3.1.- Tipos de impulsos
3.2.- Potencia y energía de un impulso
3.3.- Valor medio de intensidad y tensión
3.4.- Parámetros en la máquina ONA A-118
3.5.- Rugosidad

3.5.1.- Rugosidad media y total
3.5.2.- Factores de los que depende la rugosidad
3.5.3.- Medición de la rugosidad
3.5.4.- Aspecto físico de las piezas mecanizadas por Electroerosión

3.6.- Influencia de los parámetros eléctricos

3.6.1.- Influencia del tipo de impulso
3.6.2.- Influencia del nivel de intensidad
3.6.3.- Influencia del tiempo de pausa

3.1.- Tipos de impulsos

• Impulso erosivo normal, es el de mayor rendimiento.
• Impulso vacío: GAP demasiado grande debido a que el servo no lo ha mantenido constante, por lo que se produce un impulso sin descarga eléctrica (Fig. 3.1). No es erosivo y baja mucho el rendimiento de la maquina si se produce con frecuencia.
• Impulso en cortocircuito: Electrodos entran en contacto (por desplazamiento excesivo o por alguna partícula erosionada). La tensión se anula (Fig. 3.2). Es erosivo, con grandes desgastes relativos, grandes cráteres e irregularidades en las superficies mecanizadas. No es conveniente que se produzca por lo que el servo debe actuar con rapidez para evitarlo.
• Arcos voltaicos: GAP demasiado pequeño, sin llegar a tocarse los electrodos. Si la tensión de descarga es menor de 20 V se forman arcos voltaicos en los que la intensidad no es controlable. Es erosivo.

Fig. 3.1  Impulso vacío		Fig. 3.2  Impulso en cortocircuito

   Se puede ver la importancia del servomecanismo cuya misión es mantener el gap en una distancia tal que la tensión de descarga quede fijada en 26 ó 28 V, y corregir variaciones en esta distancia que eviten las descargas en vacío (acercando los electrodos) y los cortocircuitos y arcos voltaicos (separándolos).

3.2.- Potencia y Energía de un impulso

• P = U_f * i_f . Como U_f es constante, la altura del impulso de intensidad da una idea de la potencia, por lo que a veces se da la potencia en Amperios (Fig. 3.3).

• W = U_f * i_f * t_f . Como U_f es constante, el área sombreada del impulso de intensidad da una idea de la energía del impulso. A mayor energía, mayor rugosidad y capacidad de arranque.

Fig. 3.3  Potencia y energía de un impulso

3.3.- Valor medio de intensidad y de tensión

    Los valores que controla el generador y que marcan sus aparatos de medida son valores medios, que se obtienen de la siguiente forma (Fig. 3.4): Suponiendo que todos los impulsos son iguales, una intensidad de corriente que fuese continua de valor I_fm y que durante un período moviese la misma cantidad de carga que un impulso de intensidad i_f, si igualamos la carga en un periodo, tenemos i_f * t_f = I_fm * t_p, que se corresponde con la equiparación de áreas. A I_fm se le llama valor medio o intensidad media, su valor es I_fm=i_f * t_f / t_p. Para la tensión media de trabajo tenemos: U_fm * t_p = U_f * t_f + U_o * t_d, y por tanto U_fm=(U_f * t_f + U_o * t_d) / t_p. Pero esto no es del todo válido porque existen impulsos vacíos, cortocircuitos y arcos voltaicos, lo que produce oscilaciones en los aparatos de medida.

Fig. 3.4 Valor medio de la tensión y de la intensidad

3.4.- Parametros eléctricos en la máquina ONA A-118

    El generador ONAPULS-18 proporciona impulsos rectangulares y los parámetros regulables son: Tiempo de impulso (t_i); Tiempo de vacío (t_o); Intensidad media (I_fm).
    Se regulan los tiempos mediante 14 posiciones, t_i y t_o son independientes entre sí. La combinación de posiciones depende de la pareja de materiales para el electrodo y pieza, del arranque de material (V_W) y del desgaste volumétrico relativo (s_V).
    La intensidad media se establece mediante 4 niveles de intensidad regulables desde el generador (2, 4.5, 9 y 18 A).

3.5.- Rugosidad

    La rugosidad, a diferencia de los mecanizados convencionales (en los que es direccional), es multidireccional, y da a las piezas un aspecto mate que engaña a simple vista.

3.5.1.- Rugosidad media y rugosidad total

    Si se realiza el corte de una pieza mecanizada por un plano perpendicular a la superficie se obtiene un perfil real tal como el de la figura 3.5.

Fig. 3.5  Perfil real de una pieza mandrinada

    En él podemos observar dos tipos de rugosidad: rugosidad media (R_a) y rugosidad total (R_t ó R_máx), ambas se miden en µm. La rugosidad media R_a es la suma de las áreas por encima y por debajo de la línea media dividido por L. La rugosidad total R_t es la distancia entre dos líneas paralelas a la línea media que pasan por el punto mas alto y mas bajo del perfil dentro de la longitud de referencia.

3.5.2.- Factores de los que depende la rugosidad

    Depende principalmente de tres factores:

1. El tiempo de impulso: A mayor t_i, mayor R_a, esto es debido a que al aumentar t_i aumenta la energía del impulso, con lo que se forman cráteres mayores que hacen aumentar la rugosidad. 

2. El nivel de intensidad: A mayor I_fm, mayor R_a, igual que antes, al aumentar I_fm aumenta la energía del impulso, dando superficies más rugosas. 

3. La pareja de materiales de electrodo y pieza: R_a acero-grafito > R_a acero-cobre > R_a cobre-cobre. Todo esto está muy unido al arranque de material, si este es grande, la rugosidad también lo será.

    En la figura 3.6 se puede ver la variación de la rugosidad con los tres parámetros citados.

Fig. 3.6  Variación de la rugosidad

3.5.3.- Medición de la rugosidad

    La rugosidad de las piezas mecanizadas por Electroerosión se puede medir de dos formas:
        - Con rugosímetro
        - Por medio del "Rugotest", la más utilizada.

    La Norma VDI 3400 elige para los valores de Ra (µm) normalizados, la serie de Renard o de Números Normales R20 (ISO/TC 19) que siguen una progresión geométrica de razón 1,12 y que comienza por Ra: 0,1µm. Asimismo, esta norma asigna a cada rugosidad aritmética media (Ra) una "Clase" o "Número de Rugosidad" (Nr). Dicho número se halla relacionado con Ra por la fórmula siguiente: Nr = 20 lo₁₀ Ra , estando Ra expresada en µm.

    A continuación se da una tabla (Tabla 1) que expresa la correspondencia entre el Número de Rugosidad (Nr) y la Rugosidad (Ra).

   Dado que en el cálculo de las dimensiones de los electrodos puede ser necesaria la Rugosidad total (R_t ó R_máx) tenemos otra tabla (Tabla 2) que relaciona Nr, R_t y Ra.

    Se puede observar que se cumple aproximadamente la relación R_t = 4 Ra.
    Cuando se habla de la rugosidad, al igual que ocurre con el GAP, se ha de distinguir entre la rugosidad frontal y la rugosidad lateral (Fig. 3.7). Es mayor en el GAP frontal que en el lateral (del orden de 1 Nr). Las tablas de Tecnología dan la rugosidad lateral por lo que habrá que considerar esta diferencia en el mecanizado de agujeros ciegos.

Fig. 3.7  Rugosidad frontal y lateral

3.5.4.- Aspecto de las piezas mecanizadas por Electroerosión

    El tipo de rugosidad multidireccional que se da en este proceso da a las piezas mecanizadas un aspecto mate, a veces desagradable en contraste con el aspecto brillante de las piezas mecanizadas por procedimientos convencionales.
    Ocurre con frecuencia que a simple vista las piezas parecen, debido a su aspecto, más rugosas de lo que en realidad son, por lo que es conveniente al menos en principio compararlas con el Rugotest-patrón.
    Debido a la multidireccionalidad la Electroerosión aporta efectos especiales de retención de líquido dieléctrico en los cráteres, lo que merecería un estudio muy completo de las superficies.

3.6.- Influencia de los parámetros eléctricos

    Los parámetros eléctricos regulables son: Tiempo de impulso (t_i); Intensidad media (I_fm); Tiempo de vacío (t_o). El proceso de Electroerosión depende de la combinación adecuada de estos parámetros.

3.6.1.- Influencia del tiempo de impulso

   Las tablas y ábacos de Tecnología para la máquina A118 relacionan el arranque de material (V_W), el desgaste volumétrico relativo (s_V), la rugosidad (R_t y Nr) y el gap lateral (g) con las posiciones del tiempo de impulso (t_i) (con nivel de intensidad y t_o ctes). Se puede observar lo siguiente:

• t_i aumenta Þ V_w aumenta hasta alcanzar un máximo y entonces disminuye.
  
  

• t_i aumenta Þ s_V disminuye hasta alcanzar valores muy pequeños.

• t_i aumenta Þ gap aumenta; R_a aumenta.

3.6.2.- Influencia del nivel de intensidad

    Extraídos los datos de las tablas, y manteniendo t_i y t_o ctes, si se varía el nivel de intensidad se observa lo siguiente (Fig. 3.8) :

I_fm aumenta Þ s_V disminuye ; V_w aumenta ; gap aumenta ; R_a aumenta

Fig. 3.8  Variación de resultado obtenido al variar el nivel de intensidad

3.6.3.- Influencia del tiempo de pausa (t_o)

    Con nivel de intensidad y t_i ctes, si variamos el tiempo de pausa se observa lo siguiente (Fig. 3.9):

• Si t_o es demasiado grande, V_w disminuye debido al menor número de impulsos por minuto. Si t_o es demasiado pequeño, V_w disminuye debido a que no da tiempo a efectuar una buena limpieza y existen muchos cortocircuitos. Existe un t_o de máximo arranque que depende de la pareja de materiales a erosionar.

• Existe un t_o de mínimo desgaste (s_V), que no coincide con el de máximo arranque y depende también de la pareja de materiales.

• No influye en el GAP ni en la rugosidad, esto es debido a que la energía de los impulsos no varía al variar t_o.

Fig. 3.9  Variación de resultado al variar to

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