Électroérosion par enfonçage vs électroérosion à fil :principales différences et applications

L'usinage par décharge électrique (EDM) est un processus de fabrication soustractif non conventionnel qui excelle dans la découpe de matériaux très durs.

Contrairement à l'usinage ordinaire, l'EDM peut couper les métaux sans contact. Pour ce faire, il crée une étincelle électrique qui érode le matériau de la pièce métallique. L'EDM ne convient pas à toutes les applications, mais c'est une arme essentielle dans l'arsenal du machiniste.

Il existe quelques variantes d'EDM, les deux principales étant l'EDM par enfonçage et l'EDM par fil. Cet article examine les différences entre ces deux processus d'usinage, en notant les applications typiques pour chacun.

Qu'est-ce que l'usinage par électroérosion ?

L'usinage par décharge électrique est une forme de fabrication de métaux. À certains égards, cela ressemble beaucoup à l'usinage traditionnel (dans lequel un outil de coupe de métal enlève des sections d'une pièce), mais à d'autres, il est très unique.

La principale différence entre l'EDM et l'usinage ordinaire est que l'EDM ne nécessite pas de contact physique entre l'outil et la pièce pour effectuer une coupe. Au lieu de cela, l'EDM utilise un courant électrique pour créer des étincelles susceptibles d'éroder la pièce. Cela présente à la fois des avantages et des inconvénients :les décharges électriques peuvent même pénétrer les métaux très durs sans déformation importante de la pièce, mais les types de coupes possibles sont plus limités et le procédé est plus difficile à mettre en place.

En raison de la nature du processus, l'usinage par décharge électrique est utilisé sur des métaux conducteurs , et il peut couper même des métaux très durs (acier trempé, tungstène, titane, etc.) sans créer de vibrations et de broutages dommageables comme une machine-outil ordinaire. Cela conduit à un haut niveau de précision et à des tolérances potentiellement très serrées . Cela étant dit, le processus EDM provoque également une érosion de l'outil, de sorte que l'outil doit être soigneusement géré ou remplacé régulièrement.

L'usinage par décharge électrique est généralement regroupé avec d'autres processus d'usinage non standard tels que la découpe au jet d'eau et la découpe au laser, bien que ces trois processus fonctionnent tous de manière très différente.

Le processus EDM expliqué

L'usinage par décharge électrique nécessite l'utilisation d'une machine à décharge électrique , un liquide diélectrique , un outil , et une pièce .

Le processus nécessite une tension électrique , ce qui crée une série de décharges de courant entre deux électrodes . Dans ce cas, les deux électrodes sont l'outil métallique et la pièce métallique, qui n'entrent jamais en contact l'une avec l'autre et sont séparées par le liquide diélectrique (généralement de l'huile d'hydrocarbure ou de l'eau déminéralisée). L'espace entre l'outil et la pièce est appelé éclateur et est contrôlé avec précision par la machine.

Pendant le processus EDM, la tension est augmentée par l'opérateur, ce qui provoque une rupture diélectrique du liquide - ce qui signifie que le liquide passe soudainement d'un isolant électrique à un conducteur électrique. Ce changement soudain produit un arc électrique dans l'espace étroit entre l'outil et la pièce, et cet arc érode le matériau des deux électrodes. L'érosion de la pièce est l'objectif final, mais l'érosion de l'outil doit être soigneusement gérée - en le remplaçant constamment par une nouvelle section de métal, par exemple.

Le fluide diélectrique a d'autres fonctions que la création de l'arc électrique. Entre les décharges de courant, le fluide emporte les débris métalliques (l'équivalent de copeaux) loin de la pièce et du nouveau fluide est ajouté. Ce processus est appelé rinçage .

Différentes variantes d'EDM ont des objectifs différents. Cet article porte sur l'électroérosion par enfonçage et électroérosion à fil , tandis que d'autres variantes de niche comme l'EDM de perçage rapide existent également.

Qu'est-ce que l'EDM par enfonçage ?

Usinage par décharge électrique de platine, parfois appelé ram EDM , GED en volume , ou électroérosion à cavité , est une forme d'usinage par électroérosion qui peut sembler très éloignée de l'usinage conventionnel. Le processus partage certaines caractéristiques avec les processus de moulage et de formage, et est parfois simplement appelé enfoncement de matrice - un reflet de sa relation ténue avec le processus d'usinage.

La principale différence entre l'EDM par enfonçage et l'EDM par fil (l'autre forme principale d'EDM) réside dans l'outil et son mouvement. L'EDM par enfonçage est utilisé pour créer des cavités de forme complexe dans la pièce, et pour ce faire, l'outil doit prendre la forme d'une copie positive de la cavité souhaitée . Par exemple, pour créer une cavité en forme de pyramide dans la pièce, un outil en forme de pyramide est utilisé.

Ceci est différent de la plupart des processus d'usinage, dans lesquels un outil de coupe fin se déplacerait le long de trois axes - d'un côté à l'autre, d'avant en arrière et vers le bas - pour découper la forme pyramidale (au lieu d'être lui-même en forme de pyramide).

Dans l'électroérosion par enfonçage, l'outil façonné (ou matrice) est généralement usiné CNC à partir d'un matériau comme le graphite , cuivre ou tungstène, ce qui ajoute du temps et des coûts au processus. (Il peut également être réalisé à l'aide d'électroérosion à fil.) De plus, il est courant d'utiliser à la fois une ébauche outil (pour enlever le gros du matériau) puis une finition outil (pour des détails plus fins).

Pendant le processus d'érosion par enfonçage, l'outil est lentement abaissé (enfoncé) dans la pièce, érodant le matériau et créant une cavité qui correspond à la forme de l'outil, en maintenant un éclateur constant lors de sa descente. Des centaines de milliers d'étincelles se produisent par seconde. Le liquide diélectrique le plus courant pour l'EDM par enfonçage est l'huile d'hydrocarbure , bien que d'autres fluides puissent également être utilisés.

Applications de l'EDM par enfonçage

L'EDM par enfonçage est utilisé pour créer des cavités complexes et est donc particulièrement utile pour la fabrication de moules , meurt , et d'autres formes d'outillage — en particulier à partir de matériaux durs comme l'acier à outils. Il est également meilleur que les autres processus d'usinage pour créer des angles intérieurs vifs et des nervures profondes.

Les applications courantes d'EDM par enfonçage incluent :

• Outillage rapide
• Fabrication de moules
• Moules de moulage par injection
• Meurt
• Détails fins
• Coins intérieurs pointus
• Côtes profondes et fines
• Cavités aveugles
• Les rainures de clavette aveugles
• Cannelures internes
• Fils

Qu'est-ce que l'électroérosion à fil ?

Usinage par électroérosion par fil, parfois appelé découpage par fil ou électroérosion à fil , est une forme d'usinage par décharge électrique qui ressemble au processus de coupe du fromage avec du fil à fromage. Contrairement à l'électroérosion par enfonçage, l'électroérosion à fil utilise un fil fin en tant qu'outil - bien que, comme pour toutes les formes d'EDM, il n'y ait aucun contact physique avec la pièce.

Le Wire EDM est capable de couper des matériaux très durs et il est presque toujours utilisé pour couper tout au long de la pièce (la longueur du fil exposé étant supérieure à la hauteur de la pièce). Il s'agit d'une différence majeure entre l'EDM à fil et l'EDM par enfonçage, car l'EDM par enfonçage est utilisé pour créer des cavités. Avec électroérosion à fil, eau déionisée est généralement utilisé comme liquide diélectrique, et le fil lui-même est généralement en laiton .

Au cours du processus d'électroérosion à fil, un fin brin de fil métallique est maintenu entre deux guides diamantés , un au-dessus de la pièce et un en dessous, qui sont déplacés le long des axes X et Y selon les instructions de la CNC. (Le guide supérieur peut également effectuer des mouvements le long d'autres axes afin de réaliser des coupes plus complexes.) Comme avec d'autres processus EDM, les décharges de courant provoquent des étincelles entre le fil et la pièce, provoquant l'érosion de la pièce.

Comme les étincelles provoquent également l'érosion de l'outil, le fil est constamment déplacé à l'aide d'une alimentation bobine , ce qui signifie que la section de fil exposée dans l'éclateur est constamment rafraîchie. Les sections de fil usagées sont finalement éliminées.

Lors de l'électroérosion à fil, il est possible d'utiliser des calibres de fil très fins (diamètres aussi petits que 20 microns) qui peuvent réaliser des coupes très fines dans la pièce. Cependant, comme pour l'électroérosion par enfonçage, il est courant d'effectuer d'abord l'ébauche, suivie des coupes de finition.

Applications de l'électroérosion à fil

L'électroérosion à fil est généralement utilisée par rapport aux processus d'usinage traditionnels pour couper des plaques très épaisses de métal dur. C'est un processus populaire pour la production de poinçons , outils , et meurt . L'électroérosion à fil n'entraîne pas de déformation de la pièce et produit un bon état de surface.

Les applications courantes d'électroérosion à fil incluent :

• Plaques épaisses
• Matrices d'extrusion
• Poinçons d'effacement
• Pièces automobiles et aérospatiales
• Pièces à tolérances serrées
• Appareils médicaux et dentaires
• Pièces où les bavures sont inacceptables
• Pièces fines pouvant casser lors d'un usinage conventionnel
• Électrodes en graphite pour électroérosion par enfonçage

Comparaison rapide de l'électroérosion par enfonçage et de l'électroérosion à fil

Électroérosion par enfonçage	Électroérosion à fil
Outil façonné enfoncé dans la pièce par le haut	Le fil fin coupe la pièce par le côté
Mouvement principalement selon l'axe Z	Mouvement principalement selon les axes X et Y
Outil généralement en graphite	Fil généralement en laiton
Liquide diélectrique généralement de l'huile d'hydrocarbure	Liquide diélectrique généralement de l'eau déminéralisée
Idéal pour l'outillage, les moules, les matrices	Idéal pour l'outillage, les poinçons, les matrices