Pernahkah Anda merasakan sensasi sehalus memotong mentega dengan pisau panas saat memesin aluminium? Itulah kesan pertama yang saya dapatkan, sangat halus dan mudah dibentuk. Namun jangan salah, di balik kemudahan itu tersembunyi berbagai tantangan yang bisa membuat hasil pemesinan Anda berantakan jika tidak menggunakan pahat potong yang tepat.
Aluminium memang menjadi material favorit di bengkel karena sifatnya yang ringan, tahan korosi, dan relatif mudah diproses. Tapi tahukah Anda bahwa pemilihan pahat potong yang salah bisa mengubah material yang “ramah” ini menjadi mimpi buruk? Mari kita bahas tuntas bagaimana memilih dan menggunakan pahat potong yang paling efektif untuk aluminium.
Karakteristik Unik Aluminium dalam Pemesinan
Sebelum membahas pahat potong, kita perlu memahami karakter aluminium yang membedakannya dari material lain. Pemahaman ini akan membantu Anda memilih strategi pemesinan yang tepat.
Sifat Lunak dan Pemuaian Panas
Aluminium memiliki kekerasan yang relatif rendah dibanding baja, membuatnya mudah terpotong namun juga rentan terhadap perubahan bentuk. Koefisien pemuaian panas (thermal expansion) aluminium yang tinggi juga perlu diperhitungkan, terutama untuk pemesinan komponen dengan toleransi yang ketat.
Pengalaman saya menunjukkan bahwa penjepit benda kerja (workholding) yang tepat sangat krusial untuk aluminium. Material ini mudah berubah bentuk akibat tekanan penjepit yang berlebihan atau pemuaian panas selama pemesinan.
Kecenderungan Membentuk Tumpukan pada Ujung Pahat (Built-up Edge)
Salah satu tantangan terbesar memesin aluminium adalah built-up edge (BUE), material aluminium yang menempel pada ujung potong pahat. Fenomena ini terjadi karena aluminium memiliki daya rekat kimia (chemical affinity) yang tinggi dengan material pahat, terutama pada suhu dan tekanan tertentu.
Built-up edge tidak hanya merusak hasil permukaan akhir, tetapi juga mengubah geometri ujung potong dan dapat menyebabkan ketidakakuratan dimensi. Oleh karena itu, pemilihan lapisan (coating) dan parameter potong yang tepat sangat penting.
Pembentukan dan Pembuangan Geram (Chip Evacuation)
Aluminium cenderung menghasilkan geram yang panjang dan lengket, yang bisa mengganggu proses pemesinan jika tidak dikontrol dengan baik. Geram yang tidak terbuang dengan baik dapat menggores permukaan benda kerja atau bahkan menyebabkan pahat patah.
baca juga : Cutting Tool untuk High Speed Machining
Jenis Pahat Potong Terbaik untuk Aluminium
Pahat Karbida Tanpa Lapisan (Uncoated Carbide Tool)
Untuk memesin aluminium, pahat karbida tanpa lapisan sering kali memberikan hasil terbaik. Mengapa? Karena lapisan konvensional seperti TiN atau TiCN justru meningkatkan daya rekat kimia dengan aluminium, memperparah masalah built-up edge.
Grade karbida untuk aluminium biasanya memiliki kandungan kobalt yang rendah dan ukuran butir yang halus. Grade K10-K20 (klasifikasi ISO) atau grade yang setara sangat cocok untuk aplikasi aluminium. Saya pribadi sering menggunakan grade K15 untuk pemesinan aluminium umum (general purpose) dengan hasil yang konsisten.
Pahat Berlapis Intan (Diamond Coated Tool)
Lapisan intan (diamond coating) adalah pengubah permainan untuk produksi aluminium volume tinggi. Material ini memiliki sifat kimia yang sangat inert terhadap aluminium, secara praktis menghilangkan built-up edge, dan memberikan umur pahat yang luar biasa panjang.
Pahat Intan Polikristalin (Polycrystalline Diamond / PCD) bahkan lebih mengesankan lagi. Meski investasi awalnya mahal, pahat PCD bisa bertahan hingga 100 kali lebih lama dibanding pahat karbida konvensional pada aplikasi aluminium. Untuk lingkungan produksi, pengembalian investasinya (ROI) sangat menguntungkan.
Pahat Baja Kecepatan Tinggi (HSS) untuk Aplikasi Khusus
Pahat HSS masih memiliki tempat dalam pemesinan aluminium, terutama untuk aplikasi yang membutuhkan ujung potong yang sangat tajam atau geometri yang kompleks. HSS juga lebih tahan terhadap beban kejut (shock loading) dibanding pahat karbida.
Untuk pengeboran aluminium, mata bor HSS dengan sudut ujung (point angle) 135° dan alur yang dipoles (polished flute) memberikan hasil yang sangat baik. Pahat HSS dengan permukaan mengilap (bright finish) cenderung mengurangi built-up edge dibanding pahat dengan perlakuan permukaan lainnya.
Artikel Lainnya : Holder Tool Terbaik untuk Milling CNC
Geometri Pahat Potong yang Optimal
Sudut Sayat (Rake Angle) untuk Aluminium
Aluminium membutuhkan sudut sayat positif (positive rake angle) yang agresif untuk mengurangi gaya potong dan meminimalkan built-up edge. Sudut sayat 10-20° biasanya optimal untuk sebagian besar aplikasi. Sudut sayat positif yang besar membantu pembentukan dan pembuangan geram yang lebih baik.
Saya sering menggunakan insert dengan sudut sayat 15° untuk pembubutan aluminium. Hasilnya selalu memuaskan, gaya potong rendah, hasil permukaan bagus, dan hampir tidak ada built-up edge.
Pertimbangan Sudut Bebas (Relief Angle)
Sudut bebas yang memadai (10-15°) penting untuk menghindari gesekan pada sisi samping pahat (flank face). Aluminium yang lunak bisa “mengoles” (smear) pada sisi samping pahat jika sudut bebassnya tidak cukup, menyebabkan hasil permukaan yang buruk dan keausan pahat sebelum waktunya.
Ketajaman Ujung Potong (Cutting Edge Sharpness)
Ujung potong yang tajam adalah kunci sukses memesin aluminium. Persiapan ujung pahat (edge preparation) harus minimal, ujung yang tajam atau diasah halus (slight hone) dengan radius maksimal 0,01mm. Ujung yang terlalu tumpul akan menyebabkan efek plowing dan memperparah built-up edge.
Desain Alur untuk End Mill
Untuk penyayatan (milling) aluminium, end mill dengan jumlah alur (flute) yang sedikit (2-3 alur) memberikan pembuangan geram yang lebih baik. Ruang geram (chip gullet) yang lebar juga penting untuk menampung volume geram yang besar dan mencegah penyumbatan geram (chip clogging).
Sudut heliks (helix angle) 35-45° memberikan keseimbangan yang baik antara aksi pemotongan dan pembuangan geram. Alur dengan jarak tidak sama (unequal spacing) juga membantu mengurangi getaran (chatter) pada pemesinan berkecepatan tinggi.
Parameter Pemotongan yang Direkomendasikan
Strategi Pemesinan Berkecepatan Tinggi (High Speed Machining)
Aluminium adalah material yang sempurna untuk pemesinan berkecepatan tinggi. Kecepatan potong (cutting speed) 300-1500 meter/menit (setara 1000-5000 SFM) atau bahkan lebih tinggi bisa digunakan dengan pahat yang sesuai. Kecepatan tinggi membantu mengurangi built-up edge dan meningkatkan produktivitas secara dramatis.
Kecepatan putar spindle (spindle speed) 10.000-30.000 RPM bukanlah hal aneh untuk penyayatan aluminium dengan end mill berdiameter kecil. Namun pastikan keseimbangan spindle dan kekakuan (rigidity) mesin memadai untuk kecepatan setinggi itu.
Optimasi Laju Pemakanan (Feed Rate)
Laju pemakanan (feed rate) untuk aluminium harus cukup tinggi untuk memastikan pembentukan geram yang benar. Feed rate yang terlalu rendah akan menyebabkan gesekan dan built-up edge. Untuk pembubutan, feed rate 0,2-1,0 mm/putaran biasanya optimal tergantung aplikasinya.
Konsep “pemakanan per mata potong” (feed per tooth) sangat penting untuk penyayatan. Pertahankan feed per tooth 0,05-0,3mm untuk end mill karbida agar menghasilkan ketebalan geram yang optimal dan hasil permukaan yang bagus.
Strategi Kedalaman Potong (Depth of Cut)
Aluminium tahan terhadap kedalaman potong yang besar karena sifatnya yang lunak. Untuk pengerjaan kasar (roughing), kedalaman potong hingga 5-15mm bisa digunakan dengan pahat yang sesuai. Hal ini memungkinkan laju pembuangan material (material removal rate) yang tinggi dan mengurangi waktu siklus.
Cairan Pendingin dan Pelumas untuk Aluminium
Manfaat Cairan Pendingin Berlimpah (Flood Coolant)
Meski aluminium memiliki konduktivitas panas yang baik, cairan pendingin berlimpah tetap menguntungkan untuk membuang geram dan mencegah built-up edge. Pendingin juga membantu mengontrol suhu dan stabilitas dimensi benda kerja.
Cairan pendingin berbasis air dengan konsentrasi 5-8% biasanya cukup untuk sebagian besar aplikasi aluminium. Hindari pendingin yang mengandung klorin karena dapat menyebabkan korosi pada aluminium.
Pelumas dengan Jumlah Minimal (Minimum Quantity Lubrication – MQL)
Sistem MQL sangat efektif untuk pemesinan aluminium berkecepatan tinggi, terutama untuk operasi penyelesaian (finishing). Volume pelumas yang minimal mengurangi kontaminasi dan waktu pembersihan, sementara tetap memberikan pelumasan yang memadai.
Angin Bertekanan untuk Membersihkan Geram
Semburan angin bertekanan (compressed air blast) sangat membantu untuk membersihkan geram dari zona potong, terutama untuk operasi pengeboran dan penyadapan (tapping). Pembuangan geram yang tepat sangat kritis untuk menjaga hasil permukaan dan mencegah kerusakan pahat.
Aplikasi Spesifik dan Rekomendasi
Membubut Paduan Aluminium (Turning Aluminium Alloys)
Untuk membubut aluminium, insert CCGT atau DCGT dengan geometri positif memberikan hasil terbaik. Radius ujung (nose radius) 0,4-0,8mm optimal untuk keseimbangan antara hasil permukaan dan kekuatan pahat.
Gunakan grade karbida tanpa lapisan atau insert PCD untuk produksi volume tinggi. Kecepatan potong 90-240 meter/menit (300-800 SFM) untuk karbida, bisa hingga 600+ meter/menit (2000+ SFM) untuk insert PCD.
Menyayat Komponen Aluminium (Milling Aluminium Components)
Gunakan end mill dengan 2-3 alur, ujung potong tajam, dan permukaan yang dipoles. Diameter end mill harus sesuai dengan ukuran fitur dan kemampuan mesin.
Strategi penyayatan trochoidal sangat efektif untuk pengerjaan kasar aluminium, memungkinkan laju pembuangan material yang tinggi dengan beban pahat yang relatif rendah.
Mengebor Aluminium (Drilling Aluminium)
Gunakan mata bor ulir (twist drill) HSS dengan sudut ujung 135° dan alur yang dipoles. Untuk pengeboran produksi, mata bor karbida padat (solid carbide) atau mata bor dengan insert karbida memberikan umur pahat yang lebih baik.
Gunakan siklus pecking untuk lubang dalam, dengan pembuangan geram yang sering untuk mencegah penyumbatan geram dan patahnya pahat.
Pemecahan Masalah Umum (Troubleshooting)
Mengatasi Built-up Edge
Pencegahan built-up edge meliputi penggunaan pahat tajam, kecepatan potong yang sesuai, pendingin yang tepat, dan lapisan yang tepat (atau tanpa lapisan). Jika built-up edge sudah terjadi, hentikan pemesinan segera dan bersihkan ujung potong sebelum melanjutkan.
Menangani Hasil Permukaan yang Buruk
Hasil permukaan yang buruk pada aluminium biasanya disebabkan oleh built-up edge, pahat tumpul, atau parameter potong yang tidak tepat. Periksa kondisi pahat, sesuaikan kecepatan dan pemakanan, dan pastikan pembuangan geram memadai.
Pencegahan Getaran (Chatter Prevention)
Aluminium relatif memaafkan terhadap getaran karena sifat peredamannya (damping properties) yang baik. Namun untuk pemesinan berkecepatan tinggi, pastikan kekakuan mesin dan gunakan pahat dengan geometri dan panjang yang sesuai.
Kesimpulan: Memaksimalkan Kesuksesan Pemesinan Aluminium
Pemesinan aluminium sebenarnya mudah jika Anda memahami karakteristik material dan menggunakan pahat potong yang tepat. Faktor kunci sukses meliputi ujung potong yang tajam, geometri yang sesuai, kecepatan potong tinggi, dan pengelolaan geram yang baik.
Investasi pada kualitas pahat akan terbayar melalui peningkatan produktivitas, hasil permukaan yang lebih baik, dan tingkat produk cacat yang lebih rendah. Pahat PCD untuk produksi volume tinggi atau pahat karbida tanpa lapisan berkualitas untuk aplikasi umum, pilih sesuai dengan kebutuhan dan anggaran Anda.
Yang terpenting, jangan takut untuk bereksperimen dengan parameter potong yang agresif. Aluminium adalah material yang memaafkan dan responsif terhadap optimasi. Dengan pemilihan pahat dan strategi pemotongan yang tepat, Anda bisa mencapai hasil yang sangat baik dan produktivitas tinggi dalam pemesinan aluminium. Ingat, setiap grade aluminium memiliki karakteristik yang sedikit berbeda. Luangkan waktu untuk memahami paduan (alloy) spesifik yang Anda pesin dan sesuaikan strateginya. Selamat memesin!
Demikian artikel singkat mengenai Pahat Potong untuk Aluminium, semoga bermanfaat. simak artikel kami lainnya dibawah ini :
Please Share This Article
