Ammirate la magia nera della lavorazione con elettroerosione

Matt Simone

Non capita tutti i giorni che le lavorazioni industriali ti mandino in un impeto di gioia. Ma oggi potrebbe essere quel giorno. Se trascorri del tempo su Internet, potresti esserti imbattuto in GIF di parti metalliche che si incastrano in modo così preciso che i confini tra loro sembrano scomparire. Mio signore, la gioia che sprizza. Cioè, letteralmente scintille: questo è il mondo mistico della lavorazione con elettroerosione, o EDM, di gran lunga il campo stranamente più soddisfacente di tutta l'ingegneria.

Questa potrebbe essere la prima volta che senti parlare di EDM, ma probabilmente ha toccato la tua vita in qualche modo. I componenti minuscoli e precisi di un dispositivo medico impiantabile? Elettroerosione. Componenti del motore a reazione realizzati in resistente lega di nichel? Anche quello sarà EDM. Se un produttore ha bisogno di parti che si incastrino il più strettamente possibile o di parti realizzate con materiali superduri che le tecniche di lavorazione tradizionali non possono toccare, l'EDM è la strada da percorrere.

La fresatura tradizionale prevede la modellatura meccanica di un materiale: "l'applicazione di una forza meccanica contro il pezzo per creare fisicamente un truciolo o rimuovere materiale", afferma Brian Pfluger, responsabile della linea di prodotti EDM presso Makino, un produttore di macchine utensili. "Mentre con l'EDM non tocchiamo fisicamente il pezzo, lavoriamo come un fulmine."

Prima di tutto, è metal da morire. Ma più specificamente, stiamo parlando di tante, tante piccole scintille. La "lama" di una macchina per elettroerosione è in realtà un filo di ottone supersottile attraverso il quale scorre l'elettricità. Anche se la macchina taglia materiali estremamente resistenti, come il carburo (che è così resistente che le tecniche di fresatura tradizionali lo utilizzano per perforare altri materiali), le scariche elettriche che utilizza sono relativamente deboli. Ma le esplosioni arrivano con una frequenza estremamente elevata, qualcosa come 20.000 scintille al secondo lungo la lunghezza del filo di ottone.

"Sembra quasi una linea laser, ma se la rallentassi davvero ci sarebbero scintille su e giù per quella linea", afferma Steve Sommer, vicepresidente di Reliable EDM, un negozio di elettroerosione. "Ogni scintilla è quasi come una piccola esplosione in miniatura."

Il filo stesso non tocca mai effettivamente il materiale. Le scintille a fuoco rapido vaporizzano minuscoli pezzetti del metallo da tagliare, dell'ordine di 5 micron di larghezza. (Un micron è un milionesimo di metro. Per il contesto, un globulo rosso nel tuo corpo ha una larghezza compresa tra 6 e 8 micron.) Questo è noto come sublimazione.

"È proprio come il ghiaccio secco", afferma Pfluger. "Si passa direttamente dallo stato solido allo stato gassoso." Queste particelle così piccole da essere quasi inesistenti vengono quindi intrappolate in un fluido dielettrico che scorre sull'EDM e vengono spazzate via. "È un po' come lavarti i capelli: risciacqua e ripeti, risciacqua e ripeti." Il fluido aiuta anche a evitare il surriscaldamento del macchinario.

Lauren Goode

Personale CABLATO

Giuliano Chokkattu

Will Cavaliere

Osservando queste GIF, potresti supporre che i due pezzi di metallo siano tagliati dallo stesso pezzo di metallo, ma non è necessariamente così: ciascuno proviene dalla propria lastra. Parte di ciò che rende gli spazi tra loro così impercettibilmente piccoli è che un produttore può eseguire più passaggi su ciascuna delle due parti per affinarle. (Gli spazi vuoti sono così piccoli, infatti, che l'aria ha difficoltà a fuoriuscire mentre i fiocchi di neve sopra cadono al loro posto, quindi si muovono molto lentamente.)

"Quando ottieni quelle belle parti scorrevoli ad incastro, in genere sono di alta precisione e finitura eccellente", afferma Pfluger. "Dal punto di vista della precisione, si tratta probabilmente di 5 micron o meno in termini di distanza totale tra le due parti." Pfluger dice che possono arrivare anche a 2 micron o meno. Con forme di lavorazione più tradizionali è possibile gestire solo circa 20 micron di spazio libero.

[#video: https://www.youtube.com/embed/rvUA3PUffLw

Uno svantaggio dell'elettroerosione, tuttavia, è che si tratta di un metodo più lento rispetto alla lavorazione meccanica delle parti. Con i metodi tipici, "imposterai il controllo della velocità di crociera a 60 miglia all'ora per navigare semplicemente lungo l'autostrada", afferma Pfluger. "Con l'EDM, otterrai un po' più di traffico." Poiché sono le scintille, e non il filo, a entrare in contatto con il materiale, la macchina deve regolare costantemente il suo allineamento. Se il filo colpisce il pezzo in lavorazione, potrebbe spezzarsi. "Quello che stai facendo è stabilizzare lo spinterometro di lavorazione e quella distanza molto piccola tra l'elettrodo e il pezzo."