Memaksimalkan Efisiensi Pemesinan Aluminium dalam Manufaktur Otomotif
Sektor otomotif semakin meningkatkan penggunaan bagian mesin, rangka penggerak, pompa air dan sistem rem yang terbuat dari aluminium, tantangan bagi OEM dan mitra rantai pasokan mereka adalah untuk menyampaikan operasi pemotongan yang lebih produktif. Pemilihan alat adalah kunci untuk differensi pasar yang nyata di segmen ini, di mana aplikasi yang benar dari pemotong yang dioptimalkan di seluruh rentang operasi pemesinan komponen mesin dapat menghasilkan keuntungan signifikan.
Terus terjadi kenaikan tahunan dalam jumlah mesin aluminium yang diproduksi, baik untuk mobil konvensional maupun hybrid penumpang. Faktanya, hampir 100 juta sekarang diproduksi setiap tahun. Mesin ini menempatkan bagian yang sering kompleks dalam bentuk dan, setelah cor, memerlukan urutan operasi pemotongan yang beragam namun esensial.
Sandvik Coromant sekarang memiliki penawaran lengkap untuk pemesinan aluminium di industri otomotif, dari cubing tahap pertama, melalui roughing, semi-finishing dan finishing. Setiap alat pemotong yang dirancang, lima total, dirancang untuk memberikan kualitas dan biaya per bagian yang dioptimalkan. Untuk membantu mencapai yang terakhir, beberapa alat dalam rentang ini memenuhi kombinasi tugas, seperti melakukan roughing dan finishing dalam satu operasi untuk mengurangi waktu siklus.
Contohnya adalah M5C90, pemotong inovatif yang menggabungkan roughing dan semi-finishing menjadi satu alat. M5C90 adalah alat pemotong muka berkecepatan tinggi yang dibuat khusus untuk menghilangkan waktu siap yang panjang di fasilitas pelanggan. M5C90 bekerja dengan jumlah gigi yang lebih sedikit dibandingkan pemotong konvensional, terutama karena posisi insert radial dan axial yang unik di baris finishing/diameter dalamnya (tidak diperlukan penyesuaian insert). Posisi ini memastikan pemotongan bebas burr dan permukaan yang optimum pada kepala mesin, blok mesin, bagian sistem rem dan semua komponen aluminium di mana keterlibatan pemotong yang luas dapat dicapai (tidak berlaku pada bagian dinding tipis).
Untuk memberikan contoh potensi keuntungan yang ditawarkan dengan menggunakan M5C90, pertimbangkan uji coba pelanggan yang sedang berlangsung yang melibatkan badan katup sistem rem yang terbuat dari AlSi12Cu1. Dengan array diameter luar 10 insert karbide dan diameter dalam empat insert (plus satu wiper insert), alat tersebut diterapkan pada kecepatan poros 8000 RPM, kecepatan pemotongan 4021 m/min. (13.192 ft./min.) dan feed 0,25 mm/tooth (0,009 in./tooth). Selain itu, kedalaman potongan axial adalah 2 mm (0,078 in.) dengan kedalaman potongan radial 140 mm (5,51 in.), menghasilkan tingkat pengeluaran logam 5600 cm3/min. (342 in.3/min.). Meskipun umur alat total masih harus ditentukan, alat yang sama masih ada di dalam mesin setelah 18 bulan pelayanan.
Untuk mereka yang memerlukan pemotong yang juga dapat finishing bagian aluminium dinding tipis seperti housing gearbox dan casing, Sandvik Coromant memiliki pemotong lain yang sama efektif, yaitu M5F90. M5F90 adalah pemotong roughing dan finishing satu kali lagi. Khusus untuk pemesinan bagian aluminium dinding tipis dan operasi spot-facing, tubuh pemotong (25-80 mm, 0,98-3,15 inci diameter) menempatkan tips PCD yang dibrazing. Setiap tips memiliki baik tepi roughing maupun tepi finishing. Area roughing bekerja seperti alat pemotong konvensional, dengan semua tepi pemotong pada diameter dan tinggi yang sama, sementara area finishing terdiri dari tepi pemotong bertingkat radial dan axial. Konsep ini memungkinkan pitch yang rapat untuk menghasilkan pemotongan bebas burr dan permukaan yang luar biasa. Dalam video singkat di bawah ini, Sandvik menunjukkan Pemotong Pemotong Seri M5 untuk pemesinan aluminium otomotif.
Penghematan waktu yang mengesankan memungkinkan, seperti terlihat dalam uji coba pelanggan yang melibatkan face milling kepala mesin aluminium (konten Si tinggi). Di sini, penggunaan M5F90 terhadap pemotong PCD khusus yang diproduksi oleh pesaing, tidak hanya melihat penghematan waktu siklus 150%, tetapi juga menghilangkan pembentukan burr. Data pemotongan meliputi: kecepatan poros 15.915 RPM; kecepatan pemotongan 2000 m/min. (6562 ft./min.); kecepatan feed 0,16 mm/tooth (0,006 in./tooth); dan kedalaman potongan 1,5 mm (0,06 in.).
Dalam contoh M5F90 lebih lanjut, pengurangan waktu siklus sebesar 44% dicapai pada casing rantai aluminium dibandingkan dengan penggunaan pemotong terindeks pesaing dengan diameter 63 mm (2,48 inci) yang memiliki enam insert PCD. Lebih dari itu, solusi ini menghilangkan operasi brush deburring yang sebelumnya diperlukan.
Alat baru yang dirancang lainnya adalah M610, yang telah dikembangkan untuk memotong muka dek/atas blok mesin silinder dengan antarmuka bi-metal, biasanya aluminium dan besi cor abu-abu (CGI).
Rentang properti termal dan mekanis membuat pemesinan menjadi tantang ketika berkaitan dengan bahan bi-metal. Pemotong pemotong yang ada untuk aplikasi ini kompleks dan memerlukan penyesuaian, yang menghasilkan tingkat throughput yang terkompromi. Selain itu, alat semacam ini sering menyebabkan keropeng pada bagian GCI dari komponen.
Sebaliknya, M610 tidak memerlukan setup dan penyesuaian, dan menghasilkan potensi untuk menerapkan feed rate yang tinggi tanpa keropeng, burr atau goresan pada bagian. Kemampuan ini penting karena ketidaksempurnaan permukaan memiliki potensi untuk menghasilkan kebocoran antara blok mesin dan kepala, yang pada gilirannya mengkompromi daya dan kinerja. Beberapa OEM otomotif global sudah mendapat manfaat dari adopsi M610.
Untuk merujuk pada satu pelanggan tertentu, keuntungan kompetitif yang luar biasa telah dicapai saat finishing muka pembakaran pada blok mesin bi-metal. Diusung terhadap pemotong disesuaikan pesaing dengan kartus, M610 mencapai perbaikan umur alat sebesar 833%, menyelesaikan lebih dari 4000 bagian, dibandingkan dengan pemotong pesaing yang 480. Terlepas dari itu, M610 beroperasi pada 10 kali kecepatan. Data pemotongan untuk M610 15-insert meliputi: kecepatan pemotongan 3000 m/min. (9843 ft./min.); kecepatan feed 5720 mm/min. (225 in./min.); kecepatan poros 3820 RPM; kecepatan feed 0,15 mm/tooth (0,006 in./tooth); dan kedalaman potongan pada aluminium 0,5 mm (0,02 in.) dan pada besi cor 0,05 mm (0,002 in.).
Alat lain dalam keluarga ini meliputi M5Q90 pemotong roughing tangensial, yang melakukan cubing tahap pertama (pemesinan muka pertama setelah cor) dalam satu operasi tanpa burr. Alat ini dilengkapi dengan insert tangensial PCD yang memberikan aksi pemotongan yang halus dan stabil untuk mengurangi konsumsi daya dan menghilangkan getaran.
Kepala mesin aluminium dan blok mesin adalah di antara komponen yang mendapat manfaat dari M5Q90. Sebagai contoh, operasi cubing pada kepala mesin cor biasanya melibatkan pemesinan muka poros cam, muka inlet/outlet dan muka pembakaran. Dalam studi kasus pelanggan, pemotongan muka kasar pada kepala mesin cor dari legium aluminium AS-9 pada mesin pemotong horizontal menghasilkan hasil umur alat yang sangat mengesankan. Pada kecepatan pemotongan 3000 m/min. (9843 in./min.), feed per tooth 0,2 mm (0,008 in.) dan kedalaman potongan axial 2,0 mm (0,079 in.) (sepenuhnya terlibat hingga 40 mm (1,57 in.), lebih dari 10.000 komponen diselesaikan.
Alat lainnya adalah M5R90 untuk roughing/semi-finishing tahap kedua. Pemotong standar ini bekerja dengan kartus yang dapat disesuaikan dan mendukung kedalaman potongan hingga 8 mm (0,315 in.) dengan radius 0,4 atau 0,8 mm (0,016 atau 0,031 in.) tergantung pada kartus yang digunakan. Kartus yang mudah disesuaikan bermanfaat dalam banyak aplikasi otomotif, seperti yang terlihat dalam uji coba pelanggan terbaru yang melibatkan pemotongan muka cover mesin. Cor dari legium aluminium MRHB Si12, M5R90 bekerja sangat menguntungkan terhadap pemotong pesaing yang ada. Berdasarkan data pemotongan yang sama, M5R90 memperpanjang umur alat dari 8000 hingga 10.000 workpiece. Terlepas dari itu, pemotong pesaing perlu disesuaikan setelah setiap 1000 bagian karena gerakan kartus yang mengkompromi permukaan finishing. Sebaliknya, M5R90 menghasilkan 8000 bagian sebelum penyesuaian kartus diperlukan.
Juga termasuk dalam keluarga ini adalah pemotong muka super-finishing M5B90 dengan penempatan insert axial dan radial yang unik. Konfigurasi ini, bersama dengan wiper insert, memastikan pemotongan bebas burr dengan kualitas permukaan yang excelente, seperti yang baru saja ditemukan oleh produsen kepala mesin untuk mobil penumpang. Perusahaan mengalami ketidakstabilan proses dan masalah burr, sementara masalah lain adalah umur insert yang tidak dapat diprediksi, yang bergantung pada penyesuaian kartus yang berbeda dari setup ke setup. Beralih ke pemotong M5B90 memberikan operasi finishing yang halus dengan aus yang dapat diprediksi dan tidak ada burr. Alat ini hanya menghasilkan susulan yang sangat tipis, yang mudah dikeluarkan selama proses pemotongan untuk menghindari kerusakan pada muka komponen. Selain itu, beralih ke M5B90 memperpanjang umur alat dari 30.000 hingga 45.000 bagian secara rata-rata.
Alat bor dan pahat keluarga CoroDrill® dan CoroTap® juga dapat ditawarkan kepada pelanggan sebagai bagian dari keluarga solusi yang sama untuk pemesinan komponen otomotif aluminium, begitu juga pemotong muka finishing standar CoroMill® Century 590.
Dalam semua kasus, potensi untuk mengurangi waktu siklus dan biaya per bagian, sambil pada saat yang sama meningkatkan umur alat dan kualitas, sangat nyata, seperti yang terlihat dari contoh studi kasus pelanggan yang dijelaskan. Di industri otomotif, di mana produksi volume tinggi meluas, bahkan penghematan waktu siklus yang kecil dapat setara dengan return finansial yang signifikan. Dengan pemikiran ini, setiap teknologi yang dapat menunjukkan kemampuan untuk menghasilkan keuntungan yang lebih besar sulit diabaikan.
