Memahami Machinability: Definisi, Pentingnya, dan Teknik Pengukuran

Proses manufaktur pemesinan adalah cara yang serbaguna dan efektif untuk memotong logam dan plastik. Ia dapat menciptakan detail yang sangat halus dengan toleransi yang ketat, dan sangat hemat biaya untuk membuat prototipe dan batch kecil bagian.

Namun, pemesinan tidak bekerja sama baik untuk semua bahan. Karena proses ini menggunakan peralatan potong yang berputar kuat untuk menghapus bagian dari bahan, bahan harus cukup lunak untuk memungkinkan peralatan potong menembusnya — jika tidak, peralatan itu sendiri akan rusak dan kualitas bagian akan menurun. Terlalu lunak, Namun, bahan akan berubah bentuk dengan cara yang tidak diinginkan saat kontak dengan peralatan potong, yang mengarah pada bagian yang rusak dan tidak efektif.

Kemudahan logam dapat dipotong dengan peralatan potong dikenal sebagai machinability. Tetapi karena ada banyak faktor yang menentukan machinability logam, karakteristik ini sulit untuk diukur. Artikel ini membahas dasar-dasar machinability: apa itu, bahan mana yang paling mudah dimesin, bagaimana machinability dapat ditingkatkan, dan bagaimana machinability diukur.

Apa itu machinability?

Machinability adalah ukuran dari kemudahan atau kesulitan dengan mana bahan dapat dipotong dengan peralatan potong. Bahan yang dapat dipotong menggunakan daya minimum, tanpa menyebabkan deformasi di area sekitar, lebih mudah dimesin daripada yang membutuhkan lebih banyak upaya dan menyebabkan lebih banyak deformasi.

Dalam praktiknya, menggunakan bahan dengan machinability yang baik memberikan manfaat jangka pendek dan jangka panjang. Dalam jangka pendek, menggunakan bahan yang mudah dimesin dapat menghasilkan bagian yang lebih baik dengan toleransi yang ketat, deformasi minimal, dan finishing permukaan yang baik. Mereka juga dapat dibuat lebih cepat daripada bagian yang dibuat dari bahan yang sulit dimesin. Dalam jangka panjang, penggunaan bahan yang mudah dimesin mengakibatkan pengurangan aus peralatan dan umur peralatan yang lebih panjang, yang pada akhirnya menghemat uang untuk bengkel mesin.

Jadi mengapa pemesin tidak hanya menggunakan bahan yang paling mudah dimesin? Masalahnya adalah machinability sering kali datang dengan pengorbanan kinerja bahan, dan sebaliknya. Bahan kuat biasanya lebih sulit dipotong daripada bahan lemah, sehingga insinyur sering perlu membuat trade-off antara machinability dan kinerja.

Machinability dari bahan tertentu bergantung pada baik sifat fisik ilmiah dari grup bahan (elemen apa yang terkandung di dalamnya) dan kondisi dari bahan kerja spesifik (bagaimana cara pembuatannya). Sifat fisik bahan tetap, tetapi kondisi workpiece dapat bervariasi sangat besar.

Sifat fisik mencakup:

• Work hardening
• Thermal expansion
• Thermal conductivity
• Modulus of elasticity

Faktor kondisi mencakup:

• Microstructure
• Grain size
• Heat treatment
• Hardness
• Tensile strength

Bahan yang mudah dimesin

Aluminium

Salah satu bahan yang paling cocok untuk pemesinan, aluminium relatif murah dan diproduksi dalam sejumlah alloy umum. 6061 adalah grade kerja standar untuk pemesinan, meskipun alloy yang kurang umum seperti aluminium 2011 dan 8280 bahkan lebih mudah dimesin, menghasilkan chip yang sangat kecil dan finishing permukaan yang luar biasa.

Baja

Baja biasanya lebih sulit dimesin daripada alloy aluminium, tetapi grade dengan konten karbon sedang seperti baja stainless 303 adalah yang paling mudah dimesin (terlalu banyak karbon membuat baja terlalu keras; terlalu sedikit dan menjadi lengket). Penggunaan timbal sebagai aditif dapat membuat baja lebih mudah dimesin, meningkatkan pembuangan chip. Sulfur juga dapat meningkatkan machinability baja.

Logam lainnya

Logam lain yang mudah dimesin mencakup berbagai alloy kuningan, yang cukup lunak tetapi memiliki kekuatan tarik yang baik. Demikian pula, tembaga memiliki tingkat machinability yang baik bersama dengan karakteristik seperti konduktivitas listrik.

Plastik

Termoplastik dapat sulit dimesin, karena panas yang dihasilkan oleh peralatan potong dapat menyebabkan plastik meleleh dan menempel pada peralatan. Dengan mempertimbangkan hal ini, beberapa plastik terbaik untuk pemesinan meliputi ABS, nylon, akrilik, dan Delrin.

Meningkatkan machinability bahan

Meskipun logam memiliki sifat fisik yang tetap, kondisi workpiece dapat diubah untuk membuatnya lebih mudah dimesin. Aditif juga dapat diperkenalkan ke dalam alloy untuk meningkatkan machinability.

• Aditif: Salah satu cara untuk meningkatkan machinability dari bahan tertentu adalah dengan menyatukan elemen dari bahan lain yang akan membuatnya lebih ramah untuk dipotong. Saat memesin baja, misalnya, penambahan timbal dan sulfur dapat membuat workpiece lebih mudah dipotong.
• Heat treatment: Logam sering mengalami pemanasan dan pendinginan untuk mengubah sifatnya, dan heat treatment dapat mengurangi kekerasan logam untuk memudahkannya dimesin. Misalnya, annealing alloy berbasis nikel dapat menghasilkan machinability yang ditingkatkan.
• Faktor eksternal: Pemesinan dapat dipermudah tanpa sebenarnya mengubah bahan workpiece. Misalnya, menyesuaikan bahan peralatan potong, kecepatan pemotongan, sudut pemotongan, kondisi operasi, dan parameter lain dapat memudahkan pemotongan melalui bahan yang sulit dimesin.

Bagaimana machinability diukur

Karena begitu banyak faktor yang berbeda mempengaruhi machinability sebuah bahan, machinability dapat dianggap sebagai konsep yang kabur yang sulit untuk diukur.

Namun, insinyur dan ilmuwan bahan telah mencoba untuk mengukur machinability melalui metrik seperti konsumsi daya (berapa banyak energi yang diperlukan untuk memotong bahan), umur peralatan potong (seberapa cepat peralatan aus saat memotong bahan), dan finishing permukaan (kehalusan yang dihasilkan dari bahan yang dipotong).

• Konsumsi daya: Machinability dapat dievaluasi oleh gaya yang diperlukan untuk memotong melalui bahan, diukur menggunakan metrik energi standar.
• Umur peralatan potong: Machinability dapat dievaluasi dengan mengukur seberapa lama sebuah peralatan bertahan saat memotong bahan tertentu.
• Finishing permukaan: Machinability dapat dievaluasi dengan mencatat tingkat built-up edge yang dihasilkan selama pemesinan; bahan yang sangat mudah dimesin tidak menghasilkan built-up edge.

Sayangnya, tidak ada satu metode pun yang sepenuhnya andal, karena faktor independen dapat mempengaruhi konsumsi daya, aus peralatan potong, dan finishing permukaan.

American Iron and Steel Institute (AISI) juga telah menciptakan sistem rating machinability berdasarkan tes turning. Rating ini, diekspresikan sebagai persentase, relatif terhadap machinability dari baja 160 Brinell B1112 (yang dipilih secara sembarang), yang memiliki rating machinability 100%. Logam dengan tingkat machinability yang lebih tinggi dari B1112 memiliki rating di atas 100%, sementara yang memiliki machinability lebih buruk memiliki rating di bawah 100%.