El corte por hilo EDM, también conocido como corte por hilo o electroerosión por hilo, es un nuevo proceso desarrollado a partir de electroerosión tradicional. Se utiliza mucho en producción y desarrollo de nuevos productos para cortar piezas directamente, mejorando la velocidad de producción o acortando los ciclos de desarrollo. Este artículo presenta algunos aspectos del corte por hilo EDM para ayudarle a comprender mejor esta técnica.
Qué es el corte por hilo EDM: ¿Cómo funciona?
El principio básico del corte por hilo consiste en utilizar como electrodo un hilo metálico fino en movimiento continuo (normalmente de molibdeno o cobre). Este hilo realiza descargas de chispas pulsadas sobre la pieza, erosionando el metal y formando el corte.
Durante el corte, se producen descargas pulsátiles entre el hilo del electrodo y la pieza de trabajo. El alambre se conecta al terminal negativo de una fuente de alimentación por impulsos, y la pieza de trabajo se conecta al terminal positivo. Cuando se aplica una tensión de impulso, se produce una descarga de chispas, con temperaturas que superan los 10.000°C en el centro del canal de descarga. Esta alta temperatura funde e incluso vaporiza el metal, provocando una expansión localizada y microexplosiones que expulsan el metal fundido y vaporizado, logrando así el corte por erosión eléctrica.
Clasificación del corte de alambre
El corte por hilo, o electroerosión por hilo, puede clasificarse en función de la velocidad del hilo del electrodo:
Corte por hilo de alta velocidad (electroerosión rápida por hilo)
- Máquinas de electroerosión por hilo con movimiento alternativo del hilo a alta velocidad (8-10 m/s).
Corte por hilo a baja velocidad (electroerosión lenta por hilo)
- Máquinas de electroerosión por hilo con movimiento unidireccional del hilo a baja velocidad (0,2 m/s).
Electroerosión por hilo de velocidad media
- Estas máquinas permiten múltiples cortes en una máquina de electroerosión por hilo alternativo rápida, también conocida en algunos círculos como "electroerosión por hilo de velocidad media". El término no denota velocidad intermedia, sino que se refiere a una combinación de hilo de alta velocidad para el desbaste y de hilo de baja velocidad para el acabado, lo que da como resultado una calidad entre las máquinas de alta y baja velocidad.
Características del corte de alambre
El corte por hilo, o corte por hilo EDM, presenta varias características clave:
- Alta precisión: El alambre fino permite realizar cortes de gran precisión, capaces de alcanzar una exactitud de ±0,01 mm y una rugosidad superficial de Rα 1,25-2,5um.
- Formas flexibles: Ideal para piezas intrincadas y de pequeño tamaño, especialmente formas irregulares o esquinas afiladas.
- Efecto térmico mínimo: El calor generado es localizado, adecuado para materiales sensibles al calor, manteniendo la estabilidad dimensional.
- Sin fuerza de corte macroscópica: El procesado sin contacto evita la deformación de la pieza, por lo que es adecuado para piezas de baja rigidez con un acabado superficial elevado.
- Alto aprovechamiento del material: La estrecha anchura de corte supone un desperdicio mínimo de material, aunque su coste es más elevado, lo que la hace menos adecuada para la producción en serie.
- Control automatizado: La electroerosión por hilo utiliza parámetros eléctricos fácilmente ajustables y un sistema CNC para el control automatizado.
A pesar de estas ventajas, la electroerosión por hilo tiene limitaciones, como una menor velocidad de procesamiento, la rotura del hilo y unos costes más elevados. Sólo puede procesar materiales conductores, por lo que la selección del método adecuado depende de los requisitos específicos de la aplicación y de consideraciones de coste.
Materiales comunes para cortar alambre
En teoría, cualquier material conductor puede procesarse con máquinas de electroerosión por hilo. Entre los materiales más comunes se incluyen:
- Acero al carbono para herramientas: Calidades T7, T8, T10A, T12A. Presenta una gran dureza después del temple, pero necesita tratamiento térmico para eliminar las tensiones internas antes de cortar el alambre.
- Acero aleado para herramientas: Grados Cr12, Cr12MoV, Cr4W2MoV. Conocidos por su alta templabilidad y resistencia al desgaste, se utilizan en moldes complejos.
- Acero estructural al carbono de calidad: Grados 20, 45. Adecuada para fabricar moldes de plástico, pero con un rendimiento moderado en el corte de alambre.
- Carburo cementado: Series YG e YT. Gran dureza y estabilidad, se utilizan para moldes y herramientas complejas, pero su velocidad de corte es lenta.
- Aluminio: Ligero y resistente, buen rendimiento de corte de alambre pero con una rugosidad superficial moderada.
Amplia aplicación del corte de alambre
La electroerosión por hilo CNC se utiliza principalmente para procesar diversas matrices de estampación, moldes de plástico, moldes pulvimetalúrgicos, y también para cortar diversas plantillas, acero magnético, materiales semiconductores o metales preciosos. También puede realizar micromecanizados, como el procesamiento de ranuras perfiladas y defectos estándar en piezas de prueba. Esta técnica abre nuevas vías para la producción de pruebas de nuevos productos, el procesamiento de piezas de precisión y la fabricación de moldes.
Procesamiento de moldes
La mayoría de las matrices de estampación y algunos moldes de plástico se fabrican mediante corte por hilo. Una vez calculado y programado, el programa puede procesar cavidades y núcleos de moldes, placas de sujeción superiores y placas de sujeción posteriores, bases de moldeetc.
Ensayos de nuevos productos
Cuando se prueban nuevos productos, algunas piezas clave suelen necesitar la fabricación de moldes. Sin embargo, la elaboración de moldes lleva mucho tiempo y es cara. Utilizando el corte por hilo puede cortar directamente las piezas, acortando así el ciclo de producción de prueba.
Procesado de piezas difíciles de procesar:
Para agujeros de formas precisas, plantillas, herramientas de conformado y ranuras estrechas, el corte tradicional con máquina herramienta es todo un reto, mientras que el corte por hilo es más adecuado. Además, muchos electrodos utilizados en electroerosión (principalmente de cobre puro poco mecanizable) también se procesan mediante corte por hilo.
Corte de metales preciosos
Debido al pequeño tamaño del alambre del electrodo en comparación con las herramientas de corte (el alambre más fino puede alcanzar φ0,02mm), el corte por hilo puede ahorrar mucho desperdicio de material al cortar metales preciosos.
Aplicaciones: Industrias en las que se aplica el corte de alambre
Industrias aeroespacial, de defensa y del automóvil
La electroerosión por hilo se utiliza mucho en las industrias aeroespacial, de defensa y del automóvil. En estos campos, la electroerosión por hilo puede producir piezas y herramientas de formas diversas, como palas de motores de aviones, cabezas de misiles y accesorios de aviación. En la industria del automóvil, la electroerosión por hilo puede producir piezas y equipos complejos, como engranajes de transmisión, balancines y cigüeñales.
Industria de herramientas de aleación
La tecnología de corte por hilo también puede utilizarse para crear materiales pequeños. Esta tecnología puede producir herramientas finas de aleación dura, como cuchillas de aleación ultradura y moldes de estampación en frío.
Joyería y campos médicos
La tecnología de corte de alambre se utiliza ampliamente en los campos de la joyería y la medicina. Puede crear diversas piezas de joyería e instrumentos médicos, como cuchillas quirúrgicas y endoscopios.
Otras industrias
Esta tecnología de procesamiento no sólo es adecuada para campos tradicionales como el corte, el aserrado y el vaciado, sino también para el procesamiento de materiales especiales como el vidrio y la cerámica. En ámbitos como la talla artística, la electroerosión por hilo puede desempeñar un papel importante en la creación de obras de arte.
Selección de alambres para electrodos
Los hilos de electrodo son cruciales en la electroerosión por hilo. Deben tener buena conductividad, resistencia a la erosión, alta resistencia a la tracción y material uniforme. Los materiales más comunes son el alambre de molibdeno, el alambre de tungsteno, el alambre de aleación de tungsteno y molibdeno, el alambre de latón y el alambre de cobre y tungsteno.
- Alambre de tungsteno: Alta resistencia a la tracción, el diámetro oscila entre 0,03 y 0,1 mm, se utiliza generalmente para cortes finos pero es caro.
- Alambre de latón: Adecuado para el procesado a baja velocidad, proporciona un buen acabado superficial y rectitud pero tiene una resistencia a la tracción pobre y un alto desgaste, con diámetros de 0,1 a 0,3 mm.
- Alambre de molibdeno: Alta resistencia a la tracción, utilizado para el corte de alambre a alta velocidad, con diámetros de 0,08 a 0,2 mm.
La elección del diámetro del hilo de electrodo debe depender de la anchura del corte, el grosor de la pieza y el tamaño de la esquina. Para moldes pequeños con esquinas afiladas y cortes estrechos, son preferibles los alambres más finos. Para piezas gruesas o cortes de alta corriente, deben utilizarse alambres más gruesos.
Comparación con otros métodos de corte
El corte por hilo, o corte por hilo EDM, puede compararse con el corte por láser, el corte por agua y el corte por plasma:
Corte por láser: Utiliza un rayo láser enfocado para fundir, vaporizar o quemar el material, con un láser de densidad de alta potencia. Comúnmente utiliza láseres de pulso de CO2 para cortes precisos.
Corte de agua: Utiliza chorros de agua a alta presión, que pueden cortar cualquier material con un impacto térmico mínimo. Existen dos tipos: corte con agua corriente y corte con agua abrasiva.
Corte por plasma: Emplea arcos de plasma de alta temperatura para fundir y expulsar el material, adecuado para cortar diversos metales con notables efectos térmicos.
1. Comparación del campo de aplicación
Corte por láser: Ampliamente aplicable tanto para metales como para no metales. Adecuado para cortar tejidos, cuero y metales, con láser de CO2 para no metales y láser de fibra para metales.
Corte de agua: Adecuada para cualquier material sin deformación térmica, con buena calidad de corte y dimensiones flexibles, apta para perforar y cortar cualquier material.
Corte por plasma: Adecuado para metales como el acero inoxidable, el aluminio, el cobre, el hierro fundido y el acero al carbono, con importantes efectos térmicos y menor precisión.
Corte de alambre: Limitada a materiales conductores, requiere fluido de corte y no puede procesar materiales como el papel o el cuero que no son conductores o son sensibles a los fluidos.
2. Comparación del grosor de corte
Corte por láser: Normalmente se utiliza para cortar acero al carbono de hasta 20 mm y acero inoxidable de hasta 16 mm a nivel industrial, con una capacidad de corte de hasta 40 mm para el acero al carbono.
Corte de agua: Puede cortar materiales de 0,8 mm a 100 mm de grosor o incluso más.
Corte por plasma: Adecuado para espesores de hasta 120 mm, con una calidad óptima en torno a los 20 mm.
Corte de alambre: Normalmente maneja espesores de 40-60 mm, con un máximo de hasta 600 mm.
3. Comparación de la velocidad de corte
Corte por láser: Un láser de 1200 W puede cortar acero bajo en carbono de 2 mm de espesor a 600 cm/min y resina de polipropileno de 5 mm de espesor a 1200 cm/min. La eficacia de la electroerosión por hilo suele oscilar entre 20 y 60 mm cuadrados/min, hasta un máximo de 300 mm cuadrados/min. El corte por láser es más rápido, ideal para la producción en serie.
Corte de agua: Relativamente lento, no apto para la producción a gran escala.
Corte por plasma: Lenta con menor precisión, mejor para placas gruesas pero con bordes inclinados.
Corte de alambre: Alta precisión para metales pero velocidad lenta, a menudo requiere perforación previa o roscado para el corte, con limitaciones de tamaño.
4. Comparación de la precisión de corte
Corte por láser: Consigue cortes estrechos con gran precisión, de hasta ±0,2 mm.
Corte por plasma: Puede alcanzar una precisión de 1 mm.
Corte de agua: Sin deformación térmica, precisión de ±0,1 mm, hasta ±0,02 mm con corte dinámico por agua para eliminar la inclinación.
Corte de alambre: Normalmente alcanza una precisión de ±0,01 a ±0,02 mm, con una precisión máxima de hasta ±0,004 mm.
5. Comparación de la anchura de corte
Corte por láser: Más preciso que el corte por plasma, con una anchura de corte en torno a 0,5 mm.
Corte por plasma: La anchura de corte es mayor, alrededor de 1-2 mm.
Corte de agua: La anchura de corte es aproximadamente 10% mayor que el diámetro de la boquilla, normalmente entre 0,8 y 1,2 mm. A medida que aumenta el diámetro de la boquilla, también lo hace la anchura de corte.
Corte de alambre: La anchura de corte más estrecha, normalmente en torno a 0,1-0,2 mm.
6. Comparación de la calidad de la superficie de corte
Corte por láser: La rugosidad de la superficie no es tan buena como la del corte con agua, y la rugosidad aumenta con el grosor del material.
Corte de agua: Mantiene las propiedades originales del material alrededor del corte (a diferencia del corte por láser, que es un proceso térmico y altera las propiedades del material alrededor de la zona cortada).
Conclusión
Lo anterior proporciona una visión general básica del corte por hilo, o electroerosión por hilo. Para obtener conocimientos más especializados, como los costes del corte por hilo, procedimientos operativos específicos y cómo evaluar la calidad del corte por hilo, póngase en contacto con First Mold. Estamos a su disposición para responder a todas sus preguntas.
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