Wear Characteristics of Hard Coated Tools in Cutting Mersawa Wood and Particleboard

Abstract

Penggunaan kayu mersawa dan papan partikel sebagai material konstruksi bangunan dan tujuan dekoratif terus mengalami peningkatan. Penelitian sebelumnya menjelaskan bahwa material tersebut menghasilkan laju aus yang tinggi yang disebabkan oleh kandungan silika dan resin. Artikel ini menjelaskan karakteristik aus mata pisau yang telah dilapisi bahan pengeras baru pada pemotongan kayu mersawa dan papan partikel. Kayu mersawa dan papan partikel dengan kerapatan 0,8 dan 0,61 g/cm 3 dipotong menggunakan mata pisau tungsten carbide K10 yang telah dilapisi dengan lapisan tunggal titanium aluminium nitrid (TiAlN), multi-lapis TiAlN/titanium silikon nitrid (TiSiN), dan multi-lapis TiAlN/titanium boron nitrid (TiBN). Uji pemotongan menggunakan computer numeric control router pada kecepatan potong 17 m/s dengan laju pengumpanan sebesar 0,1 mm/rev untuk melihat karakteristik aus pada sisi clearance mata pisau. Hasil penelitian menunjukkan bahwa mata pisau yang telah dilapisi menghasilkan aus yang lebih rendah dibandingkan dengan mata pisau tanpa pelapis pada pemotongan kayu mersawa dan papan partikel. Lapisan multi-lapis TiAlN/TiBN pada penelitian ini menghasilkan daya tahan aus yang paling tinggi. Kekerasan yang tinggi, koefisien friksi yang rendah, daya tahan oksidasi yang tinggi, dan ketahanan terhadap delaminasi yang tinggi pada lapisan multi-lapis TiAlN/TiBN menunjukkan bahwa lapisan ini sangat cocok diaplikasikan pada pemotongan kayu abrasif (kandungan silika tinggi) dan kayu komposit pada kecepatan potong yang tinggi.

Cutting performance of multilayer coated tungsten carbide in milling of wood composites

“…It was reported by Fahrussiam et al. (2016) that due to the delamination of TiAlN/TiBON coated carbide tools in cutting particleboard, the substrates are exposed to any possible mechanical abrasion, that cause retraction of tungsten carbide grains from the substrate during cutting.

Figure 4 Wear mechanism of multilayer TiAlN/TiBON coated carbide tool in cutting WPC.

…”

“…The extent of chipping was found to increase at a cutting length of 200 m. The delamination was more evident in cutting length of 400 m and the coatings gradually delaminated in proportion until the end of cutting. It was reported by Fahrussiam et al (2016) that due to the delamination of TiAlN/TiBON coated carbide tools in cutting particleboard, the substrates are exposed to any possible mechanical abrasion, that cause retraction of tungsten carbide grains from the substrate during cutting.…”

Peningkatan Masa Pakai Pisau Gergaji Tungsten Carbide Berpelapis dalam Pemotongan Medium Density Fiberboard

“…Kandungan silikon (Si) yang tinggi pada TiSiN dilaporkan dapat memberikan daya tahan oksidasi yang tinggi (Greczynski et al 2020). Akan tetapi, kelemahannya adalah TiSiN memiliki kekerasan permukaan yang terlampau tinggi sehingga getas, akibatnya TiSiN mudah mengelupas ketika digunakan untuk memotong bahan yang abrasif dalam kecepatan tinggi (Fahrussiam et al 2015). Di sisi lain, TiAlN dan AlCrN dilaporkan memiliki performa yang baik, terutama dalam hal daya tahannya terhadap aus pada pemotongan kayu komposit jenis wood plastic composite (WPC), laminated veneer lumber (LVL), dan oriented strand board (OSB) (Pangestu et al 2021).…”

“…Suhu pemotongan yang tinggi dapat mengakibatkan bahan pelapis teroksidasi dan mengelupas dari permukaan substrat pisau TC yang pada akhirnya akan meningkatkan keausan (Guimarães et al 2022). Pengelupasan bahan pelapis mengakibatkan substrat pisau TC tidak terlindungi dan rentan mengalami kerusakan selama proses pemotongan (Fahrussiam et al 2015). Kerusakan tersebut mengakibatkan perubahan bentuk dan geometri mata pisau yang dievaluasi berdasarkan jumlah edge recession.…”

Woodworking Tools: Tribological Problems and Directions of Solutions

“…These covers are formed on the tool or specifically prepared blades using the methods of physical (PVD), chemical (CVD) precipitation from vapour phase. The monolayer and multi-layer coatings are used [11,30,[34][35][36][37][38][39][40]. The multi-layer coatings may be of different thicknesses and they are formed using the substances of different chemical composition.…”