Pendingin Berlimpah vs MQL untuk Pemillan Kantong Titanium

Paduan titanium konduktivitas termal yang buruk (6,7 W/m·K untuk Ti-6Al-4V) dan reaktivitas kimia menimbulkan tantangan unik dalam pocket penggilingan operasi. Meskipun pendinginan secara penuh (flood cooling) telah menjadi standar industri untuk pelepasan panas, meningkatnya kepedulian terhadap lingkungan dan tekanan biaya telah mendorong minat terhadap alternatif MQL. Perkembangan terbaru dalam desain nosel dan pelumas yang dapat terurai secara hayati (misalnya, formulasi berbasis ester) telah memperbarui perdebatan mengenai kelayakan penggunaannya. Studi ini bertujuan mengisi kesenjangan pengetahuan melalui perbandingan sistematis kedua metode tersebut dalam kondisi yang relevan dengan industri, dengan perhatian khusus pada mekanika pemotongan dan efek metalurgi setelah proses pemesinan.

Metodologi

1. Desain Eksperimen

Desain eksperimen faktorial lengkap (matriks 3×3) menguji strategi pendinginan (flood, MQL, hybrid) berdasarkan parameter pemotongan. Sistem MQL memberikan pelumas teratomisasi sebanyak 50 mL/jam (Accu-Lube LB-12) melalui nosel 0,5 mm pada tekanan 6 bar.

2. Pengambilan Data

• Gaya potong: Dinamometer Kistler 9257B

• Keausan alat: Mikroskop digital Keyence VHX-7000 (standar ISO 3685)

• Data termal: Kamera IR FLIR A655sc (akurasi ±2°C)

Hasil & Analisis

1.Dinamika Gaya Potong

MQL menunjukkan gaya resultan rata-rata lebih rendah (Fxy = 210 N dibandingkan 265 N pada kondisi flood) karena koefisien gesek yang lebih rendah. Analisis domain frekuensi mengungkapkan amplitudo getaran pada MQL lebih kecil sebesar 25-30% dibandingkan metode flood.

2.Perbandingan Umur Alat

Kurva progresif keausan flank menunjukkan bahwa MQL memperpanjang umur alat hingga 148 menit dibandingkan 112 menit (pada kondisi flood) sebelum mencapai VBmax = 0,3 mm. Analisis EDS mendeteksi adhesi titanium pada alat yang digunakan MQL sebesar 60% lebih sedikit.

Diskusi

Kinerja superior dari MQL selaras dengan model tribologi yang menyarankan penetrasi mikro-droplet ke dalam antarmuka alat-pahat. Namun, permasalahan pemerataan pahat pada kantong dalam (rasio aspek >5:1) sementara meningkatkan gaya sebesar 15%, menunjukkan adanya keterbatasan yang spesifik terhadap skenario. Pengadopsi di sektor industri perlu mempertimbangkan temuan ini berdasarkan biaya infrastruktur daur ulang pendingin.

Kesimpulan

MQL menunjukkan keunggulan jelas dalam frais kantong titanium terkait ketahanan alat (peningkatan 32%) dan kualitas permukaan. Penelitian lanjutan sebaiknya mengeksplorasi pengiriman MQL berdenyut untuk geometri dengan rasio aspek tinggi serta pelumas aditif nano.