Lavorazione a scarica elettrica per la realizzazione di stampi di precisione
L’elettroerosione (EDM) è un processo di lavorazione non convenzionale basato sui principi della scarica pulsata; generando scariche elettriche controllate tra l’elettrodo e un pezzo conduttivo in un fluido dielettrico, si verificano fusioni e vaporizzazioni localizzate che vengono poi eliminate, formando così forme complesse, caratteristiche fini e profili di cavità profonde.
Principio di base della lavorazione a scarica elettrica
Micro-scintille controllate vengono generate tra l’elettrodo e il pezzo da lavorare da un alimentatore a impulsi ad alta frequenza; ogni scarica produce istantaneamente un’alta temperatura che fonde o vaporizza una microarea di materiale, mentre il fluido dielettrico (tipicamente olio o acqua deionizzata) fornisce raffreddamento, isolamento e lavaggio dei detriti. Il processo non si basa su forze di taglio meccaniche, quindi può lavorare materiali fragili e ad alta durezza.
Principali tipi di EDM
- EDM a filo (Wire EDM / WEDM): utilizza un filo elettrodo (tipicamente filo di ottone o lega) che si muove lungo un percorso predefinito per tagliare il pezzo, adatto per contorni 2D complessi e divisione di cavità di stampi.
- Elettroerosione a tuffo (Die-sinker EDM / Sinker EDM): utilizza un elettrodo sagomato per generare scintille e formare cavità tridimensionali o fori ciechi nel pezzo, comunemente usato per anime e cavità di stampi.
- Foratura EDM: utilizzata per lavorare fori profondi di piccolo diametro o fori in materiali conduttivi difficili da forare con punte convenzionali.
Vantaggi dell’EDM
- In grado di lavorare materiali ad alta durezza e parti trattate termicamente, come acciaio temprato, carburo cementato, acciai per utensili e leghe difficili da lavorare.
- È in grado di produrre cavità interne complesse, passaggi sottili e contorni fini con un’elevata libertà geometrica.
- Nessuna forza di taglio meccanica, deformazione minima del dispositivo di fissaggio, adatto per parti sottili e di precisione.
- Elevata precisione di lavorazione e morfologia superficiale controllabile; in combinazione con la post-lavorazione, è in grado di soddisfare i requisiti di superficie di grado stampo.
- I parametri di impulso possono essere ottimizzati per diversi pezzi e processi per bilanciare la velocità di lavorazione e la qualità della superficie.
Materiali applicabili e capacità di lavorazione
- Materiali supportati: è possibile lavorare qualsiasi materiale conduttivo, compresi acciaio per utensili, acciaio temprato, acciaio inossidabile, leghe di alluminio, rame e leghe di rame, leghe di titanio, carburi cementati, ecc. I materiali non conduttivi richiedono un trattamento speciale o processi di rivestimento conduttivo.
- Capacità di taglio del filo: i diametri dei fili di taglio possono variare da 0,02 a 0,1 mm (a seconda dell’attrezzatura e del filo), adatti per contorni complessi e tagli a passo stretto.
- Capacità di elettroerosione a tuffo: gli elettrodi possono essere realizzati su misura in base alle specifiche del disegno, adatti per la lavorazione di profondità e superfici complesse. Le dimensioni e la precisione dei dettagli dipendono dalla precisione di fabbricazione degli elettrodi e dai parametri di scarica.
- Capacità di foratura: è possibile lavorare fori di diametro molto piccolo (inferiore a 0,5 mm) e fori con un elevato rapporto lunghezza/diametro, adatti per fori di iniettori di carburante, fori di raffreddamento e altre esigenze di fori piccoli.
Scenari di applicazione comuni
- Produzione di stampi: cavità di precisione, canali di raffreddamento e superfici di separazione per stampi a iniezione, stampi per pressofusione e stampi per stampaggio.
- Parti di precisione: parti con contorni complessi, microdispositivi e componenti di trasmissione ad alta precisione.
- Aerospaziale e medico: cavità interne complesse in leghe ad alta temperatura e componenti in lega di titanio.
- Elettronica e semiconduttori: maschere metalliche, canali di dissipazione del calore e lavorazione di microstrutture.
- Industria automobilistica: fori di iniezione, ugelli per carburante, parti di trasmissione, ecc.
Gestione delle attrezzature e degli elettrodi
- Utilizzo di macchine EDM CNC ad alte prestazioni, alimentatori a impulsi di precisione ed efficienti sistemi di filtraggio e circolazione dielettrici per garantire la stabilità e la ripetibilità della lavorazione.
- Materiali e produzione degli elettrodi: gli elettrodi EDM per elettroerosione a tuffo possono essere realizzati in rame, rame-tungsteno o grafite, e la precisione di produzione degli elettrodi influisce direttamente sulla precisione di formatura. Il taglio a filo utilizza filo di alta qualità combinato con sistemi di controllo della tensione e della tensione per evitare vibrazioni.
- Raffreddamento e rimozione dei trucioli: sistemi efficienti di filtrazione dielettrica, raffreddamento e lavaggio sono fondamentali per garantire la coerenza della lavorazione e la qualità della superficie.
Controllo qualità e ispezione
- Prima della lavorazione: revisione del processo, verifica del posizionamento dei dispositivi di fissaggio e ispezione del primo pezzo di prova.
- Durante la lavorazione: controlli a campione delle dimensioni critiche e monitoraggio dei parametri di processo (tensione di impulso, corrente, distanza, velocità di avanzamento, ecc.
- Ispezione finale: fornitura di rapporti di ispezione dettagliati (dimensioni, tolleranze di forma e posizione, condizioni della superficie) utilizzando CMM, proiettore di profili, rugosimetro, microscopio e ispezione visiva.
- Possibilità di fornire rapporti di prova dei materiali (MTR), rapporti sul trattamento termico e documenti di tracciabilità dei lotti.
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