L’elettroerosione è una tra le tecnologie di lavorazione di precisione più conosciute, utilizzate e apprezzate nel settore manifatturiero.
Grazie alle sue caratteristiche, l’elettroerosione permette infatti di produrre componenti con estrema precisione, oltre che parti meccaniche complesse con tolleranze ristrette.
Analizziamo l’argomento da vicino: che cos’è l’elettroerosione? Come funziona? Come può essere utilizzata e quali sono le sue applicazioni pratiche?
Indice
Che cos’è l'elettroerosione?
L’elettroerosione, conosciuta anche con l’acronimo EDM (l’inglese Electrical Discharge Machining) è una tecnologia di lavorazione di precisione che viene utilizzata prevalentemente nell’industria meccanica.
L’elettroerosione si basa sulla capacità di modificare la materia mediante scariche elettriche.
È importante precisare che l’elettroerosione è applicabile solo a materiali con elevata conducibilità, essenzialmente i metalli.
Questo processo avviene grazie alla combinazione di calore ed elettricità, che insieme riescono a rimuovere efficacemente numerose particelle di metallo.
Per completare il processo, è necessario rispettare specifiche condizioni.
Per avviare il processo elettroerosivo quando si lavora un pezzo di metallo, sono indispensabili un elettrodo e un liquido dielettrico, solitamente composto da olio fluido.
Come avviene il processo di elettroerosione?
Il processo di lavorazione per elettroerosione inizia con la preparazione del pezzo, che viene immerso in un fluido dielettrico, solitamente un olio specifico per questo tipo di lavorazione.
Successivamente, si procede con l’alimentazione elettrica: l’elettrodo viene alimentato con polarità positiva, mentre il pezzo da lavorare è alimentato con polarità negativa. Durante il processo, l’elettrodo e il pezzo non entrano mai in contatto diretto, mantenendosi a una distanza di circa 25 µm. I residui della lavorazione risultano essere gas e sfere metalliche, simili a polvere metallica.
La lavorazione si sviluppa attraverso diverse fasi.
All’inizio, una volta raggiunta una certa tensione, gli elettroni vengono liberati dal catodo, il pezzo alimentato negativamente.
Questi elettroni colpiscono gli atomi e le molecole del fluido dielettrico, generando ioni positivi e negativi in un effetto a catena. Di conseguenza, il fluido dielettrico si ionizza completamente, diventando un conduttore e permettendo il passaggio della corrente.
Il fluido ionizzato raggiunge poi lo stato di plasma, una sostanza composta da atomi ed elettroni liberi, incandescente e ionizzata, capace di fondere e vaporizzare piccole porzioni sia del pezzo che dell’utensile. Dopo ogni scarica elettrica, la tensione diminuisce fino ad annullarsi, poiché i condensatori si scaricano.
I condensatori iniziano poi ad accumulare energia fino a raggiungere una tensione sufficiente per innescare un’altra scarica, ripetendo il processo.
Questo ciclo continuo di scariche elettriche e pause permette di rimuovere il materiale dal pezzo con grande precisione, utilizzando il potere erosivo del plasma.
Tipi di elettroerosione: a filo a tuffo e microforatura
L’elettroerosione si può utilizzare in diversi modi, ciascuno adatto a specifiche applicazioni e requisiti di lavorazione.
Le principali tipologie sono due:
- l’elettroerosione a filo;
- l’elettroerosione a tuffo;
- microforatura a elettroerosione
Elettroerosione a Filo
L’elettroerosione a filo (o Wire EDM), richiede l’utilizzo di un filo sottile e continuo, generalmente di rame o ottone, come elettrodo.
Questo filo è teso e movimentato in modo da tagliare il pezzo da lavorare, seguendo un percorso programmato per creare forme complesse e dettagliate.
Durante la lavorazione, il filo non tocca mai il materiale, ma rimuove il metallo tramite scariche elettriche.
Questo metodo è particolarmente efficace per la produzione di geometrie complesse, con elevata precisione e finiture di qualità, ideale per componenti che richiedono tagli cilindrici, conici o profili complessi.
Elettroerosione a Tuffo
Nell’elettroerosione a tuffo, conosciuta anche come “Die sinking EDM” o “Plunge EDM”, si utilizza invece un elettrodo solido, spesso realizzato su misura per adattarsi alla forma che si desidera ottenere sul pezzo.
In questo caso, l’elettrodo viene avvicinato gradualmente al pezzo immerso nel fluido dielettrico, erodendo il materiale per creare forme cave o rientranze complesse. Questo tipo di elettroerosione è indicato per creare forme e cavità che sarebbero altrimenti difficili da realizzare, permettendo una grande libertà di design.
Entrambe le tecniche hanno applicazioni uniche e offrono vantaggi specifici in termini di precisione, versatilità e qualità della finitura superficiale.
La scelta tra elettroerosione a filo e a tuffo dipende dalla natura del pezzo da lavorare e dalle specifiche richieste di produzione, naturalmente.
Microforatura
La microforatura EDM è una lavorazione di precisione essenziale per realizzare fori di diametro estremamente ridotto, impossibili da ottenere con le tecnologie di foratura tradizionali.
Questa tecnica è altamente versatile e strategica per il settore delle lavorazioni meccaniche di precisione: spesso, il pezzo da lavorare deve essere perforato prima di procedere con altre lavorazioni.
Materiali e Applicazioni dell'Elettroerosione
L’elettroerosione può essere applicata ad una vasta gamma di materiali conduttivi.
Tra i materiali conduttivi usati più spesso nei processi di elettroerosione troviamo:
- acciaio
- titanio
- alluminio
- inconel
- rame
- bronzo
Applicazioni settoriali
L’elettroerosione trova impiego in molteplici settori, grazie alla sua precisione e capacità di creare geometrie complesse. Alcune delle applicazioni più rilevanti includono:
- Aero-Spaziale: produzione di componenti con requisiti di precisione elevatissimi.
- Medicale: creazione di strumenti chirurgici e componenti per impianti.
- Automobilistico: fabbricazione di parti motore e altri componenti di precisione.
- Micro-Meccanica: realizzazione di parti di dimensioni ridotte con tolleranze stringenti.
- Stampi e Matrici: produzione di stampi per la produzione di plastica e metallo.
- Alimentare: produzione di singoli componenti delle macchine utilizzate nella produzione alimentare, nel filling e nel confezionamento.
- Ricerca scientifica.
Vantaggi e Limiti dell'Elettroerosione
Abbiamo quindi visto che l’elettroerosione di distingue grazie alla sua versatilità e alla sua precisione.
Analizziamone i punti di forza e i limiti.
Vantaggi dell'Elettroerosione
- Elevata precisione: l’EDM consente di lavorare con tolleranze estremamente strette, producendo pezzi di alta precisione;
- Capacità di lavorare materiali molto duri: materiali come il titanio e il carburo di tungsteno, difficili da lavorare con tecniche tradizionali, sono facilmente trattabili con l’elettroerosione;
- Complessità geometrica: l’EDM permette di creare forme complesse e curate nei minimi dettagli;
- Basso rischio di deformazioni meccaniche: grazie alla mancanza di contatto diretto tra l’elettrodo e il pezzo da lavorare, l’elettroerosione previene la creazione di deformazioni meccaniche;
- Flessibilità di lavorazione: l’elettroerosione è adatta per una vasta gamma di applicazioni e materiali;
Limiti dell'Elettroerosione
- Velocità di lavorazione: il processo di elettroerosione può essere più lento rispetto ai metodi tradizionali;
- Limitazioni sui materiali: solo i materiali conduttivi sono lavorabili con l’elettroerosione, limitando l’uso a determinati tipi di materiali.
- Gestione dei fluidi dielettrici: è necessario un attento controllo e manutenzione del fluido dielettrico, che può comportare costi e complessità aggiuntive
Innovazioni e tendenze future nell'elettroerosione
Che l’elettroerosione sarà oggetto di migliorie ed innovazioni tecnologiche per massimizzarne l’efficacia, è ormai un dato di fatto.
Possiamo ipotizzare:
- lo sviluppo di sistemi di controllo più avanzati per migliorare, ancor di più, l’accuratezza e l’efficienza delle scariche elettriche;
- la creazione di nuovi materiali per gli elettrodi, per migliorarne la conduttività e la resistenza all’usura;
- l’ottimizzazione delle proprietà dei fluidi elettrici, per aumentarne l’efficienza e ridurne l’impatto ambientale;
- una maggiore automazione ed integrazione con altri sistemi di produzione con l’obiettivo di incrementare l’efficienza produttiva dei macchinari.
Conclusione
Alla luce di quanto emerso nel corso dell’articolo, l’elettroerosione è una tecnica di fondamentale importanza nell’industria manifatturiera.
Se hai bisogno di maggiori informazioni, il team di Rodofil è a tua completa disposizione.
