Lavorazione per elettroerosione: innovazione e precisione

lavora

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.

Si basa su un processo di funzionamento innovativo che, a differenza dei metodi di lavorazione tradizionali, permette di modellare i materiali conduttivi con precisione micrometrica. 

Nello specifico, l’elettroerosione si basa essenzialmente su tre elementi: 

  • l’elettrodo, che può essere di forme e materiali diversi (dal rame alla grafite, ad esempio), funge da “fonte” delle scariche elettriche;
  • il pezzo da lavorare, di norma immerso in uno specifico fluido dielettrico;
  • il fluido dielettrico, che ha la funzione di controllare la dispersione delle scariche elettriche rimuovendo anche i residui della lavorazione.  

Ora, devi sapere che durante il processo di elettroerosione il pezzo da lavorare e l’elettrodo non entrano mai in contatto diretto tra loro. 

Ma, al contrario, una serie di scariche elettriche condotte dal fluido dielettrico che partono dall’elettrodo erodono il materiale in modo controllato. 

Così facendo, si possono lavorare anche i materiali molto duri o molto fragili, difficili da trattare con metodi meccanici tradizionali. 

Scendiamo nel dettaglio.

Come avviene il processo di elettroerosione?

Il processo di elettroerosione si svolge in una serie di fasi ben distinte

Per prima cosa, si immerge il pezzo da lavorare nel fluido dielettrico, che gioca un ruolo essenziale per la buona riuscita della lavorazione. 

L’elettrodo, invece, viene posizionato ad una distanza di circa 25 µm, creando così uno specifico gap di scintilla

Una volta predisposti gli strumenti in modo corretto, si passa alla lavorazione vera e propria.

L’elettrodo viene alimentato con una tensione a polarità positiva, mentre il materiale da lavorare con una polarità negativa. 

In questo modo, gli elettroni vengono liberati dal materiale e colpiscono gli atomi del fluido dielettrico. 

Ed è proprio questo “impatto” a provocare la ionizzazione del fluido, trasformandolo da isolante a conduttore di elettricità.

Si verifica poi una sequenza di scariche elettriche che, in un secondo momento, creano diverse micro-esplosioni sulla superficie del pezzo.

Ed ecco che, grazie a questo processo, il materiale viene asportato con precisione. 

In effetti, il fluido dielettrico funge non solo da mezzo conduttore per le scariche oltre ma si trasforma anche in “plasma”, contribuendo così la lavorazione del materiale. 

Il materiale asportato dal pezzo si mescola al fluido dielettrico sotto forma di particelle metalliche, che vengono poi rimosse dal sistema per mantenere l’efficacia del processo. 

L’accuratezza dell’intero processo è tale da consentire lavorazioni complesse, da fori di precisione e forme dettagliate.

gap di scintilla

Tipi di elettroerosione: a filo e a tuffo

L’elettroerosione si può utilizzare in diversi modi, ciascuno adatto a specifiche applicazioni e requisiti di lavorazione. 

Le principali tipologie sono due:

  1. l’elettroerosione a filo;
  2. l’elettroerosione a tuffo.

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 fini o profili intricati.

Elettroerosione a Tuffo

Nell’elettroerosione a tuffo, conosciuta anche come “sinking 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.

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
acciaio da lavorare

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.

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;
  • Riduzione dell’usura degli utensili: gli elettrodi utilizzati nell’EDM subiscono meno usura rispetto agli utensili nelle lavorazioni meccaniche tradizionali.

Limiti dell'Elettroerosione

  • Velocità di lavorazione: il processo di elettroerosione può essere più lento rispetto ai metodi tradizionali, soprattutto per grandi volumi di materiale da rimuovere, proprio per la precisione che viene garantita;
  • Costo di produzione: trattandosi di una tecnica innovativa, i costi operativi e di manutenzione per le macchine EDM potrebbero essere elevati; 
  • Rugosità superficiale: la superficie lavorata con EDM può presentare una certa rugosità, che potrebbe richiedere ulteriori finiture;
  • 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. 

Da non escludere, inoltre, l’apertura a nuove tecniche per settori come l’aerospaziale, la medicina e la microelettronica.

Conclusione

Alla luce di quanto emerso nel corso dell’articolo, l’elettroerosione è una tecnica di fondamentale importanza nell’industria manifatturiera. 

Capace di rispondere a sfide produttive sempre più complesse, l’EDM rappresenta senza alcun dubbio il futuro delle tecnologie di produzione. 

Se hai bisogno di maggiori informazioni, il team di Rodofil è a tua completa disposizione. 

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