Keausan Alat: Pengertian, Jenis dan Penyebabnya | Pemotongan Logam

Setelah membaca artikel ini Anda akan belajar tentang:- 1. Arti Keausan Pahat 2. Jenis Keausan Pahat 3. Penyebab 4. Pertumbuhan 5. Bentuk 6. Konsekuensi.

Arti Keausan Alat:

Alat pemotong mengalami proses gosokan yang sangat parah. Mereka berada dalam kontak logam-ke-logam antara chip dan benda kerja, di bawah tekanan dan suhu tinggi. Situasi menjadi parah karena adanya tegangan ekstrim dan gradien suhu di dekat permukaan alat.

Keausan pahat umumnya merupakan proses bertahap karena pengoperasian rutin. Keausan alat dapat dibandingkan dengan keausan ujung pensil biasa. Menurut standar Australia, keausan pahat dapat didefinisikan sebagai “Perubahan bentuk pahat dari bentuk aslinya, selama pemotongan, akibat hilangnya material pahat secara bertahap”.

Keausan pahat bergantung pada parameter berikut:

saya. Bahan alat dan benda kerja.

Bentuk alat.

aku aku aku. Kecepatan memotong.

Memberi makan.

v.Kedalaman potongan.

Cairan pemotongan digunakan.
Karakteristik Alat Mesin dll.

Keausan alat memengaruhi item berikut:

saya. Peningkatan kekuatan pemotongan.

Peningkatan suhu pemotongan.

aku aku aku. Penurunan akurasi bagian yang diproduksi.

Masa pakai alat berkurang.
Permukaan akhir yang buruk.
Ekonomi operasi pemotongan.

Jenis Keausan Alat:

Tegangan kontak yang tinggi dikembangkan dalam proses pemesinan karena aksi gesekan dari:

(i) Alat rake face dan chip.

(ii) Permukaan sisi pahat dan permukaan mesin.

Ini menghasilkan berbagai pola keausan yang diamati pada rake face dan flank face. Kami menyebutnya keausan alat secara bertahap.

Keausan bertahap tidak dapat dihindari tetapi dapat dikontrol. Ini adalah keausan yang tidak dapat dicegah. Itu harus terjadi setelah waktu pemesinan tertentu.

Keausan bertahap dapat dikontrol dengan tindakan perbaikan. Keausan bertahap dapat dibagi menjadi dua jenis keausan dasar, sesuai dengan dua wilayah pada pahat pemotong seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9.16.

Ini adalah sebagai berikut:

(i) Keausan panggul.

(ii) Keausan kawah.

(i) Keausan Sisi:

Keausan pada permukaan flank (permukaan relief atau clearance) pahat disebut keausan flank. Keausan sisi ditunjukkan pada Gambar. 9.17 (a, b, c).

Ciri-ciri keausan sayap adalah sebagai berikut:

saya. Ini adalah keausan terpenting yang muncul pada permukaan sayap yang sejajar dengan tepi potong. Hal ini paling sering terjadi akibat keausan abrasif/perekat dari cutting edge terhadap permukaan mesin.

Ini umumnya hasil dari suhu tinggi, yang mempengaruhi sifat alat dan bahan kerja.

aku aku aku. Ini menghasilkan pembentukan tanah aus. Formasi tanah keausan tidak selalu seragam sepanjang tepi potong mayor dan minor pahat.

Hal ini dapat diukur dengan menggunakan ukuran lahan aus rata-rata (V ₃) dan ukuran lahan aus maksimum (VB _max).
Dapat dijelaskan dengan menggunakan Persamaan Harapan Hidup Alat.

V _CT ⁿ= C

Bentuk persamaan yang lebih umum (dengan mempertimbangkan kedalaman potong dan laju umpan) adalah

V _cT ⁿD ^xF ^y= C

di mana,

Vc = Kecepatan _Potong

T = Masa pakai alat

D = Kedalaman potong (mm)

F = Feed rate (mm/rev. atau inch/rev.)

x dan y = Eksponen yang ditentukan secara eksperimental untuk setiap kondisi pemotongan.

C = Konstanta pemesinan, ditemukan melalui eksperimen atau buku data yang diterbitkan. Tergantung pada sifat bahan alat, benda kerja dan laju umpan.

n = eksponensial

Nilai n = 0,1 hingga 0,15 (Untuk alat HSS)

= 0,2 hingga 0,4 (Untuk perkakas karbida)

= 0,4 sampai 0,6 (Untuk perkakas keramik)

Alasan Memakai Panggul:

saya. Kecepatan potong yang meningkat menyebabkan keausan sayap tumbuh dengan cepat.

Peningkatan feed dan depth of cut juga dapat mengakibatkan keausan flank yang lebih besar.

aku aku aku. Abrasi oleh malai keras pada benda kerja.

Pemotongan las mikro antara alat dan bahan kerja.
Abrasi oleh serpihan-serpihan tepi tersusun, yang membentur permukaan bebas (Flank face) dari pahat.

Obat untuk Flank Wear:

saya. Kurangi kecepatan potong.

Kurangi pakan dan kedalaman potong.

aku aku aku. Gunakan karbida tingkat keras jika memungkinkan.

Cegah pembentukan tepi built-up, menggunakan pemutus chip.

Pengaruh Keausan Sisi:

saya. Meningkatkan kekuatan pemotongan total.

Peningkatan kekasaran permukaan komponen.

aku aku aku. Juga mempengaruhi akurasi dimensi komponen.

Saat alat bentuk digunakan, keausan sayap juga akan mengubah bentuk komponen yang dihasilkan,

(ii) Keausan Kawah:

Keausan pada permukaan penggaruk alat disebut keausan kawah. Seperti namanya, bentuk pakaiannya adalah kawah atau mangkok. Keausan kawah ditunjukkan pada Gambar 9.18 (a, b, c).

Ciri-ciri keausan kawah adalah sebagai berikut:

saya. Di kawah, chip yang aus mengikis permukaan penggaruk alat.

Keripik yang mengalir melintasi permukaan penggaruk mengembangkan gesekan yang parah antara chip dan permukaan penggaruk. Ini menghasilkan bekas luka pada permukaan penggaruk yang biasanya sejajar dengan mata potong utama.

aku aku aku. Ini agak normal untuk keausan pahat dan tidak secara serius menurunkan penggunaan pahat sampai menjadi cukup serius untuk menyebabkan kegagalan ujung tombak.

Keausan kawah dapat meningkatkan sudut rake kerja dan mengurangi gaya potong, tetapi juga akan melemahkan kekuatan mata potong.
Ini lebih umum pada bahan ulet seperti baja yang menghasilkan chip terus menerus yang panjang. Ini juga lebih umum pada perkakas HSS (Baja Berkecepatan Tinggi) daripada perkakas keramik atau karbida yang memiliki kekerasan panas jauh lebih tinggi.
Parameter yang digunakan untuk mengukur keausan kawah dapat dilihat pada Gambar 9.18. Kedalaman kawah KT adalah parameter yang paling umum digunakan dalam mengevaluasi keausan rake face.
Itu terjadi kira-kira pada ketinggian yang sama dengan kedalaman pemotongan material, yaitu kedalaman keausan Crater â‹ kedalaman pemotongan.

viii. Pada zona suhu tinggi (hampir 700Â°C) membuat terjadi keausan.

Alasan Keausan Kawah:

saya. Abrasi yang parah di antara antarmuka chip-tool, khususnya pada rake face.

Suhu tinggi di antarmuka alat-chip.

aku aku aku. Peningkatan umpan menghasilkan peningkatan gaya yang bekerja pada antarmuka alat, hal ini menyebabkan kenaikan suhu antarmuka alat-chip.

Peningkatan kecepatan pemotongan menghasilkan peningkatan kecepatan chip pada permukaan rake, hal ini menyebabkan peningkatan suhu pada antarmuka chip-tool dan meningkatkan keausan kawah.

Obat untuk Crater Wear:

saya. Penggunaan pelumas yang tepat, dapat mengurangi proses abrasi, sehingga mengurangi keausan kawah.

Pendingin yang tepat untuk pembuangan panas yang cepat dari antarmuka alat-chip.

aku aku aku. Mengurangi kecepatan potong dan feed rate.

Gunakan bahan kekerasan yang lebih keras dan panas untuk perkakas.
Gunakan alat penggaruk positif.

Penyebab Keausan Alat:

Ada sejumlah besar penyebab keausan alat.

Beberapa di antaranya penting untuk dibahas di sini dari sudut pandang subjek:

(i) Keausan abrasif (Keausan partikel keras).

(ii) Keausan perekat.

(iii) Keausan difusi.

(iv) Keausan bahan kimia.

(v) Keausan fraktur.

(i) Keausan Abrasif (Keausan Partikel Keras):

Keausan abrasif pada dasarnya disebabkan oleh ketidakmurnian di dalam material benda kerja, seperti senyawa karbon nitrida dan oksida, serta fragmen tepi yang menumpuk. Ini adalah jenis keausan mekanis. Ini adalah penyebab utama keausan pahat pada kecepatan potong rendah.

(ii) Keausan Adhesif:

Karena tekanan dan suhu yang tinggi pada antarmuka alat-serpih, ada kecenderungan serpihan panas untuk dilas ke muka rake alat. Konsep ini selanjutnya mengarah pada pembentukan dan penghancuran sambungan las. Ketika lasan sebentar-sebentar pecah mengambil partikel alat pemotong. Hal ini menyebabkan keausan kawah. Gambar 9.19 menunjukkan keausan perekat.

(iii) Keausan Difusi:

Keausan difusi biasanya disebabkan oleh transfer atomik antara bahan yang bersentuhan di bawah tekanan tinggi dan kondisi suhu. Fenomena ini dimulai pada antarmuka chip-tool. Pada suhu tinggi seperti itu, beberapa partikel material alat berdifusi ke dalam material chip. Bisa juga terjadi bahwa beberapa partikel bahan kerja juga berdifusi ke dalam bahan perkakas.

Pertukaran partikel ini mengubah sifat material alat dan menyebabkan keausan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9.20:

Difusi ini mengakibatkan perubahan komposisi pahat dan benda kerja.

Ada beberapa cara difusi seperti:

(a) Pelunakan Kasar pada Alat:

Difusi karbon pada lapisan permukaan alat yang relatif dalam dapat menyebabkan pelunakan dan selanjutnya aliran plastis alat. Ini dapat menghasilkan perubahan besar dalam geometri pahat.

(b) Difusi Konstituen Alat Utama ke dalam Pekerjaan:

Matriks pahat atau konstituen penguat utama dapat larut ke dalam benda kerja dan permukaan geram saat melewati pahat. Contoh: Permintaan alat, pemotongan besi dan baja adalah contoh tipikal dari difusi karbon.

(c) Difusi Komponen Bahan Kerja ke dalam Alat:

Konstituen bahan kerja yang menyebar ke alat dapat mengubah sifat fisik lapisan permukaan alat. Sebagai contoh: Difusi timbal ke dalam alat dapat menghasilkan lapisan permukaan tipis yang rapuh, lapisan tipis ini dapat dihilangkan dengan chipping.

(iv) Keausan Bahan Kimia:

Keausan bahan kimia disebabkan karena serangan bahan kimia dari suatu permukaan.

Sebagai contoh:

Keausan korosif.

(v) Keausan Faktor:

Keausan facture biasanya disebabkan oleh putusnya ujung atau panjang ujung. Kerusakan massal adalah jenis keausan yang paling berbahaya dan tidak diinginkan, dan harus dihindari sejauh mungkin.

Pertumbuhan Keausan Alat:

Pola pertumbuhan keausan pahat ditunjukkan pada Gambar 9.21:

Kita dapat membagi pertumbuhan menjadi tiga zona berikut:

(i) Zona keausan yang parah.

(ii) Zona Keausan Awal.

(iii) Zona keausan parah atau akhir atau katastropik.

(i) Awal Awal atau Zona Keausan Cepat:

Awalnya, untuk cutting edge baru, pertumbuhan keausan lebih cepat. Ukuran keausan awal biasanya adalah VB = 0,05 hingga 0,1 mm.

Penyebab keausan awal atau cepat adalah:

saya. Microcraking.

Oksidasi permukaan.

aku aku aku. Lapisan kehilangan karbon

Mikro-kekasaran penggilingan ujung alat.

(ii) Zona Keausan Stabil:

Setelah keausan awal kami menemukan bahwa tingkat keausan relatif stabil atau konstan. Di zona ini, ukuran keausan sebanding dengan waktu pemotongan.

(iii) Zona Keausan Parah atau Akhir atau Katastropik:

Di zona ini, laju pertumbuhan keausan jauh lebih cepat dan mengakibatkan kegagalan yang sangat besar pada cutting edge.

Ketika ukuran keausan meningkat ke nilai kritis, kekasaran permukaan permukaan mesin menurun, gaya potong dan suhu meningkat dengan cepat, dan laju keausan meningkat. Kemudian alat tersebut kehilangan kemampuan memotongnya. Dalam praktiknya, zona keausan ini harus dihindari.

Lahan Pakai yang Diizinkan:

Saat kami memutuskan untuk mengasah ujung pisau ketika kualitas potongan mulai menurun dan gaya pemotongan yang diperlukan meningkat terlalu banyak, sama halnya dengan mempertajam ulang atau mengganti alat pemotong ketika.

(a) Kualitas permukaan mesin mulai menurun.

(b) Gaya pemotongan meningkat secara signifikan.

Lebar rata-rata keausan flank yang diijinkan bervariasi dari 0,2 mm (untuk operasi pembubutan presisi) hingga 1 mm (untuk operasi pembubutan kasar).

Tabel 9.11 berikut memberikan beberapa nilai rata-rata keausan lahan (VB) yang direkomendasikan untuk berbagai operasi dan alat potong:

Bentuk Keausan Alat:

Keausan sisi dan kawah adalah jenis keausan yang sangat umum.

Beberapa bentuk lain dari keausan perkakas adalah:

(i) Keausan Termo-Elektrik.

(ii) Retak Termal dan Fraktur Alat.

(iii) Keausan Beban Termal dan Mekanik Siklik.

(iv) Pemotongan Tepi.

(v) Kegagalan Masuk atau Keluar.

(i) Keausan Termo-Elektrik:

Itu dapat diamati di daerah bersuhu tinggi. Suhu tinggi menghasilkan pembentukan pasangan termal antara benda kerja dan alat.

Karena efek ini tegangan terbentuk antara benda kerja dan alat. Ini dapat menyebabkan aliran arus listrik di antara keduanya. Namun, jenis keausan ini belum berkembang dengan jelas.

(ii) Retak Termal dan Fraktur Alat:

Hal ini umum dalam kasus operasi penggilingan. Dalam penggilingan, perkakas dikenai beban termal dan mekanis siklik. Gigi bisa patah karena mekanisme yang tidak terlihat pada pemotongan terus menerus. Retakan termal dapat dikurangi dengan mengurangi kecepatan pemotongan atau dengan menggunakan grade material pahat dengan ketahanan kejut termal yang lebih tinggi.

(iii) Keausan Beban Termal dan Mekanik Siklik:

Variasi siklis temperatur pada proses milling menyebabkan cyclic thermal stress pada lapisan permukaan pahat yang mengembang dan berkontraksi. Ini dapat menyebabkan pembentukan retak kelelahan termal di dekat ujung tombak.

Sebagian besar, retakan seperti itu tegak lurus terhadap ujung potong dan mulai terbentuk di sudut luar alat, menyebar ke dalam saat pemotongan berlangsung. Pertumbuhan retakan ini pada akhirnya menyebabkan tepian terkelupas atau kerusakan alat. Pendingin yang tidak mencukupi dapat meningkatkan pembentukan retakan.

(iv) Pemotongan Tepi:

Kepingan tepi umumnya diamati dalam operasi penggilingan. Ini dapat terjadi saat alat pertama kali menyentuh bagian (Kegagalan Masuk) atau, lebih umum, saat keluar dari bagian (Kegagalan Keluar).

(v) Kegagalan Masuk atau Keluar:

Kegagalan entri paling sering terjadi ketika sudut luar sisipan mengenai bagian tersebut terlebih dahulu. Ini lebih mungkin terjadi ketika sudut penggaruk pemotong positif. Oleh karena itu, kegagalan masuk paling mudah dicegah dengan beralih dari pemotong sudut rake positif ke negatif.

Konsekuensi (Efek) Keausan Pahat:

Efek dari keausan pahat pada kinerja teknologi adalah sebagai berikut:

(i) Peningkatan Kekuatan Pemotongan:

Gaya pemotongan biasanya meningkat dengan keausan alat. Crater wear, flank wear (atau wear landformation) dan chipping cutting edge mempengaruhi kinerja cutting tool dengan berbagai cara. Keausan kawah dapat, bagaimanapun, dalam keadaan tertentu, mengurangi gaya dengan meningkatkan sudut rake alat secara efektif. Clearance face (Flank atau wear-land) keausan dan chipping hampir selalu meningkatkan gaya potong karena gaya gosok yang meningkat.

(ii) Peningkatan Kekasaran Permukaan:

Saat keausan pahat meningkat, kekasaran permukaan komponen mesin juga meningkat. Hal ini terutama berlaku untuk alat yang aus karena terkelupas. Meskipun, ada keadaan, di mana tanah yang aus dapat memoles (memoles) benda kerja dan menghasilkan hasil akhir yang baik.

(iii) Peningkatan Getaran atau Obrolan:

Getaran atau obrolan adalah aspek penting lainnya dari proses pemotongan yang mungkin dipengaruhi oleh keausan pahat.

Lahan aus meningkatkan kecenderungan alat terhadap ketidakstabilan atau getaran dinamis. Saat pahat tajam, operasi pemotongan cukup bebas dari getaran. Di sisi lain, saat pahat aus, operasi pemotongan mengalami mode getaran dan obrolan yang tidak dapat diterima.

(iv) Penurunan Akurasi Dimensi:

Karena keausan sisi, geometri rencana alat dapat mengganggu. Hal ini dapat mempengaruhi dimensi komponen yang dihasilkan. Ini dapat mempengaruhi bentuk komponen.