Pemilihan material perkakas untuk alat pemotong TBM (Tunnel Boring Machine) terutama ditentukan oleh karakteristik keausan lapisan tanah (misalnya, "keausan abrasif dengan kekerasan tinggi" versus "keausan benturan" pada batuan keras); pertimbangan utamanya adalah menyeimbangkan "ketahanan aus dengan kekerasan tinggi" dengan "ketahanan patah dengan ketangguhan tinggi." Alat pemotong inti yang digunakan dalam TBM adalah pemotong cakram, dan materialnya terutama dikategorikan menjadi material cincin pemotong, material badan pemotong, material bantalan, dan material pengerasan permukaan, dengan rincian sebagai berikut:
1. Material Cincin Mata Pisau (Komponen Utama Penahan Beban)
Cincin pemotong secara langsung menerima tekanan kompresi tinggi dan benturan frekuensi tinggi dari batuan; oleh karena itu, materialnya harus memiliki kekerasan, ketahanan aus, dan ketahanan benturan yang sangat tinggi. Material umum meliputi:
Baja perkakas kerja panas: misalnya, H13 (4Cr5MoSiV1) dan varian yang ditingkatkan (misalnya, Cr8Mo2SiV). Dengan kekerasan berkisar antara 55 hingga 60 HRC, baja ini menawarkan ketangguhan yang baik serta ketahanan terhadap keausan dingin dan suhu tinggi; baja ini cocok untuk aplikasi yang membutuhkan kekerasan sedang dan kondisi geologis yang seragam.
Baja perkakas kerja dingin: misalnya, DC53, DJ-1, dll. Dengan kekerasan berkisar antara 59 hingga 62 HRC dan ketahanan aus yang luar biasa, baja ini cocok untuk aplikasi yang melibatkan batuan yang sangat abrasif atau kondisi batuan lunak; ketahanan benturannya melebihi baja perkakas kerja panas konvensional.
Baja kecepatan tinggi metalurgi serbuk: misalnya, SAM23. Dibandingkan dengan baja kecepatan tinggi konvensional, baja ini menawarkan kekuatan, kekerasan, ketangguhan, dan ketahanan aus yang lebih tinggi, sehingga cocok untuk lingkungan geologis kompleks yang ditandai dengan kekerasan tinggi dan keausan parah.
Paduan keras (tungsten karbida, WC): misalnya, tungsten karbida yang disinter penuh (kandungan WC > 90%) atau "matriks baja paduan kekuatan tinggi + lapisan penguat tungsten karbida." Kekerasannya dapat mencapai HRC 60–65, menawarkan ketahanan luar biasa terhadap keausan abrasif; cocok untuk batuan yang sangat keras (misalnya, granit) atau formasi geologis yang sangat abrasif.
Material komposit/berkinerja gradien: misalnya, cincin pemotong dengan kekerasan gradien (kekerasan tepi tinggi dikombinasikan dengan ketangguhan inti yang sangat baik) atau material berlapis cor/lebur sentrifugal (misalnya, baja H13 dengan partikel tungsten karbida, atau lapisan tungsten karbida berlapis laser/plasma permukaan); material komposit ini meningkatkan kinerja keseluruhan dan cocok untuk kondisi geologis yang kompleks atau sangat ekstrem.
2. Material mata pisau (struktur utama)
Baja kekuatan tinggi paduan rendah: misalnya, 40CrNiMo, 9Cr2Mo, dll. Baja-baja ini memiliki ketangguhan menyeluruh yang sangat baik (energi impak tinggi) dan kekuatan, sehingga mampu menahan benturan tak terduga dari lapisan keras seperti kerikil dan mencegah retaknya badan alat pemotong.
3. Bantalan dan bahan penyegel (komponen tambahan)
Material bantalan: Baja bantalan kromium karbon tinggi (misalnya, GCr15), dirancang untuk menahan beban radial dan aksial yang ditransmisikan oleh cincin pemotong; dipasangkan dengan pelumas suhu tinggi untuk menahan suhu tinggi yang dihasilkan oleh gesekan pada cakram pemotong.
Material penyegel: Karet nitril, karet fluor, dll., digunakan untuk mencegah serbuk batuan dan kotoran masuk ke dalam bantalan, sehingga memastikan umur pakai bantalan.
Catatan: Material alat TBM harus dipilih berdasarkan kondisi geologis spesifik (kekerasan batuan, abrasivitas, dan beban benturan) untuk mencapai efisiensi penggalian dan umur pakai alat yang optimal.