Material Pahat Bubut
Mesin bubut ialah salah satu mesin yang digunakan dalam proses pemesinan. Pekerjaan pemesinan lazimnya mempertemukan dua jenis material yakni material pahat dan material benda kerja. Karena pahat ialah salah satu komponen utama yang memegang peranan penting dalam proses pembubutan, maka material pahat yang digunakan haruslah cocok. Untuk menjamin kelancaran proses ini dengan baik maka diperlukan beberapa tolok ukur material pahat bubut yang mau digunakan untuk menyayat dan memotong benda kerja pada mesin bubut. Adapun tolok ukur material pahat bubut yang perlu diamati antara lain:
Kekerasan
Material pahat bubut mesti memiliki tingkat kekerasan yang cukup tinggi melampaui kekerasan benda kerja yang mau dibubut. Kekerasan material pahat bubut tidak cuma pada temperatur ruangan namun mesti bisa bertahan pada temperatur tinggi, dengan kata lain material pahat bubut mesti memiliki hot hardness yang tinggi pada dikala proses pembentukan geram berlangsung.
Keuletan
Keuletan pada material pahat bubut yang cukup besar berfungsi untuk menahan beban kejut yang terjadi di saat pembubutan dengan interupsi maupun di saat memotong benda kerja yang mengandung partikel/bagian yang keras (Hard Spot).
Ketahanan Beban Kejut Termal
Ketahanan beban kejut termal diperlukan pada material pahat bubut kalau terjadi pergantian temperatur yang cukup besar secara berkala/periodik.
Sifat Adhesi Yang Rendah
Material pahat bubut haruslah memiliki sifat adhesi yang rendah untnuk meminimalkan afinitas benda kerja kepada pahat, meminimalkan laju keausan dan penurunan gaya pemotong.
Daya Larut Elemen/Komponen Material Pahat Rendah
Daya larut elemen material rendah diperlukan pada material pahat bubut untuk memperkecil laju keausan akhir prosedur difusi.
Kekerasan yang rendah dan daya adhesi yang tinggi tidak dikehendaki pada material pahat bubut, alasannya yakni pahat bubut akan terdeformasi, terjadi keausan tepi dan keausan kawah yang besar. Keuletan yang rendah serta ketahanan beban kejut termal yang kecil membuat rusaknya mata potong maupun retak mikro yang memunculkan kerusakan fatal. Kriteria material pahat bubut menyerupai di atas memang perlu dipunyai oleh material pahat bubut. Tetapi, tidak semua sifat tersebut sanggup dipenuhi secara berimbang. Pada lazimnya kekerasan dan daya tahan termal yang dipertinggi senantiasa disertai oleh penurun keuletan.
Secara berurutan, material pahat bubut tersebut sanggup disusun mulai dari yang paling lunak namun giat hingga yang paling keras namun getas selaku berikut:
1. Pahat Baja Karbon (High Carbon Steels ; Carbon Steels ; CTS)
Baja dengan kandungan karbon yang relatif tinggi 9o,7% - 1,4%C) tanpa unsur lain atau dengan presentase unsur lain yang rendah 2%Mn, W, Cr) memiliki kekrasan permukaan permukaan yang cukup tinggi. Dengan proses perlakuan panas, kekerasan yang tinggi ini (500 - 1000 HV) diraih lantaran terjadi transformasi martenstit. Karena martenstit akan melunak pada temperatur sekitar 250oC, maka baja karbon ini cuma digunakan pada kecepatan potong yang rendah (sekitar VC = 10mm/min). Pahat jenis ini cuma sanggup memotong logam yang lunak ataupun kayu.
2. Pahat HSS (High Speed Steels ; Tools Steel)
Merupakan baja paduan tinggi dengan unsur paduan crom dan tungsten. Melalui proses penuangan (molten metalurgy) kemudian disertai pengerolan ataupun penempaan baja dibikin menjadi batang atau silindris. Pada kondisi lunak (Annealed) bahan tersebut sanggup diproses secara permesinan menjadi banyak sekali bentuk pahat potong. Setelah ditangani proses laris panas, kekerasannya akan cukup tinggi sehingga sanggup digunakan pada kecepatan potong yang tinggi (sampai dengan tiga kali kecepatan potong untuk pahat CTS), sehingga dinamakan dengan Baja Kecepatan Tinggi (High Speed Steel/HSS). Apabila sudah aus maka HSS sanggup diasah sehingga mata potongnya tajam kembali lantaran sifat keuletan yang relatif baik. Pahat ini selain digunakan untuk pahat bubut biasanya juga digunakan untuk pahat gurdi dan skrap.
Hot hardness dan recovery hardness yang cukup tinggi sanggup diraih berkat adanya unsur paduan W, Cr, Mo, Co. Pengaruh unsur tersebut pada unsur dasar besi (Fe) dan karbon (C) yakni selaku berikut:
Tungsten/Wolfram (W)
untuk mempertinggi hot hardness dimana terjadi pembentukan karbida, yakni paduan yang sungguh keras, yang memunculkan peningkatan temperatur untuk proses hardening dan tempering.
Chromium (Cr)
Menaikan hardenability dan hot hardness. Crom ialah elemen pembentuk karbida akan namun Cr menaikan sensitifitas kepada over heating.
Vanadium (V)
Menurunkan sensitifitas kepada over heating serta menghaluskan besar butir. Vanadium juga ialah elemen pembentuk karbida.
Molibdenum (Mo)
Mempunyai dampak yang serupa menyerupai W, akan namun lebih terasa (2% W sanggup digantikan oleh 1% Mo). Selain itu, Mo - HSS lebih liat, sehingga bisa menahan beban kejut. Kekuarangannya yakni lebih sensitif kepada over heating (hangusnya ujung - ujung yang runcing di saat ditangani proses Heat Treatment)
Cobalt (Co)
Bukan elemen pembentuk kerbida. Ditambahkan pada HSS untuk menaikan Hot Hardness dan tahanan keausan. Besar butir menjadi lebih halus sehingga ujung - ujung yang runcing tetap terpelihara selama proses Heat Treatment pada temperatur tinggi.
Klasifikasi pahat HSS menurut komposisinya yaitu:
• HSS Konvensional
» Molybdenum HSS: standar AISI (American Iron and Stell Institute) M1;M2;M7;M10
» Tungsten HSS: Standar AISI T1;T2
• HSS Special
• Cobalt Added HSS: Standar AISI M33;M36;T4;T5 dan T6
• High Vanadium HSS: Standar AISI M3-1;M3-2;M4;T15
• High Hardness Co. HSS: Standar AISI M42;M43;M44;M45;M46
» Cast HSS
» Powdered HSS
» Coated HSS
3. Pahat Paduan Cor Non Ferro (Cast Nonferrous Alloys ; Cast Carbides)
Paduan cor non ferro (Stellite) adalah adonan (paduan) yang memiliki sifat antara HSS dan Carbida, digunakan dalam hal khusus diantara opsi dimana karbida terlalu ringkih dan HSS memiliki Hot Hardness dan Wear Resistance yang terlalu rendah. Material jenis ini dibikin secara tuang menjadi bentuk yang tidak terlampau sukar msalnya tool bit (sisipan) yang kemudian diasah menurut dimensi yang dibutuhkan. Paduan nonferro terdiri atas empat elemen utama yaitu:
a. Cobalt selaku pelarut bagi elemen - elemen yang lain.
b. Cr (10% - 35% berat) yang membentuk karbida.
c. W (10% - 25% berat) selaku pembentuk karbida menaikan kekerasan secara menyeluruh.
d. Carbon (1% C membentuk jenis yang relatif lunak sedangkan 3% jenis yang keras serta tahan aus).
4. Pahat Karbida (Cemented Carbides)
Merupakan jenis pahat yang disemen (cemented carbides) dengan materi padat terbuat dengan cara sintering serbuk karbida (nitrida oksida) dengan materi pengikat yang lazimnya dari kobalt (Co). Cara carbuzing masing - masing materi dasar (serbuk). Tungsten, titanium, tatalum terbuat menjadi karbida yang digiling dan disaring. Salah satu atau adonan karbida tersebut kemudian diaduk dengan materi pengikat (Co) dan dicetak tekan dengan memakai materi pelumas (lilin). Setelah itu ditangani presintering (1000oC pemanasan mula untuk menguapkan materi pelumas) dan kemudian sintering (1600oC). Hot hardness carbida yang disemen cuma akan menurun kalau terjadi perlunakan elemen pengikat. Semakin besar presentase pengikat Co maka kekerasannya menurun dan sebaliknya keuletannya membaik. Modulus elastisitasnya sungguh tinggi demikian pula berat jenisnya. Koefisien muainya 1/2 dari baja dan konduktivitas panasnya sekitar 2 atau 3 kali konduktivitas panas HSS. Ada tiga jenis utama pahat karbida sisipan, yaitu:
a. Karbida tungsten (WC+Co) yang ialah jenis pahat karbida untuk memotong besi tuang (Cast Irong Cutting Grade)
b. Karbida Tungsten Paduan (WC-TiC+Co;WC-TaC-TiC+Co;WC-TaC+Co;WC-TiC-TiN+Co;TiC+Ni,Mo) ialah jenis pahat karbida pemotong baja (Steel Cutting Grade)
c. Karbida lapis (Coated Cemented Carbides) merupakan jenis karbida tungsten yang dilapis beberapa lapis karbida, nitrida oksida lain yang lebih ringkih namun ihot hardness tinggi.
5. Pahat Keramik (Ceramics)
Merupakan paduan metalik dan non-metalik menurut definisi yang sempit, sedangkan menurut definisi yang luas ialah paduan semua material kecuali metal dan organik. Keramik memiliki sifat yang khas yaitu relatif ringkih sehingga membatasi/mempersulit kegunaannya. Salah satu kerja keras memperkecil sifat kerapuhan yakni dengan mempergunakan pertumbuhan teknologi dalam pengerjaan serbuk yang halus, murni, dan homogen.
Perambatan retak pada struktur keramik dihambat dengan cara selaku berikut :
a. Menyerap energi perambatan retak dengan menyertakan partikel yang semi stabil.
b. Mengarahkan dan menghalangi perambatan retak dengan menyertakan serat halus.
c. Menumbuhkan retak-retak mikro yang tak beraturan sehingga menghalangi pertumbuhan retak besar, dengan cara menyertakan partikel yang memiliki koefisien muai yang berlainan yang mau memunculkan retak mikro di saat proses pendinginan berlangsung.
6. Pahat CBN (Cubic Boron Nitrides)
CBN tergolong jenis keramik, dibikin dengan pemfokusan panas sehingga serbuk grafit putih nitrida boron dengan struktur atom heksagonal berubah menjadi struktur kubik. CBN sanggup digunakan untuk proses pemesinan berbagai jenis baja dalam kondisi dikeraskan (hardenned steel), HSS, besi tuang, maupun karbida semen. Afinitas kepada baja sungguh kecil dan tahan terhadap baja sungguh kecil dan tahan kepada pergantian reaksi kimia sampai dengan temperatur pemotongan 1300oC (kecepatan potong tinggi). Dibuat dalam bentuk sisipan dan memiliki harga yang mahal.
7. Pahat Intan (Sinterred Diamonds dan Natural Diamonds)
Sintered Diamond ialah hasil proses sintering serbuk intan tiruan dengan materi pengikat Co (5% - 10%). Hot Hardness sungguh tinggi dan tahan kepada deformasi plastik. Sifat ini diputuskan oleh besar butir intan serta persentase dan komposisi material pengikat. Karena intan pada temperatur tinggi akan meningkat menjadi grafit dan mudah terdifusi menjadi atom besi, mata pahat intan tidak digunakan untuk memotong materi yang mengandung besi (ferrous). Cocok bagi Ultra highprecision dan mirror finishing bagi benda kerja non fero ( Al alloys, Cu alloys, Plastics, rubber).
Dalam proses pemesinan lazimnya kita memakai jenis pahat HSS untuk mesin gurdi dan karbida untuk mesin frais dan bubut (dan sanggup juga sebagai sisipan pada jenis pahat lainnya). Tabel di bawah ini ialah tabel perbedaan antara pahat HSS dan Karbida.
