Pourquoi l'électroérosion (EDM) booste la fabrication aérospatiale : avantages clés et innovations

La relation entre l'électroérosion (EDM) et l'industrie aérospatiale remonte à des décennies. Elle a commencé avec le projet Mercury (1958-1963), qui a envoyé des Américains dans l'espace. Les machines EDM modernes ont subi des changements majeurs par rapport à leurs prédécesseurs. Aujourd'hui, des tests détaillés ont montré que la machine EDM ne laissera pas de zone affectée par la chaleur mesurable, et produira une couche de refusion de moins de 0,01 mm. Les microfissures sont quasi inexistantes. Ces machines peuvent produire des pièces avec une finition de surface de 0,5 μm Ry, des tolérances dans la plage sub-micronique, et endommagent à peine la surface de toute pièce. Aujourd'hui, l'EDM a été réintroduit comme un processus de fabrication viable.

Comme nous le savons tous, l'usinage EDM est une technologie de traitement auxiliaire populaire, largement utilisée dans l'usinage de pièces en aluminium et peut réaliser l'usinage de pièces complexes dans l'industrie de la fabrication rapide.

Avez-vous regardé cette vidéo ? Quelqu'un connecte les deux pièces et elles s'emboîtent uniformément, ressemblant à un composant sans aucune ligne de division visible. Voulez-vous savoir comment atteindre une telle précision parfaite ? Eh bien, laissez-moi vous dire, cela est fait par l'électroérosion (usinage EDM). C'est un processus d'usinage non conventionnel à grande vitesse relativement nouveau, qui nous offre de nombreuses nouvelles opportunités technologiques.

Introduction à la technologie d'usinage EDM

Comme vous pourriez vous y attendre, la base physique de l'EDM est la décharge électrique. Lorsque deux pièces conductrices sont séparées par un liquide diélectrique et sont dans un état de haute tension, le courant s'accumulera et se déchargera à un moment spécifique. En raison de cette décharge, une petite partie de la pièce « positive » est fortement chauffée au point d'évaporation. C'est tout. Comme vous l'avez peut-être deviné, le brut est connecté à une charge positive et l'électrode est connectée à une charge negative. Multipliez le nombre de décharges par un million de fois pour créer un EDM. Bien sûr, les matériaux et liquides, les paramètres EDM et les nuances sont différents, mais le principe de base est très simple.

Divers types d'EDM

• EDM par enfonçage (Sinking EDM)
• EDM à fil (Wire EDM)
• Fraisage EDM (EDM milling)

EDM par enfonçage

Il implique l'utilisation d'électrodes pré-usinées avec la géométrie souhaitée. Elle est immergée dans le brut et forme une cavité ou un trou spécifique.

EDM à fil

C'est une méthode courante de traitement EDM. Nous utilisons un fil allongé entre deux buses. Deux buses sont situées au-dessus et au-dessous du brut, et puis déplacent le fil le long de la trajectoire requise, de sorte que nous puissions couper n'importe quelle forme sur le brut. Nous n'avons besoin que d'un point d'entrée.

Fraisage EDM

Le fraisage EDM est une nouvelle méthode similaire au fraisage ordinaire. Elle implique un outil rotatif qui suit le chemin que nous avons programmé dans la machine EDM CNC. Il a une forme cylindrique, donc il n'a pas de bords tranchants. Nous connectons d'abord le cylindre à haute tension, puis le chauffons. Cela provoque l'évaporation du brut métallique le long du chemin du cylindre.

Avantages de l'EDM

Maintenant que nous savons comment le processus fonctionne, discutons de la façon dont cette méthode non conventionnelle d'enlèvement de matière nous profite réellement ? Les faits ont prouvé que cette méthode est très utile et a de nombreux avantages. En listons quelques-uns, et basés sur ces avantages, formons les principales industries où les composants EDM peuvent trouver la meilleure utilisation.

La dureté et l'usinabilité du matériau de la pièce ne sont pas importantes. C'est l'un des avantages les plus forts de l'usinage EDM, car il peut traiter même les alliages les plus durs et les plus complexes. Les meilleurs exemples sont les alliages de nickel et de titane utilisés dans l'industrie aérospatiale. Si vous voulez les fraiser, ce sera douloureux, mais le traitement EDM est relativement facile.

La précision et la qualité de surface sont exceptionnelles. C'est vrai, car la qualité finale de la pièce dépend de la qualité de l'électrode de l'EDM par enfonçage et de la qualité du fil de l'EDM à fil. Les deux peuvent être faits très finement car ils sont principalement faits de matériaux mous mais conducteurs.

Il n'y a pas de transition thermique dans le matériau. La chaleur générée pendant la décharge est très précise, mais la zone est très petite. Elle est refroidie par le liquide isolant autour des pièces en quelques secondes, donc presque aucune chaleur n'est générée pendant le traitement. Par conséquent, il n'y a pas de déformation thermique ou de carbone excessif sur la surface du matériau.

Il n'y a pas de tensions résiduelles. Le matériau s'évapore. Il ne sera pas coupé, ni poinçonné à la configuration souhaitée. Cela signifie qu'il n'y a aucune force de coupe du tout, ce qui élimine toute forme de tension interne qui existe toujours après l'usinage conventionnel. Sans ces tensions, les pièces ne se déformeront pas après le traitement, et leur précision et qualité seront plus élevées.

Énorme potentiel d'automatisation et de traitement par lots. Il est facile de programmer les fils en utilisant des machines EDM CNC. Vous pouvez même faire pivoter et incliner la pièce usinée. Si plusieurs pièces sont requises, les bruts peuvent être soudés entre eux et ensuite coupés ensemble avec les fils.

EDM dans l'industrie aérospatiale

Les avantages de l'EDM le rendent très approprié pour l'industrie aérospatiale. Les fusées et les avions sont célèbres pour leurs hautes températures et leurs pièces complexes. Les pièces aérospatiales nécessitent également une précision extrêmement élevée et une excellente finition de surface. Alors, que peut-on faire avec l'EDM ?

1. Premièrement, la roue de compresseur. C'est une pièce complexe avec des caractéristiques à parois minces. Vous pouvez utiliser l'EDM à fil ou l'EDM par enfonçage de presque n'importe quel matériau pour le traitement.
2. Disque de rotor de turbine. C'est une autre pièce que l'industrie aéronautique nécessite généralement. Elle a un trou en forme de sapin dans lequel une pale peut entrer. Sa forme complexe la rend très appropriée pour le brochage. Le brochage est une méthode coûteuse qui n'est réalisable qu'en production de masse. Heureusement, le traitement EDM est possible pour la production en petites séries.
3. Pièces de stator. Le stator est une pièce importante d'un moteur à turbine à gaz. Ils nécessitent des anneaux complexes avec des canaux spécifiques pour le carburant et le gaz. Nous utilisons généralement des alliages de nickel difficiles à rectifier pour les fabriquer. Heureusement, le traitement EDM est une partie vitale de l'industrie aérospatiale.
4. Pales de turbine. Nous pouvons utiliser le traitement EDM pour les former. Grâce à l'EDM, nous pouvons obtenir une finition de surface de premier ordre. Cela nous fait gagner beaucoup de temps et d'énergie. Parfois, nous ne pouvons pas produire des pales de profil aérodynamique par traitement EDM. Heureusement, leur racine peut l'être dans 90 % des cas.

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