Penggilingan Baja Keras dan Baja Perkakas: Mengoptimalkan HSS, D2, dan M2

Mengapa Penggilingan Baja Keras Merupakan Hal yang Berbeda?

Anda sudah tahu bahwa menggerinda poros baja karbon rendah yang lunak tidak sama dengan menggerinda menggunakan punch D2 yang keras. Kekerasan mengubah segalanya: bagaimana bahan abrasif terurai, bagaimana panas menumpuk, dan apakah Anda mendapatkan bagian yang bagus atau yang rusak. Penggerindaan baja keras menuntut perhatian lebih pada pemilihan bahan abrasif, spesifikasi roda gerinda, dan pengendalian proses daripada hampir semua aplikasi penggerindaan lainnya.

Inilah prinsip inti yang membedakan toko yang bagus dari toko yang mengecewakan: Anda membutuhkan roda gerinda lunak untuk material keras, dan roda gerinda keras untuk material lunak. Kedengarannya tidak masuk akal, tetapi ini telah menjadi prinsip dasar dalam penggerindaan selama beberapa dekade. Ketika benda kerja keras (60+ HRC), butiran abrasif cepat tumpul karena tidak ada tempat bagi serpihan untuk keluar. Roda gerinda dengan tingkat kehalusan yang lebih rendah melepaskan butiran tumpul tersebut lebih cepat, sehingga memperlihatkan mata pisau yang baru dan tajam. Gunakan roda gerinda dengan tingkat kehalusan yang tinggi pada baja HSS yang dikeraskan dan Anda akan membuatnya mengkilap dalam hitungan menit, menghasilkan panas yang sangat besar, dan membakar benda kerja.

Artikel ini membahas sisi praktis dari penggerindaan tiga jenis baja perkakas yang paling umum: HSS (M2, M42), baja cetakan kerja dingin D2, dan baja perkakas keras lainnya seperti A2, O1, dan S7. Kita akan membahas spesifikasi roda gerinda, ukuran butiran, strategi pendingin, dan angka-angka yang benar-benar penting di lantai bengkel.

Memahami Kekerasan dan Kemampuan Penggilingan Baja Perkakas

Tidak semua baja yang dikeraskan berperilaku sama di bawah roda gerinda. Komposisi paduan, jenis karbida, dan tingkat kekerasan semuanya memengaruhi cara material tersebut digerinda. Mari kita uraikan tiga faktor utama:

Baja Kecepatan Tinggi (HSS): M2 dan M42

M2 adalah baja HSS andalan. Setelah perlakuan panas, kekerasannya mencapai 62 hingga 65 HRC. Baja ini mengandung banyak karbida tungsten dan molibdenum, yang membuatnya abrasif dan sulit digerinda. M42 lebih unggul. Dengan sekitar 8% kobalt dalam campurannya, kekerasannya meningkat hingga 65 hingga 67 HRC dan karbidanya bahkan lebih sulit digerinda. Penggerindaan HSS menghasilkan panas yang signifikan karena karbida tersebut menahan gaya geser, sehingga zona penggerindaan cepat menjadi panas.

Aplikasi HSS yang umum meliputi mata bor ulir, mata bor ujung, reamer, dan tap. Jika Anda mengasah ulang alat potong, hasil akhir permukaan pada alur atau bidang potong secara langsung memengaruhi kinerja alat. Permukaan yang kasar pada bidang potong mata bor meningkatkan gesekan dan panas selama pengeboran, jadi Anda tidak bisa hanya mengira-ngira dan menganggapnya selesai.

Baja Cetakan Kerja Dingin D2

D2 memiliki kekerasan 58 hingga 62 HRC setelah pengerasan. Ini adalah baja perkakas berkadar karbon tinggi dan kromium tinggi dengan banyak karbida kromium. Karbida tersebut berukuran besar dan keras. Karena itu, D2 memiliki reputasi sebagai baja yang sulit diasah. Karbida akan tercabut daripada terpotong dengan bersih jika Anda menekan terlalu keras, yang menyebabkan serpihan mikro pada permukaan yang diasah. Ini adalah salah satu keluhan paling umum yang kami dengar dari bengkel pembuatan cetakan.

Dibandingkan dengan HSS, D2 memiliki konduktivitas termal yang lebih rendah, sehingga panas terkonsentrasi di permukaan. Hal itu membuatnya lebih rentan terhadap luka bakar, yang dapat merusak cetakan. D2 yang terbakar mengembangkan lapisan putih yang mengeras kembali, yang rapuh dan akan retak saat digunakan.

Baja Perkakas Umum Lainnya: A2, O1, S7

A2 dikeraskan dengan udara hingga sekitar 57 hingga 62 HRC. Baja ini sedikit lebih mudah diasah daripada D2 karena karbidanya lebih halus dan terdistribusi lebih merata. O1, baja perkakas yang dikeraskan dengan oli, mencapai 57 hingga 62 HRC dan lebih mudah diasah seperti baja karbon tinggi. S7 adalah baja tahan benturan, biasanya dikeraskan hingga 54 hingga 58 HRC, yang membuatnya paling mudah diasah di antara semuanya tetapi tetap membutuhkan perhatian pada panas.

Memilih Batu Gerinda yang Tepat untuk Baja yang Dikeraskan

Di sinilah sebagian besar kesalahan terjadi. Orang-orang mengambil roda gerinda apa pun yang ada di mesin dan heran mengapa hasil akhirnya buruk atau bagiannya gosong. Pemilihan roda gerinda sangat spesifik untuk materialnya, dan untuk baja perkakas, ada beberapa aturan yang tidak boleh dilanggar.

Jenis Abrasif: Mengapa CBN Lebih Unggul daripada Aluminium Oksida pada Baja yang Dikeraskan

Untuk baja yang dikeraskan dan HSS, Anda memiliki dua pilihan realistis: alumina lebur putih (WFA) atau boron nitrida kubik (CBN). Alumina lebur cokelat (BFA) cocok untuk baja karbon lunak, tetapi pada material yang dikeraskan, lapisan ini cepat aus dan menghasilkan panas berlebih.

CBN adalah pilihan terbaik untuk logam besi yang dikeraskan. Berikut alasannya: CBN memiliki konduktivitas termal sekitar enam kali lebih tinggi daripada aluminium oksida. Itu berarti CBN menyerap panas dari zona penggerindaan alih-alih membiarkannya menumpuk. CBN juga tetap tajam jauh lebih lama karena tidak mudah pecah seperti butiran alumina. Hasilnya adalah komponen yang lebih konsisten, masa pakai roda gerinda yang lebih lama, dan risiko kerusakan termal yang jauh lebih rendah.

Satu aturan penting: Jangan pernah menggunakan roda gerinda berlian pada baja. Pada suhu penggerindaan di atas 700 derajat Celcius, intan bereaksi dengan besi dalam baja dan hancur. Anda akan merusak roda intan yang mahal dalam waktu singkat. Intan digunakan untuk karbida, keramik, dan material non-ferrous. Untuk baja, termasuk semua baja perkakas yang dibahas di sini, CBN adalah superabrasif yang tepat. Jika Anda ingin memahami hal ini lebih dalam, periksa artikel kami tentang... Mengapa roda gerinda CBN sangat penting untuk ruang perkakas modern?.

Jenis Perekat: Vitrifikasi vs. Resin

Ikatan vitrifikasi (V) adalah standar untuk penggerindaan presisi baja keras dan HSS. Material ini menahan butiran dengan kaku, memberikan kemampuan mempertahankan bentuk yang sangat baik, dan memungkinkan roda gerinda untuk diasah dan diluruskan hingga toleransi yang ketat. Jika Anda menggerinda cetakan D2 hingga ±0,005 mm, Anda membutuhkan roda gerinda CBN yang divitrifikasi. Kami telah menulis secara ekstensif tentang hal ini. roda CBN vitrifikasi untuk penggilingan baja presisi jika Anda menginginkan detail teknisnya.

Ikatan resin (B) Lebih lembut dan lebih mudah dikendalikan. Ini adalah pilihan yang baik untuk operasi penyelesaian di mana Anda menginginkan hasil akhir permukaan yang halus dan dapat mengorbankan sedikit akurasi bentuk. Roda CBN ikatan resin umum digunakan pada mesin pengasah perkakas dan pemotong untuk mengasah ulang mata bor HSS, di mana operator memadukan alur dan membutuhkan pemotongan yang halus dan dingin.

Ukuran Butiran dan Hasil Akhir Permukaan yang Akan Anda Dapatkan

Ukuran butiran abrasif secara langsung mengontrol kekasaran permukaan. Berikut adalah pemetaan realistis yang berlaku dalam praktik untuk baja perkakas yang dikeraskan:

• 46 hingga 60 grit: Penggilingan kasar dan penghilangan material. Perkiraan Ra 0,8 hingga 1,6 μm. Digunakan untuk penghilangan material cepat pada blok cetakan D2 atau blanko HSS sebelum penggilingan akhir.
• 80 hingga 120 grit: Penggilingan presisi serbaguna. Ra 0,4 hingga 0,8 μm. Ini adalah titik optimal untuk sebagian besar pekerjaan baja perkakas, termasuk penggilingan ulang cetakan dan penajaman perkakas HSS.
• 150 hingga 240 grit: Penyelesaian akhir yang halus. Ra 0,1 hingga 0,4 μm. Digunakan untuk pengerjaan cetakan dengan hasil akhir seperti cermin, penekan presisi, dan penyelesaian akhir pada alat potong.

Penggunaan amplas dengan kekasaran lebih halus dari 240 grit pada roda gerinda CBN biasanya tidak diperlukan untuk baja perkakas dan bahkan dapat menyebabkan masalah. Amplas dengan kekasaran sangat halus akan lebih cepat menumpuk material ulet, dan laju pengangkatan material yang rendah berarti Anda menghabiskan lebih banyak waktu di zona penggerindaan, yang meningkatkan risiko kerusakan termal.

Spesifikasi Roda yang Direkomendasikan berdasarkan Jenis Baja Perkakas

Tabel di bawah ini memberikan spesifikasi roda gerinda sebagai titik awal untuk baja perkakas yang paling umum. Spesifikasi ini bukan standar baku. Kekakuan mesin Anda, pengaturan pendingin, dan geometri benda kerja akan memerlukan penyesuaian. Tetapi jika Anda memulai dari awal, spesifikasi ini akan membantu Anda mendapatkan hasil yang mendekati yang diharapkan.

Bahan	Kekerasan (HRC)	Kasar	Menjalin kedekatan	Pasir (Kasar)	Kekasaran (Finishing)	Tingkat (Kekerasan)
M2 HSS	62-65	CBN (atau WFA)	Mengkristal	60-80#	120-150#	KL (lunak-sedang)
M42 HSS	65-67	CBN	Mengkristal	60-80#	120-180#	JK (sangat lembut)
Baja Cetakan D2	58-62	CBN (atau WFA)	Mengkristal	60-80#	100-150#	KL (lunak-sedang)
Baja Perkakas A2	57-62	CBN (atau WFA)	Mengkristal	60-80#	100-150#	LM (sedang)
Baja Perkakas O1	57-62	WFA atau CBN	Mengkristal	60-80#	100-150#	LM (sedang)
Baja Peredam Kejut S7	54-58	WFA atau CBN	Mengkristal	46-60#	80-120#	MN (sedang-keras)

Perhatikan bahwa M42, yang paling keras di antara kelompok tersebut, membutuhkan tingkat kekasaran roda gerinda yang paling lunak. Ini adalah hubungan terbalik yang sedang bekerja. D2 juga mendapatkan tingkat kekasaran yang lunak karena karbida kromiumnya yang besar dan abrasif. S7 lebih lunak, sehingga Anda dapat menggunakan tingkat kekasaran roda gerinda yang lebih keras dan mendapatkan retensi bentuk yang lebih baik.

Parameter Proses: Kecepatan, Laju Umpan, dan Kedalaman Pemotongan

Spesifikasi roda gerinda adalah separuh dari keberhasilan. Separuh lainnya adalah menjalankan parameter yang tepat. Berikut adalah hal-hal yang berhasil untuk baja perkakas yang dikeraskan pada mesin gerinda permukaan atau mesin gerinda perkakas CNC biasa.

Kecepatan Roda

Untuk roda CBN pada baja yang dikeraskan, kecepatan roda yang direkomendasikan biasanya 25 hingga 35 m/s (5000 hingga 7000 SFM). Memutar lebih cepat dari 40 m/s pada roda alumina konvensional dapat menyebabkan bahan abrasif cepat tumpul karena peningkatan panas. CBN mampu menangani kecepatan yang lebih tinggi dengan baik, tetapi selalu periksa kecepatan maksimum yang tertera pada spesifikasi pabrikan roda. Jangan pernah melebihinya.

Kecepatan Benda Kerja dan Pergerakan Meja

Untuk penggerindaan permukaan blok cetakan D2 atau A2: kecepatan benda kerja 10 hingga 20 m/menit dengan umpan silang 0,5 hingga 2 mm per langkah (tergantung lebar roda dan area kontak). Untuk penggerindaan perkakas HSS pada mesin gerinda perkakas CNC, kecepatan spindel dan laju umpan diprogram sesuai dengan geometri perkakas tertentu, tetapi kuncinya adalah menghindari posisi diam. Jangan biarkan roda berhenti di satu tempat.

Kedalaman Pemotongan

Di sinilah orang-orang mulai mengalami masalah. Pada baja perkakas yang dikeraskan, jaga agar laju pemakanan tetap konservatif: 0,005 hingga 0,015 mm per lintasan untuk penggerindaan akhir, dan hingga 0,03 hingga 0,05 mm per lintasan untuk penggerindaan kasar dengan CBN. Jika Anda menggunakan roda alumina konvensional, kurangi ini sekitar 30%. Godaan untuk melakukan pemotongan yang lebih besar untuk menghemat waktu biasanya malah menjadi bumerang. Anda akan menghabiskan lebih banyak waktu untuk memperbaiki bagian yang terbakar daripada waktu yang Anda hemat.

Menghindari Bekas Gosok pada Baja Perkakas yang Dikeraskan

Kerusakan akibat penggerindaan adalah masalah kualitas nomor satu dalam penggerindaan baja yang dikeraskan. Kerusakan ini tampak sebagai perubahan warna (biru, cokelat, atau pola pelangi) pada permukaan yang digerinda, tetapi terkadang kerusakannya tidak terlihat, tersembunyi di bawah lapisan putih yang mengeras kembali yang kemudian retak saat digunakan.

Penyebabnya mudah diprediksi: roda gerinda tumpul, kedalaman pemotongan terlalu dalam, pendingin tidak cukup, atau bahan abrasif yang salah. D2 sangat rentan karena konduktivitas termalnya yang rendah memerangkap panas di permukaan. M2 HSS agak lebih toleran karena konduktivitas termalnya yang lebih tinggi menyebarkan panas, tetapi pada kekerasan 65 HRC, Anda tidak memiliki banyak ruang toleransi.

Tiga hal yang mencegah luka bakar dalam sebagian besar situasi:

1. Jaga agar roda tetap tajam. Lakukan pengasahan secara berkala agar roda dapat memotong dengan bebas. Roda yang mengkilap memaksa Anda untuk menekan lebih keras, yang menghasilkan lebih banyak panas. Asah roda CBN dengan alat pengasah yang dikendalikan rem atau alat pengasah berlian dengan laju pemakanan yang ringan (0,002 hingga 0,005 mm per lintasan).
2. Gunakan cairan pendingin yang mengalir deras, dan salurkan dengan benar. Cairan pendingin harus mencapai zona penggilingan, bukan hanya terciprat di sekitar ruang tertutup. Desain dan posisi nosel lebih penting daripada yang dipikirkan kebanyakan orang. Kami membahas ini secara detail dalam panduan kami tentang... mengoptimalkan pengiriman cairan pendingin untuk penggilingan presisi.
3. Jangan sampai terjadi pertengkaran hebat. Melakukan tiga atau empat kali pengamplasan tambahan setelah percikan api padam hanya membuang waktu dan menambah panas pada bagian tersebut. Jika Anda membutuhkan hasil akhir permukaan tertentu, tentukan dengan ukuran butiran yang tepat, bukan dengan mengamplas hingga permukaan menjadi rusak.

Target Penyelesaian Permukaan untuk Penggilingan Baja Perkakas

Aplikasi yang berbeda membutuhkan lapisan akhir yang berbeda, dan menentukan lapisan akhir yang tepat akan menghemat waktu dan uang.

• D2 meninju dan memotong: Nilai Ra 0,4 hingga 0,8 μm adalah tipikal. Ini dapat dicapai dengan CBN berukuran 100 hingga 120 grit.
• Alur dan alur bor M2: Ra 0,8 hingga 1,6 μm untuk mata bor standar, Ra 0,4 μm atau lebih baik untuk mata bor berlapis berkinerja tinggi.
• Bagian cetakan A2 dan O1: Ra 0,4 hingga 0,8 μm untuk pekerjaan umum, Ra 0,2 μm untuk permukaan kelas pengasahan.
• Pukulan presisi (dari semua jenis baja perkakas): Ra 0,1 hingga 0,2 μm, dicapai dengan amplas CBN grit 150 hingga 240 dan proses finishing ringan.

Jika Anda terus-menerus gagal mencapai target Ra Anda, periksa tiga hal sebelum menyalahkan roda: kondisi pengasahan, konsentrasi cairan pendingin, dan keseimbangan roda. Roda CBN yang tidak seimbang pada kecepatan tinggi akan bergetar, dan bekas getaran akan merusak lapisan permukaan terlepas dari ukuran butirannya.

CBN vs. Alumina Konvensional: Kapan Harus Beralih?

Kami sering mendapatkan pertanyaan ini. “Apakah saya benar-benar membutuhkan CBN, atau bisakah saya hanya menggunakan alumina putih?” Jawaban jujurnya bergantung pada volume produksi Anda, persyaratan toleransi, dan seberapa besar Anda menghargai konsistensi.

Alumina lebur putih (WFA) Amplas WFA bekerja pada baja perkakas yang dikeraskan. Biayanya lebih murah per roda, dan untuk pekerjaan volume rendah atau prototipe, вполне baik. Tetapi WFA cepat aus pada material di atas 60 HRC. Anda akan lebih sering melakukan pengasahan, konsistensi dimensi akan bergeser, dan risiko kerusakan termal meningkat karena roda menjadi tumpul di antara pengasahan.

CBN Biaya awalnya lebih mahal, tetapi pada baja yang dikeraskan di atas 58 HRC, biasanya daya tahannya 50 hingga 150 kali lebih lama daripada alumina. Biaya per bagian turun drastis dalam produksi. Konsistensi hasil akhir permukaan meningkat. Risiko kerusakan termal menurun karena CBN tetap tajam dan menghantarkan panas menjauh dari benda kerja.

Aturan praktis yang kami gunakan: jika Anda menggerinda lebih dari beberapa potong baja perkakas yang dikeraskan per minggu, CBN akan cepat balik modal. Untuk perbaikan dan pekerjaan perawatan sekali saja, WFA adalah pilihan yang masuk akal.

Pertimbangan Cairan Pendingin untuk Penggilingan Baja yang Dikeraskan

Cairan pendingin sangat penting saat menggerinda baja perkakas yang dikeraskan. Menggerinda baja D2 atau M2 tanpa cairan pendingin akan selalu membakar benda kerja, tidak peduli seberapa bagus roda gerinda Anda. Gunakan cairan pendingin sintetis atau semi-sintetis yang larut dalam air dengan konsentrasi 5 hingga 8% untuk sebagian besar aplikasi.

Pada velg CBN, beberapa bengkel menggunakan oli murni alih-alih cairan pendingin berbasis air. Oli memberikan hasil akhir permukaan yang lebih baik dan umur velg yang lebih panjang, tetapi lebih berantakan dan menimbulkan risiko kebakaran. Bagi sebagian besar bengkel produksi, cairan pendingin sintetis yang baik dengan konsentrasi yang tepat adalah pilihan yang praktis.

Sistem pengiriman cairan pendingin sama pentingnya dengan cairan pendingin itu sendiri. Nosel yang diarahkan dengan benar dan mengalirkan 20 hingga 30 liter per menit ke zona penggerindaan akan mengungguli sistem aliran deras yang diarahkan dengan buruk dan mengalirkan volume dua kali lipat. Sesuaikan lebar keluaran nosel dengan lebar roda gerinda, posisikan sedekat mungkin dengan benda kerja, dan rawat sistem filtrasi Anda agar serpihan tidak menyumbat aliran.

Kesalahan Umum dalam Penggilingan Baja Perkakas

Setelah bertahun-tahun bekerja dengan bengkel yang menggerinda baja perkakas yang dikeraskan, berikut adalah kesalahan yang paling sering kami temui:

• Menggunakan bahan abrasif yang salah. Alumina cokelat pada HSS yang dikeraskan, atau lebih buruk lagi, intan pada baja. Sesuaikan bahan abrasif dengan materialnya. Baja karbon menggunakan BFA. Baja yang dikeraskan dan HSS menggunakan WFA atau CBN. Karbida menggunakan intan.
• Kemudi terlalu keras. Roda gerinda dengan kekerasan 65 HRC M42 akan menghasilkan lapisan mengkilap dan terbakar. Gunakan kekerasan yang lebih lembut. Biarkan roda gerinda menajam sendiri.
• Melewatkan proses berpakaian. CBN yang kusam masih bisa memotong, tetapi kurang efektif. Berpakaianlah dengan ringan dan sering daripada tebal dan jarang.
• Mengabaikan pengiriman cairan pendingin. Cairan pendingin yang baik jika diarahkan ke sudut yang salah akan membuang-buang cairan pendingin. Arahkan cairan pendingin ke zona kontak.
• Memotong terlalu dalam. Kesabaran membuahkan hasil. Dua kali penggosokan ringan lebih baik daripada satu kali penggosokan berat pada setiap jenis baja perkakas.

Contoh Spesifikasi Roda Praktis

Misalnya, Anda perlu mengasah satu set punch D2 hingga Ra 0,4 μm. Berikut spesifikasi roda gerinda yang realistis: 1A1 CBN 150# VK lebar 10mm, OD 150mm. Itu adalah roda gerinda lurus, CBN 150 grit, ikatan vitrifikasi, grade K lunak, lebar pelek 10 mm. Jalankan pada kecepatan roda 30 m/s, kedalaman 0,01 mm per lintasan akhir, dengan umpan silang 1 mm per langkah. Gunakan cairan pendingin dengan konsentrasi 6%. Anda akan mencapai Ra 0,4 μm secara konsisten.

Sekarang ganti materialnya dengan hasil pengasahan ulang mata bor M2 HSS. Spesifikasi berbeda: Roda cangkir 11V9 CBN 120# BJ. Ikatan resin untuk rasa nyaman saat digunakan pada mesin gerinda manual, grit 120 untuk hasil akhir alur yang bersih pada Ra 0,8 μm, grade lunak J karena M2 pada 63 HRC membutuhkan pelepasan butiran yang agresif.

Ini adalah titik awal. Sesuaikan dari situ berdasarkan apa yang ditunjukkan oleh mesin dan bagian tersebut. Penggilingan bersifat empiris. Angka-angka tersebut memberikan perkiraan yang tepat; pengalamanlah yang menutup kesenjangan tersebut.

Dapatkan Batu Gerinda Baja Perkakas yang Tepat dari Zhengzhou Zhongxin

Penggilingan baja perkakas yang dikeraskan seperti HSS, D2, dan A2 bergantung pada penggunaan roda gerinda yang tepat dengan parameter yang tepat. Kesalahan dalam salah satu hal tersebut akan merugikan Anda dalam hal suku cadang, waktu, dan biaya. Zhengzhou Zhongxin Grinding Wheel Co., Ltd. memproduksi roda gerinda vitrifikasi dan resin CBN yang dirancang khusus untuk aplikasi penggilingan baja yang dikeraskan. Baik Anda membutuhkan spesifikasi standar atau roda gerinda khusus yang dirancang untuk baja perkakas dan pengaturan mesin Anda, kami dapat membantu.

Hubungi kami hari ini untuk mendiskusikan kebutuhan penggerindaan baja perkakas Anda:

• E-mail: root@shalun.net
• Ponsel/WeChat: 15538050608
• Telp: 0371-62513386
• Alamat: 1111-1, Kexue Avenue, Distrik Shangjie, Zhengzhou, Henan, Tiongkok (河南省郑州市上街区科学大道1111-1号)

Kirimkan detail aplikasi penggerindaan Anda, material, kekerasan, hasil akhir permukaan yang diinginkan, dan jenis mesin, dan kami akan merekomendasikan spesifikasi roda gerinda yang optimal. Pengerjaan cepat untuk pesanan roda gerinda CBN standar maupun kustom.