La importancia del grafito en la electorerosión por penetración

 

En torno al uso de grafito y de cobre, existe un debate añejo y aparentemente interminable, cuando del proceso de electroerosión se trata. Aunque cada material tiene defensores y detractores, existen algunos puntos a considerar para identificar las diferencias en costo, detalle y rendimiento que te ayudarán a definir cuál de los dos es el más apropiado para trabajar aplicaciones de electroerosión. 

Desde hace varios años, el grafito se viene posicionando como el material de electrodo preferido en México, Estados Unidos y el resto de América, mientras que en Europa y Asia continúan dando preferencia al cobre.

• Disponibilidad

El grafito se produce con una amplia gama de características de material, lo que le permite hacer coincidir las propiedades del material del electrodo con la aplicación de electroerosión. Las aplicaciones menos críticas con características de electrodo como un radio grande, una tolerancia abierta o requisitos mínimos de electroerosión utilizarían un material de grafito de precio económico con partículas grandes y resistencias menores. Sin embargo, para un electrodo muy detallado con características críticas, tolerancias extremas y estrictos requisitos de electroerosión es necesario el uso de un grafito de mayor calidad con la capacidad de adaptarse a las necesidades de esta aplicación.

Por otra parte, debido al alto valor de pureza requerido para realizar una electroerosión eficiente, los tipos de cobre disponibles en el mercado y utilizados en aplicaciones de electroerosión son limitados, lo cual minimiza la capacidad de que las características del material coincidan con la aplicación de electroerosión. Los tipos más utilizados son el cobre electrolítico y el cobre de telurio, que varían ligeramente en la composición elemental y ambos se moldean como un sólido.

• Costo

El cobre es un material básico, y generalmente es menos costoso que el grafito cuando se hallan a granel o en blanco, mientras que los materiales a base de grafito se consideran especiales y, como tal, pueden ser más costosos. Además, el cobre es reciclable, mientras que el grafito tiene una capacidad limitada de recuperación. Sin embargo, con la amplia gama de materiales de grafito disponibles en el mercado actualmente, es posible encontrar algunos grados de electroerosión de baja calidad que son más económicos que el cobre. Para establecer el costo real del cobre frente al grafito, también se debe considerar el valor de mecanizar el electrodo. Incluso con los materiales de grafito más costosos, los costos de mecanizado suelen compensar los ahorros que se obtienen con el cobre.

• Rendimiento

Las propiedades termofísicas de un material de electrodo determinan su capacidad para procesar la energía del corte con electroerosión y eliminar el metal. Al generar una chispa, la corriente máxima se descarga solo cuando se ha ionizado el espacio entre el electrodo y la pieza de trabajo. En este punto, el electrodo emite electrones que chocan con las moléculas del fluido dieléctrico. Como resultado, el fluido se vaporiza y se forma un canal de energía que permite que se produzca la chispa. Para que esto suceda, el material del electrodo debe estar lo suficientemente caliente y así permita que los electrones absorban suficiente energía para escapar y trabajar, creando el canal de energía.

Para que los electrodos de cobre liberen electrones en el espacio, la temperatura debe ser lo suficientemente alta, pues ésta les permite absorber la energía suficiente, tendiendo a quemar parte del electrodo de cobre. Para generar este calor, los tiempos de encendido de los electrodos de cobre son generalmente mucho más altos que los de los electrodos de grafito. Sin embargo, debido a su base de carbono, un electrodo de grafito puede emitir esos electrones a temperaturas mucho más bajas y no requiere tiempos de activación prolongados para liberarlos y crear el canal de energía. Así que con el grafito, el tiempo necesario para formar el canal de energía es considerablemente menor, dado que este material inicia la chispa más rápido, y el resultado son tasas de remoción de metal significativamente más altas.

• Desgaste

El desgaste excesivo de los electrodos es una preocupación constante, porque una de sus principales consecuencias es la necesidad de agregar o reparar electrodos con mayor frecuencia. El grafito logra un desgaste de los electrodos de menos del 1% en relación con la profundidad de corte en parámetros de máquina mucho más agresivos que los electrodos de cobre. Esto se logra mediante un proceso de repintado durante el cual las partículas fundidas de la pieza de trabajo pueden penetrar en la estructura del electrodo de grafito y reducir la cantidad de desgaste causado por el proceso de electroerosión. La temperatura de fusión de la mayoría de los metales de trabajo estándar que se someten a electroerosión es de alrededor de mil 500 °C. Esto supera al del cobre, que ronda los mil 100 ° C. Es probable que cualquier partícula fundida que se expulse del corte de electroerosión lleve una carga termoeléctrica y tenga temperaturas que no les permitan adherirse al electrodo de cobre. En este caso, las partículas fundidas pueden crear una descarga secundaria y erosionar el electrodo de cobre.

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