Pernahkah Anda mendengar tentang mesin ultrasonik? Juga dikenal sebagai pemesinan getaran ultrasonik, ini adalah proses manufaktur yang digunakan untuk menghilangkan material dari benda kerja melalui penggunaan getaran frekuensi tinggi yang dikombinasikan dengan partikel.
Alat ultrasonik pada dasarnya menciptakan banyak getaran kecil yang, seiring waktu, menghilangkan material dari benda kerja yang digunakannya. Untuk mempelajari lebih lanjut tentang pemesinan ultrasonik dan cara kerjanya, teruskan membaca.
Apa itu Pemesinan Ultrasonik?
Pemesinan ultrasonik adalah proses manufaktur subtraktif yang menghilangkan material dari permukaan bagian melalui frekuensi tinggi, getaran amplitudo rendah dari alat terhadap permukaan material dengan adanya partikel abrasif halus. Pahat bergerak secara vertikal atau ortogonal ke permukaan bagian dengan amplitudo 0,05 hingga 0,125 mm (0,002 hingga 0,005 in.).
Butiran abrasif halus dicampur dengan air untuk membentuk bubur yang didistribusikan di seluruh bagian dan ujung alat. Ukuran butir yang khas dari bahan abrasif berkisar antara 100 hingga 1000, di mana butir yang lebih kecil (jumlah butir yang lebih tinggi) menghasilkan permukaan akhir yang lebih halus.
Pemesinan getaran ultrasonik biasanya digunakan pada material rapuh serta material dengan kekerasan tinggi karena mekanika microcracking.
Dengan pemesinan ultrasonik, pahat menciptakan getaran yang memproyeksikan partikel berukuran mikro ke arah benda kerja. Partikel biasanya dicampur dengan air atau cairan lain untuk membuat bubur.
Ketika alat ultrasonik diaktifkan, ia memproyeksikan partikel-partikel ini dengan kecepatan tinggi menuju permukaan benda kerja. Sifat partikel yang abrasif membantu menggiling material dari permukaan benda kerja.
Proses Pemesinan Ultrasonik
Alat yang ada di mesin untuk memotong bahan terbuat dari bahan yang lembut dibandingkan dengan benda kerja. Alat ini biasanya terbuat dari bahan seperti baja lunak dan nikel. Saat pahat bergetar, bubur abrasif (cairan) ditambahkan yang mengandung butiran dan partikel abrasif.
Bubur abrasif ditambahkan sampai benda kerja berinteraksi dengan butiran. Karena partikel cairan yang ditambahkan, kerapuhan benda kerja mengikis permukaan sementara pahat berubah bentuk secara bertahap.
Prinsip Kerja Pemesinan Ultrasonik
Waktu yang dihabiskan pada mesin ultrasonik sepenuhnya tergantung pada frekuensi alat getar. Itu juga tergantung pada ukuran butiran bubur abrasif, kekakuan, dan juga viskositas.
Butiran yang digunakan dalam cairan abrasif biasanya boron karbida atau silikon karbida karena lebih kaku dari yang lain. Bahan abrasif bekas dapat terbawa dengan mudah jika viskositas cairan slurry lebih rendah.
Jenis Pemesinan Ultrasonik
1. Pemesinan getaran ultrasonik putar
Dalam pemesinan getaran ultrasonik putar (RUM), pahat berosilasi vertikal dapat berputar di sekitar garis tengah vertikal pahat. Alih-alih menggunakan bubur abrasif untuk menghilangkan material, permukaan alat ini diresapi dengan berlian yang menggiling permukaan bagian tersebut.
Mesin ultrasonik rotari mengkhususkan diri dalam pemesinan keramik dan paduan canggih seperti kaca, kuarsa, keramik struktural, paduan Ti, alumina, dan silikon karbida. Mesin ultrasonik putar digunakan untuk menghasilkan lubang yang dalam dengan tingkat presisi yang tinggi.
Pemesinan getaran ultrasonik putar adalah proses manufaktur yang relatif baru yang masih diteliti secara ekstensif. Saat ini, para peneliti sedang mencoba untuk mengadaptasi proses ini ke tingkat mikro dan memungkinkan mesin beroperasi mirip dengan mesin penggilingan.
2. Pemesinan getaran ultrasonik dengan bantuan bahan kimia
Dalam pemesinan ultrasonik berbantuan kimia (CUSM), cairan abrasif yang reaktif secara kimiawi digunakan untuk memastikan pemesinan material kaca dan keramik yang lebih baik. Menggunakan larutan asam, seperti asam fluorida, karakteristik pemesinan seperti laju pelepasan material dan kualitas permukaan dapat ditingkatkan secara signifikan dibandingkan dengan pemesinan ultrasonik tradisional.
Sementara waktu yang dihabiskan untuk pemesinan dan kekasaran permukaan berkurang dengan CUSM, diameter profil masuk sedikit lebih besar dari biasanya karena reaktivitas kimia tambahan dari pilihan slurry baru. Untuk membatasi perluasan ini, kandungan asam dari bubur harus dipilih dengan cermat untuk memastikan keamanan pengguna dan produk yang berkualitas.
Aplikasi Pemesinan ultrasonik
Aplikasi Ultrasonic Machining adalah:
Pemesinan artikel berbentuk sangat presisi dan rumit.
Mengebor lubang bundar dalam bentuk apa pun.
Menggiling bahan yang rapuh.
Membuat profil lubang.
Ukiran
Trepanning dan coining
Mengutas
Mengiris dan memotong bahan keras.
Memesin gelas, keramik.
Memesin batu mineral yang presisi, tungsten.
Penusukan dies dan untuk operasi perpisahan.
Ini cukup tepat untuk digunakan dalam pembuatan komponen sistem mikro-elektro-mekanis seperti wafer kaca berstruktur mikro
Berlian dipotong sesuai bentuk yang diinginkan.
Keuntungan Pemesinan Ultrasonik
Ada lusinan proses manufaktur lain yang mampu menghilangkan material dari benda kerja, aplikasinya biasanya terbatas pada benda kerja yang terbuat dari bahan yang kuat dan tahan lama. Namun, pemesinan ultrasonik unik karena mampu menghilangkan material dari hampir semua jenis benda kerja, termasuk yang terbuat dari material keras dan rapuh.
Baik benda kerja terbuat dari kaca, keramik, atau bahkan kuarsa, dimensi fisiknya dapat diubah menggunakan pemesinan ultrasonik.
Pemesinan ultrasonik tidak memerlukan benda kerja yang dipanaskan. Jika benda kerja sensitif terhadap fluktuasi termal, benda tersebut dapat diubah dengan aman menggunakan proses pemesinan ini. Selama pemesinan ultrasonik, suhu benda kerja akan tetap sama. Dengan kata lain, prosesnya tidak memerlukan pemanasan atau pendinginan benda kerja.
Selanjutnya, pemesinan ultrasonik menawarkan toleransi yang lebih tinggi daripada banyak proses pemesinan lainnya. Ini mampu memodifikasi benda kerja dengan toleransi tinggi yang tidak mungkin dilakukan dengan proses pemesinan lainnya.
Kerugian Pemesinan Ultrasonik
Di sisi lain, ada beberapa kelemahan pemesinan ultrasonik, salah satunya adalah tingkat pemindahan material yang lebih lambat dari rata-rata. Ini bukan cara yang sangat cepat untuk menghilangkan material dari benda kerja.
Sebaliknya, ini lebih lambat daripada kebanyakan proses pemesinan lainnya. Untuk perusahaan manufaktur yang mencari proses produksi massal, pemesinan ultrasonik mungkin merupakan pilihan yang buruk.
Selain laju pelepasan material yang lebih lambat dari rata-rata, pemesinan ultrasonik tidak mendukung penggunaan lubang yang dalam. Bukan hal yang aneh bagi perusahaan manufaktur untuk mengebor lubang ke benda kerja sebelum memaparkannya ke alat pemesinan ultrasonik. Namun, jika lubang terlalu dalam, bubur tidak akan bisa mengisinya.
