Kemajuan Pemesinan Ultrasonik dalam Pemrosesan Paduan Keras

Dalam dunia manufaktur presisi, bahan-bahan tertentu menghadirkan tantangan berat bagi para insinyur. Tungsten karbida, juga dikenal sebagai karbida semen, menonjol sebagai salah satu "kacang keras untuk dipecahkan." Paduan ini terdiri dari tungsten dan karbida telah menjadi sangat diperlukan untuk alat potong dan komponen tahan aus karena kekerasan, ketahanan aus, dan stabilitas termalnya yang luar biasa. Namun, sifat-sifat inilah yang menciptakan kesulitan pemesinan yang signifikan, di mana metode konvensional terbukti tidak memadai sementara teknik khusus berjuang dengan ketidakefisienan dan keausan alat yang cepat.

Sifat-sifat luar biasa tungsten karbida - 2-3 kali lebih keras dari baja dengan peringkat kekerasan Mohs 8,5-9 - membuatnya unggul dari sebagian besar bahan logam. Stabilitas kimianya tetap tidak terganggu bahkan di bawah suhu tinggi dan kondisi yang keras, menjadikannya ideal untuk alat potong dan komponen dengan keausan tinggi di seluruh aplikasi pengerjaan logam, pertambangan, pembentukan logam, dan mata gergaji.

Namun, kekerasan ekstrem ini menciptakan tantangan pemesinan yang belum pernah terjadi sebelumnya. Metode pembubutan, penggilingan, dan pengeboran tradisional terbukti tidak efektif. Sementara alat berlian polikristalin (PCD), boron nitrida kubik (CBN), atau keramik dapat digunakan, mereka mengalami keausan yang dipercepat dan hilangnya ketajaman yang cepat.

Metode pemesinan utama saat ini melibatkan penggilingan roda berlian atau pemesinan pelepasan listrik (EDM). Meskipun fungsional, pendekatan ini menghadirkan banyak kesulitan dalam mencapai hasil yang berkualitas.

Hambatan pemesinan terwujud dalam tiga area kritis:

• Kualitas dan Umur Panjang Alat: Kekerasan ekstrem material disertai dengan kerapuhan, yang menyebabkan chipping, retak, dan degradasi alat yang cepat. Metode konvensional berjuang untuk mempertahankan kualitas sementara alat khusus aus secara berlebihan.
• Keterbatasan Efisiensi: Kombinasi kepadatan tinggi, kekerasan, dan kerapuhan membutuhkan kontrol getaran dan gaya potong yang tepat. Kontrol yang tidak memadai menghasilkan retakan mikro dan fragmentasi, membuat proses memakan waktu dan membuat frustrasi bagi produsen.

Kemajuan terbaru dalam teknologi pemesinan ultrasonik menawarkan solusi yang menjanjikan untuk tantangan yang terus-menerus ini. Teknik inovatif ini menumpangkan getaran frekuensi tinggi (lebih dari 20.000 mikro-getaran per detik) ke proses pemesinan konvensional, menciptakan getaran alat longitudinal selama rotasi.

Manfaat dari mekanisme mikro-getaran ini meliputi:

• Mengurangi Gaya Pemotongan: Gesekan yang lebih rendah antara alat dan benda kerja memungkinkan laju umpan yang lebih tinggi sambil meningkatkan kualitas permukaan dan memperpanjang umur alat.
• Peningkatan Evakuasi Chip: Getaran frekuensi tinggi meningkatkan fraktur chip dan mencegah keterjeratan, meningkatkan kualitas dan efisiensi.

Kasus 1: Penggilingan Mirror-Finish
Seorang produsen mencapai kualitas permukaan kelas optik (Ra < 0.002μm) pada benda kerja tungsten karbida 20x20mm menggunakan dudukan alat ultrasonik HSKE40 dengan CTS, ATC, dan otomatisasi CNC terintegrasi. Proses satu alat menyelesaikan segalanya mulai dari pengasaran hingga finishing cermin akhir, terbukti sangat berharga untuk cetakan presisi, pukulan, dan komponen katup bertekanan tinggi.

Kasus 2: Pemesinan Ulir
Operasi lain memproses ulir M10x1.5P dan melakukan penggilingan bentuk-H pada benda kerja 50x70x10mm menggunakan dudukan ultrasonik HSKA63. Waktu penyelesaian 5 jam mewakili pengurangan 60% dibandingkan dengan metode EDM tradisional, sambil mencapai hasil akhir permukaan yang unggul (Ra 0.8μm).

Kompatibilitas Alat: Sistem ultrasonik secara otomatis memindai alat untuk frekuensi resonansi (biasanya 20-32kHz) dan dapat beradaptasi dengan persyaratan alat tertentu, dengan sebagian besar alat standar terbukti kompatibel setelah validasi ekstensif.

Optimasi Parameter: Teknologi ini mencakup dukungan komprehensif untuk menentukan laju umpan dan amplitudo yang optimal, memastikan pengguna mendapatkan manfaat maksimal dari sistem.

Bagi produsen yang menghadapi tantangan pemesinan tungsten karbida, teknologi ultrasonik mewakili kemajuan yang signifikan, menawarkan peningkatan efisiensi, kualitas, dan umur panjang alat dibandingkan dengan metode konvensional.