Lo que me dejó atónito cuando lo aprendí por primera vez
El mecanizado por descarga eléctrica (EDM para abreviar porque nadie lo dice completo) utiliza electricidad para cortar metal. No es una herramienta giratoria. No es un láser. Sólo... chispas.
Pequeños relámpagos controlados.
Sé que suena como si me lo estuviera inventando, pero juro que eso es literalmente lo que está pasando. Tienes un electrodo (la herramienta) y tu pieza de trabajo (lo que estás cortando), y hay un pequeño espacio entre ellos lleno de fluido dieléctrico (generalmente aceite o agua desionizada), y simplemente... lo eliminas. Una y otra vez. Miles de veces por segundo. Cada chispa vaporiza un poquito de metal.
Mi compañero de trabajo Jake (Jake diferente de cualquier otro Jake que haya mencionado, aparentemente tenemos muchos Jakes) trató de explicarme esto en mi segundo día y pensé que me estaba tomando una broma. "¿Cortamos acero con electricidad?" Sí hombre. Salvaje.
Por qué existe esto (porque el mecanizado regular funciona bien, ¿verdad?)
Así que aquí está la cuestión: el mecanizado tradicional utiliza cortadores giratorios. Molinos, tornos, todo eso. Funciona muy bien para la mayoría de las cosas.
Pero ¿y si tu parte es:
Material súper duro (como carburo o acero para herramientas endurecido)
Formas realmente complejas con esquinas estrechas
Paredes delgadas que se flexionarían o romperían con fuerzas cortantes.
Tiene características internas que no puedes alcanzar con una herramienta giratoria.
Ahí es donde entra en juego la electroerosión. Debido a que no toca físicamente la pieza (siempre hay ese pequeño espacio), no hay fuerza de corte. Y como es eléctrico, no importa qué tan duro sea el material: si conduce electricidad, puedes electroerosionarlo.
Recuerdo que teníamos este trabajo: el cliente quería estos pequeños canales de enfriamiento dentro de un molde de acero endurecido. Como pasajes de 0.020" de diámetro que se tuercen y giran. No hay forma de perforarlo, no hay manera de fresarlo. ¿Pero con electroerosión? Lo logramos. Nos tomó una eternidad, pero lo logramos.
(Bueno, técnicamente nuestro chico más experimentado, Steve, lo hizo. Observé y traté de no tocar nada porque esto era como el segundo mes para mí).
Tipos de electroerosión (y sí, hay más de uno)
Electroerosión por hilo (en qué paso la mayor parte de mi tiempo)
Esto es como... está bien, imagina una sierra de cinta, pero en lugar de una hoja, hay un alambre delgado de latón (generalmente de 0,010" de diámetro, a veces más delgado, a veces más grueso). Y en lugar de cortar con aserrado, se corta con chispas.
El alambre se mueve a través de la pieza, alimentando constantemente alambre nuevo para que siempre estés cortando con un electrodo nuevo. El alambre usado se recoge en un contenedor y se lo vende al desguace. Recibimos alrededor de $ 200 cada dos meses por cables usados, lo cual es bueno, supongo.
Nuestro taller dispone de electroerosionadoras de dos hilos:
Mitsubishi MV2400R (el de la foto, comprado usado en 2019 por unos $ 85 mil, creo. Quizás $ 90 mil)
Sodick AQ327L (más nuevo, 2022, nos costó... quiero decir $180 mil, pero no me cites sobre eso)
La electroerosión por hilo es ideal para:
A través de-cortes (cortando completamente una parte)
Trabajo de punzonado y troquelado
Piezas de precisión donde la tolerancia es estricta (normalmente mantenemos ±0,0002")
Piezas donde se necesita un acabado superficial realmente bueno
Desventajas:
LENTO. Realmente lento. El corte de acero endurecido grueso puede ser de 1 a 2 pulgadas cuadradas por hora.
Roturas de alambre. Dios mío, el cable se rompe. Estás a la mitad de un corte de 6 horas yquebrarEl cable se rompe y ahora tienes que volver a enhebrarlo y empezar de nuevo (bueno, no completamente, normalmente puedes continuar, pero sigue siendo muy molesto).
El sistema dieléctrico necesita mantenimiento constante o se vuelve raro
Electroerosión por inmersión (erosión por ariete, electroerosión por inmersión, como se llame)
Aquí es donde tienes un electrodo con forma (generalmente cobre o grafito) y lo "hundes" en la pieza de trabajo, quemando el material para crear una cavidad.
Tenemos una platina en nuestro taller: la Makino EDNC43 más antigua. Lo compré usado, creo que es del 2008 o algo así. El costo fue... ¿35 mil dólares tal vez? Funciona bien pero es más lento que los más nuevos.
Esto es lo que usas para:
Cavidades del molde
Formas 3D complejas
Agujeros ciegos y bolsillos
Grabado (aunque ahora hay mejores formas de hacerlo)
El problema con la electroerosión por plomo es que primero debes fabricar el electrodo. Entonces, si necesita hacer una cavidad de molde compleja, primero debe mecanizar un electrodo de cobre o grafito en la forma exacta que desea (pero al revés/inverso), LUEGO usa ese electrodo para grabar la cavidad en el acero.
Son como... pasos adicionales. Pero a veces es la única manera de hacer algo.
Mi primer trabajo de electroerosión por inmersión fue hacer una simple cavidad cuadrada. Me tomó 3 intentos porque seguía arruinando el cálculo de compensación del electrodo. Steve me encontró en la máquina luciendo confundido y me dijo: "¿Teniste en cuenta el sobrecorte?" y yo estaba como "¿el qué?"
Buenos tiempos. (En realidad no, me sentí como un idiota).
EDM de orificios pequeños (erosión por perforación)
No tenemos uno de estos pero los he usado en tiendas anteriores. Básicamente hace pequeños agujeros profundos utilizando un tubo giratorio de latón o cobre como electrodo.
Ideal para orificios iniciales (para electroerosión por hilo), orificios de enfriamiento en moldes, boquillas de inyectores de combustible, todo eso. Puede perforar agujeros de hasta 0,008" de diámetro, a veces más pequeños.
Estas máquinas son relativamente baratas, entre 30.000 y 40.000 dólares nuevas por una básica. Pero todavía no la hemos necesitado porque podemos subcontratar el trabajo ocasional de perforación por un precio más económico que tener la máquina en propiedad.
¿Qué tan rápido es? (Spoiler: no mucho)
Esta es la parte que frustra a los clientes que no entienden la electroerosión.
Corte preliminar por electroerosión por hilo en acero: tal vez de 10 a 20 pulgadas cuadradas por hora (depende del grosor y la configuración) Cortes superficiales (pasadas de acabado para un mejor acabado de la superficie): mucho más lento, como 5 a 10 pulgadas cuadradas por hora por pasada, y podría hacer de 3 a 4 pasadas superficiales
Electroerosión por penetración: muy variable, pero cifra entre 0,5 y 2 pulgadas cúbicas por hora para desbaste
Recibí una llamada de un cliente la semana pasada preguntando por una pieza. "¿Cuánto tiempo tardará?"
Yo: "Aproximadamente 18 horas en tiempo de máquina" Cliente: "¿Para qué? ¡Sólo mide 4 pulgadas de largo!" A mí:respiración profunda"Sí, pero es acero para herramientas H13 endurecido con cuatro cortes completos-complejos y quieres una tolerancia de 0,0001" y un acabado 8Ra, así que... sí,. 18 horas".
Se fueron a otro lugar. Volverán cuando la otra tienda no pueda hacerlo. (Esto ha sucedido antes).
El tiempo de preparación es donde realmente se pierde dinero
El corte real podría durar 18 horas, pero ¿preparado? Pueden ser otras 4 a 6 horas más fácilmente.
Tienes que:
Fije la pieza (y será mejor que esté cuadrada y nivelada o sus tolerancias estarán tostadas)
Cargue el programa (si es que tiene uno, a veces lo escribe desde cero)
Establecer los puntos cero y los datums.
Comprobar la tensión del cable y las guías.
Asegúrese de que el tanque dieléctrico esté limpio y tenga la resistividad adecuada.
Pruebe un corte en una esquina para verificar que todo esté donde cree que está.
Una vez estropeé una pieza de material de 3.000 dólares porque configuré mal mi Y-cero en 0,100". La pieza era chatarra. Me sentí mal. El jefe... no estaba contento. Pero se mostró tranquilo porque solo había estado allí 6 meses y todos cometemos errores.
(A veces todavía pienso en esa parte. Tres mil dólares. Uf.)
La situación del fluido dieléctrico
¿Recuerdas que dije que hay líquido en el espacio? Eso se llama fluido dieléctrico. Es súper importante.
Para la electroerosión por hilo utilizamos agua desionizada con aditivos especiales. Debe mantenerse en la resistividad correcta: si es demasiado conductiva, se producirán cortocircuitos en el arco, si no es lo suficientemente conductora, las chispas no se formarán correctamente.
Tenemos este sistema DI (sistema de desionización) que filtra y mantiene el agua constantemente. Cuesta como 8.000 dólares cuando lo compramos. Necesita cambios de resina cada 6 a 12 meses a $400 cada uno.
El agua huele raro. No está mal, sólo... raro. Y hace frío porque la máquina tiene un enfriador para mantenerla a unos 68 grados F. En verano, cuando hace 95 grados F afuera y el aire acondicionado de nuestro taller apenas puede mantener el ritmo, meter la mano en el tanque dieléctrico es algo agradable en realidad.
Para la electroerosión por penetración utilizamos dieléctrico-a base de aceite. Huele fatal, se mete por todas partes, se incendia si no tienes cuidado (a nosotros todavía no nos ha pasado, toco madera, pero he oído historias).
Precisión y acabado superficial (la parte realmente interesante)
Aquí es donde realmente brilla el EDM.
La electroerosión por hilo puede contener fácilmente ±0,0002" (eso es 0,005 mm para ustedes, amigos del sistema métrico). ¿En un buen día con todo marcado? Hemos alcanzado ±0,0001", lo cual es una locura.
El acabado de la superficie depende de la configuración -: el corte preliminar puede ser 125Ra o peor, pero después de 3 o 4 pasadas puede llegar a 8Ra o mejor. Es esta extraña superficie casi de vidrio lo que realmente satisface a la vista.
La electroerosión por penetración puede lograr un acabado superficial aún mejor si realmente lo necesita. He visto acabados 4Ra que parecen espejos. Pero eso lleva una eternidad.
La precisión proviene del hecho de que no hay desviación de la herramienta (porque no hay fuerza de corte), no hay desgaste de la herramienta en el sentido tradicional y las máquinas modernas tienen un servocontrol realmente bueno.
Tipos y configuraciones de cables (poniéndose nerd por un segundo)
El alambre estándar es de latón, generalmente de 0,010" de diámetro para la mayoría de los trabajos. Pero también hay:
Cable de 0,008" para esquinas más estrechas
Alambre de 0,012" para desbastar piezas gruesas más rápido
Alambres recubiertos (recubiertos de zinc o tungsteno) para aplicaciones específicas
Alambre de molibdeno para casos especiales (no lo tenemos en stock, es demasiado caro)
¿Consumimos entre 20 y 30 bobinas de alambre al mes? Cada carrete cuesta entre 80 y 120 dólares, según el tipo y dónde lo compremos. Se suma.
Las configuraciones son todo este oscuro arte del amplificador, tiempo de encendido-, tiempo de apagado-, voltaje, tensión del cable, presión de descarga... hay como 20+ parámetros que puedes modificar. Las máquinas más nuevas tienen configuraciones-automáticas que funcionan bien, pero para trabajos complicados hay que hacerlo manualmente.
Steve tiene un cuaderno (literalmente un cuaderno de papel) con todas sus configuraciones favoritas para diferentes materiales. Ha estado haciendo esto durante 25 años y simplemente... lo sabe. Todavía estoy aprendiendo. Tengo configuraciones que funcionan pero no están optimizadas como las suyas.
Costos (también conocido como por qué cobramos tarifa de tienda de $ 150 por hora)
Pago por máquina: ~$2,800/mes (para el Sodick más nuevo, el Mitsubishi está pagado) Transferencia bancaria: ~$2,000/mes
Filtros/resina/mantenimiento: ~$800/mes Consumo de energía: probablemente $400-500/mes solo para el sistema DI del EDM: $400-500/año en resina Consumibles varios (guías, alimentadores de energía, etc.): $1200/año
Además, ya sabes, el alquiler del edificio, mi salario, el salario de Steve, el seguro, todo eso.
Entonces, cuando cotizamos $150/hora por tiempo de electroerosión por hilo, no nos estamos haciendo ricos. Es simplemente... lo que cuesta ejecutar estas cosas.
Una vez un cliente discutió conmigo sobre la tarifa. "¡Puedo conseguir fresado CNC por $85 la hora!"
Sí, amigo, pero tu fresadora CNC no puede cortar acero para herramientas endurecido con una tolerancia de 0,0002" sin fuerza de corte, así que... manzanas y naranjas.
Problemas comunes (que me dan ganas de gritar)
Roturas de alambre-- Ya mencioné esto pero vale la pena repetirlo. No hay nada peor que regresar del almuerzo y encontrar la máquina parada con un cable roto después de 4 horas de un corte de 10 horas. El Sodick más nuevo tiene reenhebrado automático, lo que ayuda, pero en el Mitsubishi hay que enhebrar manualmente. Cosas divertidas.
Contaminación dieléctrica-- Si el tanque se ensucia (partículas metálicas, aceites, lo que sea), la calidad del corte se va al carajo. Se supone que debemos limpiar el tanque semanalmente. ¿Lo hacemos? Ehh... más bien cada 2-3 semanas si somos honestos. Probablemente debería hacerlo más.
Errores de servo-- A veces la máquina piensa que hay un cortocircuito cuando no lo hay, o viceversa, y aparecen estos extraños errores de servo el . 90% de las veces que un reinicio lo soluciona. El otro 10% lo llamas al técnico.
Problemas de reducción-- La electroerosión por hilo puede cortar recto o cónico (paredes en ángulo). A veces quieres reducirlo, a veces no. Conseguir la compensación del cono exactamente correcta es... complicado. Una vez arruiné esto en un juego de troqueles y las piezas no se ensamblaban. Tuve que recortarlos. Ese fue un mal día.
Desgaste de electrodos(erosionadora de plomo): su electrodo de cobre o grafito se desgasta a medida que lo usa. Tienes que compensar esto. A veces se fabrican varios electrodos para un trabajo porque el primero se desgasta a la mitad. Es molesto.
El programa falla-- Una vez perdí un programa de 12 horas debido a una falla de la PC. No había ahorrado lo suficiente recientemente. Tuve que recrear 3 horas de trabajo. Ahora ahorro obsesivamente. Ctrl+S es memoria muscular.
¿Vale la pena aprender?
cruje los nudillos porque obviamente soy parcial aquí
Mira, la electroerosión es una habilidad de nicho. No todos los talleres tienen estas máquinas. ¿Pero las tiendas que lo hacen? Pueden cobrar tarifas superiores porque no todos pueden hacer este trabajo.
En este momento gano alrededor de $28 por hora como operador/programador de electroerosión. Steve gana cerca de $38 por hora porque tiene mucha más experiencia y puede manejar cosas realmente complejas. Eso es... ¿decente? No es sorprendente, pero es mejor que las tarifas generales de mecanizado en nuestra área, que rondan los $ 20-22 por hora.
La seguridad laboral parece bastante buena. Siempre estamos ocupados. Talleres de moldes, aeroespacial, dispositivos médicos, herramientas y matrices: todas estas industrias necesitan trabajo de electroerosión.
Comparándolo con otros procesos
VS. Fresado CNC:
EDM: sin fuerzas de corte, funciona con materiales duros, puede crear formas intrincadas
CNC: más rápido, más económico por hora, más versátil para materiales blandos
Cuándo utilizar electroerosión: materiales duros, no se permite deflexión, características internas complejas
VS. Corte por láser:
EDM: mejor precisión, sin zona afectada por el calor, puede trabajar con materiales gruesos
Láser: MUCHO más rápido, bueno para láminas delgadas, más económico para cortes 2D simples
Cuándo utilizar la electroerosión: materiales gruesos, tolerancias estrictas, características 3D
VS. Chorro de agua:
EDM: Mejor precisión y acabado, funciona solo con materiales conductores
Chorro de agua: más rápido, funciona sobre cualquier cosa (incluso vidrio o piedra), capacidad para materiales más gruesos
Cuándo usar electroerosión: necesita precisión, desea un buen acabado, el material conduce electricidad
Todos tienen su lugar. He visto tiendas con los tres.
El futuro de estas cosas
Las máquinas más nuevas son cada vez más rápidas con mejores generadores y sistemas de control. El Sodick que compramos en 2022 es un 30% más rápido que el Mitsubishi para el mismo trabajo.
También hay más automatización: enhebrado automático de cables, medición automática, cambio automático de herramientas para electroerosión por penetración. Hace la vida más fácil.
Algunos talleres están entrando en la automatización con robots que cargan y descargan piezas. Aún no hemos llegado a ese punto (demasiado pequeño), pero eventualmente podría verlo.
La programación asistida por IA-también está empezando a ser algo que es... ¿interesante? Un poco aterrador para la seguridad laboral, pero también podría facilitar la programación. El jurado aún no ha decidido.
Entonces, ¿cuál es el resultado final?
se recuesta y se da cuenta de que esto se ha vuelto muy largo otra vez.
La electroerosión es un proceso súper útil pero especializado en el que la mayoría de la gente nunca piensa. ¿Pero ese teléfono que sostienes? Probablemente tenga piezas fabricadas con electroerosión. ¿El coche que conduces? Se utilizó electroerosión para fabricar algunos de los moldes para piezas de plástico. ¿Implantes médicos? Electroerosión.
Está en todas partes, simplemente escondido.
Si está pensando en dedicarse a la fabricación, las habilidades de electroerosión son valiosas. No es tan exigente físicamente como el mecanizado manual, el salario es decente y siempre hay trabajo.
Si es propietario de una tienda y está pensando en comprar un electroerosionador... investigue. Son caros, lentos, pero para determinados trabajos son irremplazables. Probablemente no sobreviviríamos sin el nuestro.
Si simplemente tienes curiosidad por saber qué diablos es el EDM... bueno, ya lo sabes. Es un rayo controlado que corta el metal. Genial, ¿verdad?
Si tienes curiosidad sobreelectroerosión por plomodespués de leer todo esto? Hombre, ahí es donde se vuelve realmente interesante-ver cómo un electrodo quema lentamente una cavidad en acero endurecido es como... fascinante. Deberías visitar una tienda y verla en persona algún día. Mucho más genial que yo divagando sobre eso aquí.