Pemesinan Ramah lingkungan Bahan Aero-Angkasa Paduan Titanium Menggunakan Pahat Karbida

Abstract

Hampir enam dekade telah berlalu sejak awal paduan titanium (titanium alloys) digunakan sebagai bahan baku struktur produk industri aeroangkasa (aerospace industries), namun usaha untuk meningkatkan ketermesinan yang rendah (low machinability) bahan ini masih berlanjut hingga hari ini. Sifat ketermesinan yang rendah ini menyebabkan paduan titanium disebut difficult-to-machine material. Penelitian untuk meningkatkan ketermesinan paduan titanium ini bertumpu pada kajian prestasi pahat, pemilihan bahan dan geometri pahat, dan kondisi pemotongan optimal yang dicirikan oleh nilai parameter kondisi pemotongan, keadaan aus pahat (tool wear), dan umur pahat (tool life) yang dapat dicapai. Seiring dengan itu, keutuhan permukaan (surface integrity) juga mendapat tumpuan pada kajian peningkatan ketermesinan paduan titanium. Berbagai bahan pahat, yaitu Baja Berkelajuan Tinggi (High Speed Steel/HSS), Cast Cobalt Iron, Carbide (Karbida), Ceramic, Cobalt Boron Nitride (CBN), dan Diamond, telah digunakan untuk membombardir sifat ketermesinan paduan titanium yang rendah. Dari penelitian-penelitian yang telah dilakukan, dilaporkan bahwa pahat karbida (WC-Co) berpengenal ISO tipe K merupakan bahan pahat yang menunjukkan prestasi dan nilai ekonomi yang dapat diandalkan untuk memotong paduan titanium. Pahat karbida (WC-Co) dapat memotong paduan titanium dengan laju pemotongan (cutting speed) 45-60 m/min. Kegagalan pahat karbida untuk dapat digunakan lebih cepat (higher cutting speed) dan lebih lama (longer tool life) pada saat memotong paduan titanium adalah disebabkan oleh aus kawah (crater wear) maupun aus tepi (flank wear) yang dipicu oleh mekanisme aus geseran (attrition), aus lekatan (adhesive), dan aus pelarutan-resapan (diffusion-dissolution) yang terjadi pada suhu pemotongan tinggi (> 850 oC). Untuk tujuan meningkatkan laju pemotongan (higher cutting speed) dan umur pahat (longer tool life), berbagai usaha telah ditempuh oleh para peneliti ketermesinan paduan titanium. Usaha yang paling berhasil adalah memperpanjang umur pahat dengan menggunakan cairan pemotongan (cutting fluids) pada saat pemotongan paduan titanium berlangsung, manakala peningkatan laju pemotongan belum berhasil ditingkatkan. Berbagai jenis cairan pemotongan telah diuji, mulai cairan pemotongan berbasis air, minyak, maupun kriogenik (cryogenic) . Cara mengalirkan cairan pemotongan tersebut juga telah divariasikan, mulai dengan metode banjiran (flooding) hingga berkapasitas 660 L/jam, maupun dengan metode tekanan tinggi (high pressure) hingga 15 MPa.