Qu'est-ce que l'électroérosion à fil ?

Qu'est-ce que l'électroérosion à fil ?

1.Quel est le principe de l'électroérosion à fil ?

L'usinage par électroérosion à fil (Wire EDM) est un processus d'usinage non traditionnel basé sur le principe de l'usinage par électroérosion. Il est couramment utilisé pour couper des matériaux durs, tels que l'acier à outils trempé et le carbure cémenté, et peut produire des pièces métalliques aux formes géométriques complexes.

    Le principe de fonctionnement de base de Wire EDM peut être illustré par un diagramme.

    Le fil de coupe [2] est alimenté à partir d'une bobine de fil [1] à travers des rouleaux de guidage [3] et un ensemble de guidage [4]. Pour résister à l'usure, l'ensemble de guidage est généralement réalisé en diamant. Le fil de coupe est finalement collecté sur une bobine réceptrice [5] ou coupé en petits morceaux au fur et à mesure de sa consommation. Grâce à une connexion d’alimentation électrique, le fil de coupe fait office de cathode et la pièce fait office d’anode. Lorsque l'électrode (dans ce cas, le fil de coupe) est rapprochée de la pièce à usiner, une décharge d'étincelle se produit, provoquant le retrait de matière de la pièce à usiner. La décharge est soutenue par un fluide diélectrique [6], qui contribue à refroidir le matériau ; le processus peut également être entièrement immergé dans le fluide diélectrique. L'éclateur [7] fait que le profil usiné est légèrement plus grand que le diamètre du fil [8]. La trajectoire d'usinage est généralement contrôlée par le mouvement de la pièce dans le plan horizontal.

    Le processus Wire EDM peut être divisé en trois étapes.

    1. Formation d'arc entre l'électrode et la pièce : dans l'électroérosion à fil, un fil métallique fin et conducteur est utilisé comme électrode. La distance entre l’électrode et la pièce est très petite, mais il n’y a pas de contact physique direct. En appliquant une haute tension, une décharge en arc se forme.

    2. L'arc crée une région à haute température et haute pression : l'énergie générée par la décharge d'arc est très élevée, ce qui fait que le métal sur la surface de la pièce est chauffé instantanément à une température élevée. Cette région à haute température et haute pression permet l'évaporation et la corrosion de la surface métallique.

    3. Corrosion et élimination du métal : dans la région des hautes températures et des hautes pressions, le métal commence à se corroder et à se dissoudre. Les particules métalliques corrodées sont emportées par les ondes de choc, permettant ainsi d'éliminer la matière de la pièce métallique. L'arc se déplace continuellement entre l'électrode et la pièce, permettant à l'ensemble du processus de découpe de former la forme souhaitée sur la surface métallique. L'enlèvement de matière dans l'électroérosion à fil se produit en raison de l'effet d'étincelles sur la surface de la pièce. Ces étincelles ne sont pas un courant continu mais plutôt des décharges électriques de courte durée qui se produisent des millions de fois par seconde. Lors de l'usinage de zones fermées, la pièce à usiner pour une machine d'électroérosion à fil a un trou traversant comme point de départ pour la coupe, et le fil doit être enfilé à travers ce trou avant de commencer la coupe ;

    Le processus d'insertion du fil du guide supérieur au guide inférieur est appelé enfilage. Les machines d'électroérosion à fil peuvent avoir un système de filetage automatique ou peuvent nécessiter une réalisation manuelle. De plus, le système dispose généralement d'un capteur pour détecter la rupture de fil pendant le processus de coupe par fil EDM.

Quels matériaux conviennent à l'électroérosion à fil ?

L'électroérosion à fil est très pratique pour l'usinage de matériaux durs et cassants, tels que l'acier à outils, l'acier à outils trempé, le carbure cémenté, l'Inconel et d'autres matériaux difficiles à usiner avec les méthodes traditionnelles. Il est également utilisé pour l’usinage de pièces aux contours complexes dans les industries aérospatiale ou médicale.

En plus de cela, le Wire EDM peut également être utilisé pour couper tout matériau conducteur, notamment le cuivre, le laiton, l'aluminium, l'Hastelloy, etc.

Le graphite peut-il être découpé avec l'électroérosion à fil ?

Oui, les machines Wire EDM peuvent couper le graphite. Cependant, le graphite est fragile et nécessite une manipulation soigneuse, et la vitesse de coupe est très lente. De plus, il est préférable d'usiner le graphite de manière conventionnelle par fraisage, en utilisant l'électroérosion à fil pour les contours complexes. De cette manière, le processus peut être rendu plus économique et plus rapide. Après EDM, le graphite doit être séché pour éliminer l'humidité.

Le titane peut-il être usiné par EDM ?

Oui, les machines Wire EDM peuvent couper des alliages de titane. Un fil de coupe en laiton zingué (électrode) peut être utilisé pour obtenir une meilleure vitesse et une meilleure finition de surface. De plus, la rupture de fil peut être un problème pendant le processus de coupe, qui peut être minimisé en ajustant la valeur du courant et la durée du « temps d'arrêt d'impulsion ».

Avantages, inconvénients et limites de l'électroérosion à fil

Avantages : L'électroérosion à fil est un procédé de découpe précis qui peut être utilisé pour découper des profils difficiles avec des tolérances serrées, et même des pièces de petite taille qui ne peuvent pas être découpées par les procédés d'usinage traditionnels. Il peut facilement couper des métaux mous comme le laiton et le cuivre, des matériaux cassants comme le graphite et des matériaux durs comme le carbure cémenté et l'Inconel. L'électroérosion à fil peut couper des pièces d'une hauteur allant jusqu'à 300 mm ou d'un poids allant jusqu'à 1 000 kilogrammes. Il peut être utilisé pour couper des angles vifs (avec un rayon négligeable) sans laisser de bavures ni de marques d'outils. L'électrode est un simple fil dans la machine Wire EDM, le coût de l'outil est donc relativement faible.

Inconvénients et limites : Le fil EDM ne peut être utilisé que pour couper des matériaux conducteurs. La vitesse de coupe ou le taux d'enlèvement de matière de l'électroérosion à fil est faible et peu économique, c'est pourquoi elle est souvent utilisée pour l'usinage de matériaux très durs ou de profils difficiles à usiner. L'électroérosion à fil peut laisser une couche de refonte sur la surface de la pièce, ce qui nécessite des opérations secondaires telles que le polissage pour l'éliminer. La rupture de fil est un problème en Wire EDM, entraînant une perte de temps et de matière de fil. Le fil (électrode) du Wire EDM ne peut pas être réutilisé et est jeté après une seule utilisation, ce qui augmente les coûts.