Explorer l'Électroérosion (EDM) : Fonctionnement et Importance

Vous êtes peut-être exposé à l'EDM quotidiennement en production, mais en connaissez-vous vraiment le fonctionnement ?

Savez-vous comment la technologie EDM est née ? En 1943, les Lazarenko, académiciens de l'Académie des Sciences de l'URSS, étudiant le phénomène et les causes de la corrosion par décharge d'étincelle sur les contacts de commutateurs, ont découvert que la température instantanée de l'étincelle pouvait fondre et vaporiser localement les métaux et les éroder.

On utilise aussi le service EDM à fil par cette méthode pour compléter efficacement et rapidement le processus de fabrication de produits industriels et de pièces.

Quel est le principe de l'EDM ? Continuons pour comprendre le principe de l'usinage électrique et son processus microscopique.

Quel type de procédé peut être appelé EDM ?

L'EDM est un procédé qui fond et érode les matériaux par la haute température (température instantanée jusqu'à 10 000 °C) générée dans le processus microscopique de décharge par impulsion.

Processus microscopique d'une décharge par impulsion

L'EDM est le processus d'enlèvement continu de métal par décharge électrique. Bien que le temps d'une décharge par impulsion soit court, c'est un processus complexe dû à l'action combinée de l'électromagnétisme, la thermodynamique et la mécanique des fluides. En résumé, le processus d'une décharge par impulsion se divise en étapes :

Ionisation, Rupture et Formation des Canaux de Décharge du Diélectrique Inter-électrodes

Lorsqu'une tension pulsée est appliquée entre l'électrode-outil et la pièce, un champ électrique se forme immédiatement entre les deux électrodes. La force du champ est proportionnelle à la tension et inversément proportionnelle à la distance. Avec l'augmentation de la tension ou la diminution de la distance, la force du champ augmente.

Comme les surfaces microscopiques de l'électrode-outil et de la pièce sont inégales, et la distance inter-électrodes très faible, la force du champ est très inégale, et maximale au point saillant ou à la pointe le plus proche des deux électrodes. Quand la force du champ atteint une certaine valeur, le diélectrique se rompt, la résistance de l'intervalle chute de l'état isolant à une fraction d'ohm, et le courant de l'intervalle monte rapidement à son maximum.

Du fait du faible diamètre du canal, la densité de courant y est élevée. La tension de l'intervalle chute rapidement de la tension de rupture à la tension de maintien de l'étincelle (généralement 20–30 V), et le courant passe de 0 à un courant de crête.

Décomposition thermique du milieu, fusion du matériau d'électrode, expansion thermique de la vaporisation

Une fois le milieu inter-électrodes ionisé et rompu formant un canal de décharge, l'alimentation pulsée fait courir les électrons du canal vers l'anode à grande vitesse, et les ions positifs vers la cathode.

L'énergie électrique devient énergie cinétique, convertie en énergie thermique par collision. Les surfaces des électrodes positive et négative dans le canal deviennent des sources de chaleur instantanées, atteignant des températures très élevées. La haute température du canal vaporise le fluide de travail, puis le craquage thermique le décompose et le vaporise.

Ces vapeurs de fluide de travail et vapeurs métalliques augmentent soudainement de volume et deviennent des bulles dans l'intervalle de décharge. Ces bulles se dilatent rapidement thermiquement et ont des caractéristiques d'explosion.

En observant le processus EDM, on voit des bulles émerger de l'intervalle, le fluide de travail noircit progressivement, et on entend un léger crépitement d'explosion.

C'est parce que l'EDM repose principalement sur l'expansion thermique et la micro-explosion locale pour fondre et vaporiser le matériau d'électrode et corroder la surface du matériau, atteignant le but de coupe.

Traitement des matériaux d'électrode

Pendant l'EDM, la température instantanée du point de décharge sur la surface du canal EDM et des électrodes positive/négative vaporise le fluide de travail et fond/vaporise le matériau métallique. Cette expansion thermique génère de hautes pressions transitoires.

La pression au centre du canal étant la plus élevée, le gaz vaporisé s'étend continuellement vers l'extérieur, et le métal fondu et la vapeur à haute pression sont poussés hors du canal et projetés dans le fluide de travail.

Par l'action de la tension superficielle et de la cohésion, le matériau projeté a la plus petite surface et se condense en fines particules sphériques lors de la condensation.

Quand le métal fondu et vaporisé est éjecté de la surface de l'électrode, il gicle partout. La plupart est projeté dans le fluide et se rétracte en petites particules, une petite partie est projetée, déposée et adsorbée sur la surface de l'électrode opposée.