Mengapa Aluminium adalah Pilihan Utama untuk Pemesinan CNC: Manfaat, Penggunaan, dan Alternatif
Untuk proyek pemesinan CNC, aluminium adalah salah satu pilihan bahan yang paling populer karena properti fisik yang diinginkan. Logam ini kuat, menjadikannya ideal untuk bagian mekanis, dan lapisan oksidasi di luarnya tahan terhadap korosi dari elemen. Manfaat ini telah membuat bagian aluminium umum di semua industri, meskipun mereka terutama digemari di bidang otomotif, penerbangan luar angkasa, kesehatan dan elektronik konsumen.
Aluminium juga menawarkan keuntungan spesifik yang menyederhanakan dan meningkatkan proses pemesinan CNC. Berbeda dengan banyak logam lain dengan properti material yang serupa, aluminium menawarkan ketaahan pemesinan yang luar biasa: banyak grade-nya dapat ditembus secara efektif oleh alat pemotong, pecah dengan mudah sementara relatif mudah dibentuk. Karena ini, aluminium dapat diproses lebih dari tiga kali lebih cepat daripada besi atau baja.
Artikel ini menjelaskan beberapa keuntungan utama pemesinan CNC aluminium — alasan mengapa ini adalah salah satu proses prototipe dan produksi yang paling banyak diminta kami — tetapi juga menyarankan alternatif pemesinan untuk aluminium.
Logam dan plastik lainnya dapat memberikan manfaat yang serupa dengan aluminium, selain manfaat unik mereka sendiri.
Manfaat pemesinan CNC aluminium
- Ketaahan pemesinan
- Resistensi korosi
- Rasio kekuatan terhadap bobot
- Konduktivitas listrik
- Potensi anodisasi
- Keterdaur ulangan
Typical CNC Aluminum Parts from 3ERP
Ketaahan pemesinan
Salah satu alasan utama mengapa insinyur memilih aluminium untuk bagian yang diproses adalah karena, sederhananya, bahan mudah diproses. Sementara ini mungkin terlihat lebih menjadi manfaat untuk mesin yang memproduksi bagian, ini juga memiliki manfaat yang signifikan untuk perusahaan yang memesan bagian, serta untuk pengguna akhir yang akan akhirnya menggunakannya.
Karena aluminium pecah dengan mudah, dan karena mudah dibentuk, ia dapat dipotong dengan cepat dan akurat dengan alat pemesinan CNC. Ini memiliki beberapa konsekuensi penting: pertama, waktu kerja pemesinan yang singkat membuat proses lebih murah (karena kurang tenaga kerja yang diperlukan dari mesin dan kurang waktu operasi yang diperlukan dari mesin itu sendiri); kedua, ketaahan pemesinan yang baik berarti kurangnya deformasi pada bagian saat alat pemotong melewati benda kerja. Ini dapat memungkinkan mesin untuk memenuhi toleransi yang lebih ketat (sehingga ±0,025 mm) dan menghasilkan akurasi dan keberulangan yang lebih tinggi.
Resistensi korosi
Berbagai grade aluminium sangat berbeda dalam resistensi terhadap korosi — sejauh mana mereka dapat menahan oksidasi dan kerusakan kimia. Untungnya, beberapa grade yang paling populer untuk pemesinan CNC adalah yang paling tahan. 6061, misalnya, menawarkan resistensi korosi yang luar biasa, seperti halnya legium lain di ujung bawah spektrum kekuatan. (Legium aluminium yang kuat mungkin lebih tahan terhadap korosi karena keberadaan tembaga yang dilegasikan.)
Rasio kekuatan terhadap bobot
Aluminium memiliki properti fisik yang diinginkan yang menjadikannya ideal untuk bagian mekanis dan aspek. Dua yang paling penting adalah kekuatan tinggi logam dan bobot ringannya, keduanya menjadikan bahan menguntungkan untuk bagian kritis seperti yang diperlukan di industri penerbangan luar angkasa dan otomotif. Fitting pesawat dan poros otomotif adalah dua contoh bagian yang dapat berhasil diproses dengan aluminium.
Namun, berbagai grade aluminium melayani tujuan yang berbeda. Karena rasio kekuatan terhadap bobot yang menguntungkan, grade umum seperti 6061 dapat digunakan untuk berbagai macam bagian, sementara grade kekuatan tinggi yang menonjol seperti 7075 mungkin lebih disukai dalam aplikasi penerbangan luar angkasa dan laut.
Konduktivitas listrik
Bagian aluminium yang diproses CNC dapat berguna untuk komponen listrik karena konduktivitas listriknya. Meskipun tidak sekonduktif tembaga, aluminium murni memiliki konduktivitas listrik sekitar 37,7 juta siemens per meter pada suhu ruangan. Legium mungkin memiliki konduktivitas yang lebih rendah, tetapi bahan aluminium secara signifikan lebih konduktif daripada, misalnya, baja karat.
| Material | Konduktivitas (S/m) pada suhu ruangan |
| Tembaga | 59,6 juta |
| Aluminium | 37,7 juta |
| Seng | 16,9 juta |
| Besi | 10 juta |
| Baja karbon | 7 juta |
| Titanium | 2,4 juta |
| Baja karat | 1,5 juta |
Potensi anodisasi
Bagian aluminium yang diproses sangat populer di industri elektronik konsumen, tidak hanya untuk kekuatan dan permintaan bobot, tetapi juga karena pertimbangan estetika penting. Selain mudah menerima cat dan pewarna, aluminium dapat diobati dengan anodisasi, prosedur finishing permukaan yang menebalkan lapisan oksidasi pelindung di luar bagian.
Proses anodisasi, yang biasanya dilakukan setelah pemesinan selesai, melibatkan melalui arus listrik melalui bagian dalam serbuk asam elektrolit dan menghasilkan potongan aluminium yang lebih tahan terhadap dampak fisik dan korosi.
Penting, anodisasi membuat lebih mudah untuk menambahkan warna pada bagian aluminium yang diproses, karena lapisan luar yang dianodisasi sangat berpori. Pewarna dapat menemukan jalur mereka melalui bagian berpori dari lapisan luar dan kurang mungkin terkelupas atau mengelupas karena mereka tertanam dalam exterior yang keras dari bagian logam.
Keterdaur ulangan
Manfaat lain dari aluminium adalah keterdaur ulangannya yang tinggi, menjadikannya lebih disukai untuk perusahaan yang ingin meminimalkan dampak lingkungan mereka atau bagi mereka yang hanya ingin mengurangi pemborosan bahan dan merebut kembali beberapa pengeluaran mereka. Bahan yang dapat didaur ulang sangat penting dalam pemesinan CNC, di mana ada sejumlah besar sisa material dalam bentuk irisan dari alat pemotong.
Alternatif untuk aluminium dalam pemesinan CNC
Perusahaan mungkin mencari alternatif untuk aluminium dalam pemesinan CNC untuk sejumlah alasan. Akhirnya, logam memiliki beberapa kelemahan: lapisan oksidnya dapat merusak tooling, dan secara umum lebih mahal daripada alternatif seperti baja, sebagian karena biaya energi tinggi produksi aluminium.
Berikut adalah beberapa alternatif pemesinan potensial untuk aluminium, dengan penekanan pada perbedaan dan persamaan mereka dengan logam perak-abu populer ini.
Logam
Baja & baja karat
Lebih baik dari aluminium untuk:
Lebih buruk dari aluminium untuk:
Baja dan baja karat adalah bahan yang banyak digunakan dalam pemesinan CNC. Karena kekuatan tinggi, baja cenderung lebih disukai untuk aplikasi stres tinggi dan yang memerlukan las yang kuat. Baja tahan terhadap suhu sangat tinggi, dan baja karat dapat diolah dengan panas untuk meningkatkan resistensi korosinya.
Namun, meskipun baja yang diproses dirancang untuk ketaahan pemesinan yang ditingkatkan, aluminium tetap lebih mudah diproses dari dua bahan ini. Baja juga lebih berat dan memiliki kekerasan yang lebih tinggi daripada aluminium, yang mungkin atau mungkin tidak diinginkan tergantung pada aplikasi.
Jika resistensi suhu adalah pertimbangan utama dan bobot bukan, baja mungkin alternatif ideal untuk aluminium.
Titanium
Lebih baik dari aluminium untuk:
- Rasio kekuatan terhadap bobot
Lebih buruk dari aluminium untuk:
Titanium dapat digunakan sebagai pengganti sebanding untuk aluminium karena keuntungan utamanya adalah rasio kekuatan terhadap bobot yang luar biasa — juga salah satu manfaat utama aluminium. Titanium memiliki bobot yang mirip dengan aluminium namun hampir dua kali lebih kuat. Seperti aluminium, juga sangat tahan terhadap korosi.
Keuntungan ini tercermin dalam titik harga yang lebih tinggi titanium. Meski bahan adalah pilihan yang baik untuk bagian seperti komponen pesawat dan peralatan medis, biayanya bisa menghalangi.
Titanium adalah alternatif yang sesuai untuk aluminium ketika bobot ringan adalah prioritas utama dan, pentingnya, ketika anggaran produksi memiliki beberapa fleksibilitas.
Magnesium
Lebih baik dari aluminium untuk:
Lebih buruk dari aluminium untuk:
- Keamanan pemesinan
- Resistensi korosi
Meskipun bukan bahan pemesinan yang paling umum, logam ringan magnesium menawarkan banyak manfaat dari legium aluminium umum. Faktanya, magnesium adalah salah satu logam yang paling mudah diproses di luar sana, membuat proses pemesinan cepat dan efisien.
Salah satu kerugian potensial untuk bengkel mesin? Irisan magnesium sangat mudah terbakar dan diperburuk oleh air, yang berarti mesin harus berhati-hati saat membersihkan sisa.
Messing
Lebih baik dari aluminium untuk:
- Beberapa aplikasi estetika
Lebih buruk dari aluminium untuk:
Logam dengan penampilan emas, messing adalah logam yang sangat mudah diproses yang tersedia pada titik harga sedikit lebih tinggi daripada aluminium. Biasa dilihat pada bagian seperti katup dan nozzle, serta komponen struktural, sementara ketaahan pemesinan yang tinggi menjadikannya cocok untuk pesanan volume besar.
Tembaga
Lebih baik dari aluminium untuk:
Lebih buruk dari aluminium untuk:
Tembaga memiliki beberapa properti material yang sama dengan aluminium. Namun, konduktivitas listrik yang unggul tembaga dapat membuatnya lebih disukai untuk berbagai aplikasi listrik. Meskipun tembaga murni sulit diproses, banyak legium tembaga menawarkan ketaahan pemesinan yang serupa dengan grade aluminium populer.
Termoplastik teknik
POM (Delrin)
Lebih baik dari aluminium untuk:
- Insulasi listrik
- Gesekan rendah
Lebih buruk dari aluminium untuk:
- Kekuatan
- Resistensi panas
Proyek pemesinan CNC tidak harus terbatas pada logam. Faktanya, beberapa termoplastik teknik dapat mencocokkan atau melebihi beberapa manfaat aluminium, tergantung pada aplikasi.
Karena aluminium sering digemari karena ketaahan pemesinan yang luar biasa, satu alternatif plastik yang feasible adalah POM (Delrin), yang, seperti aluminium, sangat cocok untuk proses pemesinan. POM memiliki titik leleh rendah namun kekuatan tinggi yang mengesankan untuk plastik.
POM adalah isolator listrik, menjadikannya cocok untuk bagian seperti kotak pelindung elektronik. Ini juga cocok untuk bagian mekanis. Namun, mengingat perilaku isolasi yang sangat berbeda dibandingkan aluminium, hanya harus digunakan sebagai pengganti sebanding dalam situasi di mana konduktivitas termal dan listrik tidak berarti penting.
PTFE (Teflon)
Lebih baik dari aluminium untuk:
- Insulasi listrik
- Gesekan sangat rendah
Lebih buruk dari aluminium untuk:
Seperti POM, PTFE (Teflon) adalah termoplastik yang sangat mudah diproses yang merupakan isolator listrik yang luar biasa. Berbeda dengan POM, namun, PTFE juga tahan terhadap suhu tinggi (hingga 260°C), menjadikannya alternatif aluminium yang feasible untuk aplikasi suhu tinggi.
Resistensi kimia yang tinggi PTFE juga menjadikannya bahan pemesinan yang populer untuk bagian yang akan digunakan di industri makanan.
PEEK
Lebih baik dari aluminium untuk:
Lebih buruk dari aluminium untuk:
Meskipun PEEK lebih sulit diproses daripada dua termoplastik sebelumnya, kekuatan tinggi dan stabilitas termal (tahan terhadap suhu hingga 260°C) menjadikannya alternatif sebanding yang benar untuk aluminium. Popularitas PEEK untuk bagian seperti katup, bearing, pompa, dan nozzle membuktikan kemampuan mirip logamnya.
Salah satu hambatan adalah harga. Sebagai polimer berkinerja tinggi, PEEK adalah salah satu termoplastik yang dapat diproses yang lebih mahal, menjadikannya cocok hanya untuk proyek pemesinan di mana bahan umum seperti aluminium tidak dapat digunakan.
ABS
Lebih baik dari aluminium untuk:
Lebih buruk dari aluminium untuk:
ABS biasanya digunakan sebagai bahan injection molding dan, pada tahun-tahun terbaru, sebagai filament pencetakan 3D. Namun, meskipun ABS memiliki sangat sedikit persamaan dengan aluminium, tetap merupakan bahan serbaguna dan ringan untuk pemesinan CNC, menawarkan kekuatan impact di atas rata-rata.
Lainnya
Plastik yang dapat diproses lainnya, sebagian besar sangat berbeda dari aluminium, meliputi PC, ABS+PC, PP, PS, PMMA (Akrilik), PAGF30, PCGF30, DHPE, HDPE, dan PPS.
Alternatif untuk grade aluminium tertentu
| Aplikasi | Aluminium | Alternatif |
| Umum | 6061 | Baja ringan 1018 |
| Penerbangan luar angkasa | 7075 | Baja karat 303 |
| Maritim | 5083 | Baja karat 304 Baja karat 316 |
| Konstruksi | 5083 | Baja ringan A36 |
| Makanan | 6061 | PTFE PC |
Menggabungkan pemesinan CNC dengan proses lainnya
Jika aluminium tetap menjadi pilihan bahan yang diinginkan untuk suatu proyek, ada cara untuk menggabungkan pemesinan CNC dengan proses manufaktur lainnya untuk membuat bagian aluminium yang lebih kompleks dan berkinerja lebih tinggi. Melakukan hal ini dapat memaksimalkan fungsionalitas aluminium sambil meraup manfaat dari beberapa proses produksi.
Selain menjadi proses manufaktur all-in-one, pemesinan CNC dapat digunakan untuk menyempurnakan atau memodifikasi bagian yang dibuat menggunakan mesin lain. Proses ekstrusi, cetakan dan forgeng dapat masing-masing dilengkapi dengan proses pemesinan untuk membuat komponen aluminium yang lebih baik.
Ekstrusi aluminium + pemesinan CNC
Ekstrusi adalah proses memaksa material cair melalui lubang dalam cetakan, menghasilkan komponen yang panjang dengan profil kontinu. Sementara ekstrusi aluminium adalah cara yang efektif untuk memproduksi komponen fungsional dengan finishing permukaan berkualitas dan silang kompleks, cakupannya terbatas karena silang tersebut harus konsisten di seluruh bagian.
Tetapi, kecuali bagian dimodifikasi setelah ekstrusi. Karena ekstrusi aluminium cenderung melibatkan grade aluminium yang lentur, duktile dan mudah diproses seperti 6061 & 6063, bagian yang diekstrusi kemudian dapat di-post-mesin — dipotong dengan berbagai cara menggunakan pusat pemesinan CNC.
Menggabungkan ekstrusi aluminium dan pemesinan CNC adalah cara yang bagus untuk memproduksi bagian yang tahan lama dengan silang kompleks dan geometri tidak teratur.
Cetak die + pemesinan CNC
Cetak die tekanan adalah proses manufaktur di mana logam cair dipaksa masuk ke dalam ruang cetakan dengan tekanan tinggi. Umumnya digunakan saat membuat bagian dalam jumlah besar karena cetakan baja tool yang diperlukan mahal untuk dibuat.
Selain baja, magnesium, dan seng, aluminium adalah salah satu logam yang lebih populer untuk cetak die tekanan, dan bagian aluminium cetak die umumnya memiliki finishing permukaan yang luar biasa dan konsistensi dimensi.
Keuntungan ini dapat digabungkan dengan keuntungan pemesinan CNC. Dengan mencetak die komponen aluminium lalu menambahkan pemotongan lebih lanjut menggunakan pusat pemesinan, memungkinkan untuk membuat bagian dengan finishing yang luar biasa dan geometri yang lebih kompleks yang mungkin menggunakan salah satu proses tersebut sendiri.
Cetak die gravitasi dapat digunakan sebagai gantian cetak die tekanan jika mengurangi biaya lebih penting daripada memastikan presisi tinggi atau membuat dinding tipis.
Cetak investasi + pemesinan CNC
Cetak investasi adalah proses pencetakan logam yang menggunakan pola lilin untuk membuat bagian logam. Seperti proses cetakan lain, ia menghasilkan bagian dengan finishing permukaan yang luar biasa dan akurasi dimensi tinggi.
Proses ini juga menghasilkan keuntungan unik: dapat digunakan untuk membuat bagian yang lebih rumit daripada yang mungkin dengan cetak die, dan bagian keluar tanpa garis pemisahan.
Legium aluminium adalah bahan yang umum digunakan untuk cetak investasi, dan bagian aluminium cetakan dapat di-post-mesin untuk penyempurnaan.
Forgeng + pemesinan CNC
Banyak legium aluminium yang dapat diproses juga cocok untuk proses forgeng yang kuno, yang melibatkan membentuk logam melalui gaya kompresi. (Ini sering melibatkan memukul logam dengan palu.)
Aluminium 6061, misalnya, cocok untuk forgeng panas dengan cetakan tertutup — proses yang umum digunakan untuk memproduksi komponen otomotif dan industri.
Potongan aluminium yang di-forgeng dapat di-post-mesin dengan pusat pemesinan CNC. Ini bisa bermanfaat dibandingkan dengan pemesinan saja karena bagian yang di-forgeng umumnya lebih kuat daripada setara yang sepenuhnya dicetak atau sepenuhnya diproses. Namun, post-mesin memungkinkan penciptaan geometri yang lebih kompleks tanpa sepenuhnya mengorbankan integritas bagian.
Untuk mengetahui lebih lanjut tentang pemesinan CNC dengan aluminium dan bahan lainnya, kontak 3ERP.
