden ser tan sencillas como utilizar la ropa adecuada o ser consciente del entorno en el que se trabaja. También es fundamental seguir unos procedimientos regulares de mantenimiento y limpieza de la máquina.

Además, los operarios deben conocer los principios y el funcionamiento de la tecnología de electroerosión para saber qué riesgos existen y cómo pueden evitarse con las medidas de seguridad adecuadas.

Medio ambiente

El proceso de electroerosión por corte de hilo tiene implicaciones en el consumo de energía, la utilización de recursos y el impacto medioambiental.

El corte de alambre requiere cantidades significativas de energía, lo que se traduce en elevados costes medioambientales debido al uso excesivo de electricidad. Además, el corte de alambre puede producir grandes cantidades de residuos peligrosos, como chispas y humo, creados por la combustión de partículas liberadas durante el proceso.

Por lo tanto, antes de emprender este tipo de fabricación, hay que tener en cuenta todos los factores que pueden tener un impacto negativo en el medio ambiente.

Aumentando las tasas de reciclado, aplicando soluciones alternativas como el mecanizado por láser o empleando tecnología avanzada que reduzca los insumos energéticos durante las operaciones de corte por hilo, puede limitar los daños medioambientales.

Propiedades de la electroerosión por hilo

He aquí una lista de propiedades y características asociadas a la electroerosión por hilo:

Mecanizado de precisión: La electroerosión por hilo es conocida por su gran precisión y exactitud, lo que la hace adecuada para producir formas intrincadas y complejas con tolerancias estrechas.

Versatilidad de materiales: La electroerosión por hilo puede utilizarse en una amplia gama de materiales conductores, incluidos metales como el acero, el aluminio, el titanio y diversas aleaciones.

Mecanizado sin contacto: La herramienta de corte (hilo) no toca físicamente la pieza de trabajo, lo que minimiza el desgaste de la herramienta y permite mecanizar materiales delicados y frágiles.

Formas intrincadas: Puede crear formas intrincadas y complejas con esquinas afiladas y detalles finos.

Tolerancias ajustadas: La electroerosión por hilo puede conseguir tolerancias dimensionales muy ajustadas, a menudo de micras.

Distorsión mínima: El proceso produce un mínimo de zonas afectadas por el calor y tensiones mecánicas, lo que se traduce en una distorsión mínima o nula de la pieza.

Acabado superficial fino: La electroerosión por hilo suele producir un acabado superficial fino, lo que reduce la necesidad de operaciones de acabado adicionales.

Cortes finos: Puede hacer cortes muy finos con el alambre, creando rasgos esbeltos y detalles intrincados.

Fuerzas de corte bajas: El proceso ejerce fuerzas de corte bajas sobre la pieza, lo que reduce el riesgo de deformación y tensión.

Mecanizado multieje: Muchas máquinas de electroerosión por hilo son capaces de mecanizar en varios ejes, lo que permite fabricar piezas tridimensionales complejas.

Capacidad de automatización: A menudo, los procesos de electroerosión por hilo pueden automatizarse, lo que aumenta la eficacia y reduce la necesidad de intervención constante del operario.

Tipos de cable: Se pueden utilizar distintos tipos de materiales de alambre, como alambres de latón o revestidos, para optimizar el rendimiento de corte en aplicaciones específicas.

Diámetros de alambre: Hay disponibles varios diámetros de hilo, lo que permite seleccionar con flexibilidad el tamaño de hilo adecuado en función del corte y el material deseados.

Fluido dieléctrico: El líquido dieléctrico se utiliza para eliminar los residuos y controlar el proceso de formación de chispas. La elección del dieléctrico puede afectar al rendimiento del mecanizado.

Programación de sendas: La programación de control numérico por ordenador (CNC) genera trayectorias de herramienta precisas que permiten mecanizar con exactitud geometrías complejas.

Control de tensión del cable: El control adecuado de la tensión del hilo es esencial para mantener la estabilidad y la precisión durante el mecanizado.

Usos típicos de la electroerosión por corte de hilo

Entre sus variadas aplicaciones, la electroerosión por corte de hilo se utiliza ampliamente en componentes para las industrias automovilística, aeroespacial, médica y electrónica. Siga leyendo para ver algunos ejemplos.

Industria del automóvil

• Corte de precisión de engranajes y otros componentes.
• Fabricación de piezas de motor complejas con tolerancias estrictas.
• Creación de moldes para componentes de automoción de plástico o metal.

Industria aeroespacial

• Fabricación de componentes de turbina complejos y precisos.
• Fabricación de piezas aeronáuticas complejas con gran precisión dimensional.
• Creación de moldes para elementos estructurales aeroespaciales.

Industria médica

• Fabricación de intrincados instrumentos quirúrgicos e implantes.
• Creación de moldes para componentes de dispositivos médicos.
• Corte de precisión de piezas pequeñas y complejas para equipos médicos.

Industria electrónica

• Fabricación de componentes intrincados para dispositivos electrónicos.
• Corte y conformación de moldes para carcasas electrónicas.
• Fabricación de piezas de precisión para conectores y componentes de semiconductores.

¿Qué método de corte utiliza la electroerosión por hilo?

La electroerosión por hilo es un método de corte preciso que utiliza un electrodo de hilo alimentado continuamente para dar forma a los materiales. La pieza se sujeta mediante electrodos por los que pasa una corriente eléctrica que crea chispas que funden el material alejándolo del alambre.

Las puntas de alambre, separadas por micras de gas ionizado, se desplazan por la trayectoria de corte sin tocarse. Las partículas metálicas se unen para formar pequeños cortes en las piezas.

El proceso implica conectar el hilo a fuentes de energía (ánodo y cátodo), determinar el voltaje para una fusión controlada, utilizar guías para colocar las piezas y emplear un sistema de refrigeración para expulsar las partículas fundidas.

El sistema automatizado garantiza la precisión y eficacia en la creación de productos, la navegación por los giros y la resolución de obstáculos en tiempo real.

Conclusión

La electroerosión por hilo es un método de mecanizado eficaz y eficiente que ofrece diversas capacidades de corte. Puede cortar materiales preendurecidos e hilos conductores finos con una precisión excepcional.

Un factor crítico a tener en cuenta cuando se utiliza este método de corte es el espesor del material; la electroerosión por hilo funciona mejor en piezas con espesores comprendidos entre 0,005 y 0,100 pulgadas, aunque varía en función de la aplicación específica y del tamaño de la máquina utilizada.

El agua desionizada también debe sustituirse rutinariamente durante los trabajos de mayor envergadura para reducir la corrosión en los componentes del sistema debida a la erosión por el desgaste normal.

El proceso de electroerosión por hilo es complejo y requiere una cuidadosa consideración de la geometría de la pieza, los requisitos de acabado superficial, el tipo de utillaje, las precisiones requeridas para cada trabajo y muchos otros factores, que deben tenerse en cuenta para obtener resultados satisfactorios con esta sofisticada técnica.

En conclusión, la electroerosión por hilo es una potente tecnología de mecanizado en la industria metalúrgica, que presume de una precisión impresionante unida a unos tiempos de producción rápidos en comparación con las operaciones convencionales y, por tanto, promete unas posibilidades más amplias que antes tanto económica como técnicamente para diversas industrias.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la precisión de la electroerosión por hilo?

La electroerosión por hilo destaca por su precisión, alcanzando tolerancias de hasta 1 micrómetro, superando a los métodos tradicionales. Entre los factores que afectan a la precisión se incluyen el tamaño del hilo, la complejidad de la pieza y los requisitos de acabado superficial.

Las propiedades y el grosor del material influyen en el rendimiento, ya que las piezas más gruesas requieren velocidades de avance más lentas. Las modernas máquinas de electroerosión por hilo ofrecen una precisión, adaptabilidad y eficiencia inigualables, lo que las convierte en una valiosa opción para diversas aplicaciones.

¿Es posible electroerosionar por hilo acero inoxidable?

Sí, la electroerosión por hilo puede utilizarse en acero inoxidable. Es un método preciso para cortar materiales conductores, incluidas formas complejas en metales duros como el titanio y el acero.

Las reducidas fuerzas de corte de la electroerosión por hilo la hacen adecuada para metales delicados. Aunque puede llevar más tiempo que los métodos tradicionales, produce piezas de gran precisión con excelentes acabados superficiales, ideales para aplicaciones aeroespaciales y médicas.