Paduan Titanium Mesin CNC: Proses, Penerapan dan Tantangan

12,307 Tampilan 2024-10-24 13:38:56

Dalam manufaktur modern, CNC (Kontrol Numerik Komputer) teknologi pemesinan memainkan peran penting dalam pemesinan paduan titanium.

Keuntungan dari titanium mesin CNC

• Rasio kekuatan – terhadap – berat yang tinggi:

Paduan titanium memiliki kekuatan yang sangat tinggi dan kepadatan yang relatif rendah, yang berarti suku cadang yang terbuat dari paduan titanium dapat mempertahankan sifat mekanik yang sangat baik bahkan di bawah persyaratan desain yang ringan.

• Ketahanan korosi yang sangat baik:

Paduan titanium sangat tahan terhadap sebagian besar asam dan basa, menjadikannya cocok untuk lingkungan yang keras seperti laut dan fasilitas pemrosesan bahan kimia.

Paduan titanium mesin CNC

• Biokompatibilitas:

Paduan titanium sangat cocok digunakan pada implan manusia karena tidak menyebabkan penolakan imun dan sangat kompatibel dengan jaringan manusia.

• Ketahanan aus yang tinggi:

Paduan titanium dapat memperoleh permukaan yang sangat halus setelah pemesinan, dan permukaan ini memiliki ketahanan aus yang sangat tinggi, yang cocok untuk suku cadang untuk penggunaan jangka panjang.

• Karakteristik permesinan yang baik:

Meskipun paduan titanium sulit untuk dikerjakan, bentuk kompleks dapat dikerjakan secara presisi melalui teknologi CNC, memenuhi persyaratan akurasi geometris yang ketat pada suku cadang di industri seperti dirgantara.

• Non – magnetis:

Paduan titanium bersifat non-magnetik, yang merupakan keuntungan penting untuk beberapa perangkat elektronik dan aplikasi medis.

• Kinerja suhu tinggi:

Paduan titanium dapat mempertahankan sifat mekaniknya pada suhu tinggi, yang sangat penting untuk aplikasi suhu tinggi seperti mesin aero.

• Daktilitas yang baik:

Paduan titanium memiliki keuletan yang baik dan dapat dibentuk serta diproses tanpa merusak keutuhan material.

• Ketahanan terhadap perambatan retak lelah:

Struktur mikro paduan titanium membantu menahan penyebaran retakan lelah, meningkatkan keandalan dan masa pakai suku cadang.

• Lingkungan – ramah:

Pemesinan CNC pada paduan titanium dapat mengurangi limbah material, dan teknik permesinan modern cenderung menggunakan cairan pendingin dan pelumas yang lebih ramah lingkungan.

Dengan kemajuan teknologi permesinan yang berkelanjutan, biaya pemesinan dan efisiensi paduan titanium juga meningkat secara bertahap, semakin memperluas bidang aplikasi mereka.

Nilai Titanium Berbeda Untuk Pemesinan CNC

Dalam konteks permesinan CNC, tingkat titanium yang berbeda menawarkan kombinasi sifat unik yang membuatnya cocok untuk berbagai aplikasi.

Berikut ikhtisar nilai titanium yang umum digunakan dalam pemesinan CNC dan karakteristiknya:

• Nilai 1 titanium

Nilai 1 adalah salah satu yang murni secara komersial (CP) nilai titanium dengan dampak luar biasa dan toleransi korosi, serta kemampuan las yang baik.

Ia memiliki tingkat keuletan dan sifat mampu bentuk tertinggi di antara grade CP, menjadikannya ideal untuk aplikasi yang mengutamakan kualitas ini.

• Nilai 2 titanium

Mirip dengan Kelas 1, Nilai 2 adalah grade CP lainnya dengan keuletan yang sedikit lebih rendah namun tetap menawarkan ketahanan korosi dan kemampuan las yang baik. Ini sering digunakan dalam aplikasi industri umum yang memerlukan tingkat kekuatan dan ketahanan korosi yang moderat.

• Nilai 5 titanium (Ti-6Al-4V)

Nilai 5, juga dikenal sebagai Ti-6Al-4V, adalah paduan titanium alfa-beta yang paling banyak digunakan karena kombinasi kekuatannya yang tinggi, ketahanan korosi yang baik, dan biokompatibilitas yang sangat baik.

Ini biasanya digunakan di luar angkasa, militer, dan aplikasi medis di mana sifat-sifat ini sangat penting.

• Nilai 7 titanium (Ti-6Al)

Nilai 7 adalah paduan titanium alfa-beta yang mirip dengan Grade 5 tetapi dengan kandungan aluminium yang lebih tinggi, yang memberikan peningkatan ketahanan mulur pada suhu tinggi.

Hal ini membuatnya cocok untuk aplikasi yang memerlukan stabilitas struktural pada suhu tinggi.

• Nilai 12 titanium (Ti-3Al-2.5V)

Nilai 12 adalah paduan titanium alfa-beta dengan kekuatan dan ketangguhan yang ditingkatkan dibandingkan dengan grade CP.

Ini digunakan dalam aplikasi yang memerlukan keseimbangan antara kekuatan dan sifat mampu bentuk, seperti pada industri otomotif.

Penyebab dan solusi getaran mesin CNC

Saat memilih grade titanium untuk pemesinan CNC, penting untuk mempertimbangkan persyaratan spesifik aplikasi, termasuk kekuatan yang diinginkan, ketahanan terhadap korosi, suhu kerja, dan biokompatibilitas.

Setiap tingkatan menawarkan serangkaian properti unik yang harus disesuaikan dengan kebutuhan aplikasi untuk memastikan kinerja optimal dan umur panjang dari komponen akhir..

Kesulitan Umum dalam Pemesinan Paduan Titanium

Kesulitan utama dalam pemesinan paduan titanium meliputi:

• Konduktivitas Termal Rendah:

Konduktivitas termal paduan titanium sangat rendah, yang menyulitkan panas yang dihasilkan selama proses pemotongan untuk hilang dengan cepat.

Sebagai akibat, panas mudah terakumulasi di area kontak antara pahat dan benda kerja, menyebabkan temperatur pahat menjadi terlalu tinggi dan mempercepat keausan pahat .

• Aktivitas Kimia Tinggi:

Pada suhu tinggi, paduan titanium rentan terhadap reaksi kimia dengan oksigen dan nitrogen di udara, membentuk lapisan yang mengeras, yang meningkatkan kesulitan pemesinan .

• Pekerjaan – Pengerasan:

Paduan titanium kemungkinan akan mengalami kerja – pengerasan pada saat proses pemotongan, yaitu, kekerasan material meningkat seiring dengan deformasi selama proses pemesinan.

Hal ini memerlukan penggunaan perkakas dengan kinerja lebih tinggi dan parameter pemotongan yang lebih ketat .

• Keausan Alat yang Cepat:

Karena karakteristik yang disebutkan di atas, alat ini sangat cepat aus pada pemesinan paduan titanium, terutama di dekat ujung tombak dan ujung pahat .

Kesulitan Umum dalam Pemesinan Paduan Titanium

• Pembuangan Chip yang Sulit:

Chip paduan titanium memiliki area kontak yang besar dengan permukaan rake alat dan mudah untuk diputar di sekitar alat, yang menghalangi pemotongan normal.

Lebih-lebih lagi, perhatian khusus harus diberikan pada evakuasi chip untuk menghindari mempengaruhi kualitas pemesinan .

• Modulus Elastisitas Rendah:

Modulus elastisitas paduan titanium relatif rendah, dan mudah untuk menghasilkan deformasi elastis selama pemesinan.

Terutama saat mengerjakan bagian yang tipis – berdinding atau berbentuk cincin, deformasi benda kerja dapat terjadi .

• Getaran Pemesinan:

Getaran yang dihasilkan selama pemesinan paduan titanium sepuluh kali lipat dari baja biasa, yang tidak hanya meningkatkan keausan pahat tetapi juga dapat menyebabkan penurunan kualitas permukaan benda kerja .

• Pemilihan Alat dan Teknologi Pelapisan:

Pemilihan material perkakas dan teknologi pelapisan yang tepat sangat penting untuk meningkatkan efisiensi pemesinan paduan titanium dan masa pakai perkakas .

Lapisan vakum

• Penjepitan dan Deformasi Benda Kerja:

Deformasi penjepitan dan deformasi akibat tegangan pada paduan titanium selama pemesinan berukuran besar, jadi perhatian khusus harus diberikan pada metode pemasangan benda kerja untuk mencegah deformasi selama proses pemesinan .

• Pemilihan Cairan Pemotongan:

Penggunaan cairan pemotongan yang tidak tepat dapat menyebabkan reaksi kimia atau mempengaruhi evakuasi chip.

Karena itu, memilih cairan pemotongan yang sesuai juga merupakan tantangan dalam pemesinan paduan titanium .

Menanggapi kesulitan-kesulitan tersebut, serangkaian tindakan perlu diambil saat mengerjakan paduan titanium, seperti menggunakan alat pemotong berkinerja tinggi, mengoptimalkan parameter pemotongan, mengadopsi strategi pendinginan dan pelumasan yang tepat, dan memastikan penjepitan benda kerja yang benar, untuk meningkatkan efisiensi dan kualitas pemesinan.

Aplikasi dan Tantangan untuk Pemesinan CNC Titanium

Aplikasi Mesin CNC Paduan Titanium

Luar angkasa:

Karena sifat tahan korosi dan kekuatan tinggi, paduan titanium cocok untuk aplikasi luar angkasa, seperti bilah mesin, roda pendaratan, poros, dan struktur internal.

Aplikasi dan Tantangan untuk Pemesinan CNC Titanium

Industri medis:

Paduan titanium memiliki kelembaman kimia dan biokompatibilitas serta dapat digunakan untuk pembuatan implan medis dan peralatan bedah, seperti stimulator pertumbuhan tulang, perangkat fusi tulang belakang, dan pelat tulang.

Pembuatan kapal:

Pemesinan CNC paduan titanium juga memiliki kegunaan penting dalam industri kelautan, seperti deck, belenggu, kait pegas, bejana tekan, dan detektor kapal selam.

Industri otomotif:

Logam titanium, karena ketahanan benturan dan daya tahannya, banyak digunakan pada mobil sport dan mobil mewah, misalnya rangka kendaraan, pengencang, knalpot, pipa knalpot, katup mesin, dan pegas yang menahan beban.

Penerapan bahan paduan titanium pada mobil

Industri lainnya:

Mesin Titanium CNC juga berlaku untuk minyak dan gas, konstruksi, perhiasan, olahraga, dan industri kendaraan listrik.

Tantangan dalam Pemesinan CNC Paduan Titanium

Meskipun mesin CNC paduan titanium memiliki banyak keunggulan, itu juga menghadapi beberapa tantangan selama proses pemesinan:

1. Reaktivitas dan ekstrusi kimia yang tinggi:

Saat mengerjakan paduan titanium, beberapa gas mungkin bereaksi dengannya, mengakibatkan masalah seperti oksidasi permukaan dan penggetasan.

1. Akumulasi panas dan gaya potong:

Paduan titanium memiliki konduktivitas termal yang rendah, menyebabkan benda kerja cepat panas di dekat area pemotongan. Hal ini akan mempercepat keausan alat dan mungkin berdampak negatif pada kualitas permukaan pemotongan.

1. Stres sisa dan stres pengerasan:

Karena struktur kristalnya, paduan titanium dapat menyebabkan masalah selama pemesinan, meningkatkan gaya potong, mengurangi kemudahan pemesinan, dan meningkatkan kemungkinan terjadinya tegangan sisa.

Mengatur Parameter Pemesinan CNC

• Memperjelas Persyaratan Pemesinan

Tentukan bahan benda kerja, ukuran, membentuk, dan persyaratan presisi, dll..

• Pilih Alat

Pilih jenis alat, diameter, panjang, dll.. sesuai dengan bahan benda kerja dan persyaratan pemesinan.

• Mengatur Sistem Koordinat Pemesinan

Menentukan sistem koordinat pemesinan pada sistem kendali CNC.

• Tetapkan Parameter Pemesinan

Atur parameter seperti kecepatan potong, laju umpan, dan kedalaman pemotongan sesuai dengan benda kerja, peralatan, dan persyaratan.

• Periksa dan Verifikasi

Periksa parameter dengan cermat sebelum melakukan pemesinan. Pemesinan simulasi atau pemotongan percobaan dapat digunakan untuk memverifikasi.

• Pantau Proses Pemesinan

Pantau keausan alat, kekuatan pemotongan, suhu pemotongan, dll.. secara real – time dan sesuaikan parameter bila perlu.

• Merawat Alat Mesin

Rawat peralatan mesin CNC secara teratur untuk memastikan presisi dan kinerjanya.

• Pengoperasian yang Aman

Ikuti prosedur operasi keselamatan.

Diagram skema struktur peralatan mesin CNC

Kesimpulan

Kemampuan mesin paduan titanium CNC terus ditingkatkan, berkat kemajuan dalam ilmu material, teknik mesin dan teknologi komputasi.

Dengan mengadopsi teknik pemesinan dan strategi optimasi terbaru, produsen dapat memproduksi suku cadang paduan titanium dengan efisiensi lebih tinggi dan kualitas lebih baik.

Dengan berkembangnya teknologi, efektivitas biaya dan dampak lingkungan dari paduan titanium permesinan CNC diharapkan akan lebih ditingkatkan di masa depan.