Qu’est-ce que l’électroérosion à fil, ses avantages et ses limites ?

L’usinage par décharge électrique , ou le processus de découpe de fil EDM, utilise des charges électriques contrôlées et se répétant rapidement pour éliminer la matière des matériaux électriquement conducteurs tels que les métaux. L’EDM est un processus d’usinage des métaux dans lequel un outil décharge des milliers d’étincelles sur une pièce métallique à couper. Procédé non conventionnel, mais nouveau, l’électroérosion à fil travaille sur des pièces impossibles à découper par des procédés d’usinage conventionnels, mais uniquement si ces pièces sont électriquement conductrices (acier par exemple) ; généralement, ce sont des métaux non ferreux et principalement, et comprennent de l’acier, du cuivre, du laiton et de nombreux autres métaux. Au lieu de couper le matériau comme les procédés de coupe conventionnels, l’EDM le fait fondre ou le vaporise, produisant des copeaux relativement petits et fournissant une ligne de coupe très précise.

ous voyons la découpe par électroérosion à fil en termes de comparaison de la stratégie avec la découpe laser, la fabrication 3D ou l’usinage conventionnel pour le formage multi-axes du métal.

Avantages de la GED

Précis pour la coupe 2 axes de petites pièces

La découpe par électroérosion à fil pourrait être une stratégie exceptionnellement précise pour les applications appropriées, telles que la découpe à 2 axes de petites pièces avec des résiliences serrées à des volumes élevés. À titre d’illustration, pour la génération en masse de broches, de tests et d’autres petites pièces métalliques solides avec des distances inférieures à 0,010″ (0,25 mm), les points focaux de l’EDM intègrent :

  • Contrôle dimensionnel élevé avec répétabilité dans la dimension sans aucun changement de forme du matériau.
  • Rentable par rapport à d’autres processus de découpe tels que la découpe au laser.

Ppk/Cpk élevé

Pour les solides de petit diamètre, la découpe par électroérosion à fil offre également des mesures de tendance centrale extrêmement élevées, pour des valeurs Ppk/Cpk remarquablement élevées. Par exemple, l’EDM peut non seulement couper un fil de métal précieux de 0,004″ (0,1 mm) de diamètre à une longueur de 1″ (25 mm), mais peut également le faire tout en atteignant une tolérance de longueur de ±0,001″, des extrémités arrondies et un Ppk bien supérieur au minimum standard de 1,33.

Découpe sans bavure d’une gamme de diamètres

L’électroérosion à fil peut couper des diamètres allant de quelques millièmes de pouce à plusieurs pouces, à des longueurs de 0,5″ (12 mm) à 18,0″ (450 mm) et avec une grande précision dimensionnelle. Parce qu’elle n’implique pas de roue ou de dents de scie, la procédure de coupe au fil EDM ne laisse généralement pas de bavures et la largeur de la saignée est généralement de 0,004″ à 0,012″ (0,1 à 0,3 mm).

Différentes duretés de matériaux et coupes d’extrémité arrondies

La coupe par électroérosion à fil est également polyvalente dans la dureté des métaux conducteurs qu’elle peut couper avec une relative facilité, allant du cuivre aux matériaux les plus durs, y compris le molybdène et le tungstène. L’EDM donne également un rayon naturel à la coupe d’extrémité ; cela peut ou non être un avantage, selon l’application.

Inconvénients de la coupe par électroérosion à fil

Vitesse lente

Le point négatif le plus connu est que la découpe par électroérosion à fil est encore une méthode extrêmement lente. Les machines EDM modernes avec AWT (filetage automatique de fil) et capacité CNC peuvent être programmées pour fonctionner « dehors, » pour aider à atténuer la vitesse de coupe lente. Cependant, pour de très gros volumes de pièces avec des diamètres supérieurs à 0,020″ (0,5 mm), une méthode telle que la coupe abrasive à meule mince peut être préférée.

Matériaux conducteurs uniquement

En raison de la nature de la découpe par électroérosion à fil (élimination du matériau en utilisant des charges électriques contrôlées et répétitives rapidement le long d’un brin de fil métallique), la méthode est limitée aux matériaux électriquement conducteurs. Par conséquent, tout matériau composite ou revêtu d’un diélectrique n’est pas envisageable pour l’EDM.

Effets d’un environnement chargé

L’environnement EDM total – y compris le fil, l’eau déminéralisée et la pièce – est chargé. Les décharges électriques répétées du fil peuvent chauffer la zone cible de la pièce à des milliers de degrés. Cela peut entraîner une contrainte thermique sur les parties voisines et provoquer une certaine quantité de déchets. Le fil lui-même subit également des dommages, de sorte que la machine EDM doit constamment alimenter du nouveau fil.

Selon le métal à couper, un autre inconvénient de la découpe par électroérosion à fil est qu’une couche d’oxyde peut se former sur la surface coupée. Cela peut nécessiter un nettoyage secondaire, ce qui augmente les coûts.

Pas idéal pour la coupure de tube

La découpe par électroérosion à fil est préférable pour les matériaux solides, de sorte que la méthode n’est pas un bon choix pour la découpe de tubes. Pour maintenir la conductivité, les pièces à découper par électroérosion doivent être maintenues fermement en place. Cela crée un risque important de déformation de la tubulure. Cela peut également amener le fil de coupe à entrer en contact avec la pièce – court-circuiter la coupe, provoquer la rupture du fil de coupe et éventuellement provoquer un « pas » dans la pièce.

Bien que vous puissiez fixer un tube de manière à ce qu’il tourne dans la machine, la méthode de coupe par électroérosion à fil est optimisée pour des formes plus complexes et n’est pas rentable pour une simple coupe à 2 axes de tubes. De plus, l’électroérosion à fil ne peut pas effectuer de coupes très courtes (inférieures à 0,125″, ou 3,175 mm) et ne produit pas de finitions de surface d’extrémité coupées de qualité. En fait, la découpe par électroérosion à fil peut entraîner des rugosités de surface souvent qualifiées de « cratères de la lune » !

Ainsi, pour les applications telles que les tubes de dispositifs médicaux qui doivent être coupés à des longueurs très courtes et avoir une finition d’extrémité très lisse, une méthode telle que la coupe de métal abrasif à meule mince fournirait la tolérance serrée nécessaire, des résultats sans bavures et une coupe d’extrémité nette. sans déformation de la paroi du tube.

Quelles sont les différences entre l’électroérosion à fil et l’électroérosion conventionnelle ?

Il existe deux principaux types d’électroérosion : conventionnelle, ou à platine, et à fil, ou à fil coupé. L’EDM conventionnel, comme décrit ci-dessus, utilise un outil pour disperser le courant électrique. Cet outil, la cathode, longe la pièce métallique, l’anode, et le courant électrique réagit pour faire fondre ou vaporiser le métal. En raison du fluide diélectrique, généralement une huile d’hydrocarbure dans laquelle la cathode et la pièce sont immergées, les minuscules copeaux produits par le processus s’éloignent de la pièce. L’EDM à fil coupé (ou WCEDM) décharge le courant électrifié au moyen d’un fil mince tendu, qui sert de cathode et est guidé le long du chemin de coupe souhaité, ou saignée. Le fluide diélectrique dans ce cas, généralement de l’eau déminéralisée, est rincé à travers la coupe au fur et à mesure de son déroulement, servant à nouveau à emporter les particules et à contrôler les étincelles. Le fil fin permet des coupes de précision,avec des saignées étroites (~0,015 po. en routine, avec des saignées plus fines disponibles) et des tolérances de +/- 0,0001 po. possibles. Cette précision accrue permet des coupes tridimensionnelles complexes et produit des poinçons, des matrices et des plaques de dévêtissage très précis. 

L’équipement d’électroérosion par fil est géré par des instruments à commande numérique par ordinateur (CNC), qui peuvent contrôler le fil sur un axe tridimensionnel pour offrir une plus grande flexibilité. Des coupes simples sont effectuées en faisant varier les coordonnées xy de la fraise avec des coupes plus complexes obtenues en ajoutant des axes de mouvement aux guides-fil. Des machines et des services d’électroérosion à fil à quatre et cinq axes sont disponibles. Alors que l’électroérosion conventionnelle ne peut pas toujours produire des angles serrés ou des motifs très complexes, la précision accrue de l’électroérosion à fil permet des motifs et des coupes complexes. De plus, l’électroérosion à fil est capable de couper régulièrement des métaux aussi fins que 0,004 po et des matériaux plus épais jusqu’à 16 po, avec des sections plus épaisses possibles. À une certaine finesse du matériau, l’électroérosion à fil provoquera simplement l’évaporation du métal, éliminant ainsi les débris potentiels.Le fil d’une unité WCEDM émet des étincelles de tous les côtés, ce qui signifie que la coupe doit être plus épaisse que le fil lui-même. En d’autres termes, comme le fil est entouré d’un anneau de courant, le chemin de coupe le plus petit et le plus précis possible est le diamètre ajouté de l’anneau et du fil ; les techniciens prennent facilement en compte cette dimension supplémentaire. Les fabricants continuent de produire des fils de plus en plus fins pour permettre des saignées plus petites et une précision encore plus fine.