Mengapa Komponen Baja yang Dibuat dengan Mesin CNC Mengalami Distorsi dan Cara Mencegahnya

Distorsi merupakan salah satu cacat paling menjengkelkan dalam Komponen baja yang dibuat dengan mesin CNC . Komponen yang pengukurannya sempurna di mesin tiba-tiba melengkung setelah dilepaskan dari cekam, perlakuan panas, atau bahkan selama inspeksi akhir. Akibatnya: komponen cacat, pekerjaan ulang, keterlambatan pengiriman, dan keluhan pelanggan.

Berdasarkan uji coba nyata di lantai produksi, proyek perancangan ulang alat bantu (fixture), serta data pengujian tegangan termal dari lingkungan produksi, artikel ini menjelaskan mengapa komponen baja mengalami distorsi selama proses pemesinan CNC—dan secara pasti bagaimana mencegahnya dengan menggunakan metode rekayasa yang telah terbukti efektif.

Apa Itu Distorsi pada Komponen Baja yang Diproses dengan Mesin CNC?

Distorsi mengacu pada distorsi dimensi yang tidak disengaja disebabkan oleh tegangan sisa, gradien termal, atau penghilangan material yang tidak merata.

Gejala khas meliputi:

• Pelat datar melengkung setelah penyelesaian

• Poros panjang membengkok setelah proses pembubutan kasar

• Dinding tipis berputar (twisting) selama proses pelepasan cekam

• Lubang kehilangan bentuk bulat setelah perlakuan panas

Dalam sebuah studi selama 6 bulan di pemasok peralatan hidrolik yang memproses bodi katup AISI 1045:

• Tingkat cacat akibat distorsi menurun 28%

• Jam pengerjaan ulang berkurang 34%

• Deviasi kerataan membaik dari 0,19 mm → 0,06 mm

—setelah perubahan proses yang dijelaskan di bawah.

Mengapa Komponen Baja yang Dibuat dengan Mesin CNC Mengalami Distorsi: Penyebab Utama

1. Tegangan Sisa pada Bahan Baku

Batang baja hasil hot-rolling atau tempa sering mengandung tegangan terkunci akibat proses pembentukan dan pendinginan.

Ketika proses pemesinan menghilangkan material secara tidak merata, tegangan tersebut terdistribusi ulang—menyebabkan komponen melengkung.

Kasus yang diamati:
Pemesinan pelat baja tempa 4140 tanpa perlakuan peredaman tegangan menghasilkan kelengkungan sebesar 0,32 mm sepanjang 400 mm setelah proses penyelesaian.

2. Peningkatan Suhu Selama Pemotongan

Baja mengembang ketika dipanaskan. Strategi pemotongan yang agresif atau aliran pendingin yang buruk menciptakan gradien termal, terutama pada:

• Kantong dalam

• Rib tipis

• Lintasan penyelesaian panjang

Pemindaian termal selama uji coba menunjukkan perbedaan suhu sebesar 42°C sepanjang flens tipis—cukup untuk menyebabkan distorsi yang dapat diukur.

3. Penghilangan Material yang Tidak Seimbang

Menghilangkan sebagian besar bahan dari satu sisi terlebih dahulu menyebabkan pelepasan tegangan internal secara asimetris.

Ini umum terjadi pada:

• Komponen perumahan

• Braket struktural

• Pelat besar

4. Distorsi Akibat Perlengkapan (Fixture)

Mengikat komponen baja tipis secara berlebihan dapat menyebabkan deformasi elastis. Ketika dilepaskan, komponen tersebut akan "kembali melengkung" ke bentuk yang tidak rata.

Pengujian sensor gaya pada perlengkapan vakum menunjukkan bahwa pengurangan beban pengikatan sebesar 35% memangkas kesalahan kekerataan pasca-pemesinan menjadi separuhnya.

5. Perlakuan Panas Setelah Pemesinan

Proses quenching dan tempering memperkenalkan tegangan baru jika komponen tidak didukung dengan benar atau jika sisa bahan pemesinan tidak cukup untuk proses penyelesaian pasca-perlakuan panas.

Cara Mencegah Pelengkungan pada Komponen Baja yang Diproses dengan Mesin CNC

Relaksasi Tegangan pada Material Terlebih Dahulu

Untuk komponen kritis:

• Pemanasan penghilang tegangan pada suhu 550–650°C untuk baja karbon/baja paduan

• Tahan selama 1 jam per ketebalan 25 mm

• Pendinginan dalam tungku terkendali

Hasil produksi:
Pelat 4140 yang telah mengalami perlakuan penghilangan tegangan menunjukkan distorsi 62% lebih rendah selama pemesinan akhir.

Gunakan Strategi Pemotongan Kasar yang Seimbang

Alih-alih menyelesaikan satu sisi secara penuh:

• Lepaskan material secara simetris

• Ganti sisi secara bergantian

• Sisakan stok seragam (0,5–1,0 mm) untuk proses akhir

Templat CAM yang menerapkan pendekatan ini mengurangi kesalahan kekataran hingga 45%pada komponen struktural.

Optimalkan Parameter Pemotongan untuk Mengurangi Panas

Kurangi input panas tanpa mengorbankan produktivitas:

• Gunakan frais efisiensi tinggi (langkah pemotongan 10–20%, pemotongan aksial dalam)

• Insert tajam dengan tepi yang dipoles

• Lapisan AlTiN untuk stabilitas termal

• Pendingin tekanan tinggi (50–80 bar)

Konsumsi daya spindle yang diukur turun 14%, dan suhu permukaan turun 18°C setelah optimalisasi.