A mesin pemotong metalografi adalah langkah pertama dan paling penting dalam persiapan sampel — potongan yang buruk akan mengakibatkan deformasi, kerusakan akibat panas, atau noda yang tidak dapat dihilangkan sepenuhnya setelah pemolesan sebanyak apa pun. Perbedaan antara penampang yang dapat digunakan dan sampel yang rusak biasanya disebabkan oleh tiga faktor yang dapat dikontrol: pemilihan blade, kecepatan pemotongan, dan penyaluran cairan pendingin.
Mengapa Kualitas Pemotongan Menentukan Hasil Seluruh Proses Persiapan Sampel
Pemotongan metalografi pada dasarnya berbeda dari pemotongan kasar — tujuannya adalah untuk menghilangkan material dengan deformasi mekanis minimal dan masukan panas minimal, karena keduanya dapat mengubah struktur mikro yang sedang dipelajari. Pemotongan yang menyebabkan lapisan deformasi lebih dalam dari apa yang dapat dihilangkan pada tahap penggilingan dan pemolesan selanjutnya akan meninggalkan artefak yang terlihat di bawah mikroskop, sehingga menghasilkan kesimpulan yang menyesatkan tentang struktur butiran, kekerasan, atau distribusi fasa.
Inilah alasannya mesin pemotong metalografis dibuat berdasarkan roda pemotong yang bersifat abrasif, bukan gergaji gesek atau gergaji pita — pemotongan abrasif menghilangkan material melalui aksi penggerindaan berkecepatan tinggi yang, jika dikontrol dengan benar, akan menghasilkan permukaan yang halus dan tidak mengalami deformasi sehingga memerlukan lebih sedikit penggerindaan berikutnya untuk mencapai area yang diinginkan.
Mencocokkan Jenis Roda Pemotong dengan Kekerasan Bahan
Roda potong abrasif biasanya diklasifikasikan berdasarkan butiran abrasifnya (aluminium oksida atau silikon karbida) dan kekerasan ikatannya. Aturan umumnya berlawanan dengan intuisi bagi banyak pendatang baru: material yang lebih keras membutuhkan roda dengan ikatan yang lebih lembut , karena ikatan yang lebih lembut akan melepaskan butiran abrasif yang kusam dengan lebih cepat, sehingga butiran tajam yang baru akan terus terekspos daripada membiarkan roda berkaca-kaca dan menghasilkan panas berlebih.
| Material | Tipe Abrasif | Kekerasan Ikatan |
|---|---|---|
| Non-besi lunak (Al, Cu, kuningan) | Silikon karbida (SiC) | Ikatan yang keras |
| Baja ringan dan rendah karbon | Aluminium oksida (Al2O3) | Obligasi sedang |
| Baja yang dikeraskan, baja perkakas | Aluminium oksida (Al2O3) | Ikatan lembut |
| Keramik, komposit | Berlian atau CBN | Ikatan resin atau logam |
Untuk material yang sangat keras atau rapuh seperti sinter karbida, keramik, dan komponen elektronik, diperlukan roda berlian atau CBN (cubic boron nitride), karena roda aluminium oksida atau silikon karbida konvensional terlalu cepat aus dan menghasilkan panas yang berlebihan.
Kecepatan Pemotongan, Laju Pakan, dan Perannya dalam Menghasilkan Panas
Kebanyakan pemotong metalografi laboratorium mengoperasikan kecepatan roda dalam kisaran 1.500–5.000 RPM , dengan kecepatan optimal tergantung diameter roda dan material. Diameter roda yang lebih besar umumnya memerlukan RPM yang lebih rendah untuk mempertahankan kecepatan potong periferal yang sama, yang merupakan parameter yang sebenarnya mengatur tindakan pemotongan dan pembangkitan panas.
- Laju pemakanan yang lebih tinggi mengurangi total waktu pemotongan namun meningkatkan risiko panas berlebih dan terbakar, terutama pada material yang sensitif terhadap panas
- Kecepatan pengumpanan yang lebih rendah menghasilkan potongan yang lebih rapi dengan deformasi yang lebih sedikit namun memperpanjang waktu siklus dan dapat meningkatkan keausan roda jika terlalu lambat menyebabkan kaca
- Kontrol pengumpanan otomatis, tersedia pada sebagian besar mesin pemotong presisi, mempertahankan gaya konstan pada roda terlepas dari masukan operator — penting untuk reproduktifitas di beberapa sampel
- Mode pemotongan berdenyut atau berosilasi mengurangi penumpukan panas terus-menerus untuk paduan yang sensitif terhadap panas, dengan menarik kembali roda secara berkala untuk memungkinkan cairan pendingin menyiram zona pemotongan
Sistem Pengiriman Pendingin dan Mengapa Laju Aliran Penting Sama Seperti Jenis Pendingin
Pendingin memiliki dua tujuan dalam pemotongan metalografi: menghilangkan panas dari zona pemotongan dan membuang serpihan abrasif yang dapat menyumbat roda dan mengurangi efisiensi pemotongan. Pendingin yang larut dalam air dengan penghambat korosi merupakan standar untuk material besi, sedangkan pendingin khusus digunakan untuk material yang sensitif terhadap paparan air, seperti paduan magnesium, yang dapat bereaksi dengan cairan berbahan dasar air.
Laju aliran dan posisi nosel seringkali merupakan faktor yang diremehkan. Aliran cairan pendingin yang tidak secara langsung menargetkan antarmuka roda-benda kerja memberikan manfaat pendinginan minimal berapa pun volume totalnya — sebagian besar pemotong presisi menggunakan nozel ganda yang diposisikan di kedua sisi roda untuk memastikan cakupan seluruh pemotongan, terutama saat roda bergerak lebih dalam ke sampel yang lebih tebal.
Contoh Penjepitan dan Pemasangan untuk Pemotongan yang Konsisten dan Dapat Diulang
Penjepitan yang tidak konsisten merupakan sumber cacat pemotongan yang umum namun sering diabaikan. Sampel yang bergeser sedikit saja selama pemotongan dapat menyebabkan defleksi roda, yang menyebabkan permukaan potongan bergelombang atau miring sehingga menyulitkan pemasangan dan penggilingan. Klem model catok dengan sisipan rahang yang dapat disesuaikan mengakomodasi bentuk yang tidak beraturan, sedangkan perlengkapan blok V lebih disukai untuk sampel silinder seperti penampang batang atau tabung untuk mencegah rotasi akibat gaya pemotongan.
Untuk sampel kecil atau rapuh — lembaran logam tipis, kabel, atau keramik rapuh — perlengkapan pendukung sekunder atau bahan pendukung korban sering digunakan untuk mencegah sampel retak atau terlempar dari penjepit saat roda keluar dari pemotongan. Kapasitas pemotongan maksimum, biasanya ditentukan sebagai diameter sampel atau penampang terbesar yang dapat ditampung mesin, harus diperiksa terhadap ukuran sampel pada umumnya karena melebihi kapasitas tersebut akan memaksa beberapa kali reposisi pemotongan yang meningkatkan kemungkinan ketidaksejajaran antara permukaan pemotongan.
