Pemesinan Superalloy:Pakar Menawarkan Tip untuk Material yang Sulit Dipotong

Mendapatkan keuntungan di dunia permesinan yang kompetitif saat ini mengharuskan toko tetap mengikuti perkembangan teknologi alat pemotong. Berikut adalah beberapa solusi untuk superalloy—logam yang terkenal sulit dikerjakan dengan mesin tetapi umum digunakan di industri kedirgantaraan, energi, dan medis.

Inconel menempati peringkat di antara yang paling tidak dapat dikerjakan dari semua paduan logam. Hal yang sama berlaku untuk Hastelloy, Nimonic, Waspaloy, dan Rene. Semuanya mengandung nikel, kobalt atau kromium dalam jumlah yang relatif tinggi (terkadang ketiganya), dan logam tahan api seperti molibdenum dan tantalum.

Mengingat ketangguhan, kekerasan, dan ketahanannya yang ekstrem terhadap panas dan aus, tidak mengherankan jika logam penting ini menyandang gelar “paduan super”.
 

Inconel 718, misalnya, banyak digunakan untuk membuat komponen bagian panas yang ditemukan di mesin turbin gas, oleh karena itu diberi label superalloy tahan panas (HRSA).

Monel K-500 sangat tahan terhadap uap dan air laut, menjadikannya favorit untuk aplikasi kelautan.

Cobalt chrome (CoCR), di sisi lain, digunakan untuk segala hal mulai dari jembatan gigi dan lutut buatan hingga turbin angin dan cincin kawin.

Tiga kelas umum superalloy ada:berbasis nikel, berbasis kobalt dan berbasis besi. Sebagian besar adalah hak milik, dikembangkan oleh perusahaan seperti Haynes International dan Special Metals Corporation (SMC) untuk penggunaan ruang angkasa, dan untuk lingkungan yang sangat panas, dingin, atau korosif. Seperti disebutkan, semuanya menantang untuk mesin, membutuhkan peralatan kaku dan alat pemotong yang dirancang untuk bahan yang menuntut ini.

Penggilingan Akhir, Pengeboran, dan Sisipan Pembubutan

Untungnya, toko mesin yang bersedia menangani HRSA, dan superalloy lainnya, memiliki banyak alat pemotong untuk dipilih akhir-akhir ini.

Tiga produsen alat pemotong yang kami ajak bicara untuk artikel ini semuanya menawarkan penggilingan akhir, bor, dan sisipan balik yang dirancang khusus untuk bahan yang menantang seperti itu, seperti halnya penyedia lainnya. Namun, peringatan dalam setiap kasus adalah bahwa taktik pemesinan yang berbeda mungkin diperlukan jika toko ingin memanfaatkan alat ini secara maksimal.

Misalnya, KYOCERA SGS Precision Tools Inc. memiliki pabrik akhir seri Multi-Karbohidratnya, yang catatan insinyur aplikasi Jacob Rak tersedia dengan 7, 9 atau 11 seruling dan membanggakan inti yang sangat berat untuk kekakuan.

“Bertahun-tahun yang lalu, pendekatan konvensional dengan superalloy adalah menggunakan pabrik akhir dengan lebih sedikit seruling dan menyerangnya secara agresif,” katanya. “Tetapi kami telah melihat dengan pengujian internal serta pelanggan dirgantara kami bahwa alat dengan jumlah seruling yang lebih tinggi, bila diterapkan pada kedalaman potong yang cukup ringan dan kecepatan pemotongan rendah hingga sedang, sangat efektif dalam paduan super.”

Tergantung pada bahan spesifiknya, Rak umumnya merekomendasikan memulai dengan radial depth of cut (DOC) tidak lebih besar dari 5 persen dari diameter pahat. Itu tentu saja dengan asumsi bahwa permesinan efisiensi tinggi (HEM) atau strategi penggilingan dinamis digunakan, karena ini berfungsi untuk mengencerkan chip dan mengurangi panas di zona pemotongan.

“Kami telah meningkatkan DOC hingga 20 persen dengan alat 9 flute dan itu bekerja dengan sangat baik,” katanya. “Kuncinya adalah memanfaatkan jalur pahat permesinan dengan efisiensi tinggi untuk menyebarkan gaya potong dan mencegah lonjakan beban pahat.”

Menggunakan Alat Inti Berat

Rak menegaskan kembali perlunya alat inti berat, karena ini mengurangi defleksi yang umum terjadi pada pemesinan paduan super. Begitu pula Derek Nading, insinyur aplikasi di M.A. Ford Mfg. Co. Inc., yang biasanya memulai dengan TuffCut XT9 (seri 380) perusahaan saat menghadapi aplikasi paduan super yang sulit.

“XT9 adalah 9-flute, variabel pitch, 37 derajat helix end mill yang kami rancang untuk akun kedirgantaraan besar sebagai yang spesial beberapa tahun lalu,” katanya. “Kami segera menemukan bahwa ia menawarkan kinerja yang tak tertandingi dalam superalloy tahan panas, jadi setelah beberapa penyesuaian tambahan—lapisan berbasis TiAlSiN (ALtima Xtreme) di antaranya—kami membuatnya menjadi penawaran standar.”

Seperti SGS dan produsen alat pemotong lainnya, M.A. Ford juga menyarankan bahwa strategi penggilingan trochoidal adalah jalan yang jelas ke depan pada pemesinan superalloy.

“Dengan kemajuan dalam peralatan mesin dan sistem kontrolnya selama beberapa tahun terakhir, teknologi penggilingan dinamis, bersama dengan karbida berlapis, memberi Anda masa pakai alat terbaik dan tingkat penghilangan logam,” kata Dirk Dietsch, manajer bisnis regional untuk wilayah Great Lakes M.A. Ford .

“Namun, ini bukan satu-satunya keuntungan dari penggilingan dinamis,” tambahnya. “Ini juga memberikan gaya potong yang lebih rendah, kualitas permukaan bagian yang lebih baik, pengurangan panas kritis pada benda kerja, ditambah proses yang paling aman secara konsisten terhadap kegagalan fatal alat pemotong.”

Menjaga Alat Anda Tetap Keren

Kedua spesialis alat pemotong menekankan perlunya pengaturan yang kaku dan alat mesin yang sama kuatnya, seperti yang dilakukan Steve Archambault, manajer produk regional untuk Kennametal Inc. Ketika ditanya pabrik akhir perusahaan mana yang terbaik untuk pemesinan superalloy yang sukses, dia menjawab beberapa kemungkinan tetapi menyoroti HARVI 1 TE sebagai pilihan pertamanya.

“Ada beberapa trik dalam desainnya yang memungkinkan HARVI 1 TE berjalan lebih lancar dan dengan sedikit gesekan,” katanya. “Dalam paduan suhu tinggi ini, bagian terakhir ini—panas dan gesekan—adalah masalah besar. Dengan relief segi eksentrik, pemotongan chip khusus, dan inti parabola untuk kekuatan, alat ini memiliki semua atribut yang diperlukan untuk pemotongan superalloy yang efisien.”

Greg Sage, manajer produk regional untuk pembubutan di Kennametal, dengan cepat menunjukkan bahwa karbida padat bukanlah satu-satunya permainan di kota untuk pemesinan superalloy; ada juga keramik

Sage memberikan saran tentang kekakuan tetapi menambahkan bahwa itu sangat diperlukan dengan alat seperti pabrik akhir keramik lengkap Kennametal, dan dalam aplikasi belokan di mana keramik atau PCBN (polikristalin kubik boron nitrida) digunakan.

“Dengan pengaturan yang kaku, grade seperti keramik KYS25 kami dapat mencapai kecepatan potong 700 sfm atau lebih dalam superalloy, sangat meningkatkan throughput,” kata Sage. “Dan untuk menyelesaikan operasi, sisipan balik PCBN KB1630 Kennametal melakukan pekerjaan yang fantastis. Namun, yang penting adalah bagi toko untuk mengingat bahwa ada banyak pilihan di luar sana, dan mereka harus menghubungi pemasok alat pemotong mereka untuk mendapatkan dukungan saat memutuskan mana yang akan digunakan dan bagaimana menerapkannya.”

Membuat Penyiapan Super

Produsen alat pemotong akan memberi tahu Anda bahwa tingkat dan geometri khusus material, pengaturan kaku, dan alat mesin yang tepat semuanya diperlukan untuk pemesinan superalloy tahan panas yang berhasil seperti Inconel dan Hastelloy.

Mereka benar, tentu saja, tetapi ada lebih banyak cerita HRSA dari itu.

Jika bor atau gilingan akhir memungkinkan, penggunaan pendingin yang terfilter dan terpelihara dengan baik melalui pahat pada tekanan 70 bar atau lebih besar (1.000 psi) juga disarankan. Tentu saja, pernyataan ini berlaku sama baiknya untuk material yang tidak terlalu menuntut, seperti halnya untuk sebagian besar operasi pembubutan.

Konstruksi toolholder juga patut dipertimbangkan dengan cermat. Karena penarikan pahat merupakan masalah saat mengasari superalloy, titanium, dan bahkan aluminium, Haimer Safe-Lock atau pemegang pahat anti-selip yang sebanding adalah investasi yang baik. Begitu juga dengan sistem keseimbangan alat. Seperti yang diketahui oleh masinis mana pun, menghilangkan runout dan getaran adalah kunci untuk memperpanjang umur pahat dan meningkatkan kualitas suku cadang; salah satu cara terbaik untuk mencapai hal ini—selain menggunakan toolholder hidraulik, mekanis, atau shrink-fit berkualitas tinggi—adalah dengan menyeimbangkan rakitan toolholder lengkap sebelum digunakan.

Ikuti langkah-langkah ini, dan Anda akan segera menemukan bahwa superalloy sebenarnya tidak terlalu sulit.

Tips dan teknik apa yang dapat Anda tawarkan tentang pemesinan superalloy? Bagikan pemikiran dan wawasan Anda di komentar di bawah.

Bagaimana Anda Mengelola Pemesinan Material yang Sulit Dipotong?

Saat produsen ingin mendapatkan keunggulan di pasar global yang menantang, memahami cara mengolah logam tertentu sangat penting.

Oleh karena itu, teknik pemesinan superalloy—logam yang terkenal sulit dikerjakan tetapi umum di industri kedirgantaraan, energi, dan medis—berguna untuk diketahui.

Bantu orang lain mendapatkan wawasan tentang pengerjaan materi ini dengan mengikuti polling kami.

Teknik pemesinan superalloy mana yang menurut Anda paling berguna?