COATED CARBIDE ALTERNATIF DARI MATA POTONG HSS (HIGH SPEED STEEL)

Oleh : Sandy Yuda Aria Pratama

Program Studi Teknik Industri Fakultas Teknik

Universitas Mercu Buana (UMB) Jakarta Barat

jiroyoda_1991@yahoo.co.jp

Abstrak

Dalam tulisan ini akan  di bahas mengenai  mata potong termutakhir yaitu Carbide sebagai bentuk evolusi dan inovasi dari para industri yang bergerak di bidang pembuatan mata potong untuk kebutuhan para pengguna mesin perkakas convensional ataupun mesin automasi modern (CNC) yang ada di sektor industri manufakturing ataupun fabrikasi. 
Terdapat kelebihan dan kekurangan antar kedua mata potong tersebut serta konfigurasi internal dalam menangani berbagai macam tuntutan proses produksi, hal ini tentunya berkaitan dengan fleksibilitas fungsi alat baik Carbide ataupun Chisel (Pahat) dalam menempuh proses fase dalam kerja dan hasil akhir yang di harapkan.

Kata Kunci : Coated Carbide alternatif  dari HSS (High Speed Steel)

1.    Pendahuluan

Pada zaman dengan kemajuan teknologi yang pesat seperti saat ini, banyak industri yang menghasilkan inovasi & solusi untuk memberikan berbagai macam kemudahan dalam menangani berbagai pekerjaan dan meminimalisir pemborosan waktu ataupun kecelakaan dalam menangani sebuah pekerjaan, seperti halnya pada industri Cutting Tools di masa lampau, banyak industri Cutting Tools yang memproduksi pahat (chisel) dalam skala besar untuk keperluan industri ataupun fabrikasi di dunia global, namun seiring waktu berjalan kedepan penggunaan chisel ini terasa kurang efisien dalam segi waktu maupun penyiapan serta penggunaannya.  Chisel tersebut berevolusi menjadi Carbide yaitu mata potong jenis terbaru dan termutakhir yang pernah di ciptakan oleh industri Cutting Tools demi memenuhi kebutuhan industri ataupun fabrikasi, coating carbide terdiri dari beberapa jenis dan sifat yaitu sebagai berikut:

• Tungsten carbide (WC).

           Tungsten carbide WC menyediakan sifat tahan aus yang keras. Karena persentase  kenaikan tungsten karbida, ketahanan aus meningkat. Jika persentase tungsten karbida dikurangi untuk memungkinkan paduan tambahan, ketahanan aus menurun.

• Titanium Carbide (TiC).

          TiC memberikan resistansi utama terhadap kawah.

• Tantalum Carbide (TaC).

           TaC memberikan perlawanan untuk termal deformasi dan thermal cracking.

• Niobium Carbide (NbC).

          NbC memiliki sifat yang mendekati TaC, tapi harganya lebih murah.

• Cobalt (Co).

          Co adalah bahan utama yang berfungsi sebagai pengikat Kandungan kobalt ]bisa  berkisar dari mana saja 4 sampai 15 persen Karena persentase kobalt dalam karbida tungsten meningkat, ketangguhan meningkat. Namun, peningkatan kandungan kobalt juga membuat material kurang tahan terhadap deformasi termal.

  Kelima komponen di atas merupakan komponen inti dalam struktur Carbide yang di gunakan untuk membuat Cutting Tools sebagai perlengkapan proses pemesinan industri ataupun fabrikasi modern.

2.    Sifat dan struktur jenis Carbide secara terperinci

a.    Tungsten Carbide 

      Tungsten carbide (rumus kimia: WC) adalah senyawa kimia (khususnya karbida) yang  mengandung bagian yang sama dari atom tungsten dan karbon. Dalam bentuknya yang paling dasar, tungsten carbide adalah serbuk abu-abu halus, tapi bisa ditekan dan dibentuk menjadi bentuk untuk digunakan di mesin industri, alat pemotong, abrasif, pelekuk peluru, alat dan instrumen lainnya, dan perhiasan. Tungsten carbide kira-kira dua kali lebih kaku dari baja, dengan modulus Young sekitar 530-700 GPa (77.000 sampai 102.000 ksi) dan dua kali lipat kerapatan baja - hampir di tengah antara timah dan emas. Hal ini sebanding dengan korundum (α-Al 2O 3) dalam kekerasan dan hanya bisa dipoles dan selesai dengan abrasive kekerasan unggul seperti boron nitrida kubik dan bubuk berlian, roda, dan senyawa.



b.  Titanium Carbide
      
      TiC, adalah bahan keramik tahan api yang sangat keras (Mohs 9-9.5), mirip dengan tungsten carbide. Ini memiliki tampilan bubuk hitam dengan struktur kristal klorida natrium klorida (face-centered cubic). Seperti yang ditemukan di alam, ukuran kristalnya berkisar dari 0,1 sampai 0,3 mm. Titanium carbide digunakan dalam persiapan sermet, yang sering digunakan untuk bahan baja mesin dengan kecepatan potong tinggi. Ini juga digunakan sebagai lapisan permukaan tahan abrasi pada bagian logam, seperti alat bit dan mekanisme jam tangan. Titanium carbide juga digunakan sebagai lapisan perisai panas untuk masuk kembali ke ruang angkasa pesawat luar angkasa. Hal ini terjadi di alam sebagai bentuk mineral khamrabaevite yang sangat langka - (Ti, V, Fe) C. Ditemukan pada tahun 1984 di Gunung Arashan di Distrik Chatkal, Uni Soviet (Kyrgyzstan modern), dekat perbatasan Uzbekistan. Mineral tersebut dinamai Ibragim Khamrabaevich Khamrabaev, direktur Geologi dan Geofisika Tashkent, Uzbekistan.
      


c.   Tantalum Carbide 

       Membentuk keluarga senyawa kimia biner tantalum dan karbon dengan rumus empiris TaCx, di mana x biasanya bervariasi antara 0,4 dan 1. Mereka adalah bahan keramik tahan api yang sangat keras, rapuh dan berkarat dengan konduktivitas listrik logam. Mereka muncul sebagai bubuk abu-abu coklat, yang biasanya diproses dengan sintering. Sebagai bahan cermet penting, karbida tantalum secara komersial digunakan dalam alat untuk memotong aplikasi dan kadang ditambahkan ke paduan tungsten carbide. Titik leleh tantalum karbida mencapai puncaknya sekitar 3880 ° C tergantung pada kemurnian dan kondisi pengukuran; Nilai ini termasuk yang tertinggi untuk senyawa biner. Hanya tantalum hafnium carbide yang memiliki titik lebur yang sedikit lebih tinggi sekitar 3942 ° C, sedangkan titik lebur hafnium carbide sebanding dengan TaC.


d.   Niobium Carbide

      (NbC dan Nb2C) adalah bahan keramik tahan api yang sangat keras, digunakan secara komersial dalam alat bit untuk alat pemotong. Hal ini biasanya diproses oleh sintering dan merupakan aditif yang sering digunakan sebagai penghambat pertumbuhan butir dalam karbida cemented. Ini memiliki kemunculan serbuk metalik berwarna abu-abu coklat dengan keharuman ungu. Ini sangat tahan korosi. Niobium carbide adalah produk yang sering disengaja pada baja microalloyed karena produk kelarutannya yang sangat rendah di austenit, yang terendah dari semua karbida logam tahan api. Ini berarti presipitat berukuran mikrometer berukuran NbC hampir tidak larut dalam baja pada semua suhu pemrosesan dan lokasinya pada batas butir membantu mencegah pertumbuhan butir yang berlebihan pada baja ini. Ini sangat bermanfaat, dan merupakan landasan baja microalloyed, karena ini adalah ukuran butiran seragam dan sangat halus yang menjamin ketangguhan dan kekuatan. Satu-satunya senyawa yang biasa terjadi dengan kelarutan yang lebih rendah dan karenanya, potensi yang lebih besar untuk membatasi pertumbuhan butiran baja adalah titanium nitrida. Bergantung pada ukuran butiran, niobium carbide bisa terbakar pada suhu 200-800 ° C di udara. Lapisan niobium karbida dapat dibuat dengan pengendapan uap kimia. Zirkonium karbida dan niobium karbida dapat digunakan sebagai pelapis tahan api pada reaktor nuklir.

e.   Cobalt 

      Cobalt adalah unsur kimia dengan simbol Co dan nomor atom 27. Seperti nikel, kobalt ditemukan di kerak bumi hanya dalam bentuk gabungan kimia, kecuali deposit kecil yang ditemukan pada paduan besi meteorik alami. Unsur bebas, yang dihasilkan oleh peleburan reduktif, adalah logam abu-abu yang keras, berkilau. Pigmen biru berbasis kobalt (biru kobalt) telah digunakan sejak zaman kuno untuk perhiasan dan cat, dan untuk memberi warna biru khas pada kaca, namun warnanya kemudian dipikirkan oleh ahli alkimia karena bismut logam yang dikenal. Penambang sudah lama menggunakan nama bijih kobold (bahasa Jerman untuk biji goblin) untuk beberapa mineral penghasil pigmen biru; mereka dinamakan demikian karena mereka miskin dalam logam yang diketahui, dan memberi asap beracun yang mengandung arsenik pada peleburan. Pada tahun 1735, bijih tersebut ditemukan dapat direduksi menjadi logam baru (yang pertama kali ditemukan sejak zaman kuno), dan ini akhirnya dinamai untuk kobold. Saat ini, beberapa kobalt diproduksi secara khusus dari berbagai bijih berkilau metalik, misalnya kobaltit (CoAsS), namun sumber utama unsur ini adalah sebagai produk sampingan dari pertambangan tembaga dan nikel. Sabuk tembaga di Republik Demokratik Kongo, Republik Afrika Tengah dan Zambia menghasilkan sebagian besar kobalt yang ditambang di seluruh dunia. Kobalt terutama digunakan dalam pembuatan paduan magnet, tahan aus dan kekuatan tinggi. Senyawa, kobalt silikat dan kobalt (II) aluminat (CoAl2O4, biru kobalt) memberikan warna biru tua yang khas pada kaca, keramik, tinta, cat dan pernis. Kobalt terjadi secara alami hanya sebagai satu isotop stabil, kobalt-59. Cobalt-60 adalah radioisotop komersial yang penting, digunakan sebagai pelacak radioaktif dan untuk produksi sinar gamma energi tinggi. Kobalt adalah pusat aktif koenzim yang disebut cobalamin, contoh paling umum adalah vitamin B12.   Dengan demikian, ini adalah trace mineral penting untuk semua hewan. Kobalt dalam bentuk anorganik juga merupakan mikronutrien untuk bakteri, alga dan jamur.

3.    Contoh kasus pada proses pembubutan dan pengeboran pada material jenis stainless steel

           Stainless steel merupakan jenis logam yang cukup liat karena memiliki kandungan karbon yang tinggi dan kromium yang lebih rendah, yaitu terdiri dari 1% chromium dan 35% karbon.  Sifat material objek ini cenderung akan memakan waktu yang cukup lama apabila proses pemotongan ataupun pengeborannya menggunakan pahat/chisel HSS yang seringkali di gunakan dalam workshop industri ataupun fabrikasi.  Hal ini tentu berpengaruh pada target produktifitas kerja workshop, namun ketika pahat/chisel HSS yang terpasang pada toolpost mesin produksi tersebut di ganti dengan mata carbide (Niobium Carbide) yang sifatnya sesuai untuk menangani pemotongan material jenis stainless steel yang liat maka proses pengerjaan akan lancar dan tidak memakan atau menyita waktu yang lebih lama di bandingkan dengan menggunakan mata potong pahat/chisel HSS.

4.    Pemilihan mata potong yang baik sebelum memasuki proses pengerjaan pada pemesinan.

          Terdapat banyak jenis Carbide sesuai dengan spesifikasi dan preferensi masing-masing, namun sebelum menggunakan salah satu dari jenis Carbide tersebut sebaiknya operator pemesinan perlu memperhatikan kadar, jenis dan struktur material benda kerja, hal ini agar mencegah terjadinya kerugian dan disefisiensi waktu pengerjaan, selain itu perlu di ketahui bahwa mata potong jenis HSS perlu mengalami proses penggerindingan atau pengasahan setiap 2 atau 3 kali setelah di gunakan untuk memotong material jenis tertentu, sedangkan mata potong jenis Carbide tidak perlu melalui proses pengasahan, cukup di pasangkan pada holder dan siap untuk di gunakan. 

Daftar Pustaka

• Blau, Peter J. (2003). Wear of Materials. Elsevier. p. 1345. ISBN 978-0-08-044301-0.
• Kurlov, p. 3
• roover, Mikell P. (2010). Fundamentals of Modern Manufacturing: Materials, Processes, and Systems. John Wiley & Sons. p. 135. ISBN 978-0-470-46700-8.
• Cardarelli, François (2008). Materials Handbook: A Concise Desktop Reference. Springer Science & Business Media. pp. 640–. ISBN 978-1-84628-669-8.
•  https://www.glsd.us/cms/lib01/PA01000207/Centricity/Domain/176/2%20Cutting%20Tool%20Materials%20Study%20Guide.pdf
• http://www.americanmachinist.com/cutting-tools/chapter-1-cutting-tool-materials
• https://me-mechanicalengineering.com/cutting-tool-materials/
• http://nptel.ac.in/courses/112105127/pdf/LM-15.pdf
• https://www.tool-tool.com/material.htm