Laporkan Masalah

Pengaruh suhu, waktu Sputtering dan parameter pemotongan terhadap kekerasan dan umur pahat bubut HSS yang dilapisi AlN/TiN/AlN

NURYANTO, Apri, Ir. M. Mudjijana, M.Eng

2006 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Teknik pelapisan telah banyak dilakukan terutama untuk meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus dari alat potong. Alat potong yang mempunyai umur yang lama atau laju keausan rendah akan mengurangi ongkos produksi. Pada penelitian ini akan meneliti alat potong berupa pahat bubut HSS (High Speed Steel) yang dilapisi dengan AlN/TiN/AlN dengan teknik sputtering DC. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menghasilkan permukaan pahat bubut yang lebih keras dan mempunyai laju keausan yang rendah. Setelah itu pahat yang telah dilapisi dilakukan proses pembubutan untuk menguji umur pahat. Spesiemen awal pahat HSS dipotong dengan ukuran (9,4 x 9,4 x 5) mm sebanyak 25 buah dilapisi AlN/TiN/AlN dengan variasi suhu dan waktu. Perbandingan tekanan gas, voltase, dan kuat arusnya dibuat konstan. Perbandingan (Ar : N2 = 2 : 1), rata-rata voltase 1,5 kV dan arusnya 60 mA. Pada pelapisan yang ketiga variasi suhu dilakukan pada 100 °C, 150 °C, 200°C, 250°C dan 300 °C dan variasi waktunya adalah 1 jam, 1,5 jam, 2 jam, 2,5 jam, 3 jam dan 4 jam. Pengukuran kekerasan menggunakan Mikro Vickers dengan beban 10 gf. Variasi waktu dan suhu optimal selanjutnya digunakan untuk melapisi pahat bubut HSS dengan geometri yang sebenarnya. Pengujian keausan pahat HSS dilakukan pembubutan pada material baja karbon rendah dengan variasi parameter kecepatan potong (cutting speed) berkisar antara 24,7 m/menit sampai 40,78 m/menit, kecepatan penyayatan (feeding) 0,084, 0,09, 0,112 mm/putaran, dan kedalaman pemotongan (dept of cut) 0,5, 1, dan 1,5 mm. Sedangkan keausan pahat diukur berdasarkan waktu yang diperlukan untuk mencapai keausan tepi (flank wear) sebesar 0.3 mm. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekerasan optimal lapisan tipis AlN/TiN/AlN, dicapai pada suhu 300 °C waktu 3 jam dengan nilai kekerasan rata-rata 1813,2 VHN. Pahat bubut HSS yang dilapisi deposisi lapisan tipis AlN/TiN/AlN mampu meningkatkan kekerasan pahat sebesar 110,68 % dan ketahanan aus pahat meningkat sebesar 5,2% sampai 366,8 % (rata-rata 118,74%) dibandingkan dengan yang tidak dilapisi. Pahat bubut HSS dengan lapisan tipis AlN/TiN/AlN yang digunakan untuk membubut baja karbon rendah mempunyai kriteria umur pahat sebesar: V T0,17 = 54,852.

The surface coating technique is especially to increase performance of tool life and lessen cost of production process. Intention of this research is to deposit of AlN/TiN/AlN on HSS (high speed steel) surface using sputtering DC method, and to investigate the influence of cutting speed, dept of cut and cutting speed on tool life was coated by AlN/TiN/AlN. HSS tool materials were made specimen of 9.4 x 9.4 x 5 mm as much 25 pieces and then coated with AlN/TiN/AlN with various temperatures, sputtering processing times and comparison of pressure Ar : N2 equal at 2 : 1. Then AlN/TiN/AlN coated specimens were tested using micro hardness of 10 gf load. The parameter resulting maximum hardness number was then used for sputtering process of 54 turning cutting tool of HSS. AlN/TiN/AlN coated and uncoated turning tool materials were used for turned cutting carbon steel, in 3 different cutting speeds, 3 different dept of cut, and 3 different feeding. Coated and uncoated tool life times were then compared to each other when flank wear with of ~0.3 mm measured using traveling microscope. The result of the research shows that the optimal hardness of AlN/TiN/AlN coated at temperature 300°C and time of 3 hour with improve hardness from VHN0,01 of 860.6 to VHN0,01 of 1813.2. The HSS coated AlN/TiN/AlN able to improve the hardness equal to 110.68 % and tool life increase equal to 5.2% until 366.8% compared with uncoated tool. HSS cutting tools with AlN/TiN/TiN coated have tool life criteria at T0,17 = 54.852.

Kata Kunci : Pahat Bubut HSS,AlN/Ti/AlN,Sputtering,Umur dan Kekerasan, Sputtering, thin layer, HSS, tool life criteria.


    Tidak tersedia file untuk ditampilkan ke publik.