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(Electroerosión)

Más rápido y con más precisión

Teófilo París. Gerente de Suntec Maquinaria Técnica, S.L.15/04/2002

El procedimiento electroquímico de penetración PEM más desarrollado actualmente permite la mecanización rentable de estructuras miniaturizadas en casi todos los metales.


Faraday puso las bases: Primero se produjo un sorprendente murmullo, después una ovación frenética a través de toda la Sala de Conferencias del Instituto Real Londinense. Michel Faraday terminó su primer "Discurso del Viernes Noche" con el experimento de la transformación del magnetismo en electricidad.
El autodidacta que vino al mundo en Londres, hace 210 años, descubrió la inducción sin ninguna preparación académica, y la presentó delante de expertos.
Hasta hoy todos los conocimientos están unidos a la "Jaula Faraday". Es sorprendente los conocimientos que Faraday tenía aún cuando los ingleses no tenían la capacidad de darle forma o definirlos matemáticamente.
También tuvo gran éxito en el entonces nuevo campo de la electroquímica.
Investigó en los efectos químicos de la electricidad y formuló las leyes de Faraday. Definió la relación entre el fluido de la corriente y la cantidad de material retirado en los polos. De Faraday nos han quedado los conceptos electrolisis, electrolito, electrodo, ánodo y cátodo. Continuamos la pequeña historia del desarrollo de los procedimientos electroquímicos de arranque.
Muchos años después de Faraday, a principios de 1920, Pirani y Schröler desarrollaron un procedimiento electroquímico para realizar orificios. Más tarde Gusseff patentó en 1930 un procedimiento electroquímico de penetración en húmedo. Las primeras aplicaciones industriales en materiales de difícil mecanización se produjeron durante la Segunda Guerra Mundial y en los años 50 en la industria aeronáutica y aeroespacial.

PROCEDIMIENTO MEJORADO DE ARRANQUE ELECTROQUIMICO PARA PRODUCTOS DE MAÑANA

Las exigencias en nuevos productos aumentan con rapidez. Deben ser más sencillos, rápidos, precisos, silenciosos y seguros. Para cumplir estas necesidades es necesario contar con mejores materiales. Importante es no solamente disponer de nuevos materiales, sino que también es necesario asegurar su mecanización rentable.
En el arranque electroquímico se ha conseguido una considerable mejora mediante el procedimiento PEM (Mecanización Electroquímica de Precisión) debido al mejoramiento de la técnica del proceso y al haber conseguido una concepción de máquina totalmente innovadora.
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En orificios profundos se produce una menor conicidad que mediante otro electrodo de forma, por ejemplo por interpolación, puede corregirse.

Con ello pueden mecanizarse contornos y filigranas en materiales de alto rendimiento, con respeto al medio ambiente. Probablemente ninguna otra tecnología ofrece una gama de posibilidades similar, empezando por piezas mecánicas, eléctricas, neumáticas e hidraúlicas en la técnica de direcciones, regulación en los campos de automoción, espacial y aeronaútica, hasta incluso la técnica de la medicina. Para ello se parte de un dato importante y es que la técnica del proceso se ha mejorado considerablemente. Se ha conseguido disminuir la distancia de trabajo entre el electrodo y la pieza hasta 10 micras para perfeccionar considerablemente la perfección de la huella.
Con ello la mecanización por penetración electroquímica aventaja a otros sistemas en la mecanización de formas geométricas complicadas. Además, el procedimiento PEM ofrece las ventajas conocidas de la mecanización electroquímica como por ejemplo, mejor calidad superficial, además de no existir desgaste de electrodo y conseguir una velocidad de trabajo mas alta.
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Punzón realizado con el procedimiento PEM

Es posible la ejecución de estructuras en miniatura en casi todos los metales, también en materiales de bajo magnetismo, aceros de alta resistencia así como en superaleaciones, que de lo contrario no se pueden mecanizar o se puede pero con grandes esfuerzos.
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FUNDAMENTOS DEL PROCEDIMIENTO

La lista de las publicaciones es muy extensa. Se han realizado estudios sobre el procedimiento PEM en el Instituto de la Máquina Herramienta y Procesos de Fabricación de la Universidad Técnica de Berlín, y en el Instituto de la Técnica de Microsistemas de Friburgo.
Las ventajas del procedimiento PEM se pueden resumir en una mayor precisión de las piezas y una considerable mayor rentabilidad mediante una mecanización electroquímica modificada.
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Rueda de turbina de material 1.4914 de dimensiones 45 x 7 mm, una distancia
entre álabes de 1,6 mm y una profundidad de álabe de 3,2 mm.
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Pieza de sensor de una aleación con base de nickel, de bajo magnetismo, recocido
final. El material es blando, tenaz, y muestra un alto comportamiento por la
conformación en frío. PEM consigue pequeñas estructuras, conservando
completamente las propiedades magnéticas.
 


DE PEQUEÑO A LO MAS PEQUEÑO

Los principios de reducción e integración son tenidos en cuenta cada vez en más campos. Piezas y sistemas no sólo deben ser más compactos y con ello necesitar menos espacio, sino también utilizar menos material y energía. El desarrollo del mercado actual con la tendencia de ir cada vez a lo más pequeño, supone para PEM una ventaja añadida en la mecanización de microprecisión. El proceso de trabajo mejorado se desarrolla en dos etapas:
  1. Apertura de la distancia de trabajo (gap): Evacuación de los materiales arrancados y conducción de electrolito limpio.
  2. Cierre de la distancia de trabajo: El electrodo se aproxima frontalmente hasta 10 micras. El impulso de corriente, que es quien arranca el material, es liberado.
Las ventajas del procedimiento PEM pueden resumirse en:
  • Control del proceso más preciso mediante una distancia frontal de trabajo entre el electrodo y la pieza de 10 micras.
  • Consecuentemente un mejoramiento de la precisión de la huella
  • El mejoramiento de las condiciones de limpieza


VENTAJAS EN LA PRACTICA

Como consecuencia de lo anterior PEM ha sacado al mercado un sistema de mecanización innovador para la mecanización por penetración electroquímica. En principio no existe o es muy pequeño el desgaste del electrodo. Por ejemplo pueden mecanizarse 6.000 piezas de acero de herramientas con alto contenido de cromo, con un solo electrodo. Debido al proceso complejo, la concepción y la ejecución de los electrodos es distinto que para la electroerosión. Por ello existe también una ventaja en cuanto a costes.
Pueden instalarse dispositivos de sujección múltiples, quedando garantizado el paralelismo con el proceso PEM.
Debido a la capacidad técnica del procedimiento PEM, y a la conducción uniforme del caudal del electrolito, es posible una mayor velocidad de trabajo. La secuencia de arranque de material, dependiendo del tipo de material, está entre 500 y 700 mm por minuto, con un avance de 0,1 a 0,5 mm por minuto.
En taladros profundos se produce una menor conicidad que, además, con otro electrodo de forma se puede corregir.
La misión del electrolito es la conducción de corriente, el transporte del material arrancado y la evacuación de calor.
En nuestro caso no es necesario tomar medidas de seguridad, porque a diferencia del dieléctrico en las máquinas de electroerosión por penetración, nuestro electrolito consiste en una solución de agua salada, respetuosa con el medio ambiente.
El electrolito produce un efecto de oxidación por lo que la máquina está fabricada con un basamento de granito y ejecución en acero inoxidable.
Otras ventajas del sistema PEM son la mejor calidad superficial y un aspecto de la pieza terminada mucho más decorativo. No existen alteraciones en la pieza dado que el proceso no produce ninguna influencia ni térmica ni mecánica.

6) METALUNIVERS Abril 2002

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