Perkakas Potong (CuttingĀ Tools)

Perkakas potong (cutting tools) adalah instrumen / peralatan yang digunakan untuk menghilangkan sebagian benda kerja. Material penyusun perkakas potong harus lebih keras daripada benda kerja agar proses permesinan dapat berjalan dengan baik. Material perkakas dapat terbuat dari berbagai macam jenis, misalnya: baja karbon, baja paduan kecepatan tinggi, karbida, keramik, boron polikristalin, dan intan polikristalin. Perkakas potong banyak diaplikasikan untuk pisau dapur, pisau cukur, gergaji kayu atau besi, dan permesinan di industri.

Kekerasan, ketangguhan, dan ketahanan aus merupakan parameter penting dalam menentukan aplikasi peralatan perkakas. Kekerasan berhubungan dengan ikatan intermolekuler yang dapat mempertahankan geometri material tanpa adanya deformasi permanen. Kekerasan juga dapat direpresentasikan sebagai kemampuan material menahan deformasi terpusat. Dalam konteks peralatan perkakas, kekerasan didefinisikan sebagai kemampuan untuk penetrasi ke dalam benda kerja. Karakteristik ini sangat penting ketika proses pengerjaan dimana panas timbul akibat gesekan tools dan benda kerja. Kekerasan berbagai perkakas potong pada rentang temperatur tertentu direpresentasikan pada Gambar 2.7 (Davim. 2014).

Gambar 2.7 Nilai kekerasan material perkakas dalam fungsi temperatur (Davim. 2014)

Berdasarkan jenis raw material, perkakas potong (cutting tool) dibedakan menjadi bebererapa jenis, yaitu:

  1. Baja perkakas

Baja yang digunakan untuk perkakas adalah jenis baja kecepatan tinggi yang mengandung molibdenun (tipe M) dan tungsten (tipe T). Baja perkakas ini relatif tangguh dibandingkan material perkakas lain. Penambahan unsur paduan dan perlakuan panas meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus.

  1. Paduan kobalt

Paduan kobalt-kromium-tungsten paling banyak ditemukan dalam keadaan cor. Paduan tersebut tidak dapat dikeraskan melalui perlakuan panas. Kekerasan maksimum 55-65 HRC.

  1. Karbida

Karbida yang memiliki sifat keras dan tahan aus ini biasanya diikatkan pada binder kobalt atau nikel. Sifat kekerasan dan ketangguhannya dapat diubah melalui modifikasi perbandingan karbida dan matriks serta ukuran butirnya.

  1. Keramik

Material keramik lebih stabil pada temperatur tinggi daripada karbida. Namun ketahanan terhadap patah (ketangguhan) rendah. Untuk mengatasi hal itu, keramik digabungkan dengan binder metalik.

  1. Intan polikristalin

Intan polikristalin dan boron nitride merupakan material dengan kekerasan sangat tinggi. Material tersebut biasa digunakan untuk memotong besi tuang dan paduan super. Namun, tidak untuk baja karena akan memicu grafitisasi intan akibat kelarutan dan sifat katalis dari besi.

Gambar 2.8 Material perkakasi sesuai dengan aplikasi permesinan (Davis. 1995)

Material untuk peralatan perkakas memiliki respon berbeda terhadap kecepatan potong dan laju pemakanan. Gambar 2.8 menunjukkan skema aplikasi material perkakas pada berbagai kondisi permesinan (kecepatan potong dan laju pemakanan).

Material perkakas tidak dapat memenuhi semua kondisi dalam proses permesinan. Setiap material yang dipilih untuk perkakas akan bekerja maksimal pada kondisi operasional tertentu. Beberapa faktor yang berpengaruh dalam pemilihan material perkakas, antara lain:

  1. Kekerasan dan kondisi benda kerja
  2. Jumlah material yang harus dihilangkan/dipotong
  3. Keakuratan dimensi
  4. Kepadatan dari tools dan bendakerja
  5. Kecepatan dan besar material yang diberikan (feed)
  6. Kondisi operasional (gaya dan temperatur)
  7. Harga dan umur pakai (Davim. 2014)

Dalam pengembangan material untuk perkakas potong, performa dan sifat mekanik material sangat penting dipertimbangkan agar dapat meningkatkan produktivitas proses permesinan. Sifat utama yang digunakan untuk mendesain perkakas potong, antara lain:

  1. Ketangguhan

Ketangguhan peralatan perkakas berhubungan dengan ketahanan material terhadap beban patah pada saat energi yang diberikan melebihi batas. Kondisi tersebut tesebut terjadi apabila laju pemakanan benda kerja tinggi, gangguan, sifat benda kerja tidak homogen, dan material tidak kompak.

  1. Ketahanan deformasi akibat temperatur

Semakin cepat proses pemotongan maka deformasi plasitik semakin mungkin terjadi akibat meningkatnya temperatur. Dalam kondisi demikian, fasa pengikat karbida dapat melunak dan terdeformasi sehingga menyebabkan kegagalan material.

  1. Ketahanan aus dan kekerasan

Peralatan perkakas harus memiliki ketahanan terhadap aus, abrasi oleh senyawa kimia, dan kekerasan yang cukup. Penyeimbangan sifat tahan aus dengan ketangguhan sangat penting dilakukan. pada umumnya, proses permesinan kecepatan tinggi membutuhkan material yang tahan abrasi kimia yang tinggi. Material inert (stabil atau tidak mudah bereaksi) seperti oksida dan nitrida cocok untuk kondisi pemotongan yang cepat.

  1. Ketahanan terhadap retak

Retak terjadi ketika gaya mekanik terlalu tinggi sehingga menghasilkan perubahan temperatur yang sangat cepat selama proses permesinan. Retak umumnya diawali ketika tegangan terpusat pada area tertentu dan melebar secara paralel pada bidang material perkakas (Davis. 1995).