7 Lapisan Alat Esensial untuk Pemesinan CNC Berkualitas Tinggi

Jika Anda perlu meningkatkan operasi pemesinan CNC, mengerti teknologi lapisan alat dapat memberikan perbedaan yang nyata. Berikut beberapa alasan yang bagus untuk mengevaluasi lapisan alat potong berkinerja tinggi untuk pekerjaan masalah Anda berikutnya.

Carbide yang baik penting, tetapi lapisan yang baik yang diterapkan pada permukaan carbide itu sering kali kritis. Dalam artikel ini, kami mewawancarai Dr. Jon W. Paggett, direktur pengembangan lapisan di Kyocera Hardcoating Technologies, untuk membahas perkembangan terbaru dalam lapisan alat potong—dan bagaimana mereka membantu bengkel meningkatkan produktivitas serta mengurangi biaya perkakas.

Lapisan Alat Terbaik untuk End Mills, Drills, dan Routers

Kyocera SGS Precision Tools adalah produsen terkemuka end mills, drills, dan routers yang menawarkan banyak lapisan alat yang berbeda. Meskipun nama-namanya bersifat proprietary, ada standar lama seperti TiN dan TiCN yang akrab bagi setiap tukang mesin, serta beberapa newcomer relatif di dunia lapisan. Berikut tujuh terbaik:

• Ti-NAMITE (titanium nitride)
• Ti-NAMITE-A (aluminum titanium nitride)
• Ti-NAMITE-B (titanium diboride)
• Ti-NAMITE-C (titanium carbonitride)
• Ti-NAMITE-X (proprietary nanocomposite)
• Di-NAMITE (crystalline diamond)
• Ti-NAMITE-M (proprietary nanocomposite)

Masih ada lagi, namun yang kedua—AlTiN, bersama dengan relatifnya yang mengandung silicon (AlTiN/Si₃N₄)—menurut Paggett telah menggantikan TiN sebagai lapisan pilihan untuk berbagai aplikasi.

“Itu mungkin lapisan paling umum dan dapat diterapkan secara luas yang tersedia, dan merupakan pilihan berkinerja tinggi yang baik untuk stainless steel dan beberapa superalloy,” katanya. “Selanjutnya, penambahan chromium pada berbagai lapisan—AlTiCrN dan AlCrN, misalnya—meningkatkan stabilitas termal untuk sejumlah aplikasi suhu lebih tinggi.”

Butuh jawaban atas pertanyaan teknis? Tanyakan kepada tim teknis MSC Metalworking di forum.

Bagaimana Lapisan Alat yang Tepat Mencegah Retak, Delaminasi, dan Kegagalan Alat

Ada lebih banyak pada lapisan alat potong daripada sekumpulan senyawa kimia yang misterius. Metode yang digunakan untuk menerapkan lapisan sama pentingnya, begitu juga dengan persiapan tepi alat, ketebalan lapisan, dan ukuran butir substrat carbide.

“Banyak lapisan canggih saat ini mencakup struktur nano seperti nanolayer atau nanocomposit,” kata Paggett. “Asumsi ketebalan lapisan ultra tipis ini dapat dikontrol dalam rentang tertentu, mereka berfungsi untuk meningkatkan kekekalan dan daya tahan aus lapisan, dengan pengorbanan ketahanan yang minimal. Struktur multiphasik berlapis ini juga membantu dalam defleksi retak yang sebaliknya akan menyebar ke dalam alat.”

Lapisan nitride biasanya dalam rentang 2 hingga 4 mm, kata Paggett, sambil menegaskan bahwa stres antara lapisan dan substrat meningkat seiring ketebalan lapisan. Terlalu tebal dan hasilnya mungkin delaminia diikuti oleh kegagalan alat.

Dan seperti yang dapat disaksikan oleh siapa pun yang telah menggunakan TiC atau alat CVD-coated legacy lainnya, lapisan yang lebih tebal juga “membosan” tepi potong dengan menambahkan radius pada tepi pemotongan. Hal ini menguntungkan dalam beberapa aplikasi—carbon steel dan cast iron, misalnya—tetapi untuk stainless steel, aluminum, tool steel, dan superalloy, tepi tajam dan alat positive rake umumnya menjadi pilihan pertama.

Pertimbangkan pemesinan berkinerja tinggi? Pelajari caranya. Baca “Is It Time to Embrace High-Performance Machining?”

Evolusi Lapisan Alat Potong

Tentu, teknologi lapisan telah berubah sangat sejak hari awal TiC dan lapisan CVD lainnya. Alat yang dilapisi TiC yang paling tebal saat ini jauh lebih tajam daripada sebelumnya.

“Kemajuan dalam penerapan lapisan PVD mencakup desain katoda yang mencoba menggabungkan keuntungan cathodic arc dan magnetron sputtering,” kata Paggett. “Konfigurasi magnet dan arc pulsed mengurangi macroparticle dan menghasilkan lapisan yang lebih halus dari sistem cathodic arc, sementara HiPIMS (high power impulse magnetron sputtering) meningkatkan rasio ionisasi dan laju deposisi sistem sputtering. Kemajuan juga dilakukan dalam konfigurasi plasma etching, yang meningkatkan adhesi lapisan.”

Semua pembicaraan tentang magnetron dan sistem sputtering bisa menjadi informasi yang kompleks. Bagi tukang mesin, yang penting adalah umur alat dan seberapa cepat logam dapat dikeluarkan. Jika logamnya adalah aluminum, catat Paggett, perhatikan lebih dekat newcomer lainnya dalam lapisan, titanium diboride.

TiB₂ adalah lapisan yang excelente untuk legasi aluminum dan aplikasi nonferrous lainnya. Kekekalan yang tinggi memberikan daya tahan aus yang baik pada legasi aluminum yang mengandung silicon abrasif dan mengurangi built-up edge yang pada akhirnya menyebabkan kegagalan alat.

Dan efek apa yang dimiliki oleh persiapan tepi terhadap performa alat potong?

“Jika dilihat di bawah mikroskop, tepi alat as-ground cukup kasar,” kata Paggett. “Titik tinggi berfungsi sebagai konsentrator stres yang dapat menyebabkan kegagalan dini dan degradasi tepi pemotongan. Namun, persiapan tepi mengaluskan kekasaran ini, serta memperkenalkan hone yang memperkuat tepi lebih lanjut.”

Dampak Produktivitas Lapisan Alat

Siapa pun yang baru-baru ini membeli alat potong hampir pasti telah memperhatikan harga yang lebih tinggi yang datang dengan lapisan canggih ini—pada 2 hingga 3 kali harga lapisan alat “standar,” apakah itu benar-benar layak? Paggett berpikir demikian.

Potensi peningkatan performa bergantung pada berbagai variabel, termasuk bahan workpiece, geometri alat, tool paths, dan mesin perkakas, tetapi peningkatan laju pengelaran bahan 10 kali atau lebih mungkin dalam aplikasi tertentu

“Peningkatan produktivitas dan umur alat hampir pasti akan mengakibatkan pengurangan biaya keseluruhan yang bersih,” katanya.

Tentu, mesin perkakas yang lebih lama atau daya rendah tidak akan dapat memanfaatkan sepenuhnya keuntungan produktivitas ini, tetapi umur alat yang diperpanjang masih akan bermanfaat.

“Dengan itu dalam pikiran, ada aplikasi spesifik dalam sektor medis dan penerbangan tempat mereka mungkin ragu untuk menggunakan lapisan karena kekhawatiran biocompatibilitas atau transfer bahan,” kata Paggett. “Namun, untuk sebagian besar aplikasi, lebih baik bagi bengkel untuk mengevaluasi dan menguji lapisan baru segera tersedia.”

Lapisan alat favorit Anda untuk bahan yang sulit dipotong adalah apa? Bicarakan dengan rekan Anda di metalworking forum. [pendaftaran diperlukan]