5.1.-
Misiones del líquido dieléctrico
5.2.-
Características que debe reunir un líquido dieléctrico
5.3.- Tipos
de dieléctricos utilizados
5.4.- Factores que afectan al mecanizado
5.4.1.- Temperatura del dieléctrico
5.4.2.- Grado de limpieza
5.4.3.- Presión de limpieza
5.1.- Misiones del líquido dieléctrico
Las misiones del dieléctrico son varias, veámoslas:
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La principal es concentrar las descargas eléctricas en puntos del GAP. Con esto se consigue una capacidad de erosión muy superior, en el aire o en un gas las descargas se dispersarían y no erosionarían tanto.
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Otra misión es la de actuar como dieléctrico (aislante entre electrodos). Su ionización es fundamental para el proceso, en el momento en el que la tensión entre electrodos es lo suficientemente grande para vencer la rigidez dieléctrica del líquido, este baja su resistencia eléctrica bruscamente, lo que provoca una descarga en forma de avalancha, característica de las descargas erosivas. Una vez terminado el impulso, el líquido debe desionizarse, y la siguiente descarga volverá a ionizarlo y formará el canal de descarga en cualquier otro punto, ocurriendo así un reparto al azar de las descargas sobre la superficie a erosionar.
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El arrastre de impurezas y virutas de la zona de trabajo durante el proceso de limpieza para evitar problemas de estabilidad en el proceso.
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Refrigerar electrodo y pieza, ya que debido al efecto térmico de las descargas, tienen tendencia a calentarse durante el mecanizado.
5.2.- Características que debe reunir un líquido dieléctrico
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Rigidez dieléctrica suficiente. Debe soportar los campos eléctricos debidos a las tensiones (60 a 300 V) entre electrodos, que están separados por el GAP (10 a 200 µm), permitiendo el paso de corriente sólo en forma de descarga.
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Rápida desionización y vuelta al estado inicial para mejorar el rendimiento (mayor velocidad de arranque y menor desgaste).
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Baja viscosidad y baja tensión superficial. Debe mojar bien para penetrar en todos los rincones del GAP (pasar por espacios inferiores a 5 µm), reconstruir allí las condiciones de aislamiento, y después de la descarga poder arrastrar los residuos de la erosión.
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Químicamente neutro, nunca ácido, para no atacar pieza, electrodo y componentes de la máquina.
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Características térmicas adecuadas para poder refrigerar las superficies erosionadas y evitar las dilataciones que originan las altas temperaturas locales en ambos electrodos..
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Volatilidad baja para evitar pérdidas dada la gran superficie de contacto entre el líquido y el aire.
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Elevado punto de inflamación para evitar el riesgo de incendio.
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Cuestiones de seguridad (olor, gases nocivos, irritaciones de piel…).
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Conservación de propiedades durante el mecanizado, debe ser mínimamente sensible a las variaciones de temperatura, a los restos de la erosión y a los productos de descomposición resultantes de la acción de las descargas.
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Mínima formación de lodos por el cracking.
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Precio no excesivo y buena disponibilidad en el mercado.
5.3.- Tipos de dieléctricos utilizados
Los líquidos que mejor cumplen con las características anteriores son los hidrocarburos, aunque existen diferencias entre los aceites y el petróleo.
Los que mejor se comportan
son los minerales, ya que su temperatura de inflamación es alta, oscilando
entre 120 y 150º C, lo que supone una gran seguridad contra incendios.
Su viscosidad es muy elevada, variando entre
6 y 20 cts., lo que unido a su elevado punto de inflamación los hace aconsejables
para trabajos de desbaste, en los que el gap es grande y no suele haber
problemas en la circulación del dieléctrico a través del mismo. Sin embargo
no son válidos para trabajos de acabado donde el gap es muy pequeño, y
debido a su alta viscosidad, los aceites no pueden circular por él.
Posee un punto de inflamación más bajo que el del aceite, entre 75 y 80º C, y su viscosidad es también menor, alrededor de los 2 cts. Esto le hace aconsejable para trabajos de acabado en los que la temperatura es baja y el gap es pequeño.
Como se ve, se debería realizar cada operación (desbaste o acabado) con el dieléctrico idóneo para ella, según las siguientes recomendaciones:
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Mecanizado de carburo de tugsteno - Petróleo.
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Mecanizado de piezas muy pequeñas de acabado muy fino - Petróleo.
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Mecanizado de piezas medias y grandes (acabado con rugosidad media 1,12 a 5,6 micras) - Aceite de viscosidad 6 a 12 cts.
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Mecanizado de piezas grandes con rugosidad media de acabado mayor a 5,6 micras - Aceite de viscosidad 12 a 20 cts.
Como no se puede ir cambiando el tipo de dieléctrico en una máquina, debido al gran volumen que ocupa (100 a 800 litros), se elige el apropiado para el tipo de operación y pieza que se va a trabajar. Lo más habitual es el petróleo.
Se utiliza como dieléctrico sólo en algunas ocasiones, como micromecanizados y en general para máquinas de corte por hilo. Debe estar totalmente desmineralizada.
5.4.- Factores que afectan al mecanizado
Además de todo lo dicho, hay otros factores que afectan al mecanizado, como son:
- Temperatura del dieléctrico.
- Grado de limpieza.
- Presión de limpieza.
5.4.1.- Temperatura del dieléctrico
No influye en el rendimiento en los petróleos. Para aceites existe una temperatura que da lugar a un rendimiento máximo. El rendimiento del mecanizado aumenta con la temperatura hasta llegar a ese punto máximo a partir del cual el rendimiento vuelve a disminuir (Fig. 5.1). Ello es debido a que al aumentar la temperatura baja la viscosidad del aceite (se hace más líquido) y por ello la limpieza es mejor, pero a partir del punto de máximo rendimiento, este vuelve a disminuir ya que se produce un excesivo desprendimiento de gases que provoca inestabilidades.
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| Fig. 5.1 Influencia
de la temperatura del dieléctrico en el rendimiento del mecanizado |
El grado de limpieza del líquido dieléctrico influye mucho en el rendimiento del proceso, si está poco sucio el rendimiento es óptimo, pero conforme aumenta el grado de suciedad el rendimiento baja considerablemente. Para descargas de pequeña intensidad y gap pequeño, un grado de suciedad alto en el dieléctrico da lugar a un gran número de cortocircuitos que disminuyen el rendimiento. En el caso de descargas con intensidades altas y gap mayores el grado de suciedad influye mucho menos ya que la limpieza es más fácil.
La limpieza es una de las operaciones más importantes en el proceso de electroerosión, lógicamente la presión a la que se inyecta el fluido influye en el rendimiento del proceso. La figura 5.2 muestra la influencia de la presión en el arranque y en el desgaste relativo del electrodo.
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| Fig. 5.2 Influencia
de la presión del dieléctrico en el arranque de material y en el desgaste relativo del electrodo |
Existe un punto de inflexión, a bajas presiones el arranque de material disminuye y el desgaste aumenta, esto es debido a que existe mucha suciedad en el dieléctrico y se producen cortocircuitos, mientras que a altas presiones también se da una perdida de rendimiento debido a un dieléctrico muy limpio que hace que el gap disminuya produciéndose también cortocircuitos.