Menguasai Pemesinan Superaloi: Tips Ahli untuk Memotong Bahan Terkeras

Memperoleh keunggulan di dunia pemesinan yang kompetitif saat ini memerlukan bengkel untuk tetap up-to-date dengan teknologi alat pemotong. Inilah beberapa solusi untuk superaloi—logam yang terkenal sulit dipesen tetapi umum di industri penerbangan, energi dan medis.

Inconel termasuk logam aloi yang paling sulit dipesen. Hal yang sama berlaku untuk Hastelloy, Nimonic, Waspaloy dan Rene. Semua mengandung jumlah nikel, kobalt atau krom yang relatif tinggi (kadang-kadang ketiga), dan logam refraktori seperti molibdenum dan tantalum.

Dengan ketahanan, kekerasan dan daya tahan panas serta aus yang ekstrim, tidak heran bahwa logam penting ini mendapat gelar megah “super aloi.”

Inconel 718, misalnya, digunakan luas untuk membuat komponen bagian panas yang ditemukan pada mesin turbin gas, itulah mengapa ia disebut superaloi tahan panas (HRSA).

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

Krom kobalt (CoCR), di sisi lain, digunakan untuk segala hal dari gigi palsu dan lutut buatan hingga turbin angin dan cincin pernikahan.

Ada tiga kelas umum superaloi: berbasis nikel, berbasis kobalt dan berbasis besi. Sebagian besar adalah proprietary, dikembangkan oleh perusahaan seperti Haynes International dan Special Metals Corporation (SMC) untuk penggunaan penerbangan, dan untuk lingkungan yang sangat panas, dingin atau korosif. Seperti yang dicatat, semua sulit dipesen, memerlukan peralatan yang kaku dan alat pemotong yang dirancang untuk bahan yang menuntut ini.

End Mills, Drills dan Turning Inserts

Untungnya, bengkel mesin yang bersedia mengatasi HRSA, dan superaloi lainnya, memiliki banyak pilihan alat pemotong saat ini.

Tiga produsen alat pemotong yang kami wawancarai untuk artikel ini semuanya menawarkan end mills, drills dan turning inserts yang dirancang khusus untuk bahan yang menantang ini, seperti yang dilakukan oleh penyedia lainnya. Namun, catatan dalam setiap kasus adalah bahwa taktik pemesinan yang berbeda mungkin diperlukan jika bengkel ingin memanfaatkan alat ini sepenuhnya.

Misalnya, KYOCERA SGS Precision Tools Inc. memiliki end mills seri Multi-Carb, yang menurut aplikasi engineer Jacob Rak tersedia dengan 7, 9 atau 11 gulung dan memiliki core yang sangat tebal untuk kekakuan.

“Beberapa tahun yang lalu, pendekatan konvensional dengan superaloi adalah menggunakan end mills dengan jumlah gulung yang lebih sedikit dan menyerangnya secara agresif,” katanya. “Tetapi kami telah melihat dengan pengujian internal serta pelanggan penerbangan kami bahwa alat dengan jumlah gulung yang lebih tinggi, ketika diterapkan pada kedalaman potongan yang cukup ringan dan kecepatan pemotongan rendah hingga sedang, sangat efektif dalam superaloi.”

Tergantung pada bahan spesifik, Rak umumnya merekomendasikan untuk memulai dengan kedalaman potongan radial (DOC) tidak lebih dari 5 persen dari diameter alat. Itu mengasumsikan, tentu saja, bahwa strategi pemesinan efisiensi tinggi (HEM) atau dynamic milling digunakan, karena ini berfungsi untuk menipiskan sikap dan mengurangi panas di zona pemotongan.

“Kami telah mencapai 20 persen DOC dengan alat 9 gulung dan itu telah bekerja dengan sangat baik,” katanya. “Kunci adalah menggunakan toolpath pemesinan efisiensi tinggi untuk menyebarkan gaya pemotongan dan mencegah lonjakan beban alat.”

Menggunakan Alat Core Tebal

Rak menekankan kebutuhan akan alat core tebal, karena ini mengurangi defleksi yang umum dengan pemesinan superaloi. Begitu pula Derek Nading, aplikasi engineer di M.A. Ford Mfg. Co. Inc., yang biasanya memulai dengan TuffCut XT9 (380 series) perusahaan ketika dihadapkan pada aplikasi superaloi yang sulit.

“XT9 adalah end mill 9 gulung, variable pitch, 37-degree helix yang kami desain untuk akun penerbangan besar sebagai special beberapa tahun yang lalu,” katanya. “Kami segera menemukan bahwa itu menawarkan performa yang tak tertandingi dalam superaloi tahan panas, jadi setelah beberapa penyesuaian tambahan—salah satunya lapisan berbasis TiAlSiN (ALtima Xtreme)—kami menjadikannya sebagai standar.”

Seperti SGS dan produsen alat pemotong lainnya, M.A. Ford juga menyarankan bahwa strategi frezing trokoidal adalah jalan yang jelas untuk pemesinan superaloi.

“Dengan kemajuan dalam alat mesin dan sistem kontrolnya selama beberapa tahun terakhir, teknologi frezing dinamis, bersama dengan karbide dilapisi, memberikan Anda umur alat terbaik dan tingkat pengosongan logam,” kata Dirk Dietsch, manajer bisnis regional untuk Great Lakes region M.A. Ford.

“Namun, ini bukan satu-satunya keuntungan dari frezing dinamis,” katanya menambahkan. “Ini juga memberikan gaya pemotongan yang lebih rendah, kualitas permukaan bagian yang ditingkatkan, pengurangan panas kritis dalam benda kerja, dan proses yang paling konsisten dan aman terhadap kegagalan katastropik alat pemotong.”

Menjaga Alat Tetap Dingin

Kedua spesialis alat pemotong menekankan kebutuhan akan setup yang kaku dan mesin alat yang sama kokoh, seperti yang dilakukan oleh Steve Archambault, manajer produk regional untuk Kennametal Inc. Saat ditanya mengenai end mill mana dari perusahaan yang terbaik untuk pemesinan superaloi yang berhasil, ia menyebutkan beberapa kemungkinan tetapi menyoroti HARVI 1 TE sebagai pilihan pertama.

“Ada beberapa trik dalam desainnya yang memungkinkan HARVI 1 TE berjalan lebih mulus dan dengan gesekan lebih rendah,” katanya. “Dalam aloi suhu tinggi ini, bagian terakhir ini—panas dan gesekan—adalah masalah besar. Dengan relief eksentrik bersisip, chip gashing khusus dan core parabolic untuk kekuatan, alat ini memiliki semua atribut yang diperlukan untuk pemotongan superaloi yang efisien.”

Greg Sage, manajer produk regional untuk pemutaran di Kennametal, segera menafikan bahwa karbide padat bukan satu-satunya pilihan untuk pemesinan superaloi; ada juga keramik.

Sage menyetujui saran lain mengenai kekakuan tetapi menambahkan bahwa itu sangat diperlukan dengan alat seperti end mill keramik penuh Kennametal, dan dalam aplikasi pemutaran di mana keramik atau PCBN (polycrystalline cubic boron nitride) digunakan.

“Diberikan setup yang kaku, grades seperti KYS25 keramik kami dapat mencapai kecepatan pemotongan 700 sfm atau lebih dalam superaloi, sangat meningkatkan throughput,” kata Sage. “Dan untuk operasi finishing, turning inserts PCBN KB1630 Kennametal melakukan pekerjaan yang luar biasa. Yang penting, meskipun, adalah untuk bengkel untuk mengingat bahwa ada banyak opsi di luar sana, dan mereka harus menghubungi pemasok alat pemotong mereka untuk dukungan saat memutuskan mana yang akan digunakan dan bagaimana menerapkannya.”

Membuat Setup Super

Produsen alat pemotong akan mengatakan kepada Anda bahwa grade dan geometri spesifik bahan, setup yang kaku dan mesin alat yang tepat semuanya diperlukan untuk pemesinan yang berhasil dari superaloi tahan panas seperti Inconel dan Hastelloy.

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

Jika bor atau end mill mengizinkan, menggunakan pendingin yang difilter dan terawat dengan baik melalui alat pada tekanan 70 bar atau lebih (1.000 psi) juga disarankan. Tentu saja, pernyataan ini sama berlaku untuk bahan yang kurang menuntut, sama halnya untuk sebagian besar operasi pemutaran.

Konstruksi pemegang alat juga layak untuk dipertimbangkan dengan hati-hati. Karena tarik keluar alat adalah kekhawatiran saat roughing superaloi, titanium dan bahkan aluminium, investasi pemegang alat Haimer Safe-Lock atau yang setara anti-slip adalah investasi yang baik. Begitu pula sistem menyeimbangkan alat. Seperti yang diketahui setiap pemesin, menghilangkan runout dan getaran adalah kunci untuk memperpanjang umur alat dan meningkatkan kualitas bagian; salah satu cara terbaik untuk mencapai ini—selain menggunakan pemegang alat hidrolik, mechanical atau shrink-fit berkualitas tinggi—adalah menyeimbangkan seluruh rangkaian pemegang alat sebelum digunakan.

Ikuti langkah-langkah ini, dan Anda akan segera menemukan bahwa superaloi tidak begitu sulit setelah semuanya.

Apa tips dan teknik yang dapat Anda tawarkan tentang pemesinan superaloi? Bagikan pikiran dan wawasan Anda di komentar di bawah.

Bagaimana Anda Mengelola Pemesinan Bahan yang Sulit Dipotong?

Saat produsen mencari keunggulan di pasar global yang menantang, memahami cara memesinan logam tertentu sangat penting.

Teknik untuk memesinan superaloi—logam yang terkenal sulit dipesen tetapi umum di industri penerbangan, energi dan medis—maka berguna untuk diketahui.

Bantu orang lain mendapatkan wawasan tentang pemesinan bahan ini dengan mengambil polling kami.

Teknik pemesinan superaloi mana yang Anda temukan paling berguna?