La tecnica di lavorazione per elettroerosione consente di lavorare materiali conduttori, quali ad esempio i metalli, sfruttando l’instaurarsi, ad intervalli prestabiliti, di scariche elettriche tra il pezzo e l’elettrodo. Il procedimento elettroerosivo è detto anche EDM, acronimo di Electric Discharge Machining.

Elettroerosione: principio di funzionamento

Il processo parte dall’avvicinamento dell’elettrodo (catodo con polarità positiva) al pezzo (anodo con polarità negativa). Quando la tensione continua ha raggiunto un certo valore, sotto l’azione del campo elettrico degli elettroni si liberano dal catodo e nel loro cammino urtano atomi o molecole del fluido dielettrico dando origine a ioni positivi ed elettroni. Il fluido dielettrico ionizzato si trasforma in un conduttore e lascia passare la corrente elettrica sotto forma di scariche che colpiscono violentemente il pezzo. Si genera dunque una densità di potenza termica elevatissima che provoca il rammollimento, la fusione ed una parziale vaporizzazione di una piccola zona della superficie in lavorazione.

Quando la tensione cade a zero cessa l’arco elettrico e di conseguenza non si ha asportazione di materiale. Ad arco spento il materiale interessato da questo processo combinato di fusione e di parziale vaporizzazione viene raffreddato e solidificato dal fluido dielettrico e asportato dallo stesso fluido sotto forma di minutissimi granuli unitamente al materiale dell’elettrodo-utensile consumato; questi granuli vengono successivamente separati dal liquido per filtrazione. A questo punto i condensatori ricominciano ad accumulare energia fino a quando la differenza di potenziale tra pezzo ed elettrodo, mantenendo costante il gap di distanza tra pezzo ed elettrodo, raggiunge il valore necessario per innescare una nuova scarica elettrica.

Materiale dell’elettrodo

I materiali più idonei per la costruzione degli elettrodi sono quelli ad alta temperatura di fusione e bassa resistività elettrica come rame, pseudo leghe rame-tungsteno, tungsteno principalmente usato per la lavorazione di fori, acciaio per lavorare stampi, grafite per l’insensibilità agli sbalzi termici e per la facile lavorabilità.

Vantaggi e svantaggi

Questa tecnica ha i seguenti vantaggi:

– Ha la possibilità di lavorare qualsiasi materiale, anche di elevata durezza come gli acciai speciali o gli acciai soggetti a trattamento termico come gli acciai temprati, purché sia elettroconduttore. Ovviamente la quantità di materiale asportato dipende dall’energia generata durante il processo, la quale a sua volta dipende dalla tensione tra il pezzo e l’elettrodo, dall’intensità di corrente e dal tempo in cui passa la corrente.

– Consente di ottenere geometrie estremamente complesse: è possibile realizzare cavità, interne e/o esterne, contorni e profili difficilmente realizzabili con le tecnologie convenzionali.

Presenta tuttavia anche alcuni svantaggi:

– L’usura dell’elettrodo è circa 1/10 di quello del materiale asportato; questo significa che la manutenzione deve essere eseguita frequentemente per evitare errori dimensionali nella geometria del pezzo in lavorazione.

– La produttività è da 100 a 200 volte minore rispetto alle macchine a controllo numerico tradizionali.

– Le macchine ad erosione hanno solitamente un costo d’investimento piuttosto alto.

Principali tecniche di elettroerosione

Elettroerosione a tuffo. Il principio a tuffo consiste in una serie di scariche elettriche che si innescano tra un elettrodo a polarità negativa (utensile riproduttore della forma coniugata da generare) ed un elettrodo a polarità positiva (pezzo) affacciati a piccola distanza l’uno dall’altro e immersi in un fluido dielettrico. Le scariche pulsanti provocano sulla superficie del pezzo in lavorazione delle microfusioni che permettono l’asportazione di materiale. La forma della cavità, cieca o passante, ottenuta sul pezzo, prodotta per elettroerosione con macchine a tuffo, corrisponde alla sezione dell’elettrodo.

Elettroerosione a filo. In questo caso, l’elettrodo a polarità negativa è costituito da un filo conduttore (che può essere di rame, di bronzo, di molibdeno o di tungsteno). Il pezzo invece è immerso in acqua demineralizzata. Il filo, caricato elettricamente, viene fatto passare attraverso il pezzo provocando l’erosione dello stesso fino ad ottenere la geometria desiderata. Questo procedimento si adopera per tagliare profili anche complessi.

È possibile consultare il sito https://www.scepsironi.com/lavorazioni-di-elettroerosione-a-tuffo-e-a-filo/ per reperire maggiori informazioni circa il processo di elettroerosione, sia nella versione a tuffo sia nella versione a filo.