PAHAT BUBUT - Bahan/ Material Pahat Bubut

 b. Pahat Bubut

Pahat bubut merupakan salahsatu alat potong yang sangat diperlukan pada prosespembubutan, karena pahat bubut dengan berbagai jenisnya dapat membuat benda kerja dengan berbagai bentuk sesuai tututan pekerjaan misalanya, dapat digunakan untuk membubut permukaan/ facing, rata, bertingkat, alur, champer, tirus, memperbesar lubang, ulir dan memotong

Kemampuan/performa   pahat   bubut   dalam   melakukan   pemotongan   sangat dipengaruhi  oleh  beberapa  faktor  diantaranya,   jenis  bahan/  material   yang digunakan,  geometris  pahat  bubut,  sudut  potong  pahat  bubut  dan  bagaimana apakah  teknik  penggunaanya  sudah  sesuai  petunjuk  dalam  katoalog.  Apabila beberapa faktor tersebut diatas dapat terpenuhi berdasarkan standar yang telah ditentukan, maka pahat bubut akan maksimal kemampunannya/ performanya. Setiap  pabrik  pembuat  pahat  bubut  biasanya  pada  buku  catalognya  selalu mencantumkan   spesifikasi   dan   klasifikasi   produk   buatannya,   diantaranya mencantumkan kode standar yang digunakan misalnya dengan standar ISO 513.

1) Bahan/ Material Pahat Bubut

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi saat ini begitu pesat terutama dalam industri manufaktur/ permesinan, sehingga sudah banyak diciptakan variasi jenis dan sifat  material, baik untuk alat potong pahat bubut atau bahan/ row material. Pada awalnya manusia hanya mampu membuat alat potong pahat bubut dari jenis baja karbon, kemudian ditemukan unsur atau paduan yang lebih keras sampai ditemukannya material alat potong pahat bubut yang paling keras yaitu diamond. Unsur-unsur yang berpengaruh terhadap performa alat potong/ pahat bubut diantaranya: Tungsten/ Wolfram (W), Chromium (Cr), Vanadium (V), Molybdenum (Mo) dan Cobalt (Co).

Sifat yang diperlukan untuk sebuah alat potong tidak hanya kerasnya saja, akan tetapi masih ada sifat lain yang diperlukan untuk membuat suatu alat potong memilkiperforma yang baik misalnya, bagaimana ketahanan terhadap gesekan, ketahanan terhadap panas, ketahanan terhadap benturan dll.

Macam-macam pahat bubut dilihat dari jenis material/ bahan yang digunakanmeliputi: Baja karbon, Baja kecepatan tinggi/ High Speed Steels (HSS, Paduan cor nonferro (cast nonferrous alloys; cast carbides), Karbida (cemented  carbides;  hardmetals),  Keramik  (ceramics),  CBN  (cubic  boron nitrides), danIntan (sintered diamonds & natural diamond)

a) Baja karbon

Yang termasuk didalam kelompok baja karbon adalah High Carbon Steel (HCS) dan Carbon Tool Steels (CTS). Baja jenis ini menggandung karbon yang relative tinggi (0,7% - 1,4% C) dengan prosentasi unsur lain relatif rendah yaitu  Mn, W dan Crmasing-masing 2% sehingga mampu memiliki kekerasan permukaan yang cukup tinggi. Dengan proses perlakuan panas pada suhutertentu, strukur bahan akan bertransformasi menjadi martensit dengan hasil kekerasan antara 500 ÷ 1000 HV.

Karena mertensitik akan melunak pada temperature sekitar 250C,  maka baja karbon jenis ini hanya dapat digunakan pada kecepatan potong  yang rendah (10 m/menit) dan hanya dapat digunakan untuk memotong  logam yang lunak atau kayu.

b) Baja Kecepatan Tinggi/ High  Speed Steel (HSS)

Pada sekitar tahun 1898, ditemukan jenis baja paduan tinggi dengan unsur paduan Crom (Cr) dan Tungsten/ Wolfram (W) dengan melalui proses penuangan (molten metallurgy) selanjutnya dilakukan pengerolan atau penempaan dibentuk menjadi batang segi empat  atau silinder. Pada kondisi masih  bahan  (raw  material),  baja  tersebut  diproses  secara  pemesinan menjadi berbagai bentuk pahat bubut. Setelah proses perlakukan panas dilaksanakan, kekerasannya akan menjadi cukup tinggi sehingga dapat digunakan untuk kecepatan potong yang tinggi   yaitu sampai dengan tiga kali kecepatan potong pahat CTS.

Baja Kecepatan Tinggi (High   Speed Steel - HSS) apabila dilihat dari komposisinya  dapat  dibagai  menjadi  dua  yaitu,  Baja  Kecepatan  Tinggi (High  Speed Steel - HSS) Konvensional dan Baja Kecepatan Tinggi (High Speed Steel - HSS) Spesial. 

HSS Konvensional:

Baja Kecepatan Tinggi  (HSS) Konvesional, terbagi menjadi dua yaitu:

- Molibdenum HSS

- Tungsten HSS

HSS Spesial:

Baja Kecepatan Tinggi  Konvesional (HSS) Spesial, terbagi  menjadi enam yaitu:

- Cobalt Added HSS

- High Vanadium HSS

- High Hardess Co HSS

- Cast HSS

- Powdered HSS

- Coated HSS

c) Paduan Cor Nonferro

Sifat-sifat paduan cor nonferro adalah diantara sifat yang dimiliki HSS dan Karbida (Cemented Carbide), sehingga didalam penggunaannya memiliki karakteristik tersendiri karena karbida terlalu rapuh dan HSS mempunyai ketahanan panas (hot hardness) dan ketahanan aus (wear resistance) yang terlalu rendah. Jenis material ini di bentuk dengan cara dituang menjadi bentuk-bentuk yang tertentu, misalnya tool bit (sisipan) yang kemudian diasah menurut geometri yang dibutuhkan.

Baja  paduan  nonferro  terdiri  dari  empat  macam  elemen/  unsur  utama diantaranya:

Cobalt (Co):

Unsur cobalt,berfungsi sebagai pelarut bagi unsure-unsur lainnya.

Chrom (Cr):

Unsur chrom (10% s.d 35%), berfungsi sebagai pembetuk karbida

Tungsten/ Wolfram (W):

Unsur  tungsten/  wolfram (10% s.d 25%), berfungsi sebagai pembentuk karbida dan menaikan karbida secara menyeluruh. 

Karbon (C):

Apabila terdapat unsur karbon (1%) akan menghasilkan jenis baja yang masih relaitif lunak, dan apabila terdapat unsur karbon (3%) akan menghasilkan jenis yang relatif keras serta tahan aus.

d) Karbida

Jenis karbida yang “disemen” (Comented Carbides) merupakan bahan pahat yang dibuat dengan cara menyinter (sintering) serbuk karbida (Nitrida, Oksida) dengan bahan pengikat yang umumnya dari Cobalt (Co). dengan cara Carburizing masing-masing bahan dasar (serbuk) Tungsten (Wolfram,W) Tintanium (Ti), Tantalum (Ta) dibuat menjadi karbida yang kemudian  digiling  (ball  mill)  dan  disaring.  Salah  satu  atau  campuaran serbuk karbida tersebut kemudian di campur dengan bahan pengikat (Co) dan dicetak tekan dengan memakai bahan pelumas (lilin). Setelah itu dilakukan presintering (1000º C) pemanasan mula untuk menguapkan bahan pelumas) dan kemudian sintering (1600º C) sehingga bentuk keeping (sisipan) sebagai hasil proses cetak tekan (Cold atau HIP) akan menyusut menjadi sekitar 80% dari volume semula.

Hot Hardness karbida yang disemen (diikat) ini hanya akan menurun bila terjadi pelunakan elemen pengikat. Semakin besar prosentase pengikat Co maka kekerasannya menurun dan sebaliknya keuletannya membaik.

Ada tiga jenis utama pahat karbida sisipan, yaitu:

1. Karbida Tungsten:

Karbida tungsten merupakan jenis pahat karbida untuk memotong besi tuang.

2. Karbida Tungsten Paduan:

Karbida tungsten paduan merupakan jenis karbida untuk pememotongan baja.

3. Karbida lapis:

Karbida lapis yang merupakan jenis karbida tungsten yang di lapis (satu atau beberapa lapisan) karbida, nitride, atau oksida lain yang lebih rapuh tetapi ketahanan terhadap panasnya (hot hardness) tinggi. 

e) Keramik (Ceramics)

Keramik menurut definisi yang sempit adalah material paduan metalik dan nonmetalik. Sedangkan menurut definisi yang luas adalah semua material selain metal atau material organic, yang mencakup juga berbagai jenis karbida, nitride, oksida, boride dan silicon serta karbon.

Keramik secara garis besar dapat di bedakan menjadi dua jenis yaitu :

1. Keramik tradisional

Keramik  tradisional    yang  merupakan  barang  pecah  belah  peralatan rumah tangga

2. Keramik industry

Keramik industry digunakan untuk berbagai untuk berbagai keperluan sebagai komponen dari peralatan, mesin dan perkakas termasuk perkakas potong atau pahat.

Keramik mempunyai karakteristik yang lain daripada metal atau polimer (plastic,  karet)  karena  perbedaan  ikatan  atom-atomnya,  ikatannya  dapat berupaikatan kovalen, ionic, gabungan kovalen & ionic, ataupaun sekunder. Selain  sebagai  perkakas  potong,  beberapa  contoh  jenis  keramik  adalah sebagai berikut :

- Kertamik tradisional (dari ubin sampai dengan keramik untuk menambal gigi)

- Gelas (gelas optic, lensa, serat)

- Bahan tahan api (bata pelindung tandur/ tungku)

- Keramik   oksida   (pahat   potong,   isolator,   besi,   lempengan   untuk mikroelektronik dan kapasitor)

- Karemik oksida paduan

- Karbida, nitride, boride dan silica

- Karbon

f) Cubic Boron Nitride (CBN)

Cubic  Boron  Nitride  (CBN)  termasuk  jenis  keramik.  Dibuat  dengan penekanan  panas  (HIP,  60  kbar,  1500ºC)  sehingga  bentuk  grafhit  putih  nitride boron dengan strukrur atom heksagonal berubah menjadi struktur kubik. Pahat sisipan CBN dapat dibuat dengan menyinter serbuk BN tanpa atau  dengan  material  pengikat,  TiN  atau  Co.  Ketahanan  panas  (Hot hardness) CBN ini sangat tinggi bila dibandingkan dengan jenis pahat yang lain.

g) Intan

Sintered diamond merupakan hasil proses sintering serbuk intan tiruan dengan pengikat Co (5% - 10%). Tahan panas (Hot hardness) sangat tinggi dan tahan terhadap deformasi plastic. Sifat inidi tentukan oleh besar butir intan serta prosentase dan komposisi material pengikat. Karena intan pada temperature tinggi akan berubah menjadi graphit dan mudah ter-difusi dengan  atom  besi,  maka  pahat  intan  tidak  dapat  di  gunakan  untuk memotong bahan yang mengadung besi (ferros). Cocok untuk ultra high precision & mirror finish cutting bagi benda kerja nonferro (Al Alloys, Cu Alloys, Plastics dan Rubber).