• En régime d’ébauche, la vitesse d’avance de l’électrode outil est pratiquement constante et voisine de quelques dixièmes de millimètre par minute environ. Cette vitesse est indépendante de la surface d’attaque tant que celle-ci n’atteint pas une certaine valeur limite, qui dépend essentiellement de la puissance du générateur utilisé. Pour les machines de grande puissance, cette section limite est de l’ordre de 100 cm², ce qui correspond à un taux d’enlèvement de matière de 10 cm³/mn. L’état de surface est médiocre ainsi que la précision. En effet, l’électrode subit une usure relative qui peut aller jusqu’à 40 p. 100, et la distance moyenne entre l’électrode et la pièce est de l’ordre de 0,8 mm. Les décharges ainsi produites créent sur l’anode un ensemble très serré de petits cratères arrondis qui se chevauchent partiellement, dont la profondeur est de 0,1 à 0,3 mm et dont le diamètre à l’ouverture est généralement 10 à 20 fois supérieur. Toutefois, l’état de surface qui en résulte est absolument différent de celui des pièces usinées par voies traditionnelles : outils coupants ou meules, dont les faces sont essentiellement formées de surfaces déchiquetées avec des rainures à bords francs et de nombreuses petites amorces de rupture. Ainsi, les surfaces usinées par électro-érosion se comportent mieux au point de vue frottement, métal contre métal, et sont absolument exemptes d’amorces de rupture, même à l’échelle microscopique.

• En régime de finition, la vitesse d’enlèvement de matière est approximativement de 0,3 cm³/mn seulement, mais la rugosité RMS de la surface usinée est meilleure ; elle est de l’ordre de 10 μ environ.

• En régime de superfinition, l’enlèvement de matière correspond au nivellement des petits cratères précédemment produits. Le taux d’enlèvement de matière est très faible, de l’ordre de 1 mm³/mn seulement, mais la rugosité RMS de la surface obtenue est excellente : elle est généralement inférieure à 3 μ. En opérant successivement avec différentes électrodes et différents régimes d’usinage (ébauche, semi-finition, finition, superfinition), la précision des usinages réalisés peut être de l’ordre de 0,01 mm. Dans certains cas et en utilisant des machines de grande précision, on arrive à travailler avec des tolérances de quelques microns.

Le domaine de l’électro-érosion est essentiellement celui de la fabrication d’outillage, et notamment le relavage et la fabrication complète de matrices d’estampage ; la fabrication de moules de verrerie, de moules pour matières plastiques, pour caoutchouc, pour métaux injectés ; l’usinage de filières en métaux et en carbures métalliques ; la fabrication de matrices de découpage et d’emboutissage aussi complexes qu’elles puissent être.

L’électro-érosion permet également de résoudre de nombreux problèmes de production :
— usinage de turbines et de distributeurs de turbines de toutes dimensions et en toutes matières ;
— usinage de distributeurs de vannes spéciales ;
— allégement de profilés par perforations ;
— alésage de pièces d’armement ;
— usinage en boîte à gants de métaux radio-actifs et de métaux dont les poussières sont nocives (béryllium).

Avantages et inconvénients

• Par rapport aux procédés conventionnels, l’usinage par électro-érosion présente un certain nombre d’avantages :
— la vitesse d’usinage est pratiquement indépendante de la dureté du matériau travaillé ;
— l’électrode outil n’exerce aucun effort mécanique sur la pièce usinée et ne produit aucune déformation de celle-ci ;
— l’usinage s’effectue sans que la pièce façonnée soit soumise à des chocs thermiques ; il n’y a donc ni tension interne ni modification de la structure cristalline ;
— l’usinage est automatique ;
— l’état de surface obtenu est excellent ;
— l’électrode outil est réalisée en matériaux facilement usinables (cuivre, laiton, graphite, etc.), et très souvent obtenue par métallisation, quelquefois par moulage.

• L’inconvénient majeur du procédé est l’usure progressive de l’électrode : avec les générateurs à relaxation, cette usure est très importante en régime d’ébauche mais pratiquement inappréciable en régime de finition, et inversement avec les générateurs à impulsion. Pour le perçage de trous borgnes de grande profondeur à section circulaire ou polygonale, il en résulte une certaine conicité des cavités usinées. D’autre part, le procédé est relativement lent, mais les machines travaillent automatiquement. Il ne pourra en aucun cas rivaliser avec les méthodes traditionnelles pour usiner des matériaux tendres, comme l’acier doux, à l’exception de quelques cas d’usinage spécialement délicats.

G. F.

 A. L. Livshits, Electro-Erosion Machining of Metals (Londres, 1960). / M. Bruma, l’Usinage automatique par machines électro-érosives (Dunod, 1966). / C. Marty, Usinages par procédés non conventionnels (Masson, 1971).