BAB IV HASIL DAN DISKUSI
4.1 Hasil
4.1.1 Tahap Ekesperimen Sensitivitas
Total 8 kondisi pemotongan sebagimana telah ditentukan, ditampilkan pada tabel 4.1
Tabel 4.1 Kondisi Pemotongan Eksperimen
No. v f a Note Aus pahat
1 75 0,15 1,5 HHH VB + Excessive Chipping 2 75 0,15 1,0 HHL VB + Chipping 3 75 0,10 1,5 HLH VB + Excessive Chipping 4 75 0,10 1,0 HLL VB + Built-up Edges 5 65 0,15 1,5 LHH VB + Built-up Edges 6 65 0,15 1,0 LHL VB 7 65 0,10 1,5 LLH VB 8 65 0,10 1,0 LLL VB
Pada awal penelitian, nilai v yang direncanakan untuk kondisi High adalah sebesar 300m/min dan kondisi low sebesar 200m/min. Akan tetapi, ketika pembubutan pertama dilakukan dengan v = 300m/min, maka terjadi catastrophic failure karena pahat yang digunakan tidak hanya langsung habis tetapi langsung rusak pada saat pembubutan kurang dari setengah panjang pemotongan yaitu dibawah 100mm.
Maka dilakukan penggantian sisi mata pahat pada pahat pertama dengan menentukan kondisi High pada penelitian ini adalah sebesar 200m/min dan kondisi low adalah 100m/min. Pada percobaan kedua ini, pahat juga aus pada run pertama, tetapi aus terjadi pada saat panjang pemotongan sekitar 100mm.
Maka dilakukan penggantian sisi mata pahat lagi, dalam hal ini sebuah pahat yang digunakan dalam penelitian memiliki 8 sisi yang dapat digunakan. Dan ditentukan bahwa kondisi High adalah sebesar 100m/min dan Low pada 75m/min. Sisi mata pahat tersebut dapat bertahan dalam run pertama, akan tetapi v =
100m/min tidak dapat digunakan dalam penelitian karena tool life dalam kondisi High harus mencapai nilai minimum sebesar 5 menit.
Maka dilakukan pengujian keempat dengan kondisi High sebesar 75m/min dan Low sebesar 55m/min. Dan dengan gerak makan (f) sebesar 0,3mm untuk High dan 0,2mm untuk Low. Akan tetapi tidak dapat bertahan sampai 5 menit, maka diturunkan nilai f menjadi 0,1mm dan 0,2mm. Kemudian setelah berdiskusi maka nilai f untuk kondisi High diturunkan menjadi 0,15mm. Sedangkan untuk nilai kedalaman potong (a) yang awalnya 2mm untuk kondisi High diturunkan karena pahat PVD yang digunakan tidak dapat memotong sama sekali maka nilai a diturunkan menjadi 1,5mm. Maka diputuskan untuk kondisi High-High-High nilai v, f, dan a beruturut-turut adalah 75m/min, 0,15mm/rev, dan 1,5mm. Dan didapatkan nilai Tc (umur pahat) sebesar 5 menit 28 detik.
Setelah didapatkan umur pahat untuk kondisi High-High-High maka dilakukan untuk mendapatkan umur pahat untuk kondisi Low-Low-Low yang nilai v, f, dan a berturut-turut adalah 55m/min, 0,1mm/rev dan 0,1mm didapatkan umur pahat diatas 80menit. Maka kecepatan potong yang awalnya sebesar 55m/min dinaikkan menjadi 65m/min. dan didapatkan umur pahat sekitar 52 menit. Dan data yang harus dikumpulkan pada awalnya berjumlah 12 data dengan metode Box-Behnken diganti menjadi 8 data dengan metode factorial yang dikarenakan jarak antara High dan Low terlampau sedikit, maka diputuskan dalam penelitian ini digunakan metode factorial dengan nilai parameter High-High-High dan Low-Low-Low adalah sebagai berikut:
Kondisi v f a
High-High-High 75m/min 0,15mm/rev 0,15mm
Low-Low-Low 65m/min 0,10mm/rev 0,10mm
Harga variabel v,f, dan a ditetapkan dalam perencanaan pemesinan untuk menentukan korelasi antara umur pahat dengan ketiga variabel diatas. Penentuan harga masing-masing v, f, dan a dilakukan dengan membaginya kedalam 2 golongan yaitu H (high) dan L (low). Namun, setelah dilakukan pengujian harga dari variabel v (kecepatan pemotongan) tidak bisa dijaga pada kecepatan yang diinginlkan. Sehinnga nilai dari v menjadi beragam. Ini disebabkan karena
komposisi dari material lebih keras dari yang diprediksikan. Kemudian untuk nilai variabel f dan a, pahat PVD tidak mampu untuk melakukan pemesinan sampai kepada waktu pemesinan sebesar 5 menit, maka diputuskan agar penelitian dilaksanakan dengan f antara 0,10 sampai dengan 0,15 dan a antara 1,0 dan 1,5.
4.1.2 8 KONDISI PEMOTONGAN EKSPERIMEN
Berikut adalah tabel dari hasil percobaan lengkap dengan nilai VB akhir dan umur pahat.
Tabel 4.2 Hasil Kondisi Pemotongan
No. v f a VB TL
m/min mm/min mm mm Min Sec Total Min
1 75 0,15 1,5 0,33 5 28 5,47 2 75 0,15 1,0 0,22 11 15 11,25 3 75 0,10 1,5 0,23 15 56 15,93 4 75 0,10 1,0 0,22 21 43 21,71 5 65 0,15 1,5 0,30 14 13 14,21 6 65 0,15 1,0 0,22 41 30 41,50 7 65 0,10 1,5 0,24 36 23 36,38 8 65 0,10 1,0 0,30 52 43 52,71
Setelah dilakukan pengujian dan hasil pengujian menunjukkan pertumbuhan aus pahat yang ditunjukkan pada gambar 4.1 s/d gambar 4.41
Gambar 4.1 Umur Pahat vs Aus Tepi untuk Kondisi Pemotongan 1
Gambar 4.1 memberikan informasi tentang hubungan antara waktu pemotongan (tc) dan keausan yang dialami oleh pahat (VB). Dapat dilihat dari grafik bahwa untuk mencapai VB sebesar 0.33mm dibutuhkan waktu selama kurang lebih 5 menit. Grafik dimulai dari nol yang kemudian menanjak naik sampai VB 0.05mm sampai menit pertama. Setelah menanjak, grafik kemudian melandai sampai kepada VB 0.09mm. Grafik landai ini terjadi pada menit pertama sampai kepada menit ketiga. Kemudian grafik menanjak kembali secara cepat. Setelah diamati diperoleh VB pengukuran terakhir dari grafik menunjukkan harga 0.33mm dengan waktu 5menit.
-0,05 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,00 2,00 4,00 6,00 VB(mm)
Tool Life (min)
HHH
HHH Poly. (HHH)
Gambar 4.2 Keadaan Initial Wear pada kondisi pemotongan High-High-High
Gambar 4.3 Keadaan aus sisi terjadi Chipping pada kondisi pemotongan High-High-High
Gamba 4.4 Umur Pahat vs Aus Tepi untuk Kondisi Pemotongan 2
Pada kondisi pengujian kedua diperlihatkan pada grafik 4.2. Informasi yang diberikan oleh grafik adalah terjadi grafik yang menanjak sesaat ketika proses pembubutan sampai pada VB sebesar 0.072mm selama waktu kurang lebih 2 menit. Garik kemudian menjadi landai seiring dengan bertambah waktu pemotongan, ini terjadi pada menit ke 5 sampai dengan meni ke 7. VB yang dialami pahat sampai menit ke 7 adalah sebesar 0.124mm. kemudian grafik kembali menanjak secara cepat sampai pada VB 0.225mm pada menit ke 11.
Gambar 4.5 Initial Wear pada kondisi pemotongan High-High-Low
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0 5 10 15 VB(mm) Tool Life(min)
HHL
HHL Poly. (HHL)Gambar 4.6 Gradual Wear pada kondisi pemotongan High-High-Low
Gambar 4.7 Abrupt Wear dan terjadi Chipping pada kondisi pemotongan High-High-Low
Gambar 4.8 Umur Pahat vs Aus Tepi untuk Kondisi Pemotongan 3
Setelah diamati dari grafik, initial wear terjadi sampai diperoleh VB 0.06mm dengan waktu 2 menit. Kemudian grafik mulai landai dari menit ke 2 sampai dengan menit ke 8 yaitu VB sebesar 0.099mm. Bagian landai ini disebut gradual wear yang menunjukkan hubungan antara waktu pemotongan dan keausan yang dialami adalah konstan. Kemudian grafik menanjak kembali dengan cepat sampai kepada VB 0.237mm pada menit ke 13.
Gambar 4.9 Intial Wear pada kondisi pemotongan High-Low-High
-0,05 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0 5 10 15 VB(mm) Tool Life(min)
HLH
HLH Poly. (HLH)Gambar 4.10 Gradual Wear pada kondisi pemotongan High-Low-High
Gambar 4.12 Umur Pahat vs Aus Tepi untuk Kondisi Pemotongan 4
Gambar 4.12 menunjukkan pembubutan berlangsung selama 19 menit. Grafik menunjukkan kenaikkan yang curam pada saat dimulai proses pembubutan sampai kepada menit ke 4 dan VB sebesar 0.105mm. Kemudian grafik mulai landai kembali sampai kepada menit ke 13 dengan nilai VB 0.14mm. Terjadi pertumbuhan aus pahat yang sangat cepat pada kondisi menanjak yang disebut abrupt wear dan didapatkan nilai VB sebesar 0.223mm dengan waktu pemotongan 19 menit.
Gambar 4.13 Intial Wear pada kondisi pemotongan High-Low-Low
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0 5 10 15 20 25 VB(mm) Tool Life(min)
HLL
HLL Poly. (HLL)Gambar 4.14 Gradual Wear pada kondisi pemotongan High-Low-Low
Gambar 4.16 Umur Pahat vs Aus Tepi untuk Kondisi Pemotongan 5
Plot pertumbuhan aus yang dialami oleh pahat pada kondisi pemotongan ke 5 ditunjukkan pada gambar 4.9. Berdasarkan gambar, grafik menunjukkan kondisi yang menanjak sampai kepada 4 menit 30 detik. Harga keausan pahat yang diperoleh selama kondisi menanjak mula ini sebesar 0.066mm. Kemudian grafik menunjukkan perubahan dari kondisi curam menjadi landai, ini terjadi dari menit ke 4 sampai dengan menit ke 8. Daerah grafik landai ini menunjukkan bahwa terjadi kenaikan pertumbuhan pahat yang konstan sejalan dengan bertambahnya waktu pemotongan. Kemudian grafik kembali menanjak, berarti terjadi pertumbuhan aus yang cepat pada selang waktu ini. Setelah dilakukan pengukuran didapatkan keausan terbesar atau VB max sebesar 0.3mm, waktu yang diperlukan untuk mencapai VB max adalah sebesar 14menit.
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0 5 10 15 VB(mm) Tool Life(min)
LHH
LHH Poly. (LHH)Gambar 4.17 Intial Wear pada kondisi pemotongan Low-High-High
Gambar 4.19 Abrupt Wear pada kondisi pemotongan Low-High-High
Gambar 4.20 Umur Pahat vs Aus Tepi untuk Kondisi Pemotongan 6
Plot pada pengujian keenam ditunjukkan pada gambar 4.11. Grafik pada gambar tersebut menunjukkan bahwa grafik menanjak hingga VB sebesar 0.06mm pada 8menit 30detik. Dan grafik kemudian menjadi landai sampai kepada VB 0.108mm pada menit ke 27. Dan Grafik menjadi curam kembali sampai VB mencapai 0.222mm dengan waktu pemotongan sebesar 41.5 menit.
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0 10 20 30 40 50 VB(mm) Tool Life(min)
LHL
LHL Poly. (LHL)Gambar 4.21 Intial Wear pada kondisi pemotongan Low-High-Low
Gambar 4.23 Abrupt Wear pada kondisi pemotongan Low-High-Low
Gambar 4.24 Umur Pahat vs Aus Tepi untuk Kondisi Pemotongan 7
Plot pada pengujian ke 7 ditunjukkan pada gambar 4.12. Grafik pada gambar tersebut menunjukkan bahwa grafik menanjak hingga VB sebesar 0.054mm pada menit ke 6. Dan grafik kemudian menjadi landai sampai kepada VB 0.093mm pada menit ke 23. Dan Grafik menjadi curam kembali sampai VB mencapai 0.244mm dengan waktu pemotongan sebesar 36.4 menit.
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0 10 20 30 40 VB(mm) Tool Life(min)
LLH
LLH Poly. (LLH)Gambar 4.25 Intial Wear pada kondisi pemotongan Low-Low-High
Gambar 4.27 Abrupt Wear pada kondisi pemotongan Low-Low-High
Gambar 4.28 Umur Pahat vs Aus Tepi untuk Kondisi Pemotongan 8
Pada kondisi pemotongan terakhir yaitu v pada 65m/min, f 0.1mm dan a 1.0mm. Daerah initial wear terjadi sampai VB sebesar 0.118mm dengan waktu pemotongan sebesar 19 menit. Kemudian daerah gradual wear terjadi sampai VB mencapai nilai 0.134mm dengan waktu sebesar 25menit. Kemudian VB mencapai 0.307mm ketika waktu pemotongan mencapai 52menit.
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0 20 40 60 VB(mm) Tool Life(min)
LLL
LLL Poly. (LLL)Gambar 4.29 Intial Wear pada kondisi pemotongan Low-Low-Low
Gambar 4.31 Abrupt Wear pada kondisi pemotongan Low-Low-Low
4.1.3 8 Kondisi Pemotongan Akutual
Berikut adalah nilai TL (Tool Life) ketika VB = 0,22mm: Tabel 4.3 Hasil Kondisi Pemotongan untuk VB = 0,22mm
No, v f a VB TL
m/min mm/min mm mm min
1 75 0,15 1,5 0,22 4,9 2 75 0,15 1,0 11,25 3 75 0,10 1,5 13,15 4 75 0,10 1,0 19,51 5 65 0,15 1,5 13,2 6 65 0,15 1,0 41,5 7 65 0,10 1,5 34,6 8 65 0,10 1,0 44,1
Dalam berbagai situasi proses pemesinan tidak akan berlangsung terus sebagaimana yang dikehendaki karena akin lama pahat akan menunjukkan tanda-tanda yang menjurus pada kegagalan proses pemesinan. Selama proses pembentukan geram berlangsung, pahat dapat mengalami kegagalan dari
fungsinya yang normal karena berbagai sebab (jenis material benda kerja, material pahat, kecepatan potong, kedalaman potong, gerak pemakanan, dan geometri pahat). Keausan secara bertahap membesar pada bidang aktif pahat. Keausan pahat akan tumbuh atau membesar dengan bertambahnya waktu pemotongan sampai pada pahat yang bersangkutan dianggap tidak dapat digunakan lagi karena telah ada tanda-tanda tertentu yang menunjukkan bahwa umur dari pahat telah habis. Semakin besar keausan/kerusakan yang diderita pahat maka kondisi pahat akan semakin kritis. Jika pahat masih tetap digunakan maka pertumbuhan keausan akan semakin cepat dan pada suatu saat ujung pahat akan rusak.
Dilakukan proses pengujian terhadap 8 kondisi pemotongan yang berbeda yaitu dengan cara member variasi harga dari variabel v, f, dan a. Didapatkan bahwa jenis keausan yang dialami oleh pahat adalah jenis flank wear(VB), diketahui dari bidang yang mengalami keausan adalah bidang utama/mayor. Bidang utama adalah bidang yang bersentuhan langsung dengan benda kerja. Ini terjadi karena pahat mengalami gesekan dengan benda kerja serta geram yang dihasilkan dari pahat yang tidak center, apabila pahat dipasang dibawah center pahat akan menerima beban lebih besar dan terjadi peningkatan keausan pada bidang bgeruk bahkan pahat bisa sampai retak atau pecah.
Keausan tepi secara dominan dipengaruhi oleh kecepatan potong. Semakin tinggi kecepatan potong maka akan semakin cepat pahat mengalami keausan, dan itu berarti akan mempersingkat umur dari pahat.
Setelah pemaparan mengenai pertumbuhan aus pahat, maka didapatkanlah gambar dari keadaan akhir dari pahat. Keadaan akhir dari pahat yang telah diuji menunjukkan keadaan aus ditampilkan pada gambar 4.32 sampai dengan gambar 4.39 berturut-turut sebagaimana pada tabel 4.1.
Gambar 4.32 Penampakan utuh keausan pahat pada Kondisi Pemotongan High-High-High
Gambar 4.34 Penampakan utuh keausan pahat pada High-Low-High
Gambar 4.36 Penampakan utuh keausan pahat pada Low-High-High
Gambar 4.38 Penampakan utuh keausan pahat pada Low-Low-High
