Setiap masinis CNC pernah menghadapi rasa frustrasi yang sama. Pelat aluminium besar berbentuk persegi, berhadapan, dan dikantongi dengan presisi yang cermat. Bagian tersebut berukuran sempurna pada mesin. Kemudian klemnya dilepas. Bagian tersebut melengkung, memelintir, atau melengkung beberapa ribu inci. Akar penyebabnya hampir selalu merupakan stres sisa. Memahami dari mana tekanan ini berasal dan bagaimana mengendalikannya membedakan toko-toko yang membuang suku cadang aluminium mahal dari toko-toko yang mengirimkan komponen datar dan stabil pada percobaan pertama.
Tegangan sisa pada aluminium berasal dari dua sumber utama. Yang pertama adalah produksi material asli. Pelat aluminium dan batangan ekstrusi digulung atau diregangkan setelah pengecoran. Pekerjaan mekanis ini mengunci tekanan internal ke dalam material. Lapisan permukaan mungkin dalam keadaan tekan sedangkan inti dalam keadaan tarik. Selama materialnya tetap utuh, tekanan-tekanan ini saling menyeimbangkan. Sumber kedua adalah pemesinan itu sendiri. Pemotongan memanaskan permukaan benda kerja. Ekspansi termal yang tidak merata dan deformasi plastis dari ujung tombak menimbulkan tekanan baru. Ketika material dihilangkan, keseimbangan gaya internal bergeser, dan bagian tersebut menemukan bentuk baru.
Deformasi yang paling dramatis berasal dari pemesinan bahan baku pratekan. Pelat aluminium 6061 khas dari pemasok memiliki tegangan sisa yang bervariasi pada ketebalannya. Melepaskan satu sisi pelat akan melepaskan tekanan tersebut secara asimetris. Bahan yang tersisa dibengkokkan untuk mencapai keseimbangan. Hal ini menjelaskan mengapa potongan sederhana dapat mengubah piring datar menjadi keripik kentang. Kunci untuk mengendalikan deformasi bukanlah menghilangkan tegangan sisa secara keseluruhan, yang hampir tidak mungkin dilakukan, namun mengatur bagaimana tegangan tersebut terlepas selama pemesinan.
Salah satu teknik yang telah terbukti adalah pemesinan kasar yang diikuti dengan penghilangan tegangan. Sebuah roughing pass menghilangkan sebagian besar material, menyisakan sedikit kelonggaran 0,030 hingga 0,060 inci pada semua permukaan. Bagian tersebut kemudian dikeluarkan dari mesin dan diberi perlakuan panas untuk menghilangkan tegangan sisa. Untuk paduan aluminium seperti 7075 atau 2024, siklus pelepas tegangan termal pada suhu 350 derajat Fahrenheit selama dua hingga tiga jam diikuti dengan pendinginan lambat dapat mengurangi tekanan internal secara signifikan. Setelah menghilangkan stres, bagian tersebut dikembalikan ke mesin untuk pemotongan akhir. Lulus penyelesaian hanya menghilangkan kulit yang tersisa, yang mengandung sedikit tekanan terkunci. Hasilnya adalah bagian yang stabil.
Untuk toko-toko yang tidak memiliki kemampuan perlakuan panas, pelepas stres kriogenik atau getaran dapat membantu, meskipun kurang efektif. Metode yang lebih sederhana adalah pengasaran sekuensial. Alih-alih merogoh kocek dalam-dalam dalam satu operasi, pemrogram mengatur proses roughing secara terhuyung-huyung di berbagai area bagian yang berbeda. Dengan menghilangkan material secara simetris, tegangan internal dilepaskan secara lebih merata. Misalnya, saat mengerjakan kantong besar pada pelat, lakukan kasar pada salah satu sisinya, kemudian balikkan bagian tersebut dan kasarkan sisi yang berlawanan sebelum menyelesaikan kedua sisinya. Pelepasan yang seimbang ini mencegah bagian tersebut melengkung pada awal proses.
Teknik hebat lainnya adalah pemesinan berkecepatan tinggi dengan gaya pemotongan rendah. Pengasasan tradisional dengan kedalaman pemotongan yang besar dan pemakanan yang rendah akan mendorong material, menghasilkan panas dan deformasi plastis. Pemesinan berkecepatan tinggi menggunakan pengikatan radial ringan dan pengumpanan tinggi per gigi mengurangi gaya pemotongan secara signifikan. Lebih sedikit gaya berarti lebih sedikit tegangan sisa yang diinduksi. Banyak toko menemukan bahwa kedalaman pemotongan radial 0,040 inci pada 15.000 RPM dan pengumpanan 300 inci per menit menghilangkan material lebih cepat daripada pemotongan berat pada 8.000 RPM, sekaligus membuat bagian tersebut jauh lebih stabil. Keripik tersebut membawa panas alih-alih memompanya ke benda kerja.
Desain perlengkapan juga memainkan peran penting. Menjepit komponen dalam keadaan terdistorsi menjamin komponen tersebut akan muncul kembali setelah dilepas. Rahang lunak dibuat agar sesuai dengan bentuk bebas bagian atau sistem penjepitan titik nol yang menerapkan bantuan gaya penjepit rendah dan konsisten. Chuck vakum ideal untuk pelat aluminium tipis karena mendistribusikan gaya secara merata tanpa menekuk material. Untuk bagian yang rawan bekam, selotip dua sisi atau lapisan perekat antara bagian dan perlengkapan mencegah pergerakan tanpa menimbulkan tekanan.
Pra pembengkokan atau pra peregangan adalah teknik khusus untuk ekstrusi aluminium panjang. Jika stok mentah memiliki busur yang diketahui, perlengkapan dapat menjepit bagian tersebut sedikit ke arah yang berlawanan sebelum melakukan pemesinan. Setelah memotong dan melepaskan klem, bagian tersebut kembali rata. Hal ini memerlukan eksperimen yang hati-hati tetapi akan membuahkan hasil jika pekerjaan dilakukan berulang-ulang.
Alur kerja praktis untuk komponen aluminium penting dimulai dengan pemilihan material. Pelat tanah yang presisi harganya lebih mahal tetapi memiliki tegangan sisa yang jauh lebih rendah dibandingkan pelat canai standar. Jika penerapannya memungkinkan, pelat perkakas aluminium cor seperti Mic 6 hampir tidak mengandung tekanan internal karena dicetak mendekati bentuk jaring dan tidak dikerjakan secara mekanis. Mesin pelat cor dibuat dengan indah dan tetap rata setelah material dikeluarkan. Untuk komponen struktural yang terbuat dari pelat canai, menentukan bahan yang memiliki tingkat regangan atau bahan bebas tegangan dari pemasok akan menambah biaya namun mengurangi sisa.
Terakhir, metode inspeksi harus memperhatikan tegangan sisa. Mengukur suatu bagian saat masih dijepit memberikan keyakinan yang salah. Selalu ukur setelah komponen benar-benar bebas dan diistirahatkan selama beberapa jam untuk memungkinkan pemulihan elastis. Toko-toko yang menguasai pengendalian tegangan sisa secara rutin mempertahankan kerataan dalam 0,001 inci per kaki pada komponen aluminium yang dikerjakan. Pesaing mereka masih mengejar bagian-bagian yang melengkung di lantai pabrik, yakin bahwa aluminium adalah logam yang tidak stabil. Bukan logamnya yang tidak stabil. Itu adalah stres yang tidak terkendali.
