L’électroérosion : présentation générale
L’électroérosion, également connue sous le nom d’usinage par électroérosion ou EDM (Electrical Discharge Machining), décrit un procédé d’usinage largement utilisé dans l’industrie. Il permet d’enlever de la matière d’une pièce en utilisant des décharges électriques contrôlées. Ce procédé présente plusieurs variantes, mais nous nous concentrerons principalement sur l’électroérosion par enfonçage.
Les éléments nécessaires au processus d’électroérosion
Pour réaliser l’usinage par électroérosion, quatre éléments essentiels sont nécessaires :
- une électrode,
- une pièce à usiner,
- un diélectrique (un liquide isolant électrique)
- et de l’électricité.
Le procédé consiste à faire passer un courant électrique à travers le diélectrique. L’opération va générer une « bulle » de vapeur ou de vide qui s’ionise et s’effondre en implosant, entraînant la destruction du matériau. Cette destruction provoque une micro-implosion et une étincelle entre l’électrode et la pièce, ce qui détériore localement la matière à enlever. Les particules détériorées sont ensuite refroidies et éliminées du processus sous forme d’une boue composée de micro-particules de matière et de diélectrique.
L’électroérosion par enfonçage : une technique polyvalente
L’électroérosion par enfonçage consiste en une méthode d’usinage dans laquelle une électrode de forme complémentaire à la pièce à usiner est enfoncée dans celle-ci. Cette électrode, généralement en cuivre ou en graphite, est connectée au pôle positif d’une source d’énergie, tandis que la pièce à usiner est reliée au pôle négatif. Lorsque l’électrode se rapproche de la pièce, des milliers d’impulsions de courant continu se génèrent, créant ainsi un arc électrique. Cela provoque l’érosion du matériau de la pièce, et l’électrode s’enfonce progressivement jusqu’à obtenir la forme désirée.
L’électroérosion par enfonçage offre une grande précision dans l’usinage. Bien que les vitesses d’usinage ne soient pas très élevées, généralement entre 0,2 et 10 mm/min, la précision obtenue devient remarquable. Sur une machine bien entretenue, il est possible d’atteindre une précision de l’ordre de ± 5 µm. Cela en fait un procédé adapté à l’usinage de matériaux très durs, tels que les aciers trempés, ainsi que pour les pièces complexes nécessitant une grande précision.
Le diélectrique joue un rôle important dans le processus d’électroérosion. Il peut s’agir d’eau ou d’une huile diélectrique spéciale, utilisée dans le bac où la pièce se trouve immergée pendant l’usinage. Le diélectrique est continuellement filtré pour éliminer les particules détériorées. Dans le cas de l’eau, elle est également dé-ionisée à l’aide d’une résine. Le choix du diélectrique dépend des exigences de l’usinage et des propriétés des matériaux à usiner.
Différents types d’usinage par électroérosion
Outre l’électroérosion par enfonçage, il existe deux autres types de courants d’usinage par électroérosion. L’électroérosion par fil utilise un fil conducteur animé d’un mouvement plan et angulaire pour découper une pièce selon une surface préétablie. Quant au perçage rapide, il utilise une électrode tubulaire pour percer les matériaux très durs. Ces différentes méthodes d’électroérosion offrent des possibilités d’usinage variées et complémentaires.
L’électroérosion présente de nombreux avantages et applications. Elle s’adapte particulièrement à la réalisation d’empreintes de moules pour l’injection plastique. Elle permet alors d’obtenir des états de surface granités ou proches du poli-miroir. Ce procédé s’utilise pour l’usinage de métaux durs ou trempés, de carbures et de pièces délicates préalablement traitées, évitant ainsi les déformations et les efforts de bridage. Il permet également d’obtenir des formes complexes, d’extraire des outils cassés et de réaliser des gravures complexes.
Avantages du procédé
Parmi les avantages de l’électroérosion, on peut citer sa précision élevée, comparable à celle de la rectification. Mais aussi la possibilité de percer des trous très fins. De plus, aucun effort mécanique ne s’exerce entre la pièce et l’outil, éliminant ainsi la nécessité d’un bridage. Cependant, il existe également des inconvénients à prendre en compte. Par exemple, le retrait de matière relativement lent, une consommation électrique élevée et l’érosion rapide de l’électrode, même dans le cas des électrodes en cuivre. De plus, l’électroérosion peut entraîner la formation d’une couche dite « couche blanche » dans la pièce, modifiant les caractéristiques du matériau de base et pouvant causer des problèmes de fatigue.
En résumé, l’électroérosion est un procédé d’usinage efficace et précis, adapté à de nombreux matériaux conducteurs. L’électroérosion par enfonçage et l’usinage par électroérosion offrent des possibilités d’usinage variées, permettant la réalisation de formes complexes et l’obtention d’états de surface de haute qualité. Ce procédé est largement utilisé dans l’industrie pour la fabrication de pièces complexes. Comme les moules d’injection plastique, les matrices, les outillages, les instruments chirurgicaux, etc. Et bien d’autres applications où la précision et la finesse s’avèrent essentielles.
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