Panduan Ahli untuk Pemesinan Presisi Polimer UHMW

Saat merancang katrol berkinerja tinggi yang membutuhkan ketahanan aus yang luar biasa, gesekan rendah, dan sifat ringan, polietilena dengan berat molekul sangat tinggi (UHMWPE) sering kali muncul sebagai pilihan material yang ideal. Namun, laporan luas tentang kesulitan pemesinan dapat membuat para insinyur yang berpengalaman sekalipun ragu. Apakah UHMWPE benar-benar sulit untuk dikerjakan? Panduan komprehensif ini mengkaji karakteristik pemesinan UHMWPE dan memberikan solusi yang dapat ditindaklanjuti untuk pemilihan alat, parameter pemotongan, dan optimalisasi proses.

UHMWPE adalah plastik rekayasa termoplastik dengan karakteristik kinerja yang luar biasa. Berat molekulnya yang sangat tinggi memberikan ketahanan aus, kekuatan benturan, pelumasan sendiri, dan ketahanan korosi kimia yang unggul, menjadikannya ideal untuk bantalan, rel luncur, roda gigi, dan segel.

Namun, pemesinan UHMWPE menghadirkan tantangan unik:

• Titik leleh rendah dan konduktivitas termal yang buruk: Akumulasi panas selama pemesinan dapat menyebabkan pelunakan material, deformasi, atau bahkan peleburan, yang mengganggu presisi dan hasil akhir permukaan.
• Modulus elastis rendah: Kekakuan material yang terbatas menyebabkan deformasi di bawah gaya pemotongan, yang menghasilkan ketidaktepatan dimensi.
• Duktilitas tinggi: Menghasilkan serpihan panjang dan kontinu yang dapat melilit alat dan benda kerja, menciptakan bahaya keselamatan dan mengurangi efisiensi.

Pemilihan alat yang tepat sangat penting untuk pemesinan UHMWPE yang berhasil:

• Material alat: Alat baja kecepatan tinggi (HSS) umumnya direkomendasikan karena ketangguhan dan ketahanan ausnya. Alat karbida juga dapat efektif jika menampilkan tepi potong yang tajam dan pembuangan panas yang baik.
• Geometri alat:
  • Sudut rake positif besar (10°-20°) mengurangi gaya potong dan deformasi material sekaligus meningkatkan evakuasi serpihan
  • Sudut kebebasan yang substansial (8°-15°) meminimalkan gesekan alat-benda kerja dan menurunkan suhu pemotongan
  • Pertahankan tepi potong yang sangat tajam untuk mencegah gaya berlebihan dan kekasaran permukaan
  • Ruang serpihan yang cukup mencegah keterjeratan serpihan di sekitar alat dan benda kerja

Parameter pemotongan yang optimal mengontrol suhu, meminimalkan deformasi, dan memaksimalkan efisiensi:

• Kecepatan potong: 150-300 m/menit (kecepatan yang lebih tinggi mengurangi waktu potong dan suhu)
• Laju umpan: 0,05-0,15 mm/putaran (umpan yang lebih rendah meningkatkan hasil akhir permukaan)
• Kedalaman potong: 0,5-1,5 mm (potongan yang lebih dangkal mengurangi gaya dan panas)
• Pendinginan: Pendingin berbasis air atau udara terkompresi secara efektif mengontrol suhu

Strategi pemesinan tambahan untuk UHMWPE:

• Penahan benda kerja: Gunakan gaya penjepitan yang terdistribusi secara merata dengan rahang lunak untuk mencegah deformasi
• Pengeboran: Gunakan mata bor yang tajam dengan laju umpan yang dikurangi; pertimbangkan bor bertahap atau reamer untuk lubang presisi
• Pembubutan: Terapkan pemecah serpihan atau sering membuang serpihan untuk mencegah keterjeratan
• Penggilingan: Preferensikan penggilingan pendakian untuk mengurangi gaya potong
• Pembersihan burr: Gunakan pengikis tajam dengan tekanan terkontrol untuk menghilangkan burr lunak
• Ekspansi termal: Mesin di lingkungan yang dikontrol suhu dan memungkinkan koreksi dimensi

Untuk aplikasi di mana UHMWPE terbukti terlalu menantang, pertimbangkan:

• POM (Delrin): Kemampuan mesin yang sangat baik dengan kekakuan dan ketahanan kimia yang baik
• Nilon (PA): Kekuatan dan ketangguhan tinggi, meskipun rentan terhadap penyerapan kelembapan
• Polikarbonat (PC): Kekuatan dan transparansi tinggi, tetapi ketahanan aus terbatas

Untuk katrol UHMWPE berukuran OD 80mm × ID 40mm × tebal 20mm:

1. Siapkan stok UHMWPE yang sedikit lebih besar dari dimensi akhir
2. Potong kasar menggunakan gergaji pita atau EDM kawat
3. Bubut OD hingga 80mm (200 m/menit, 0,1 mm/putaran, 1mm DOC)
4. Bor ID hingga 40mm (parameter yang sama)
5. Hadapi hingga ketebalan 20mm (200 m/menit, 0,1 mm/putaran, 0,5mm DOC)
6. Hilangkan burr dengan pengikis tajam

Meskipun UHMWPE menghadirkan tantangan pemesinan yang berbeda, pemilihan alat yang tepat, parameter yang dioptimalkan, dan teknik yang sesuai memungkinkan produksi komponen berkualitas tinggi yang berhasil. Insinyur harus dengan hati-hati mengevaluasi karakteristik pemrosesan UHMWPE terhadap persyaratan proyek, dengan mempertimbangkan bahan alternatif jika perlu. Panduan teknis ini memberi produsen pengetahuan untuk secara efektif memanfaatkan sifat luar biasa UHMWPE sambil mengatasi kesulitan pemesinannya.