Tutto sul filo di molibdeno e il taglio a filo per elettroerosione

Nel mondo della lavorazione di precisione, ogni millesimo di millimetro è importante. Nella lavorazione a scarica elettrica (EDM), in cui il metallo viene rimosso mediante scintille controllate, il tipo di filo utilizzato svolge un ruolo fondamentale. Un materiale che sta rivoluzionando il settore è il filo di molibdeno.

Fig. 1 Lavorazione EDM

Nozioni di base sul taglio a filo per elettroerosione

--Cosa c'è di speciale nell'elettroerosione a filo?

L'elettroerosione a filo (Electrical Discharge Machining) è un processo di taglio senza contatto che asporta il materiale mediante scariche elettriche (scintille). Il bello di questo processo è che è in grado di tagliare anche i metalli più duri senza l'applicazione di forza fisica. Ciò significa che non ci sono sollecitazioni meccaniche, non c'è usura degli utensili come nel taglio tradizionale e si possono ottenere tolleranze molto sottili.

Nell'elettroerosione a filo, l'elettrodo è un sottile filo metallico. Quando il filo si avvicina al pezzo, le scariche elettriche generano un elevato calore che vaporizza o fonde il materiale. È particolarmente utilizzata per la produzione di utensili e stampi, parti aerospaziali e componenti di alta precisione.

--Componenti del taglio a filo EDM

Il sistema comprende un filo (in genere di ottone o molibdeno), un fluido dielettrico (in genere acqua deionizzata), un alimentatore e un sistema di movimento controllato da un computer. La scelta del filo influisce su tutto: velocità, precisione, costi, ecc.

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Fig. 2 Componenti del taglio a filo per elettroerosione

Filo di molibdeno utilizzato nell'elettroerosione

--Perché usare il filo di molibdeno?

Il molibdeno è un metallo refrattario noto per il suo punto di fusione molto elevato (~2620°C), l'alta resistenza alla trazione e la conducibilità elettrica. Pertanto, è molto utile per l'elettroerosione a filo.

1. Riutilizzabilità e longevità

A differenza dell'ottone, il filo di molibdeno è riciclabile. Il filo di molibdeno nella maggior parte delle macchine per elettroerosione di progettazione asiatica (i modelli della serie DK77, per esempio) viene ciclato e avvolto più volte, a volte centinaia di volte, prima di perdere il filo. Ciò consente di risparmiare notevolmente sul consumo di filo e sulla manutenzione a lungo termine.

2. Tagli netti e puliti

Grazie alla sua forza di trazione e alla resistenza alla deformazione termica, il filo di molibdeno mantiene la sua forma. La tensione è costante, il che significa tagli più netti e tolleranze più strette in materiali duri come il titanio o l'acciaio per utensili temprato.

3. Taglio più veloce con meno rotture

Il filo di molibdeno consente cicli di taglio più rapidi perché resiste alle rotture quando è sottoposto a tensione e calore. Questa affidabilità è particolarmente preziosa per l'industria aerospaziale ed elettronica, dove la precisione e il tempo perso sono molto importanti.

4. Ideale per spazi sottili e dettagliati

Quando sono richieste geometrie precise, il filo di molibdeno non si affloscia, non si flette e non si deflette, per cui si comporta meglio negli angoli vivi e nei complessi profili 3D.

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Fig. 3 Processo di taglio del filo per elettroerosione

--Quando usare il filo di molibdeno?

Sebbene il filo di molibdeno abbia un costo iniziale per metro superiore a quello dell'ottone, spesso si rivela più economico nel lungo periodo grazie alla sua riutilizzabilità. È il filo preferito per:

• produzioni ripetitive
• Materiali ad alta durezza (carburo, Inconel, acciai per utensili)
• Lavori con tolleranze strette
• Applicazioni nei settori aerospaziale, della difesa, medico e della produzione di stampi.

Tuttavia, il filo di molibdeno non è adatto alle macchine per elettroerosione ad alimentazione continua, comuni in molte officine occidentali. Viene utilizzato principalmente nei sistemi di elettroerosione alternativi (non consumabili), che supportano il movimento del filo ad anello.

--Cose da tenere d'occhio

Come ogni utensile, anche il filo di molibdeno ha i suoi limiti. Teneteli a mente:

• Non per macchine ad alimentazione continua: La maggior parte delle configurazioni occidentali per l'elettroerosione a filo non sono compatibili.
• Il diametro del filo è importante: I diametri comuni vanno da 0,10 mm a 0,20 mm. La dimensione va adattata ai dettagli e al materiale del lavoro.
• La tensione è fondamentale: Una corretta tensione del filo assicura tagli precisi e previene la rottura del filo.
• Necessità di ricondizionamento: Anche se il filo di molibdeno dura più a lungo, alla fine si usura. Osservare i segni di riduzione della qualità di taglio e sostituirlo se necessario.

--Materiali dell'elettrodo per il taglio a filo per elettroerosione

Per ulteriori informazioni e assistenza tecnica, consultare Stanford Advanced Materials (SAM).

Domande frequenti

1. Posso usare il filo di molibdeno su qualsiasi macchina per elettroerosione?
Non esattamente. Viene utilizzato principalmente nelle macchine progettate per i sistemi a filo continuo o alternato, soprattutto nelle configurazioni di elettroerosione di tipo asiatico.

2. Il filo di molibdeno è più costoso di quello di ottone?
Sì, al metro, ma poiché è riutilizzabile, il costo totale nel tempo è spesso inferiore.

3. Quali sono i tipi di pezzi che beneficiano maggiormente del filo di molibdeno?
Parti piccole, complesse o di alta precisione realizzate con materiali duri, come matrici, stampi o componenti fini nel settore aerospaziale ed elettronico.

Riferimenti:

[1] Amitesh Goswami, Jatinder Kumar, Optimization in wire-cut EDM of Nimonic-80A using Taguchi's approach and utility concept, Engineering Science and Technology, an International Journal, Volume 17, Issue 4,

2014, Pagine 236-246, ISSN 2215-0986, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2215098614000524

[2] Matthias Worgull, Chapter 9 - Microstructured Mold Inserts for Hot Embossing, Editor(s): Matthias Worgull, In Micro and Nano Technologies, Hot Embossing, William Andrew Publishing, 2009, Pages 283-306, ISBN 9780815515791, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B978081551579150015X