Jika ada satu hal yang membuat manajer bengkel mesin terjaga di malam hari, itu adalah ketakutan akan kinerja alat yang tidak konsisten. Anda tahu perasaannya. Anda memiliki pesanan suku cadang luar angkasa dalam jumlah besar, mesin sedang berjalan, dan tiba-tiba—berhenti. Alatnya rusak, bagiannya terhapus, dan margin Anda terpukul. Di Dezhou Drillstar Cutting Tool Co., Ltd, kami melihat skenario ini terjadi terus-menerus. Akar penyebabnya? Seringkali, masalahnya bukan pada mesinnya; itu adalah pemilihan bahan alat pemotong.
Artikel ini adalah panduan komprehensif Anda untuk memahami bahan alat pemotong lanskap. Kami akan mendalami alasannya karbida telah menjadi standar industri, jelajahi di mana alat pemotong keramik bersinar, dan lihatlah bahan superhard seperti kubik boron nitrida. Apakah Anda sedang memotong besi cor, aluminium, atau baja yang diperkeras, memahami sifat-sifat bahan ini adalah rahasia untuk membuka kunci dengan lebih baik umur alat dan penyelesaian permukaan.
Mengapa pemilihan material alat pemotong penting untuk operasi pemesinan Anda?
Itu pemilihan alat pemotong bisa dibilang merupakan keputusan paling penting dalam proses manufaktur. Itu alat pemotong adalah titik kontak antara mahal Anda alat mesin dan yang mentah benda kerja. Jika titik kontak itu gagal, semuanya akan terhenti.
Pertama, pertimbangkan panasnya. Selama operasi permesinan, suhu di canggih dapat melonjak hingga lebih dari 1000°C. Jika bahan alat pemotong kekurangan kekerasan panas, itu akan melunak dan berubah bentuk. Hal ini menyebabkan toleransi yang buruk dan bagian yang ditolak. Bahan yang digunakan dalam alat pemotong harus menjaga kestabilannya meskipun panas sedang menyala.
Kedua, kita harus membicarakannya ketahanan aus. Alat yang cepat rusak memerlukan penggantian yang sering. Waktu henti ini mematikan efisiensi. Dengan memilih alat pemotong yang tepat dengan saldo yang sesuai ketangguhan dan ketahanan aus, Anda memastikan bahwa lini produksi Anda terus bergerak. Ini tentang prediktabilitas. Ketika distributor seperti Anda menjual suatu perkakas ke bengkel mesin, mereka perlu mengetahui bahwa perkakas tersebut dapat bertahan untuk 500 suku cadang, bukan rusak pada 50 suku cadang.
Apa saja jenis bahan alat pemotong utama yang tersedia saat ini?
Sejarah pemotongan logam benar-benar sejarah ilmu material. Selama satu abad terakhir, kita telah beralih dari baja karbon sederhana ke baja komposit canggih yang dapat memotong paduan yang mengeras seperti mentega.
Berikut ini rincian singkatnya jenis bahan alat pemotong biasa kita lihat:
- Baja Kecepatan Tinggi (HSS): Yang lama dapat diandalkan. Tangguh, tetapi tidak memiliki kecepatan.
- Karbida Semen: Pekerja keras. Luar biasa ketahanan aus dan kemampuan kecepatan.
- Keramik: Setan kecepatan. Cocok untuk panas tinggi, tetapi rapuh.
- Cermet: Perpaduan keramik dan logam. Bagus untuk finishing.
- Bahan Superkeras (CBN & PCD): Spesialis untuk bahan yang sangat keras atau abrasif.
Memahami ini jenis pemotongan materi membantu Anda mencocokkan alat dengan aplikasi. Anda tidak akan menggunakan palu kaca untuk memaku, dan Anda tidak boleh menggunakan HSS untuk mengubah baja cetakan yang mengeras.
Mengapa semen karbida menjadi standar industri untuk permesinan modern?
Jika Anda mengunjungi toko CNC modern mana pun, sebagian besar perkakas yang Anda lihat—penggilingan akhir, bor, sisipan—terbuat dari karbida disemen. Tapi apa sebenarnya itu?
Karbida disemen adalah bahan komposit. Ini terdiri dari keras tungsten karbida partikel disemen bersama oleh pengikat logam, biasanya kobalt. Anggap saja seperti beton: tungsten adalah agregat (batu), dan kobalt adalah semennya. Kombinasi ini memberi alat karbida sebuah keuntungan yang unik. Mereka sangat keras, menawarkan yang tinggi ketahanan aus, namun pengikat kobalt memberikan ketangguhan yang cukup untuk menahan gaya pemotongan tanpa langsung pecah.
Di Drillstar, kami menggunakan butiran mikro berkualitas tinggi karbida batang untuk memproduksi kami Batang Karbida Padat. Semakin halus butirannya, semakin tajam ujung yang bisa kita giling, dan semakin kuat pula alatnya. Alat pemotong karbida dapat berjalan dengan kecepatan 2 hingga 3 kali lebih cepat dari HSS, yang berarti menghemat uang pada waktu mesin.
Bagaimana perbandingan perkakas Baja Berkecepatan Tinggi (HSS) dengan perkakas pemotong karbida?
Anda mungkin bertanya-tanya, apakah karbida sangat bagus, mengapa demikian baja berkecepatan tinggi masih ada? Baja berkecepatan tinggi (HSS) adalah sebuah revolusi ketika diperkenalkan, memungkinkan banyak hal kecepatan potong yang tinggi daripada lebih tua baja perkakas karbon.
Keunggulan utama HSS adalah ketangguhannya. Dapat meredam guncangan dan getaran yang akan terjadi a karbida alat. Hal ini membuat HSS ideal untuk:
- Mesin yang lebih tua dan kurang stabil.
- Pemotongan terputus.
- Alat berbentuk rumit yang sulit digiling dari karbida padat.
Namun, HSS memiliki kelemahan utama: kekerasan panas. Ketika kecepatan potong meningkat, panas dihasilkan dengan cepat. Pada suhu sekitar 600°C, HSS kehilangan kekerasannya. Sebaliknya, alat semen karbida mempertahankan kekerasannya pada suhu yang jauh lebih tinggi. Untuk lingkungan produksi tinggi yang mengutamakan waktu siklus, pemotongan karbida hampir selalu merupakan pilihan terbaik.
Kapan sebaiknya Anda menggunakan alat pemotong keramik di mesin Anda?
Alat pemotong keramik adalah kategori yang menarik. Mereka terutama terdiri dari aluminium oksida atau silikon nitrida. Bahan-bahan ini sangat keras dan stabil secara kimia. Mereka tidak bereaksi dengan bahan benda kerja, yang mencegah jenis keausan yang disebut keausan kawah.
Pemotongan keramik bersinar dalam skenario tertentu:
- Pembubutan Berkecepatan Tinggi: Anda dapat menjalankan keramik dengan kecepatan permukaan yang luar biasa.
- Putaran Keras: Pemesinan baja yang diperkeras (hingga 60-65 HRC).
- Paduan Super: Pemesinan paduan berbasis nikel yang digunakan pada mesin jet.
Namun, bahan keramik punya termal rendah tahan guncangan (di beberapa tingkatan) dan sangat rapuh. Jika Anda mempunyai mesin dengan bantalan yang longgar atau jika Anda melakukan pemotongan berat yang terputus-putus, a alat pemotong keramik mungkin pecah. Mereka memerlukan pengaturan yang kaku. Namun bila diterapkan dengan benar, alat pemotong keramik dapat menghilangkan logam dengan kecepatan itu karbida tidak bisa menyentuh.
Apa itu Cubic Boron Nitride (CBN) dan mengapa bahan ini merupakan bahan tersulit kedua?
Jika kita berbicara tentang material terkeras di dunia, berlian adalah nomor satu. Tapi tepat di belakangnya ada kubik boron nitrida (CBN). CBN adalah bahan tersulit kedua diketahui manusia.
CBN terutama digunakan untuk pemesinan logam besi keras. Berbeda dengan intan, CBN tidak bereaksi dengan karbon pada suhu tinggi sehingga aman untuk memotong baja. Alat digunakan dengan tip CBN untuk mengolah baja yang diperkeras, besi tuang, dan besi sinter.
Penggunaan CBN memungkinkan produsen mengganti operasi penggilingan dengan pemesinan. Ini adalah proses yang dikenal sebagai “pembalikan keras”. Alih-alih memasang roda gerinda, Anda menggunakan sisipan CBN untuk memutar poros yang mengeras sesuai ukuran. Ini jauh lebih cepat dan lebih ramah lingkungan karena menggunakan lebih sedikit cairan pendingin.
Apakah alat pemotong berlian (PCD) merupakan solusi terbaik untuk material non-ferrous?
Perkakas Polycrystalline Diamond (PCD) adalah perkakas pemotong terkeras yang pernah ada. Pemotongan berlian penawaran yang tak tertandingi ketahanan aus. Namun, ada kendalanya. Anda tidak dapat menggunakan berlian untuk memotong baja.
Mengapa? Karena baja mengandung karbon, dan berlian adalah karbon murni. Pada suhu pemesinan yang tinggi, atom karbon dalam berlian ingin bermigrasi ke dalam baja. Hal ini menyebabkan keausan bahan kimia yang cepat.
Oleh karena itu, alat PCD adalah alat pemotong terbaik pilihan untuk bahan non-besi. Ini termasuk:
- Aluminium paduan (terutama aluminium silikon tinggi yang digunakan pada mesin otomotif).
- Tembaga dan kuningan.
- Komposit serat karbon.
- Bahan abrasif seperti kayu dan keramik.
Jika Anda mengerjakan rumah aluminium untuk elektronik, alat PCD dapat bertahan 50 hingga 100 kali lebih lama dibandingkan alat PCD. alat pemotong karbida disemen.
Bagaimana pelapis seperti Titanium Nitrida meningkatkan cutting edge?
Bahan dasarnya hanyalah separuh cerita. Untuk mendapatkan hasil maksimal dari suatu alat, kita sering mengaplikasikan lapisan tipis. Yang paling terkenal adalah lapisan berwarna emas yang Anda lihat pada mata bor: Titanium Nitrida (TiN).
Pelapisan mempunyai beberapa tujuan:
- Kekerasan: Mereka lebih keras dari substrat, melindungi canggih.
- Pelumasan: Mereka mengurangi gesekan antara alat dan chip, sehingga mengurangi panas.
- Penghalang Termal: Mereka punya lebih rendah konduktivitas termal, menjaga panas di dalam chip dan keluar dari alat.
Selain TiN, kami menggunakan pelapis canggih seperti Titanium Carbonitride (TiCN) dan Aluminium Titanium Nitride (AlTiN). AlTiN sangat baik untuk alat pemotong karbida digunakan dalam pemesinan kering karena bila panas akan membentuk lapisan pelindung aluminium oksida.
Faktor apa saja yang harus memandu pemilihan alat pemotong Anda?
Itu pemilihan bahan alat pemotong seharusnya tidak menjadi dugaan. Ini harus menjadi keputusan yang diperhitungkan berdasarkan variabel tertentu. Ketika kami berkonsultasi dengan klien tentang kami Bor Karbida, kami bertanya:
- Bahan benda kerja: Apakah itu aluminium lunak atau besi cor abrasif? Bahan seperti titanium memerlukan alat dengan sifat kimia tertentu untuk mencegah penyitaan.
- Kekerasan: Jika HRC di atas 50, Anda memerlukan karbida atau CBN performa tinggi.
- Kondisi Mesin: Apakah spindel Anda kaku? Jika ya, Anda dapat menggunakan nilai yang lebih keras dan rapuh. Jika tidak, Anda membutuhkan ketangguhan.
- Volume Produksi: Untuk prototipe, HSS mungkin murah dan bagus. Untuk 10.000 suku cadang, biaya per suku cadang untuk satu lapis karbida alat ini jauh lebih rendah.
Itu alat yang tepat adalah produk yang memberi Anda biaya terendah per lubang atau per permukaan mesin, belum tentu yang memiliki label harga terendah pada kotaknya.
Bagaimana kita mendefinisikan dan mengukur masa pakai alat pada material yang berbeda?
Kehidupan alat secara umum didefinisikan sebagai waktu suatu alat memotong secara efektif sebelum gagal atau menghasilkan bagian yang tidak dapat diterima. Kegagalan terjadi karena keausan alat, chipping, atau deformasi plastis.
Di pemotongan semen karbida, kami mencari pola keausan yang dapat diprediksi. Kami ingin keausan sayap tumbuh secara perlahan dan merata. Jika canggih chip (retak mikro), alat ini bisa gagal total.
Berbeda jenis pemotongan menghasilkan keausan yang berbeda.
- Keausan Kawah: Depresi cekung di muka alat, disebabkan oleh reaksi kimia dan panas. Umum dalam pemotongan baja.
- Keausan Sisi: Abrasi pada bagian samping alat. Ini adalah mekanisme akhir kehidupan yang normal bagi sebagian besar orang alat karbida.
Menggunakan bahan dengan tinggi kekerasan panas dan stabilitas kimia (seperti titanium karbida pelapis atau silikon nitrida keramik) menunda mekanisme keausan ini.
Bagaimana konduktivitas termal mempengaruhi proses pemotongan?
Panas adalah musuhnya. Kemampuan suatu bahan untuk menangani panas ditentukan oleh bahan tersebut konduktivitas termal.
Dalam beberapa kasus, Anda menginginkan konduktivitas yang tinggi. Misalnya, PCD (berlian) memiliki konduktivitas termal yang sangat tinggi, yang membantu menarik panas dari zona pemotongan saat pemesinan aluminium.
Dalam kasus lain, Anda menginginkan konduktivitas rendah. Bahan alat pemotong keramik seringkali memiliki konduktivitas termal yang rendah. Hal ini menjaga panas di dalam chip dan benda kerja, sehingga melindungi struktur pahat. Namun, ini juga berarti keramik rentan terhadap kejutan termal. Jika Anda menyemprotkan cairan pendingin ke sisipan keramik yang panas, mungkin akan pecah seperti gelas panas jika dimasukkan ke dalam air dingin.
Memahami hal ini membantu memilih alat pemotong strategi—seperti apakah akan dijalankan dalam keadaan basah (dengan cairan pendingin) atau kering.
Menyeimbangkan Biaya vs. Kinerja: Perspektif Produsen
Sebagai produsen Sisipan Karbida Semen, Saya sering kali harus menjelaskan kepada distributor mengapa suatu alat membutuhkan biaya sesuai fungsinya.
Alat standar mungkin menggunakan butiran yang lebih kasar tungsten karbida. Ini lebih murah. Alat premium menggunakan karbida butiran sub-mikro dengan 12% kobalt dan lapisan nano multi-lapis. Alat premium mungkin berharga 30% lebih mahal tetapi bertahan 300% lebih lama.
Untuk operasi permesinan ketika waktu henti (downtime) memerlukan biaya yang mahal (seperti pada jalur produksi otomatis yang besar), alat yang mahal sebenarnya adalah pilihan yang lebih murah. Namun, untuk bengkel kecil yang melakukan perbaikan satu kali, itu pemotongan tinggi kinerja nilai premium mungkin berlebihan.
Itu panduan alat pemotong pembeliannya sederhana: hitung biaya per bagian, bukan biaya per alat.
Ringkasan: Poin Penting dalam Memilih Bahan Alat Pemotong
Menjelajahi dunia sisipan alat pemotong dan alat yang solid bisa jadi rumit. Berikut hal terpenting yang perlu diingat dari panduan ini:
- Karbida Semen adalah Raja: Ini menawarkan keseimbangan terbaik kekerasan dan ketangguhan untuk 80%. memotong aplikasi.
- Cocokkan Bahannya: Gunakan PCD untuk bahan non-besi seperti aluminium. Gunakan CBN untuk baja keras. Gunakan keramik untuk superalloy.
- Manajemen Panas: Suhu tinggi membunuh alat. Pilih bahan dengan sesuai kekerasan panas dan konduktivitas termal.
- Pelapis Penting: Titanium nitrida dan pelapis PVD/CVD lainnya meluas secara signifikan umur alat dengan mengurangi gesekan dan menghalangi panas.
- Biaya vs. Nilai: Jangan hanya melihat banderol harganya saja. SEBUAH ujung tombak yang tajam yang bertahan lebih lama mengurangi waktu henti alat berat dan tingkat kerusakan.
- HSS memiliki Niche: Jangan diskon baja berkecepatan tinggi untuk pengaturan yang tidak stabil atau mesin yang lebih tua ketangguhan mengalahkan kecepatan.
Di Drillstar, kami berkomitmen untuk membantu Anda menemukan alat pemotong yang tepat untuk pekerjaan itu. Apakah Anda memerlukan standar Mesin Penggiling Mata Bor solusi atau profil karbida khusus, memahami ilmu material adalah langkah pertama menuju kesuksesan pemesinan.
