Usinage par décharge électrique (EDM) : processus, avantages et applications

Aujourd'hui sur The Mechanical Post, nous verrons : Qu'est-ce que l'usinage par décharge électrique ? sa construction, fonctionnement, applications, avantages et limites.

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Qu'est-ce que l'usinage par décharge électrique ?

L'usinage par décharge électrique, aussi connu sous le nom d'EDM, est un type de procédé d'usinage non traditionnel. L'EDM utilise une étincelle électrique pour enlever une petite quantité de matériau de la pièce, résultant en l'usinage de celle-ci.

L'EDM sert à usiner des matériaux très durs qui ne seraient pas possibles avec des procédés traditionnels comme tour, fraiseuse, etc. Il est aussi connu sous les noms d'érosion par étincelle ou usinage par étincelle.

Principe de l'usinage par décharge électrique

L'usinage par décharge électrique fonctionne sur le principe de l'érosion de la pièce due à la décharge d'étincelle entre l'outil et la pièce.

2 électrodes, l'anode (+) et la cathode (-), produisent une étincelle électrique quand elles sont assez rapprochées. Une tension d'environ 20 000 à 100 000 volts est appliquée.

Quand les deux électrodes sont rapprochées à environ 0,05 mm à 0,005 mm, une étincelle intense est produite générant beaucoup de chaleur.

Quand les deux électrodes sont du même matériau, l'anode s'érode plus vite, donc la pièce est connectée à l'anode.

L'outil a la forme de l'empreinte à produire sur la pièce. L'anode et la cathode sont toutes deux immergées dans un fluide diélectrique pour un fonctionnement efficace.

Construction de l'usinage par décharge électrique

Frank50 s, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

1. Générateur d'impulsions DC
2. Pièce
3. Fixation
4. Fluide diélectrique
5. Pompe
6. Filtre
7. Porte-outil
8. Étincelle
9. Outil

Les principaux composants de l'usinage par décharge électrique sont :

Générateur d'impulsions DC

Sa fonction est de convertir l'alimentation AC en alimentation DC haute tension capable de produire l'étincelle.

Pièce

Le matériau sur lequel l'usinage doit être effectué est la pièce. Elle est connectée au terminal positif du générateur d'impulsions DC.

Fixation

La fixation maintient la pièce en place. Peut être une table magnétique, un mandrin ou un étau.

Fluide diélectrique

Le fluide diélectrique agit comme isolant jusqu'à l'atteinte de la tension de claquage, puis comme conducteur une fois cette tension atteinte. Il emporte le métal fondu et nettoye l'entrefer d'étincelle. Il agit aussi comme refroidissant en refroidissant l'outil et la surface usinée.

Eau distillée, huile de paraffine, huile de silicone, etc. sont les types de liquides utilisés comme fluide diélectrique.

Pompe de circulation

La pompe de circulation fait circuler le fluide diélectrique dans tout le système.

Filtre

Le filtre élimine les petites particules métalliques ou autres corps étrangers entrant dans le fluide diélectrique pendant la circulation.

Porte-outil

Le porte-outil maintient l'outil fermement. Il abrite aussi le mécanisme de servomoteur qui fournit l'avance et maintient un entrefer constant entre l'outil et la pièce.

Outil

L'outil a la forme de l'empreinte à produire sur la pièce. Il est connecté au terminal négatif du générateur d'impulsions DC pour devenir une cathode. L'outil est un bon conducteur d'électricité avec un point de fusion élevé.

NezzerX at English Wikipedia, Public domain, via Wikimedia Commons

Fonctionnement de l'usinage par décharge électrique

• L'outil et la pièce sont immergés dans le fluide diélectrique et séparés par un petit espace appelé entrefer d'étincelle.
• Quand l'alimentation est mise sous tension, des milliers d'étincelles sont produites, mais la durée de chacune est très courte.
• Les étincelles ionisent le fluide diélectrique environnant, qui agit alors comme conducteur.
• L'étincelle cause une intense génération de chaleur, fondant le matériau de la pièce.
• Ce matériau fondu est emporté par le flux de fluide diélectrique, refroidissant pièce et outil.
• Le fluide diélectrique est ensuite filtré et recirculé.
• Au fur et à mesure que le matériau est enlevé, le servomoteur fournit l'avance appropriée pour maintenir l'entrefer d'étincelle constant.
• C'est ainsi que le matériau est usiné par le processus d'usinage par décharge électrique.

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Avantages de l'usinage par décharge électrique

• L'EDM peut usiner tout type de matériau.
• Formes complexes difficiles à produire par usinage conventionnel sont possibles avec l'EDM.
• Usinage avec tolérances très serrées possible.
• Bonne finition de surface obtenue.
• Pas de contact entre outil et pièce, donc pas de contraintes mécaniques développées.

Qw5646, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Limites de l'usinage par décharge électrique

• Forte consommation d'énergie.
• Taux d'enlèvement de matière faible.
• Coins vifs ne peuvent pas être produits.
• L'EDM ne peut être utilisé que pour matériaux électriquement conducteurs.
• Formation de surcoupe (overcut).
• Trous coniques produits.

Applications de l'usinage par décharge électrique

• Production de trous très petits.
• Avec une broche rotative, production de filetages possible.
• Utilisé pour la fabrication d'engrenages.
• Utilisé dans l'industrie aérospatiale pour l'usinage.
• EDM aussi utilisé pour fabriquer des matrices d'extrusion, outils d'estampage, etc.

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Voilà un aperçu de l'usinage par décharge électrique. Si vous aimez cet article ou avez des suggestions, dites-le-nous en commentaires, nous serions ravis de vous lire.

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