Teknik Penghilangan Duri pada Stamping Logam: Panduan Teknik

TL;DR

Teknik penghilangan burr pada stamping logam sangat penting untuk menjamin keselamatan bagian, kecocokan perakitan, dan kualitas estetetika. Untuk produksi volume tinggi, Mass Finishing (penggilindingan vibrasi) tetap menjadi standar industri, menawarkan pemutusan tepi yang konsisten dan proses pengilapan. Metode Energi Termal (TEM) atau Penghilangan tatal secara elektrokimia (ECD) untuk menjangkau area internal tanpa merusak dimensi kritis.

Pada akhirnya, strategi yang paling hemat biaya melibatkan pencegahan dari sumbernya melalui perawatan die yang tepat dan optimalisasi celah. Insinyur harus memilih metode berdasarkan volume produksi, ductility material, dan persyaratan toleransi untuk menyeimbangkan biaya per bagian dengan standar kualitas.

Memahami Burrs pada Stamping Logam: Penyebab dan Karakteristik

Dalam proses stamping logam, burr bukan sekadar tepi kasar; melainkan cacat spesifik yang disebabkan oleh deformasi plastik selama proses pemotongan. Saat penumbuk mengenai logam, material mengalami tegangan tekan hingga mencapai titik patahnya. Jika celah Die —celah antara penumbuk dan cetakan—tidak tepat, material akan robek daripada terpotong bersih, meninggalkan tonjolan berbentuk "gigi" atau rusuk yang dikenal sebagai burr.

Ukuran dan tingkat keparahan burr secara langsung dipengaruhi oleh sifat material dan kondisi perkakas. Material ulet seperti paduan aluminium dan tembaga lebih rentan terhadap burr "rollover" yang besar karena material tersebut meregang sebelum putus. Sebaliknya, material yang lebih keras mungkin menunjukkan patahan yang lebih bersih tetapi tetap dapat menghasilkan tepi yang tajam dan bergerigi jika perkakasnya tumpul.

Aturan Celah 10%

Konsensus industri menyatakan bahwa celah cetakan merupakan variabel utama dalam pengendalian burr. Biasanya, celah sekitar 10% dari ketebalan material direkomendasikan untuk baja standar. Kelonggaran berlebihan menyebabkan material menggulung di tepi mati, menciptakan burr yang besar. Kelonggaran yang tidak mencukupi memaksa peninju memotong lebih banyak material dari yang diperlukan, meningkatkan keausan alat dan geser sekunder, yang juga menghasilkan burr signifikan.

Teknik Perataan Massal (Solusi Volume Tinggi)

Untuk sebagian besar komponen stamping—braket, washer, dan klip—penghilangan burr secara manual tidak layak secara ekonomi. Mass Finishing memungkinkan ribuan komponen diproses secara bersamaan, memastikan konsistensi dalam produksi skala besar. Kategori ini terutama mencakup perataan dengan barrel tumbling dan finishing bergetar.

Finishing Bowl Bergetar

Pengerjaan akhir dengan cara getaran adalah metode dominan untuk bagian yang dicap dengan presisi. Bagian-bagian ditempatkan dalam mangkuk atau bak yang dipasang pada mata air eksentrik. Mesin bergetar pada frekuensi tinggi, menyebabkan bagian-bagian bergerak dalam lingkaran, toroidal jalan melalui tempat tidur media abrasif. Persentakan yang terus-menerus antara media (keramik, plastik, atau baja) dan bagian-bagian mengikis tepi tajam dan memulihkan permukaan.

• Media keramik: Terbaik untuk memotong logam berat dan keras seperti stainless steel. Ini memberikan tingkat penghapusan yang agresif.
• Media plastik: Lebih lembut dan lebih ringan, ideal untuk aluminium atau logam lunak di mana impingement permukaan (denting) adalah masalah.
• Komposisi: Aditif cair sering diperkenalkan untuk membersihkan bagian-bagian, menghambat karat, dan meningkatkan kelembaban media.

Barel yang Terjatuh

Pendekatan yang lebih sederhana dan lebih agresif, barel tumbling melibatkan drum berputar yang mengangkat beban bagian dan media dan menjatuhkannya (kaskade). Dampak energi tinggi ini sangat baik untuk menghilangkan burr berat pada bagian yang kokoh tetapi menimbulkan risiko merusak fitur yang halus. Ini umumnya lebih lambat daripada finishing getar tetapi menawarkan biaya peralatan modal yang lebih rendah.

Untuk produsen mobil yang membutuhkan presisi bersertifikat, mengintegrasikan langkah-langkah finishing ini langsung ke dalam rantai pasokan sangat penting. Solusi stamping komprehensif dari Shaoyi Metal Technology menjembatani kesenjangan antara pembuatan mentah dan perakitan selesai, memberikan komponen volume tinggi seperti lengan kontrol yang memenuhi standar IATF 16949 yang ketat tanpa perlu logistik finishing pihak ketiga.

Metode Penghapusan yang Tepat dan Lanjutan

Ketika bagian yang dicap memiliki geometri yang kompleks, benang internal, atau toleransi dimensi yang ketat yang tidak dapat menahan dampak fisik dari tumbling, para insinyur beralih ke solusi termal dan kimia.

Metode Energi Termal (TEM)

Dikenal juga sebagai "penghilangan duri termal," proses ini sangat efektif untuk menghilangkan duri dari rongga internal dan lubang yang saling bersilangan. Bagian-bagian ditutup rapat dalam ruang bertekanan yang diisi dengan campuran gas bahan bakar dan oksigen. Campuran tersebut dinyalakan, menciptakan gelombang panas sesaat yang mencapai suhu hingga 6.000°F (3.300°C) dalam hitungan milidetik.

Karena duri memiliki rasio luas permukaan terhadap massa yang tinggi, duri menyerap panas secara instan dan menguap (teroksidasi). Bagian utama dari komponen, yang memiliki massa termal jauh lebih besar, tetap tidak terpengaruh. Metode ini menjamin tidak ada pembulatan tepi pada permukaan utama tetapi memerlukan pencucian asam setelah proses untuk menghilangkan lapisan oksida yang terbentuk selama pembakaran.

Penghilangan tatal secara elektrokimia (ECD)

ECD adalah metode subtraktif yang menggunakan elektrolisis untuk melarutkan duri. Komponen berfungsi sebagai anoda (+), dan alat berbentuk khusus berfungsi sebagai katoda (-). Larutan elektrolit (sering kali natrium nitrat) mengalir di antara celah, yang biasanya dijaga antara 0,3 mm hingga 1 mm.

Ketika arus DC diterapkan, material pada puncak burr larut ke dalam larutan. Proses ini bersifat non-kontak, yang berarti tidak ada keausan alat serta tegangan mekanis pada bagian tersebut. Ini adalah metode yang dipilih untuk komponen bernilai tinggi seperti nosel injektor bahan bakar atau badan katup hidrolik, di mana bahkan burr mikroskopis sekalipun dapat menyebabkan kegagalan sistem yang parah.

Solusi Mekanis & Terintegrasi dengan Die

Cara paling efisien untuk menangani burr sering kali adalah dengan mengatasinya saat bagian masih berada di dalam mesin press atau segera setelahnya, menggunakan metode mekanis yang disesuaikan dengan geometri bagian.

Pengeboran Die terutama terkenal karena proses stamping berkecepatan tinggi. Dengan menambahkan stasiun "coining" pada die progresif, duri dapat diratakan kembali ke dalam material. Meskipun ini tidak menghilangkan material, tepi menjadi aman untuk disentuh dan hampir tidak memakan tambahan waktu siklus.

Strategi Pencegahan: Mengoptimalkan Proses Stamping

Meskipun teknik penghilangan diperlukan, tujuan rekayasa harus selalu berfokus pada minimalisasi. Seperti yang disampaikan oleh para ahli industri, "cegah terlebih dahulu, tangani kemudian" merupakan pendekatan yang paling ekonomis.

• Optimalisasi Clearance Pemotongan: Menjaga clearance optimal (5-10% dari ketebalan) mencegah deformasi plastis berlebih yang menyebabkan burr besar.
• Perawatan Alat: Sisi pemotongan yang tumpul merobek logam alih-alih memotongnya. Jadwal pengasahan rutin jauh lebih murah dibandingkan biaya penghilangan burr di tahap selanjutnya.
• Lapisan Canggih: Menerapkan lapisan Titanium Nitride (TiN) atau Aluminum Titanium Nitride (AlTiN) pada pons mengurangi gesekan dan keausan, sehingga mempertahankan sisi pemotongan yang tajam selama periode produksi yang jauh lebih panjang.
• Perancangan untuk Kemudahan Produksi (DFM): Insinyur harus merancang bagian sedemikian rupa sehingga sisi "burr" menghadap permukaan yang tidak kritis, atau menyertakan chamfer dalam desain untuk mengurangi tepi tajam secara alami.

Memilih Strategi Deburring yang Tepat

Memilih teknik penghilangan duri (burr) yang tepat pada stamping logam merupakan keseimbangan antara presisi, volume, dan biaya. Tidak ada satu metode "terbaik" yang tunggal; melainkan ada metode optimal untuk setiap aplikasi tertentu.

Untuk perangkat keras volume tinggi secara umum, perataan Getaran menawarkan efisiensi skala terbaik. TEM atau ECD memberikan akses dan akurasi yang diperlukan. Namun, untuk setiap proyek, proses menuju komponen bebas duri dimulai dari meja desain dan stasiun die. Dengan memprioritaskan kesehatan alat dan celah yang tepat, produsen dapat secara drastis mengurangi ketergantungan pada operasi sekunder yang mahal.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

1. Apa metode paling umum untuk penghilangan duri pada komponen stamped?

Mass finishing, khususnya penyelesaian dengan mangkuk getar (vibratory bowl finishing) atau barrel tumbling, adalah metode paling umum. Metode ini memungkinkan ribuan komponen diproses secara bersamaan, sehingga sangat hemat biaya untuk volume tinggi yang khas dalam stamping logam.

2. Bagaimana celah mati memengaruhi pembentukan duri?

Celah die adalah jarak antara punch dan die. Jika celah terlalu sempit, ini akan meningkatkan keausan alat dan gaya yang dibutuhkan. Jika terlalu longgar, logam akan melengkung daripada tergeser bersih, sehingga menciptakan burr yang besar. Celah sekitar 10% dari ketebalan material merupakan standar untuk meminimalkan burr.

3. Apakah burr dapat dihilangkan tanpa memengaruhi dimensi bagian?

Ya. Metode seperti Electrochemical Deburring (ECD) dan Thermal Energy Method (TEM) menghilangkan burr secara selektif tanpa mengubah dimensi utama bagian tersebut. ECD menargetkan area dengan kerapatan arus tinggi (tepi tajam), sedangkan TEM menguapkan burr tipis sebelum material utama sempat memanas.