BAJA PERKAKAS

OLEH : SUGIARTO

SIFAT YANG HARUS DIMILIKI BAJA PERKAKAS Kuat dan keras Rigid atau bersifat kaku Tahan pakai, Mudah diasah, Tahan panas (memiliki red hardness yang tinggi) Tahan Gesek dan tahan aus Tahan korosi

Proses pembuatan baja perkakas secara umum :dimulai dari pengolahan/peleburan dalam dapur listrik, kemudian dihentikan dalam waktu tertentu agar diperoleh struktur yang homogen. Selama itu pula ditambahkan unsur-unsur paduan sesuai dengan yang diinginkan dan kemudian dituang untuk mendapatkan baja perkakas dengan mutu baik. Selanjutnya jika diperlukan dapat dilakukan heat treatment terhadap baja-baja tadi.

Definition: High quality special steel used for cutting or forming purposes

Tool steels can be classified based on:1. Quenching media used: Water hardening steel, Oil hardening steel or Air hardening

steel.2. Alloy content: Carbon tool steel, low alloy tool steel, medium alloy tool

steel3. Application: Hot-work steel, shock-resisting steel, high speed steel and

cold-work steel

Selection of Tool Steel:Correlating metallurgical characteristics of the tool steels with

the requirements of the tool in operation

Unsur yang Penting Dalam Tool Steels

• Chromium (Cr) – Increases hardenability – In sufficient excess together with carbon, forms Cr23C6 for

wear resistance • Molybdenum (Mo) and Tungsten (W) – In large percentages forms with C to hard carbide, (Mo-

W)6C – Upon tempering a quenched alloyed austenite,

precipitates as fine particles in martensite and resists growth at low red temperatures

• Vanadium (V) – Hardest of all carbides, V4C3 – Resist solution in austenite, remains unchanged through Heattreatment cycles

Elements Application1. For short production runs and no

heating, select low cost, plain carbon tool steel

2. For high-speed tool steels, M-types significantly lower cost than T-types

3. For super high-speed, high V or Co contents are appropriate for special applications

TYPE SYMBOL GROUPSelection of Tool Steels

1. Cutting tool (lathe, planer tool, drill or tap, milling cutter or hob).

Hight hardness as well as good heat and wear resistance2. Shearing tool (shears, punches, blanking dies). Memiliki ketahanan aus tinggi dan ketangguhan yang

memadai3. Forming tool (forging dies, die casting) Memiliki ketangguhan, kekuatan tinggi dan red-hardness

tinggi4. Drawing and Extrusion dies : Kekuatan, ketangguhan, sifat

tahan aus dan red-hardness tinggi5. Rolling dies : Harus cukup keras, tangguh dan tahan aus6. Battering tool (betel) : Menerima beban kejut dan memiliki

ketangguhan tinggi sekali

Selection of tool steel types based on the operations: -Cutting -Rolling -Forming -Shearing -Drawing & Extrusion -Battering

Characteristic of Tool Steels

1. Nondeforming property • Perkakas biasanya dikeraskan dengan perlakuan panas • Ketika mengalami pemanasan dan pendinginan baja akan

mengalami pemuaian dan penyusutan yang mengakibatkan perubahan bentuk dan dimensi, mungkin juga distorsi atau retak

• Jika nondeforming property baik tidak banyak mengalami perubahan bentuk dan dimensi

• Perkakas yang kompleks atau yang mempunyai perbedaan penampang yang drastis harus mempunyai sifat nondeforming yang baik

• Biasanya air-hardening mempunyai sifat nondeforming yang baik

Caracteristic of Tool Steels2. Deep of hardening• Perkakas sering kali memerlukan kekerasan pada

seluruh penampang• Dalamnya penetrasi kekerasan ini berkaitan dengan hardenability• Semua unsur paduan, kecuali cobalt, menaikkan hardenability• Bila diperlukan kekerasan sampai ke bagian dalam

maka dipilih high alloy steel (deep hardening)• Shallow hardening steel, seperti group W, group F, dan beberapa group P harus diquench dengan air

Characteristic of Tool Steels3. Toughness• Ketangguhan didefinisikan sebagai kemampuan

menahan beban tanpa menjadi patah, bukan kemampuan menyerap energi selama deformasi

• Perkakas biasanya harus kaku (rigid), tidak boleh terjadi deformasi plastik sedikitpun

• Perkakas dengan kadar karbon rendah dan medium (group S dan H) akan mempunyai ketangguhan paling baik, karenanya dikelompokkan dalam shock resisting tool steel

• Shallow hardening steel dengan inti yang tangguh dan lunak dianggap mempunyai ketangguhan baik

• Cold-work tool steel, yang kadar karbonnya tinggi, cenderung agak getas dan dikatakan ketangguhannya rendah

Characteristic of Tool Steels

4. Wear resistance• Didefiniskan sebagai ketahanan terhadap

abrasi atau ketahanan terhadap kehilangan toleransi dimensi

• Dimiliki oleh semua baja perkakas tetapi ada beberapa baja perkakas yang sangat baik sifat tahan ausnya terutama yang mengandung partikel-partikel karbida yang tak larut

• Wear resistance terutama dibutuhkan oleh perkakas potong bermata tunggal

Characteristic of Tool Steels5. Red-hardness• Disebut juga hot-hardness, dikatakan sebagai

kekerasan pada temperatur tinggi• Red-hardness banyak berkaitan dengan ketahanan

terhadap tempering pada baja• Sifat ini diperlukan pada perkakas potong kecepatan

tinggi dan perkakas untuk hot-working• Unsur paduan carbide former, seperti chromium,

tungten, molybdenum sangat memperbaiki sifat ini• Baja dengan kandungan unsur-unsur tersebut dalam

jumlah banyak akan memiliki sifat red-hardness yang sangat baik

Characteristic of Tool Steels6. Machinability• Kemampuan suatu bahan untuk dipotong dan menghasilkan

permukaan yang halus• Faktor yang berpengaruh: kekerasan pada kondisi anealed,

strukturmikro dan banyaknya karbida• Baja perkakas lebih sulit dimachining dibandingkan dengan

baja konstruksi• Carbon tool steel (group W) mempunyai machinability paling

baik diantara baja perkakas• Machinability dan workability menurun dengan makin

tingginya kadar karbon dan paduan• Unsur pembentuk karbida yang kuat seperti chromium,

vanadium dan molybdenum membentuk sejumlah besar partikel karbida sesudah annealing sehingga baja sulit dimachining

Characteristic of Tool Steels7. Resistance to decarburization• Keluarnya karbon dari baja yang terjadi selama baja

dipanaskan (heat treatment) diatas 700 oC• Jika terjadi decarburasi maka kekerasan yang

diharapkan tidak akan tercapai• Dekarburasi dapat dicegah dengan beberapa cara

perlindungan (misal pemanasan pada protective atmosphere)

• Perkakas dengan desain yang kompleks dan tidak dapat digrinding setelah pengerasan tidak boleh mengalami decarburasi

• Shock-resisting tool steel paling jelek, hot-work tool steel agak baik dan carbon tool steel paling baik ketahanan terhadap decarburasi

TYPE SYMBOL GROUP

Low Alloy L Special Purpose Carbon-tungsten F Molybdenum base M P1 - P19, Low Carbon P Mold H1-H19, Chromium Base H Hot -Work H40-H59, Mo-Base H20-H39, Tungsten Base Tungsten-Base T High Speed Oil Hardening O Cold-Work Medium Alloy Air Hardening A High Carbon-High Chromium D S Shock-Resisting W Water-Hardening P20 – P39, Other type

JENIS BAJA TOOL

1. Water-hardening tool steel (Group W)Menurut kadar karbon :a. 0,6 – 0,75 % C; aplikasi dimana ketangguhan adalah

syarat utamab. 0,75% - 0,95%; aplikasi dimana ketangguhan dan

kekerasan adalah pentingc. 0,95%- 1,40%; aplikasi dimana sifat tahan aus dan

ketajaman sisi potong sangat penting

Karakteristika. Kekerasan permukaan yang tinggi diperoleh dg heat

treatment, quenching dengan media air.b. Machineability paling tinggi.c. Sifat red-hardness-nya jelekd. Pemakaian terbatas untuk perkakas pemotongan

kecepatan rendah, pemakanan tipis dan bahan yang relatif lunak.

2. Shock-resisting steel (Group S)

a. Digunakan pada tools yang menerima beban kejut berulang-ulang.

b. Kadar karbon 0,45-0,65%, unsur paduan silicon, chrom, tungsten dan molybdenum.

c. Wear resistance dan machineabilitynya bagus

d. Digunakan untuk forming tool, punch, pneumatic tool, shear blade

3. Cold-work tool steel

a.Group O (Oil hardening) mengandung mangan dan memiliki sifat nondeforming yang baik

b.Group A (Baja paduan medium) mengandung 1% C, 3% Mn, 5% Cr dan 1% Mo. Sifat Nondeforming istimewa, wear resistance baik, ketangguhan, red-hardness sedang. Tetapi machineabilitynya jelek.

c. Group D (high carbon high chromium) 2,25% C dan 12% Cr. Sifat wear resitance dan nondeforming istimewa.

4. Hot-work Steel (Group H)

a.Group H11-H19 (Chrom base hot work tool steel) • Memiliki red hardness yang baik dg 3,25% Cr. • Ketangguhan naik pada kadar akrbon dan unsur paduan rendah. • Air-hardenable, nondeforming baik.b.Group H21-H26 (Tungsten base hot work steel) • Mengandung 9% tungsten, 2-12% Cr. • Red hardness makin baik tapi ketangguhan turun • Air-hardenable.c. Group H41-H43 (Molybdenum base hot-work steel) • Mengandung 8% Mo, 4% Cr . • karakteristik sama dengan tungsten base hot-work steel.

5. High–speed tool steel

a. Tool steel yang memiliki kadar paduan tinggi

b.Tungsten base atau molybdenum base, dg unsur paduan chrom, vanadium dan karbon 0,7-1%.

c. Sbg perkakas potong dikenal dg inisial HSS. Memiliki red hardness sitimewa dg wear resisten dan ketanguhan yang hampir sama.

6. Metal Mold (Group P)

a. Memiliki Chrom dan Nikel sbg paduan utama.

b.Pada dasarnya baja paduan untuk dikarburizing

c. Kekerasan rendah pada kondisi annealed dan tahan terhdap work hardening untuk proses hubbing.

d.Memiliki tahan aus setelah dikeraskane. Sifat red hardnessnya jelek

7. Special purpose tool steel

a. Jenis baja perkakas di luar yang disebut diatas.

b.Dibuat khusus utk menangani persyaratan istimewa pada suatu penggunaan.

c. Group L (low alloy) paduan utama Chrom, dg Vanadium, Molybden dan Nikel.

d. Group F (Carbon Tungsten) shallow hardening, water quench. Dg kadar karbon dan tungsten yang tinggi sangat tahan aus.