Cara Merawat Cairan Pemotong CNC Aluminium Agar Umur Alat Lebih Panjang dan Serpihan Lebih Bersih

 PFT, Shenzhen

Mempertahankan kondisi fluida pemotongan CNC aluminium yang optimal berdampak langsung pada keausan pahat dan kualitas swarf. Studi ini mengevaluasi protokol manajemen fluida melalui uji coba pemesinan terkontrol dan analisis fluida. Hasil menunjukkan bahwa pemantauan pH yang konsisten (kisaran target 8,5-9,2), mempertahankan konsentrasi antara 7-9% menggunakan refraktometri, dan menerapkan filtrasi dua tahap (40µm diikuti oleh 10µm) memperpanjang umur pahat rata-rata 28% dan mengurangi kelengketan swarf hingga 73% dibandingkan dengan fluida yang tidak dikelola. Pembersihan minyak tramp secara teratur (>95% penghilangan mingguan) mencegah pertumbuhan bakteri dan ketidakstabilan emulsi. Manajemen fluida yang efektif mengurangi biaya perkakas dan waktu henti mesin.

1. Pendahuluan

Pemesinan CNC aluminium membutuhkan presisi dan efisiensi. Fluida pemotong sangat penting untuk pendinginan, pelumasan, dan evakuasi serpihan. Namun, degradasi fluida – yang disebabkan oleh kontaminasi, pertumbuhan bakteri, pergeseran konsentrasi, dan akumulasi oli bekas – mempercepat keausan pahat dan menghambat pembuangan serpihan, yang mengakibatkan peningkatan biaya dan waktu henti. Pada tahun 2025, optimalisasi perawatan fluida tetap menjadi tantangan operasional utama. Studi ini mengkuantifikasi dampak protokol perawatan spesifik terhadap umur pahat dan karakteristik serpihan dalam produksi CNC aluminium bervolume tinggi.

2. Metode

2.1. Desain Eksperimen & Sumber Data
Uji pemesinan terkontrol dilakukan selama 12 minggu pada 5 mesin CNC identik (Haas VF-2) yang memproses aluminium 6061-T6. Cairan pemotong semi-sintetis (Merek X) digunakan di semua mesin. Satu mesin berfungsi sebagai kontrol dengan perawatan standar reaktif (cairan hanya diganti ketika terlihat mengalami kerusakan). Empat mesin lainnya menerapkan protokol terstruktur:

• Konsentrasi:Diukur setiap hari menggunakan refraktometer digital (Atago PAL-1), disesuaikan hingga 8% ±1% dengan konsentrat atau air DI.

• pH:Dipantau setiap hari menggunakan pH meter terkalibrasi (Hanna HI98103), dipertahankan antara 8,5-9,2 menggunakan aditif yang disetujui produsen.

• Penyaringan:Filtrasi dua tahap: filter kantong 40µm diikuti oleh filter kartrid 10µm. Filter diganti berdasarkan perbedaan tekanan (peningkatan ≥ 5 psi).

• Penghapusan Minyak Gelandangan:Skimmer sabuk dioperasikan terus-menerus; permukaan cairan diperiksa setiap hari, efisiensi skimmer diverifikasi setiap minggu (target penghilangan>95%).

• Cairan Rias:Hanya cairan yang telah dicampur sebelumnya (pada konsentrasi 8%) yang digunakan untuk pengisian ulang.

2.2. Pengumpulan Data & Alat

• Keausan Alat:Keausan sisi (VBmaks) diukur pada mata potong primer mesin frais ujung karbida 3-alur (Ø12 mm) menggunakan mikroskop pembuat alat (Mitutoyo TM-505) setelah setiap 25 bagian. Alat diganti pada VBmaks = 0,3 mm.

• Analisis Swarf:Serpihan dikumpulkan setelah setiap batch. Tingkat kelengketan dinilai pada skala 1 (mengalir bebas, kering) hingga 5 (menggumpal, berminyak) oleh 3 operator independen. Skor rata-rata dicatat. Distribusi ukuran serpihan dianalisis secara berkala.

• Kondisi Cairan:Sampel cairan mingguan dianalisis oleh laboratorium independen untuk jumlah bakteri (CFU/mL), kandungan minyak transgenik (%), dan verifikasi konsentrasi/pH.

• Waktu Henti Mesin:Direkam untuk pergantian alat, kemacetan akibat serpihan, dan aktivitas pemeliharaan cairan.

3. Hasil & Analisis

3.1. Perpanjangan Umur Alat
Peralatan yang beroperasi dengan protokol pemeliharaan terstruktur secara konsisten mencapai jumlah komponen yang lebih tinggi sebelum memerlukan penggantian. Rata-rata umur peralatan meningkat sebesar 28% (dari 175 komponen/peralatan pada kontrol menjadi 224 komponen/peralatan pada protokol). Gambar 1 mengilustrasikan perbandingan keausan sisi progresif.

3.2. Peningkatan Kualitas Serpihan
Tingkat kelengketan serpihan menunjukkan penurunan yang signifikan pada protokol terkelola, dengan rata-rata 1,8 dibandingkan dengan 4,1 pada kontrol (penurunan sebesar 73%). Fluida terkelola menghasilkan serpihan yang lebih kering dan lebih granular (Gambar 2), sehingga secara signifikan meningkatkan evakuasi dan mengurangi kemacetan mesin. Waktu henti terkait masalah serpihan berkurang hingga 65%.

3.3. Stabilitas Fluida
Analisis laboratorium mengonfirmasi keefektifan protokol:

• Jumlah bakteri tetap di bawah 10³ CFU/mL dalam sistem yang dikelola, sementara kontrol melebihi 10⁶ CFU/mL pada minggu ke-6.

• Kandungan minyak transpor rata-rata <0,5% dalam cairan yang dikelola vs. >3% dalam kontrol.

• Konsentrasi dan pH tetap stabil dalam rentang target untuk cairan yang dikelola, sementara kontrol menunjukkan penyimpangan yang signifikan (konsentrasi turun menjadi 5%, pH turun menjadi 7,8).

*Tabel 1: Indikator Kinerja Utama – Terkelola vs. Kontrol Fluid*

4. Diskusi

4.1. Mekanisme Pendorong Hasil
Perbaikan berasal langsung dari tindakan pemeliharaan:

• Konsentrasi & pH Stabil:Memastikan pelumasan dan penghambatan korosi yang konsisten, secara langsung mengurangi keausan abrasif dan kimia pada peralatan. pH yang stabil mencegah kerusakan pengemulsi, menjaga integritas cairan, dan mencegah "keasaman" yang meningkatkan adhesi serpihan.

• Filtrasi Efektif:Penghilangan partikel logam halus (serpihan halus) mengurangi keausan abrasif pada alat dan benda kerja. Cairan pembersih juga mengalir lebih efektif untuk pendinginan dan pencucian serpihan.

• Pengendalian Minyak Gelandangan:Oli bekas (dari pelumas jalan, cairan hidrolik) mengganggu emulsi, mengurangi efisiensi pendinginan, dan menjadi sumber makanan bagi bakteri. Penghilangan oli bekas sangat penting untuk mencegah ketengikan dan menjaga stabilitas cairan, yang berkontribusi signifikan terhadap kebersihan serpihan.

• Penekanan Bakteri:Mempertahankan konsentrasi, pH, dan menghilangkan bakteri yang kekurangan minyak, mencegah asam dan lendir yang mereka hasilkan yang menurunkan kinerja cairan, merusak peralatan, dan menimbulkan bau busuk/kerak lengket.

4.2. Keterbatasan & Implikasi Praktis
Studi ini berfokus pada fluida spesifik (semi-sintetik) dan paduan aluminium (6061-T6) dalam kondisi produksi yang terkontrol namun realistis. Hasil mungkin sedikit berbeda dengan fluida, paduan, atau parameter pemesinan yang berbeda (misalnya, pemesinan berkecepatan sangat tinggi). Namun, prinsip-prinsip inti pengendalian konsentrasi, pemantauan pH, filtrasi, dan penghilangan minyak tramp dapat diterapkan secara universal.

• Biaya Implementasi:Memerlukan investasi pada alat pemantauan (refraktometer, pH meter), sistem penyaringan, dan skimmer.

• Tenaga kerja:Memerlukan pemeriksaan dan penyesuaian harian yang disiplin oleh operator.

• ROI:Peningkatan umur pakai alat sebesar 28% yang telah terbukti dan pengurangan waktu henti akibat serpihan sebesar 65% memberikan pengembalian investasi yang signifikan, sehingga mengimbangi biaya program perawatan dan peralatan manajemen fluida. Pengurangan frekuensi pembuangan fluida (karena umur bak penampung yang lebih panjang) merupakan penghematan tambahan.

5. Kesimpulan

Pemeliharaan cairan pemotong CNC aluminium bukanlah pilihan untuk kinerja optimal; ini merupakan praktik operasional yang krusial. Studi ini menunjukkan bahwa protokol terstruktur yang berfokus pada pemantauan konsentrasi dan pH harian (target: 7-9%, pH 8,5-9,2), filtrasi dua tahap (40µm + 10µm), dan penghilangan minyak tramp yang agresif (>95%) memberikan manfaat yang signifikan dan terukur:

1. Perkakas Tahan Lama:Peningkatan rata-rata sebesar 28%, secara langsung mengurangi biaya perkakas.

2. Serpihan Pembersih:Pengurangan kelengketan sebesar 73%, secara drastis meningkatkan evakuasi chip dan mengurangi kemacetan/waktu henti mesin (pengurangan sebesar 65%).

3. Fluida Stabil:Menekan pertumbuhan bakteri dan menjaga integritas emulsi.

Pabrik harus memprioritaskan penerapan program manajemen fluida yang disiplin. Penelitian di masa mendatang dapat mengeksplorasi dampak paket aditif tertentu dalam protokol ini atau integrasi sistem pemantauan fluida otomatis secara real-time.