L'électroérosion à fil (Wire EDM) est un procédé de production électrothermique qui utilise des décharges électriques pour enlever de la matière d'une pièce. C'est une amélioration par rapport à la méthode EDM conventionnelle, compatible avec presque tous les matériaux conducteurs, et capable de créer des conceptions et des formes impressionnantes.

Qu'est-ce que l'Électroérosion à Fil ?

L'électroérosion à fil est un processus de fabrication soustractif sans contact qui utilise un fil fin chargé électriquement avec un fluide diélectrique pour découper une pièce métallique en différentes formes. Le processus produit des copeaux minuscules et des lignes de coupe précises en fondant ou en vaporisant le matériau plutôt qu'en le coupant. Il peut donc usiner commodément des articles qui ne conviennent pas aux techniques de fabrication conventionnelles. Cependant, les pièces doivent être électriquement conductrices.

Comment fonctionne l'Électroérosion à Fil ?

Le processus de découpe par électroérosion à fil a un mécanisme simple. L'usinage d'une pièce à l'aide de ce processus implique d'immerger la pièce à usiner dans un fluide diélectrique, de la fixer avec un étau d'usinage et de faire passer le fil à travers pour produire des étincelles alors qu'il passe un courant électrique.

En d'autres termes, le fil porte un côté de la charge, et la pièce à usiner, qui doit être un matériau conducteur, porte l'autre côté de la charge. Lorsque les deux se rapprochent, une charge électrique chaude saute l'écart et fait fondre de minuscules morceaux de métal.

1.Générateur de décharge 2. Pièce (+) 3. Porte-outil 4. Fluide diélectrique 5. Pompe 6. Filtre 7. Porte-outil (-) 8. Décharge 9. Outil

Composants d'une Machine à Électroérosion à Fil

La machine comprend plusieurs pièces qui travaillent ensemble pour donner à une matière la forme souhaitée. Voici les composants de la machine.

Outils CNC : Les outils CNC contrôlent l'ensemble du fonctionnement du processus d'usinage par électroérosion à fil. Cela comprend le contrôle de la séquence du chemin du fil et la capacité de gérer le processus de découpe automatiquement.

Alimentation électrique : Cette unité est le composant délivrant des impulsions (de 100V à 300V) au fil (qui sert de cathode) et au produits à usiner. En outre, elle régule la fréquence et la puissance des charges électriques transitant à travers le fil pour interagir avec la pièce en traitement.

Fil : Ce composant sert à créer la décharge électrique. La forme et l'épaisseur des articles à usiner ont une influence directe sur le diamètre du fil. En général, les diamètres utilisés varient de 0,05 à 0,25mm.

Milieu diélectrique : La découpe par électroérosion à fil doit se réaliser dans un réservoir rempli de fluide diélectrique. Ce liquide empêche les particules minuscules de la pièce à usiner de s'attacher au fil.

Composants actifs : Les éléments actifs dans la machine sont le fil (cathode) et la pièce à usiner (anode). Un moteur servo commande le fil, s'assurant qu'il n'entre pas en contact avec la pièce à usiner durant le processus de découpe.

Matériaux pour Machine à Électroérosion à Fil

Les machines à électroérosion à fil sont capables de produire des figures et des motifs complexes sur des articles à usiner. De plus, elles peuvent travailler sur une grande variété de matériaux conducteurs d'électricité, même ceux qui sont robustes ou délicats. Voici quelques exemples de matériaux couramment usinés :

Aluminium : L'aluminium, grâce à ses excellentes propriétés de conductivité thermique et électrique, peut être travaillé avec cette machine. Cependant, sa nature douce peut compliquer le processus, entraînant parfois une accumulation "collante" après l'érosion.

Titane : L'électroérosion à fil est parfaitement adaptée au titane car le processus peut faire face à l'adhérence de cet alliage et briser les longs copeaux. Cependant, l'utilisation d'eau déionisée comme milieu diélectrique est nécessaire pour contrôler la génération de chaleur lors de l'usinage.

Acier : L'acier, métal très robuste, est souvent préféré pour l'usinage avec une machine à électroérosion à fil plutôt qu'avec une machine CNC. Toutefois, cette matière génère beaucoup de chaleur, nécessitant des précautions spécifiques.

Laiton : Le laiton est facile à découper avec cette machine grâce à sa haute résistance à la traction. Cependant, la vitesse de coupe doit être faible car c'est un métal doux.

Graphite : Il peut être difficile de découper le graphite avec des instruments de coupe conventionnels, mais le processus d'électroérosion à fil est approprié car le fil est tranchant, ce qui évite l'arrachement des particules.

Différences entre la Découpe par Électroérosion à Fil et l'Électroérosion Conventionnelle :

L'électroérosion à fil et l'électroérosion conventionnelle sont deux procédés de fabrication qui utilisent des décharges électriques pour enlever de la matière. Cependant, il existe des différences significatives entre ces deux méthodes.

• Outil d'électrode : Dans l'électroérosion conventionnelle, un électrode formé préalablement est utilisé pour créer la forme désirée dans la pièce. En revanche, l'électroérosion à fil utilise un fil fin, constamment alimenté, pour faire les coupes.

• Complexité de la forme : L'électroérosion à fil peut réaliser des coupes de grande justesse et détaillées que l'électroérosion conventionnelle aurait du mal à réaliser. Elle peut faire des coupes très fines et est capable de créer des formes et des motifs plus impressionnantes.

• Pertes de l'électrode : Dans l'électroérosion conventionnelle, la cathode peut être consommée au cours du processus. Pour l'électroérosion à fil, puisque le fil est constamment alimenté, il n'y a pas de perte d'électrodes pendant le processus.

• Coût et temps de production : En général, l'électroérosion à fil est plus coûteuse et prend plus de temps que l'électroérosion conventionnelle en raison de la précision élevée et de la complexité des tracés qu'elle peut réaliser.

Ces différences font de l'électroérosion à fil un choix privilégié pour l'usinage de produits compliqués, de pièces avec des tolérances serrées, ou de matériaux durs qui seraient difficiles à usiner avec des méthodes conventionnelles.

Avantages et inconvénients de l'électroérosion à fil

Avantages de l'EDM :

1. Précision et exactitude : Réalise des découpes précises et exactes, évitant un besoin de traitement et de finition supplémentaires.

2. Capacité à produire des formes impressionnantes : Crée des conceptions et des formes compliqués, inaccessibles via l'usinage CNC traditionnel.

3. Usinage de petites pièces : Idéale pour la fabrication de petites pièces et pour couper des éléments hautement détaillés, trop délicats pour d'autres techniques d'usinage.

4. Adaptée aux matériaux fragiles : Convient parfaitement aux matières fragiles qui ne peuvent supporter le stress d'autres méthodes d'usinage.

5. Finis nets : La machine découpe les matériaux en une seule étape de traitement, sans laisser de bavures ni de distorsions.

6. Processus continu : Assure un usinage continu, même en cas de rupture du fil pendant la découpe.

Inconvénients de l'EDM :

1. Limitation des matériaux : Seuls les matériaux conducteurs d'électricité sont compatibles avec ce processus.

2. Formation possible d'oxyde : Certains matériaux comme l'aluminium peuvent développer une couche d'oxyde sur la surface de coupe, ce qui pourrait nécessiter une finition supplémentaire et donc une augmentation du coût.

3. Investissement initial et coût d'entretien élevés : Ce processus nécessite un investissement initial conséquent et engendre des coûts d'entretien importants.

Applications de l'usinage par électroérosion à fil

De nombreuses industries utilisent les machines d'électroérosion à fil, de la phase de prototypage à la production en série. Voici quelques exemples.

Industrie Automobile :

Les pièces dans l'industrie automobile ont des formes et des tailles complexes et sont généralement dures. L'industrie privilégie l'utilisation de machines d'électroérosion à fil car le processus ne dépend pas des forces mécaniques et l'électrode de fil n'a pas besoin d'être plus résistante que la pièce. Le processus s'applique à la réalisation de trous et de cavités pour personnaliser des pièces automobiles telles que les pare-chocs, les tableaux de bord, les portes de voiture, et bien d'autres.

Industrie Médicale :

Les machines d'électroérosion à fil produisent des produits avec un haut niveau de précision pour toutes les applications médicales, y compris l'optométrie et la dentisterie. De plus, les métaux qui fonctionnent bien avec les services d'électroérosion à fil sont fréquemment utilisés pour fabriquer des équipements médicaux. Comme le diamètre du fil détermine la taille de la coupe, la machine d'électroérosion à fil ajoute de petites fonctionnalités à des pièces comme des implants dentaires et des composants de seringues sans compromettre leur intégrité structurelle.

Industrie Aérospatiale :

La découpe par électroérosion à fil produit des articles avec des tolérances serrées et est le processus d'usinage privilégié pour les fabricants de pièces aérospatiales. Ce processus, couplé avec le processus de découpe par jet d'eau, est particulièrement utilisé pour les pièces qui ne peuvent pas résister à la température élevée et au stress associés aux outils de coupe traditionnels. Les pièces de l'industrie aérospatiale doivent avoir une excellente finition de surface et être précises et exactes. Les fabricants utilisent le processus d'électroérosion à fil depuis des années pour fabriquer des moteurs, des aubes de turbine, des pièces de train d'atterrissage, et bien d'autres.

L'électroérosion à fil se distingue par sa précision et sa flexibilité, étant essentielle dans divers secteurs comme l'automobile, la médecine et l'aérospatiale. Malgré quelques limitations, telles que la restriction aux matériaux conducteurs et des coûts d'investissement élevés, ses avantages, notamment la réalisation de formes complexes et l'usinage de pièces délicates, compensent largement ces défis. Chez l'Atelier Collectif, nous offrons une formation complète en usinage CNC, couvrant tous les niveaux de compétence, afin de vous aider à maîtriser cette technique précieuse. Pour plus d'informations, consultez notre page de formation à l’usinage CNC.