Cutting Tools

• Pengertian • Material alat potong

Keberadaan alat potong pada proses pemotongan logam atau metal cutting sangatlah penting karena alat potong dapat menentukan hasil kualitas pengerjaan yang meliputi ukuran serta performa, efisiensi dari suatu proses pengerjaan, disamping itu alat potong dapat menjadi sebuah ciri dari suatu proses pengerjaan logam. Melihat dari pentingnya keberadaan alat potong, maka pengetahuan akan alat potong merupakan salah satu syarat orang dapat bekerja dengan mesin perkakas. Ada berbagai macam alat potong, akan tetapi kita fokuskan perhatian kita pada alat potong yang biasa kita gunakan dalam proses permesinan serta masalah – masalah yang sering muncul seiring penggunaan alat potong tersebut.

Dewasa ini perkembangan teknologi material alat potong tumbuh begitu pesat, untuk mengimbangi tuntutan pengerjaan ( kepresisian & waktu ). Dimulai dari digunakannya tool steel yang mempunyai cutting speed rendah sampai dengan teknologi coating / pelapisan yang mempunyai cutting speed tinggi. Pada dasarnya prinsip pemilihan material sangat sederhana. Yaitu material alat potong harus lebih keras sehingga dapat memotong material benda kerja.

Sifat – sifat alat potong yang baik :

Tahan keras pada suhu tinggi

Merupakan dasar pemilihan alat potong karena adanya gesekan dengan benda kerja akan menimbulkan panas yang cukup tinggi (>600° C) yang pada suhu tersebut material logam akan mencapai suhu “ austenit “.

Lanjutan

Ulet

Diperlukan sifat yang ulet supaya alat potong mampu menerima beban kejut yang terjadi.

Tidak mudah aus

Ketahanan untuk menahan deformasi plastis akibat dari panas menunjang wear resistance dari alat potong.

Kita hanya akan membahas 4 macam material alat potong yang Kita hanya akan membahas 4 macam material alat potong yang akan kita gunakan, yaitu :akan kita gunakan, yaitu :

1. HIGH SPEED STEEL1. HIGH SPEED STEEL

Jenis -jenis material HSSJenis -jenis material HSS

HSSHSS

High Speed Steel merupakan High Speed Steel merupakan medium alloyed high speed steelmedium alloyed high speed steel yang yang memiliki sifat memiliki sifat machinability machinability dan dan performance performance yang baik. Dengan tingkat kekerasan yang baik. Dengan tingkat kekerasan dan kekuatan yang tinggi serta dan kekuatan yang tinggi serta wear resistance characteristicwear resistance characteristic yang membuat yang membuat material tersebut digunakan dalam skala yang luas sebagai alat potong. Seperti material tersebut digunakan dalam skala yang luas sebagai alat potong. Seperti mata bor dan tap.mata bor dan tap.

HSSV ( Vanadium High Speed Steel )HSSV ( Vanadium High Speed Steel )

Vanadium merupakan material yang tahan aus, keras, serta Vanadium merupakan material yang tahan aus, keras, serta mempunyai performance yang baik. Biasanya digunakan untuk bahan Tap.mempunyai performance yang baik. Biasanya digunakan untuk bahan Tap.

HSCo ( Cobalt High Speed Steel )HSCo ( Cobalt High Speed Steel )

Cobalt digunakan untuk mempertahankan kekerasan pada suhu tinggi. Kombinasi Cobalt digunakan untuk mempertahankan kekerasan pada suhu tinggi. Kombinasi kedua jenis bahan mampu meningkatkan kemampuan alat potong terhadap kedua jenis bahan mampu meningkatkan kemampuan alat potong terhadap tingkat ketegaran dan kekerasan. Digunkan untuk bor,tap,milling cutter,juga tingkat ketegaran dan kekerasan. Digunkan untuk bor,tap,milling cutter,juga reamer.reamer.

LanjutanLanjutan

HSSXS1 ( Non Cobalt Powder Metallurgy Steel )HSSXS1 ( Non Cobalt Powder Metallurgy Steel )

Mempunyai struktur logam yang lebih halus dan rapat bila dibandingkan dengan Mempunyai struktur logam yang lebih halus dan rapat bila dibandingkan dengan HSCo. Umur pakai dan tingkat keausan yang dimiliki lebih baik dari HSCo. HSCo. Umur pakai dan tingkat keausan yang dimiliki lebih baik dari HSCo. Utamanya digunalan untuk Milling cutter dan Tap.Utamanya digunalan untuk Milling cutter dan Tap.

HSCo XP ( Sintered Cobalt High Speed Steel )HSCo XP ( Sintered Cobalt High Speed Steel )

Merupakan HSCo yana diproduksi dengan Merupakan HSCo yana diproduksi dengan Powder Metallurgy Powder Metallurgy technology technology ( Sinter ). Metode ini digunakan untuk mendapatkan ( Sinter ). Metode ini digunakan untuk mendapatkan GrindabilityGrindability dan dan Superior toughness.Superior toughness.

CS ( Chromium Steel )CS ( Chromium Steel )

Merupakan tool steel yang dicampur dengan chromium. Tidak tahan Merupakan tool steel yang dicampur dengan chromium. Tidak tahan dengan suhu yang tinggi tetapi keras pada suhu rendah, biasanya untuk bahan dengan suhu yang tinggi tetapi keras pada suhu rendah, biasanya untuk bahan tap dan dies.tap dan dies.

Tabel Informasi Struktur HSSTabel Informasi Struktur HSS

  GradeGrade

HardnessHardness CC WW MoMo CrCr VV CoCo ISOISO

(HV 10)(HV 10) %% %% %% %% %% %% StandardStandard

HSSHSS M2M2 810 - 850810 - 850 0.90.9 6.46.4 5.05.0 4.24.2 1.81.8 -- HSSHSS

HSSVHSSV M9VM9V 830 - 870830 - 870 1.251.25 3.53.5 8.58.5 4.24.2 2.72.7 -- HSS-EHSS-E

HSCoHSCoM35M35 830 - 870830 - 870 0.930.93 6.46.4 5.05.0 4.24.2 1.81.8 4.84.8 HSS-EHSS-E

M42M42 870 - 960870 - 960 1.081.08 1.51.5 9.49.4 3.93.9 1.21.2 8.08.0 HSS-EHSS-E

HSSHSS   830 - 870830 - 870 0.90.9 6.256.25 5.05.0 4.24.2 1.91.9 -- HSS-PMHSS-PM

XS1XS1

   ASPASP860 - 900860 - 900 0.80.8 3.03.0 3.03.0 4.04.0 1.01.0 8.08.0 HSS-E-PMHSS-E-PM

   20172017

HSCoHSCo ASPASP870 - 910870 - 910 1.281.28 6.46.4 5.05.0 4.24.2 3.13.1 8.58.5 HSS-E-PMHSS-E-PM

XPXP 20302030

   ASPASP870 - 910870 - 910 1.61.6 10.510.5 2.02.0 4.84.8 5.05.0 8.08.0 HSS-E-PMHSS-E-PM

   20522052

CSCS    775 - 825775 - 825 1.031.03 -- -- 1.51.5 -- -- --

2. CARBIDE

Dihasilkan dari proses sinter ( beberapa bahan serbuk yang dikombinasikan menjadi satu ) yang dikombinasikan dengan binder metal (pengikat). Material utama yang digunakan adalah Tungsten Carbide (WC). Dimana tungsten / wolfram ini menambah kekerasan material. Bahan lain dalam proses sinter adalah Tantalum Carbide (TaC), Titanium Carbide (TiC), Niobium Carbides (NbC). Material tersebut kemudian ditambahkan dengan Cobalt (Co) sebagai pengikatnya.

PENGARUH KARAKTERISTIK MATERIAL TERHADAP PROSENTASE HARD PENGARUH KARAKTERISTIK MATERIAL TERHADAP PROSENTASE HARD PARTICLE (WC) DENGAN BINDER METAL (Co)PARTICLE (WC) DENGAN BINDER METAL (Co)

CharacteristicCharacteristic Higher WC content giveHigher WC content give Higher Co content giveHigher Co content give

HardenessHardeness Higher hardnessHigher hardness Lower hardnessLower hardness

CompressiveCompressiveHigher CSHigher CS Lower CSLower CS

strength ( CS )strength ( CS )

BendingBendingLower BSLower BS Higher BSHigher BS

strength ( BS )strength ( BS )

Note : Grain size juga mempengaruhi tingkat kekerasan carbide itu sendiri.

Semakin kecil maka semakin keras.

PERBANDINGAN ANTARA HSS, CARBIDE DAN SOLID TOOLSPERBANDINGAN ANTARA HSS, CARBIDE DAN SOLID TOOLS

PropertiesProperties HSS MaterialsHSS MaterialsCarbideCarbide

K 10/30FK 10/30FMaterialsMaterials

Hardness ( HV 30 )Hardness ( HV 30 ) 800 - 950800 - 950 1300 - 18001300 - 1800 16001600

Density ( g/cm3 )Density ( g/cm3 ) 3.0 - 9.03.0 - 9.0 7.2 - 157.2 - 15 14.4514.45

CompressiveCompressive3000 - 40003000 - 4000 3000 - 80003000 - 8000 62506250

strength ( N/mm2 )strength ( N/mm2 )

Flexural strengthFlexural strength2500 - 40002500 - 4000 1000 - 47001000 - 4700 43004300

( bending ), ( N/mm2 )( bending ), ( N/mm2 )

Heat resistance ( ° C )Heat resistance ( ° C ) 550550 10001000 900900

E -moduleE -module260 - 300260 - 300 460 - 630460 - 630 580580

( KN/mm2 )( KN/mm2 )

Grain size ( µm )Grain size ( µm ) -- 0.2 - 100.2 - 10 0.80.8

3. Material with SURFACE TREATMENT3. Material with SURFACE TREATMENT

a. a. Steam TemperingSteam Tempering

Steam tempering menghasilkan ikatan yang kuat dari “ Steam tempering menghasilkan ikatan yang kuat dari “ blue oxide blue oxide surface “ surface “ yang mampu menahan laju aliran cairan pendingin dan menjaga yang mampu menahan laju aliran cairan pendingin dan menjaga supaya tidak terjadi supaya tidak terjadi built-up edges. built-up edges. Steam tempering dapat diaplikasikan pada Steam tempering dapat diaplikasikan pada semua tool yang ringan tetapi akan lebih efektif digunakan untuk bor dan tap.semua tool yang ringan tetapi akan lebih efektif digunakan untuk bor dan tap.

b. Bronze Finishb. Bronze Finish

Merupakan lapisan Oxide yang tipis pada permukaan alat potong, Merupakan lapisan Oxide yang tipis pada permukaan alat potong, khususnya untuk alat potong yang terbuat dari cobalt dan vanadium high khususnya untuk alat potong yang terbuat dari cobalt dan vanadium high speed steel.speed steel.

c. Nitriding ( FeN )c. Nitriding ( FeN )

Nitriding merupakan proses yang digunakan untuk meningkatkan Nitriding merupakan proses yang digunakan untuk meningkatkan kekerasan dan keawetan alat potong. Sangat cocok digunakan sebagai tap kekerasan dan keawetan alat potong. Sangat cocok digunakan sebagai tap untuk memproses material abrasive seperti cast iron, bakelit, dll. Juga biasa untuk memproses material abrasive seperti cast iron, bakelit, dll. Juga biasa digunakan pada twist drill untuk mengeraskan dinding silindernya.digunakan pada twist drill untuk mengeraskan dinding silindernya.

d. Hard Chromium Planting ( Cr )d. Hard Chromium Planting ( Cr )

Hard chrom digunakan untuk menaikkan kekerasan permukaan secara Hard chrom digunakan untuk menaikkan kekerasan permukaan secara signifikan. Hasil yang dicapai sekitar 68 HRC.signifikan. Hasil yang dicapai sekitar 68 HRC.

CUTTING GEOMETRICUTTING GEOMETRIProses pengerjaan logam dengan metode cutting memerlukan alat potong ( tools ), dimana tools yang digunakan terdiri atas sudut potong ( cutting angle ).

Sudut – sudut pembentuk mata potong yang utama adalah :

a.) Clearance angle α ( sudut pembebas )

berfungsi sebagai pembebas bidang bebas ( clearance face ) dengan benda kerja.

b.) Wedge angle β ( Sudut baji )

Berfungsi sebagai pembentuk bidang potong utama ( cutting edge ).

c.) Rake angle γ ( Sudut garuk )

Berfungsi sebagai tempat aliran tatal ( Chip ).

Sket

Tabel besar sudut potong untuk material alat potong HSS dan Cmented Tabel besar sudut potong untuk material alat potong HSS dan Cmented

CarbideCarbide

HSSHSSMaterialMaterial

Cemented CarbideCemented Carbide

αºαº βºβº γºγº αºαº βºβº γºγº

88 6868 1414 Baja murni s/d 70 kg/mm2Baja murni s/d 70 kg/mm2 55 7575 1010

88 7272 1010 Besi tuang s/d 50 kg/mm2Besi tuang s/d 50 kg/mm2 55 7979 66

88 6868 1414 Baja campuran s/d 85 kg/mm2Baja campuran s/d 85 kg/mm2 55 7575 1010

88 7272 1010 Baja campuran s/d 100 kg/mm2Baja campuran s/d 100 kg/mm2 55 7777 88

88 7272 1010 Besi tuang dapat dikeraskanBesi tuang dapat dikeraskan 55 7575 1010

88 8282 00 Baja tuangBaja tuang 55 8585 00

88 6464 1818 TembagaTembaga 88 6464 1818

88 8282 00 Kuningan, red brass, bronze tuangKuningan, red brass, bronze tuang 55 7979 66

1212 4848 3030 Alumunium murniAlumunium murni 1212 4848 3030

1212 6464 1414 Alumunium tuang dan plastikAlumunium tuang dan plastik 1212 6060 1818

88 7676 66 Magnesium campuranMagnesium campuran 55 7979 66

1212 6464 1414 Novotext, bakelitNovotext, bakelit 1212 6464 1414

1212 6868 1010 Karet, kertasKaret, kertas 1212 6868 1010

-- -- -- PorselinPorselin 55 8585 00

Pahat BubutPahat Bubut

Untuk membubut material yang ulet atau keras biasanya sudut gamma ( γ ) kita buat negatif ( - 5º s/d 10º ). Seperti material plastik (ulet ), juga besi tuang ( keras getas )