3 Faktor Utama Memastikan Presisi dalam Produksi Logam

Apa itu “logam presisi”? 

Di dunia pemesinan logam, orang sering mencari apa yang mereka sebut logam presisi. Tapi apa artinya tepatnya? 

Bergantung pada aplikasi, istilah presisi dapat berkaitan dengan sejumlah karakteristik:

• Presisi dimensi logam
• Presisi komposisinya
• Presisi performa logam.

Lalu, apa yang penting dipertimbangkan tentang logam presisi untuk produk atau kebutuhan manufaktur Anda dalam hal karakteristik penting ini?

Dimensi Logam Presisi

Untuk pelanggan kami, dimensi adalah fokus utama ketika berkaitan dengan logam presisi. Faktanya di Metal Cutting, di mana toleransi pemotongan yang sangat ketat kami dapat menghasilkan nilai Cpk/Ppk tinggi, metode kami memberikan tingkat presisi dimensi yang sebenarnya mungkin lebih besar dari apa yang diperlukan pelanggan.

Secara umum, dimensi yang presisi dan biaya sangat berkorelasi, bahwa presisi yang lebih besar datang dengan harga yang lebih tinggi. Itu karena mencapai dimensi yang presisi biasanya memerlukan mesin yang sendiri memiliki toleransi terketat, yang dibuat dari komponen dengan toleransi terketat

Selanjutnya, untuk mendapatkan hasil akhir dari mesin ini memerlukan bertahun-tahun pengalaman dan operator terbaik. Oleh karena itu, biaya mesin dan tenaga kerja — dan, pada akhirnya, biaya logam presisi dengan dimensi toleransi terketat — adalah tinggi.

Apakah presisi laser layak dengan biayanya?

Contoh bagus adalah pemrosesan laser. Meskipun ia dapat serbaguna dan presisi, menghasilkan toleransi ketat dan kerf kecil, pemotongan laser secara umum lambat dan mahal, terutama untuk pemotongan 2-axis.

Sementara laser daya besar dapat membuat potongan yang lebih cepat, dalam melakukan ini mereka menghasilkan finishing permukaan akhir yang kasar dan zona panas yang terpengaruh yang lebar dan dalam — mungkin bukan hasil yang Anda cari dalam dimensi logam presisi.

Untuk pemotongan tabung laser, dalam tabung harus dilapisi dengan cairan anti-spatter dan bahan harus dipotong laser satu per satu, keduanya meningkatkan waktu produksi dan menambah biaya.

Apakah 3D sempurna sebagaimana dikatakan?

Contoh lain dari trade-off antara biaya dan dimensi adalah manufaktur 3D. Di sini, proses sintering laser bergantung pada sejumlah variabel, termasuk:

• Ukuran titik laser
• Ukuran mikron serbuk logam
• Interval ketinggian langkah “elevator” yang menyajikan serbuk segar untuk disintering laser

Pada awal hari sintering laser, gradasi ini — terutama interval ketinggian langkah elevator — cukup besar dibandingkan dengan mesin memutar dan frais gaya Swiss terdepan pada era yang sama.

Jadi, meskipun metode 3D dapat menambahkan fitur logam yang tidak dapat dicapai melalui pengurangan menggunakan pemesinan konvensional, produk akhir tampak kasar yang mengejutkan. Ini disebabkan oleh resolusi yang relatif buruk dari pencetakan 3D awal.

Sementara presisi interval, ukuran serbuk, dan ukuran laser telah meningkat sangat besar dalam sintering logam laser langsung saat ini, beberapa trade-off dasar tersebut tetap ada.

Misalnya, telah ada kemajuan luar biasa dalam mengecilkan ukuran titik laser. Namun, bersama dengan ini datang peningkatan waktu yang diperlukan untuk konstruksi additively suatu bagian.

Itu menghasilkan harga bagian yang lebih tinggi — dan contoh lain di mana presisi yang lebih besar berkorelasi dengan biaya yang lebih tinggi. 

Selain itu, dengan sifat sintering dan tantangan aneling, sintering laser bahan seperti tungsten masih merupakan pekerjaan yang sedang berjalan. 

Sementara beberapa kemajuan telah dilakukan — misalnya, dalam menguji properti tungsten yang dicetak 3D untuk digunakan dalam pelindung radiasi medis dan citra inti — keberhasilan masih sulit dicapai untuk saat ini.

Komposisi Logam Presisi

Ada banyak logam dan aliung yang dirangka yang komposisinya membuatnya “presisi.” 

Contoh terkenal adalah aliung nickel titanium. Pertama kali populer digunakan dulu untuk membuat kerangka kacamata, NiTi (atau Nitinol) adalah apa yang memberikan kerangka tersebut dengan shape-memory dan super elasticity — memungkinkan kerangka yang kuat untuk menahan pembungkukan dan kembali ke bentuknya.

Saat ini, NiTi digunakan secara luas untuk tabung di industri alat medis. (Anda dapat pelajari lebih lanjut tentang NiTi dan bahan tabung alat medis lainnya dalam white paper gratis kami.) 

Contoh lain adalah elemen tungsten, yang memerlukan komposisi yang presisi untuk mencapai tujuan performa yang diinginkan dan sangat spesifik

Misalnya, untuk operasi pengelasan otomatis kecepatan tinggi yang memerlukan tingkat konduktivitas termal dan listrik yang tinggi serta kekerasan yang superior, Metal Cutting menawarkan elektroda berkinerja tinggi yang terbuat dari tungsten murni.

Elemen tungsten dan NiTi dengan rapi menggambarkan dikotomi dasar dalam komposisi kimia logam presisi: yaitu, kemurnian vs. resep. Untuk beberapa aplikasi, logam presisi adalah elemen murni, seperti elemen tungsten. Tetapi untuk aplikasi lain, ini adalah campuran yang memerlukan resep tertentu.

Resep akan bervariasi, tetapi hasilnya harus presisi.

Pengujian kemurnian dilakukan baik pada logam presisi murni maupun yang berasal dari resep, menentukan jumlah titik desimal kemurnian (misalnya, 99,95% hingga 99,99%) dan persentase tepat bahan (misalnya, 55% nickel menurut berat).

Misalnya, NiTi adalah campuran khusus yang bervariasi menurut produsen dan tidak pernah tepat campuran 50/50 nickel dan titanium. 

Faktanya, meskipun seharusnya ada spesifikasi ASTM untuk semua logam, ada pengecualian dan NiTi adalah contohnya: Tidak ada spesifikasi ASTM untuk itu. Bahkan logam “murni”, seperti titanium murni, dapat memiliki resep yang berbeda (dasarnya aliung) dan tersedia dalam berbagai grade.

Contoh yang baik lainnya adalah stainless steel, yang sering dialiung dengan logam lain. Berbagai produsen memproduksi merek stainless steel unik mereka sendiri dengan resep rahasia yang memerlukan presisi.

Sama seperti tidak semua selang kacang sama — meski mereka menggunakan bahan yang sama — tidak semua stainless steel sama. Setiap resep harus memenuhi persyaratan pengujian kemurnian untuk rasio bahan tertentu, yang dikumpulkan secara konsisten dan berulang, untuk menghasilkan logam presisi.

Kemurnian juga dapat menentukan hasil.

Di bisnis kami, elemen tungsten murni kami sangat diminati untuk digunakan dalam lampu proyektor. Ini masih digunakan dalam aplikasi seperti proyektor kecil, portabel, dan terkontain terkadang digunakan oleh bisnis untuk menampilkan presentasi dari laptop atau komputer notebook ke layar.

Unit-unit kecil ini memerlukan lampu yang sangat intens, dan elemen tungsten yang digunakan harus sangat murni untuk mencapai tingkat performa tersebut. 

Metal Cutting memiliki serbuk tungsten murni 99,999%, yang ketika dijual dalam bentuk palang memberikan elemen tungsten murni 99,99%. Kemurnian yang sedikit dikurangi (<100%) disebabkan oleh sejumlah kecil kotoran dari peralatan pemrosesan.

Performa Logam Presisi

Performa mungkin berkaitan erat dengan komposisi logam. Misalnya, logam baru mungkin ditemukan atau aliung yang dirangka khusus untuk memberikan performa tertentu. Contoh yang baik adalah NiTi, contoh poster untuk aliung shape-memory, super-elastic.

Sebuah aplikasi yang memerlukan performa titik leleh tinggi tungsten — seperti, terkenal, bola pungsu — memerlukan elemen tungsten murni terbaik. Tanpa itu, bahan tidak akan berfungsi dengan benar dan akan gagal sebelum waktunya.

Performa logam juga dapat dipengaruhi oleh proses produksi. Misalnya, proses membentuk logam ke bentuk yang diperlukan, seperti kawat, mengubah kekerasan bahan.

Itu berarti jika kekuatan tarik tertentu diperlukan untuk tujuan akhir, cara kawat diproduksi akan perlu disesuaikan — mungkin menambahkan proses aneling untuk mempertahankan kekuatan tarik yang diperlukan.

Logam presisi lain yang digunakan untuk performanya adalah magnesium, yang bersama dengan besi, seng, dan manganese menemukan aplikasi yang luas dalam alat medis karena properti bioabsorbable-nya.

Sementara kita mungkin membayangkan bahwa performa berkaitan dengan pesawat luar angkasa, satelit, dan proses serta peralatan kompleks dan berenergi tinggi lainnya, mungkin tidak ada aplikasi yang lebih penting daripada memastikan magnesium yang digunakan dalam stent bioabsorbable dibuat secara presisi dan akan degradasi dengan aman di dalam tubuh sesuai desain.

Tentukan apa yang presisi adalah untuk kebutuhan manufaktur Anda.

Karakteristik terpenting dari logam presisi — hal yang membuat logam tertentu presisi — akan bervariasi tergantung pada aplikasi dan tujuan produksi Anda.

Apakah penekanan Anda pada dimensi (seperti di sini di Metal Cutting), komposisi, atau performa, Anda dapat membantu memastikan hasil terbaik dan mengoptimalkan kemanufacturan dengan merancang dengan hati-hati spesifikasi bagian Anda.