Gambar 3.13 Diagram Alir Penelitian
HASIL PENGUJIAN PEMESINAN
5.1. Karakteristik aus pahat karbida berlapis
Dari hasil pengamatan atas bukti-bukti yang telah dipaparkan pada BAB IV, maka kegagalan pahat karbida yang digunakan pada pembubutan Baja karbon AISI 1045 dan Aluminium 6061 dapat ditabulasikan sebagaimana ditumjukkan pada Tabel 5.1.
Tabel 5.1. Karakteristik aus pahat karbida berlapis
No Karakteristik Aus Baja Karbon AISI 1045 Keterangan Gambar Aluminium Tipe 6061 Keterangan Gambar
1 Aus Tepi Ada
Ada 4.1 4.2 Ada Ada Ada Ada 4.5 4.6 4.7 4.8
1.1 Aus ujung pahat
( Nose Wear) Ada 4.1
Ada Ada Ada 4.5 4.6 4.7 2 Kegagalan Katastropik Catastrophic failure Ada 4.3
Berdasarkan data yang ditunjukkan pada Tabel 5.1 dapat dijelaskan bahwa ragam aus pahat karbida berlapis yang digunakan pada proses pemesinan kering bahan paduan Baja Karbon AISI 1045 dan paduan Aluminium 6061 dapat dikarakteristikkan sebagai berikut:
1. Aus tepi, yang terdiri dari : aus tepi bidang potong mayor (VBB), aus tepi ujung pahat (Nose Wear)(VBC) dan aus takik (Notch Wear) (VBN).
1.1. Aus tepi pada kawasan bidang potong mayor yang diberi notasi VBB Aus tepi (flank wear) ini merupakan ragam kegagalan pahat yang paling dominan teramati pada penelitian ini. Aus tepi yang teramati memiliki lebar keausan yang berkisar antara 0.05-0.1 mm dari permukaan bidang geram (rake face) (Gambar 4.1 dan 4.2. untuk Baja karbon AISI 1045. dan Gambar 4.5, 4.6,
4.7 dan 4.8 untuk paduan Aluminium 6061).
1.2. Aus tepi pada kawasan ujung pahat (tool nose) yang diberi notasi VBC Aus ujung (nose wear) adalah salah satu ragam kegagalan aus tepi yang juga terjadi pada bidang potong mayor. Aus hujung ini terjadi pada kondisi pemesinan paling maksimum. Berdasarkan data pada Tabel 5.1 aus ujung pahat yang dialami pahat karbida berlapis pada proses pemesinan kering untuk memotong bahan Baja karbon AISI 1045 yaitu pada kondisi pemesinan maksimum dengan kecepatan potong (v) = 238.6 m/min, kecepatan makan (f) = 0.24 mm/rev, dan kedalaman potong (a) = 2 mm, sebagaimana terlampir pada Gambar 4.1.
Selanjutnya untuk bahan Aluminium 6061 aus hujung yang terjadi tercatat pada kondisi pemotongan (v) = 565.2 m/min, gerak makan (f) = 0.24 mm/rev dan kedalaman potong (a) = 2 mm. Namun kondisi ini sangat berbeda saat memotong Baja karbon AISI 1045, dikarenakan aus ujung pahat yang terjadi saat memotong Aluminium 6061 juga teramati pada kondisi pemotongan minimum (v) = 381.51 m/min, gerak makan (f) = 0.24 mm/rev, kedalaman potong (a) = 2 mm. Kondisi
tersebut terjadi akibat nilai dari gerak makan dan kedalaman potong (a) yang kurang sesuai dengan laju pemotongan yang dipilih sehingga terjadinya aus tersebut. Keadaan aus pahat ini ditunjukkan pada Gambar 4.5, 4.6, 4.7.
1.3. Aus tepi berupa aus takik (notch wear) yang diberi notasi VBN
Aus takik merupakan tipe kombinasi antara permukaan bidang potong mayor pahat (flank face) dengan permukaan bidang geram (rake face) yang terjadi berdekatan dengan suatu titik dimana sudut potong mayor pahat berpotongan dengan benda kerja. Aus ini diakibatkan oleh kulit yang terbentuk pada awal permesinan yaitu pada proses penempaan, penuangan dan proses pengerolan benda kerja. Ini merupakan salah satu karakteristik pemesinan material (high work-hardening), seperti baja tahan karat dan nikel tahan panas atau unsur pelapis
logam. Dalam hal ini menjelaskan bahwa pada proses penempaan, penuangan dan proses pengerolan benda kerja sebelumnya meninggalkan sesuatu yang kurang sempurna pada proses pengerasan kulit. Bentuk aus takik dapat ditunjukkan pada Gambar 5.1.
Aus takik (notch) yang diperlihatkan pada Gambar 4.1 dan 4.2 merupakan aus yang dihasilkan oleh pengaruh lapisan benda kerja khususnya untuk Baja Karbon AISI 1045. Hal ini menyebabkan terjadinya aus notch pada pahat karbida berlapis.
Hasil di atas memperlihatkan bahwa aus tepi (VBB) dan Aus ujung pahat (VBC) merupakan ragam kegagalan utama yang ditemukan pada pahat karbida berlapis yaitu pada proses pemesinan memotong Baja karbon AISI 1045 maupun Aluminium 6061. Untuk aus notch juga diamati pada proses ini khususnya pada Baja Karbon AISI 1045. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa dari seluruh proses pemesinan yang dilakukan lebih dominan ditemukan adalah aus tepi (flank wear), aus ujung (nose wear), dan aus tepi serupa (notch wear). Itu merupakan
ragam kegagalan yang terjadi pada pahat karbida berlapis yang digunakan pada proses pemesinan kering bahan Baja karbon dan Aluminium.
2. Pengelupasan bahan pelapis pahat (Coating Delamination)
Pada penelitian ini diamati bahwa bahagian pelapis pada pahat terkelupas dari bagian pahat sebagaimana yang telah ditunjukkan oleh Gambar 4.2 dan 4.4.
Penjelasan mengenai proses pengelupasan bahan pelapis pahat ini telah dipaparkan secara komprehensif oleh M.Nouari dan A.Ginting (2005) yang penjelasannya dapat diilustrasikan pada Gambar 5.2.
(Sumber : Nouari dan Ginting 2005)
Gambar 5.2 Skema mekanisme pengelupasan lapisan (Coating Delamination)
Ilustrasi pada Gambar 5.2 dapat dijelaskan secara rinci sebagai berikut :
1. Pada bagian ini, kontak terjadi antara tiga bagian, yaitu geram, lapisan penyalut, dan kadar lapisan.
2. Pada langkah 2 ini menunjukkan bahwa di bawah beban mekanik yang tidak begitu ekstrim dan mengalami perlakuan panas yang terjadi pada daerah kontak hampir mendekati daerah kontak yang sebenarnya. Dapat dikatakan bahwa proses bidang kontak yang baik adalah pada mata pahat dan pembentukan permukaan geram.
3. Pada bagian 3 retakan micro dapat dilihat pada lapisan pelapis. Retakan micro secara acak menyebar dan pada permukaan yang mengalami proses adhesi pada permukaan lapisan pelapis dan kadar permukaan pahat menjadi tidak stabil.
4. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa lapisan pelapis merupakan lapisan yang sangat sempurna pada permukaan pahat.
Dari paparan yang dilaporkan Nouari dan Ginting (2005), jelas bahwa pengelupasan bahan pelapis pahat terjadi akibat gaya tarik menarik antara substrat pahat karbida (WC-Co) dan bahan pelapis (TiN) masih lebih kecil dari gaya pemotongan yang mengakibatkan beban tersebut dapat melepaskan gaya tarik menarik antara substrat dan lapisan pahat. Diperlihatkan pada Gambar 4.2 dan 4.4.
3. Kerusakan Katastropik (Catastophic Failure)
Aus pahat yang dapat menyebabkan terjadinya kerusakan atau kegagalan yang fatal pada pahat adalah kegagalan katastropik (Catastophic failure). Proses ini disebabkan oleh kenaikan suhu, sehingga ujung pahat mengalami perubahan bentuk akibat dari beban termo-mekanik dan tegangan geser yang sangat tinggi. Beban termo-mekanik akan menyebabkan terjadinya proses pelembutan ujung potong mayor dan kondisi ini adalah awal bagi terjadinya proses penumpulan pada bidang potong mayor dan apabila proses pelembutan ini terjadi secara kontinu pada mata pahat, maka kegagalan katastropik yang telah dipicu oleh beban termo-mekanik akan terjadi tidak hanya pada ujung pahat tetapi juga dapat menghancurkan badan pahat sebagaimana yang ditunjukkan pada Gambar 4.3.
