Apakah Anda pernah mendengar tentang mesin ultrasonik? Juga dikenal sebagai ultrasonic vibration machining, ini adalah proses manufaktur yang digunakan untuk menghapus materi dari workpiece melalui penggunaan getaran frekuensi tinggi yang digabungkan dengan partikel.
Alat ultrasonik pada dasarnya menciptakan banyak getaran kecil yang seiring waktu menghapus materi dari workpiece yang digunakan. Untuk mempelajari lebih lanjut tentang mesin ultrasonik dan cara kerjanya, terus baca.
Apa Itu Mesin Ultrasonik?
Mesin ultrasonik adalah proses manufaktur pengurangan yang menghapus materi dari permukaan bagian melalui getaran frekuensi tinggi, amplitudo rendah dari alat terhadap permukaan materi dalam kehadiran partikel abrasif halus. Alat bergerak secara vertikal atau ortogonal terhadap permukaan bagian dengan amplitudo 0,05 hingga 0,125 mm (0,002 hingga 0,005 in).
Butiran abrasif halus dicampur dengan air untuk membentuk slur yang didistribusikan di seluruh bagian dan ujung alat. Ukuran butiran material abrasif biasanya berkisar dari 100 hingga 1000, di mana butiran lebih kecil (nomor butiran lebih tinggi) menghasilkan finishing permukaan yang lebih halus.
Mesin ultrasonik biasanya digunakan pada material rapuh serta material dengan kekerasan tinggi karena mekanisme microcracking.
Dengan mesin ultrasonik, alat menciptakan getaran yang memproyeksikan partikel mikro menuju workpiece. Partikel biasanya dicampur dengan air atau cairan lain untuk membuat slur.
Ketika alat ultrasonik diaktifkan, ia memproyeksikan partikel ini dengan kecepatan tinggi menuju permukaan workpiece. Sifat abrasif partikel membantu menggerus materi dari permukaan workpiece.
Proses Mesin Ultrasonik
Alat yang ada dalam mesin untuk memotong material terbuat dari material yang lebih lunak dibandingkan workpiece. Alat biasanya terbuat dari material seperti steel lunak dan nickel. Ketika alat bergetar, abrasive slur (cairan) ditambahkan yang mengandung butiran abrasif dan partikel.
Abrasive slur ditambahkan hingga workpiece berinteraksi dengan butiran. Karena partikel cairan yang ditambahkan, kerapuhan workpiece menggerus permukaan sementara alat mengalami deformasi secara bertahap.
Prinsip Kerja Mesin Ultrasonik
Waktu yang dihabiskan pada mesin ultrasonik sepenuhnya bergantung pada frekuensi alat yang bergetar. Ini juga bergantung pada ukuran butiran abrasive slur, kekakuan, dan viskositas juga.
Butiran yang digunakan dalam cairan abrasif biasanya berupa boron carbide atau silicon carbide karena mereka lebih kaku dari yang lain. Abrasif yang digunakan dapat dibawa dengan mudah jika viskositas cairan slur rendah.
Jenis Mesin Ultrasonik
1. Rotary ultrasonic vibration machining
Dalam rotary ultrasonic vibration machining (RUM), alat yang bergetar secara vertikal mampu berputar di sekitar garis pusat vertikal alat. Alih-alih menggunakan abrasive slur untuk menghapus materi, permukaan alat diimpregnasi dengan berlian yang menggerus permukaan bagian.
Mesin rotary ultrasonic spesialis dalam pengolahan keramik lanjutan dan alloy seperti kaca, kuarsa, keramik struktural, Ti-alloys, alumina, dan silicon carbide. Mesin rotary ultrasonic digunakan untuk menghasilkan lubang dalam dengan tingkat presisi tinggi.
Rotary ultrasonic vibration machining adalah proses manufaktur yang relatif baru yang masih diteliti secara luas. Saat ini, peneliti mencoba menyesuaikan proses ini ke level mikro dan memungkinkan mesin untuk beroperasi serupa dengan mesin milling.
Dalam chemical-assisted ultrasonic machining (CUSM), cairan abrasif yang bereaksi kimiawi digunakan untuk memastikan pengolahan yang lebih besar dari kaca dan material keramik. Dengan menggunakan larutan asam, seperti asam hidrofluorit, karakteristik pengolahan seperti laju pengelaran materi dan kualitas permukaan dapat ditingkatkan secara signifikan dibandingkan dengan mesin ultrasonik tradisional.
Sementara waktu pengolahan dan kekasaran permukaan menurun dengan CUSM, diameter profil masuk sedikit lebih besar dari normal karena reaktivitas kimia tambahan dari pilihan slur baru. Untuk membatasi tingkat pembesaran ini, kandungan asam dalam slur harus dipilih dengan hati-hati untuk memastikan keselamatan pengguna dan produk berkualitas.
Aplikasi Mesin Ultrasonik
Aplikasi Mesin Ultrasonik adalah:
Pengolahan artikel dengan bentuk yang sangat presisi dan rumit.
Pemboran lubang bulat dengan bentuk apa pun.
Penggerusan material rapuh.
Profiling lubang.
Pengukiran
Trepanning dan coining
Threading
Penyisiran dan broaching material keras.
Pengolahan kaca, keramik.
Pengolahan batu mineral presisi, tungsten.
Piercing die dan operasi parting off.
Ini cukup presisi untuk digunakan dalam pembuatan komponen sistem mikro-elektro-mekanis seperti wafer kaca terstruktur mikro
Berlian dipotong untuk bentuk yang diinginkan.
Keuntungan Mesin Ultrasonik
Ada banyak proses manufaktur lain yang mampu menghapus materi dari workpiece, aplikasinya biasanya terbatas pada workpiece yang terbuat dari material yang kuat dan awet. Namun, mesin ultrasonik unik karena mampu menghapus materi dari hampir semua jenis workpiece, termasuk yang terbuat dari material keras dan rapuh.
Baik workpiece terbuat dari kaca, keramik atau bahkan kuarsa, dimensi fisiknya dapat diubah menggunakan mesin ultrasonik.
Mesin ultrasonik tidak memerlukan pemanasan workpiece. Jika workpiece sensitif terhadap fluktuasi termal, ia dapat diubah dengan aman menggunakan proses pengolahan ini. Selama mesin ultrasonik, suhu workpiece akan tetap sama. Dengan kata lain, proses ini tidak memerlukan pemanasan atau pendinginan workpiece.
Selain itu, mesin ultrasonik menawarkan toleransi yang lebih tinggi daripada banyak proses pengolahan lainnya. Ia mampu memodifikasi workpiece dengan toleransi tinggi yang tidak mungkin dengan proses pengolahan lainnya.
Kerugian Mesin Ultrasonik
Di sisi lain, ada beberapa kerugian mesin ultrasonik, salah satunya adalah laju pengelaran materi yang lebih lambat dari rata-rata. Ini bukan cara yang terutama cepat untuk menghapus materi dari workpiece.
Sebaliknya, ini lebih lambat dari sebagian besar proses pengolahan lainnya. Untuk perusahaan manufaktur yang mencari proses produksi massal, mesin ultrasonik mungkin merupakan pilihan yang buruk.
Selain laju pengelaran materi yang lebih lambat dari rata-rata, mesin ultrasonik tidak mendukung penggunaan lubang dalam. Tidak jarang bagi perusahaan manufaktur untuk membuat lubang di workpiece sebelum mengeksposnya pada alat mesin ultrasonik. Namun, jika lubang terlalu dalam, slur tidak akan mampu mengisinya.
