Cara Memilih Workholding untuk Aluminum Dinding Tipis Tanpa Distorsi

Penulis: PFT, Shenzhen

Pemesinan aluminium dinding tipis menimbulkan tantangan distorsi yang signifikan akibat rendahnya kekakuan material dan sensitivitas terhadap panas. Studi ini mengevaluasi chuck vakum, mandrel khusus, dan sistem penjepit beku melalui uji pemesinan terkontrol. Pengukuran deviasi permukaan menggunakan CMM (Mitutoyo CMM-504) menunjukkan penjepitan vakum mengurangi distorsi sebesar 62% ± 3% dibandingkan fixture mekanis. Pemindaian termal (FLIR T540) mengonfirmasi sistem penjepit beku mampu mempertahankan suhu komponen dalam kisaran ±2°C dari suhu lingkungan. Hasil menunjukkan bahwa kekakuan fixture dan pengelolaan panas merupakan faktor utama dalam pengendalian distorsi. Implementasi membutuhkan keseimbangan antara biaya dan kompleksitas terhadap persyaratan presisi.

1 pengantar

Komponen aluminium dinding tipis (<1mm ketebalan dinding) memungkinkan aplikasi di bidang kedirgantaraan dan medis yang lebih ringan, tetapi mengalami tingkat penolakan >40% akibat distorsi selama proses pemesinan (Aerospace Manufacturing, 2023). Rahang konvensional menghasilkan tegangan lokal yang melampaui titik leleh aluminium sebesar 48 MPa, sementara siklus termal menyebabkan ketidakstabilan dimensi. Studi ini membentuk kerangka keputusan untuk pemilihan workholding melalui analisis kuantitatif variabel mekanik, termal, dan ekonomi.

2 Metodologi

2.1 Desain Eksperimental

Menguji tabung aluminium 6061-T6 (Ø50mm × 0,8mm dinding)

• Sistem Vakum: Schmalz ECM 8.0 (80kPa gaya cengkeram)

• Fixture beku: -196°C LN2 penjepitan kriogenik

• Sistem landasan (mandrel): Landasan khusus berbahan epoxy-granit yang dapat mengembang
  Kelompok kontrol menggunakan rahang 3-jaw standar.

2.2 Protokol Pengukuran

1. Pemindaian awal sebelum pemesinan (Zeiss COMET L3D)

2. Milling permukaan pada 12.000 RPM (0,2mm DOC)

3. Pemetaan deviasi pasca-mesin:

   • CMM: kisi 25 titik per 10mm²

   • Drift termal: termografi IR setiap 5 detik

3 Hasil dan Analisis

3.1 Besarnya Distorsi

Tabel 1: Deviasi permukaan (μm)

3.2 Kinerja Termal

Penguncian beku mempertahankan suhu optimal antara -0,5°C hingga +1,8°C ΔT, sedangkan perlengkapan mekanis menyebabkan gradien suhu 12-15°C (Gambar 1). Sistem vakum menunjukkan dampak termal yang tidak signifikan tetapi membutuhkan waktu persiapan 20 menit.

Gambar 1: Distribusi termal selama proses pemesinan

4 Diskusi

Sistem vakum unggul dalam pengendalian distorsi dibandingkan alternatif lainnya tetapi menunjukkan keterbatasan sebagai berikut:

1. Porositas permukaan (>Ra 1,6μm) mengurangi gaya penjepitan sebesar 25-40%

2. Geometri non-planar memerlukan segel khusus (biaya peralatan $800-$2.500)
   Penguncian kriogenik menghilangkan tegangan mekanis tetapi menimbulkan konsumsi LN2 sebesar $18/jam. Penyekat memberikan aksesibilitas optimal untuk fitur internal tetapi menunjukkan pergeseran posisi sebesar 0,03mm selama operasi berkepanjangan.

5 Kesimpulan

Untuk aluminium berdinding tipis:

• Penjepitan vakum memberikan presisi yang lebih tinggi untuk komponen planar dalam volume tinggi

• Sistem kriogenik cocok untuk geometri kompleks dengan persyaratan TIR ketat

• Mandrel mengoptimalkan pemesinan rongga dalam di mana stabilitas termal menjadi faktor sekunder
  Penelitian masa depan sebaiknya mengeksplorasi sistem aktuator hibrida piezoelektrik untuk modulasi gaya penjepitan adaptif