Qu'est-ce que la fabrication EDM ?

Fabrication EDM en un coup d'œil

L'usinage par décharge électrique (EDM) est une méthode non conventionnelle utilisée pour retirer de la matière d'une pièce à l'aide d'énergie thermique. Le processus EDM ressemble beaucoup à la découpe laser, sauf que le processus EDM ne nécessite pas de force mécanique pour effectuer le retrait. C'est la principale raison pour laquelle la fabrication EDM est considérée comme non traditionnelle, car les processus ne doivent pas nécessairement être accompagnés d'outils de coupe. Le processus EDM est très répandu, en particulier dans les industries de fabrication d'outils et de moules, car il a la capacité de travailler des matériaux difficiles à usiner comme le titane ou d'autres matériaux de forme irrégulière et complexe difficiles à usiner par fraisage.

L'avènement de l'EDM

L'histoire de la fabrication d'électroérosion doit remonter aux années 1950, lorsqu'une équipe de deux scientifiques russes a été chargée de trouver des moyens d'empêcher le tungstène de s'éroder en raison d'un contact avec des étincelles. Cela les a amenés à inventer la première machine d'usinage par décharge électrique (EDM) en 1943, capable de travailler des matériaux comme le tungstène qui sont difficiles à usiner. Dans le même temps, une équipe américaine a inventé un autre modèle d'usinage par décharge électrique capable de retirer les forets et les tarauds cassés des pièces moulées en aluminium. De nombreuses méthodes d'usinage par décharge électrique plus tard étaient basées sur leurs inventions, et nous appelons ces dernières créations l'EDM à enfonçage.

Dans les années 1960, l'usinage par électroérosion de type fil-découpé (c'est-à-dire l'électro-érosion à fil), particulièrement utilisé pour fabriquer des matrices en acier trempé, a commencé à exploser. L'électrode de matrice dans l'électroérosion à fil est essentiellement un fil. L'équipement d'usinage par décharge électrique à ce stade est capable d'éviter l'érosion et d'empêcher la rupture du fil. Les systèmes à commande numérique (NC) ont été mis en œuvre pour la première fois dans l'électroérosion à fil dans les années 1970, la première machine d'électroérosion à fil à base de CN étant fabriquée en 1967. L'électroérosion à fil, plus tard, a évolué vers les modèles à commande numérique par ordinateur (CNC), capables de plus d'automatisation et de flexibilité de programmation. La première machine d'électroérosion à fil CNC a été créée en 1976.

Processus GED moderne

Au cours du processus d'usinage par décharge électrique du fil, une pièce métallique est placée dans un fluide diélectrique et un fil est alimenté à travers la pièce métallique immergée. Un courant électrique est dirigé à travers la pièce métallique pour créer une décharge, ou des étincelles, qui formeront la forme souhaitée à partir de la pièce métallique d'origine. Lorsque les électrodes se rapprochent l'une de l'autre, l'intensité du champ électrique augmente et la force du fluide diélectrique augmente en conséquence. Dans ces circonstances, le courant peut passer plus facilement entre les deux électrodes, permettant à la forme métallique souhaitée de se détacher progressivement de la pièce métallique d'origine à chaque étincelle. Une fois que la forme métallique prévue a été séparée de la pièce métallique, le processus de rinçage peut être effectué en utilisant le fluide diélectrique pour se débarrasser de l'excès de matériau sur la forme métallique.

Types de GED

La technologie d'usinage par décharge électrique (EDM) a tellement évolué qu'elle peut désormais être représentée par trois catégories principales :l'électroérosion à fil, l'électroérosion par enfonçage et le perçage par électroérosion :

Électro-érosion par fil

Comme nous l'avons déjà brièvement abordé, l'électroérosion à fil est une version plus évoluée de l'électroérosion par enfonçage qui utilise un fil fin comme électrode. Les utilisations traditionnelles de l'électroérosion à fil impliquaient la fabrication de matrices, de poinçons et d'inserts à partir de métaux durs pour les applications d'outillage (matrices/moules). Les utilisations de l'électroérosion à fil se sont cependant étendues à la production de pièces qui est maintenant largement utilisée dans de nombreuses industries.

Électroérosion par enfonçage

Notez que l'électroérosion à plomb existe toujours aujourd'hui bien qu'il s'agisse de l'une des premières inventions. L'EDM par enfonçage moderne est principalement utilisé pour produire des formes de cavité complexes dans des applications d'outillage, telles que des systèmes de moulage par injection de plastique ou des matrices d'emboutissage de métal, mais a également trouvé une utilisation dans un large éventail d'applications de production alternatives.

Perçage EDM

Ce type de processus d'usinage par décharge électrique implique l'utilisation d'une petite électrode à tube creux généralement fabriquée à partir d'alliages de laiton ou de cuivre pour éroder des trous dans la pièce. Cette méthode est plus un processus de préparation pour le fil EDM en préparant des trous de départ. Au fil des ans, il a été développé pour avoir la capacité de produire de petits trous, ce qui en fait le processus d'usinage par décharge électrique idéal pour des applications de niche telles que la fabrication de pièces de moteurs à turbine et les dispositifs médicaux.

Avantages et inconvénients de l'EDM

Le principal avantage de l'utilisation de machines EDM est que la probabilité d'endommagement du métal due aux électrodes fixes est relativement faible (par rapport aux autres opérations d'usinage) grâce à l'approvisionnement continu en fil. De plus, étant donné que les machines d'électroérosion peuvent travailler avec des matériaux durs (à savoir l'électroérosion à fil), une sous-machine pour les traitements thermiques ne serait pas nécessaire, ainsi la surface de la forme métallique serait moins susceptible de se déformer en raison de l'absence de contrainte thermique sur la forme en métal. En conséquence, des formes métalliques plus petites et plus sophistiquées peuvent être facilement usinées avec une grande précision.

Cependant, les machines EDM présentent certaines limitations. Par exemple, les mécaniciens qui maîtrisent la méthode d'usinage ne sont pas faciles à trouver. De plus, le taux d'enlèvement de matière est parfois lent, bien qu'il puisse conserver une grande précision. Les machines EDM présentent également des dangers potentiels liés à l'utilisation de diélectriques à base d'huile qui peuvent facilement conduire à une combustion si l'on n'y prend pas garde. Et dans le cas spécifique d'un électroérosion par enfonçage, il faut beaucoup de temps et d'argent juste pour créer des électrodes. De plus, les mécaniciens ont souvent du mal à reproduire des angles vifs sur la pièce en raison de l'usure des électrodes. Bien que la consommation d'énergie soit généralement élevée pendant les processus d'usinage par décharge électrique, des coûts supplémentaires peuvent survenir, et une surcoupe excessive et une usure excessive de l'outil peuvent également se produire pendant l'usinage.