ABSTRAK
PENGUKURAN TEMPERATUR MATA PISAU (CUTTING EDGE) PAHAT PADA PROSES DRILLING BAJA KARBON AISI 1045 DENGAN
METODE EMBEDDED THERMOCOUPLE
Oleh
Hengki Inata, Dr. Eng Suryadiwansa Harun, Dr. Yanuar Burhanuddin
Salah satu proses permesinan yang sering digunakan dalam industri manufaktur adalah proses gurdi (drilling) dimana hampir 40-60% dari proses permesinan merupakan proses gurdi. Dalam proses ini kualitas yang dibutuhkan adalah kehalusan permukaan dan akurasi dimensi. Salah satu faktor yang mempengaruhi kualitas proses gurdi adalah temperatur pemotongan. Temperatur pemotongan yang tinggi menyebabkan kerusakan permukaan benda kerja dan mempercepat keausan mata pahat sehingga berpengaruh terhadap ketelitian geometri dan biaya produksi. Hal tersebut yang mendorong penulis untuk melakukan penelitian tentang pengaruh variabel pemotongan terhadap temperatur proses gurdi pada material AISI 1045. Tujuannya jelas dengan menguasai pengetahuan tersebut maka proses permesinan gurdi dapat direncanakan dengan baik.
Untuk mengukur temperatur mata pisau pada proses gurdi digunakan termokopel ditanam pada benda kerja. Penelitian ini menggunakan variasi pada kecepatan putaran spindel (443, 635 dan 970rpm), gerak makan (0,10mm/r, 0,18mm/r, 0,24mm/r) dan tanpa cairan pendingin.
Dari hasil penelitian temperatur pemotongan yang paling tinggi diperoleh sebesar 218,557oC pada kondisi pemotongan (V : 970rpm, f : 0,24mm/r), sedangkan temperatur yang terendah sebesar 131,071oC pada kondisi pemotongan (V : 443rpm, f : 0,10mm/r). Kecepatan putaran spindel dan kecepatan makan mempengaruhi temperatur pemotongan khususnya pada mata pisau seiring peningkatan kecepatan puataran spindel dan kecepatan makan. Berdasarkan warna geram peningkatan kecepatan mengakibatkan perubahan warna material benda kerja dari warna asli menjadi coklat atau biru. Hal ini mengindikasikan adanya kenaikan temperatur.
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Perkembangan teknologi telah merubah industri manufaktur menjadi sebuah industri yang harus dapat berkembang dan bersaing secara global. Pada dasarnya seluruh elemen dalam sebuah industri akan ikut berkembang seiring dengan tingginya tuntutan dalam sebuah industri manufaktur yang mengharapkan produk hasil yang mengutamakan kualitas, kuantitas serta pencapaian target produksi dan biaya produksi yang ekonomis.
Sebuah industri manufaktur tidak lepas dari adanya proses pemesinan yang menjadi inti dari sebuah proses produksi. Keutamaan proses permesinan adalah hasil prosesnya (produk) mempunyai dimensi dan kehalusan permukaan yang lebih akurat/presisi dibandingkan dengan proses produksi yang lain seperti proses produksi pembentukan dan lain-lain. Disamping itu, sekitar 70 % dari total proses produksi industri menggunakan proses permesinan.
2
Gambar 1. Proses Gurdi
Dalam dunia industri khususnya dibidang manufaktur ketelitian dalam pembuatan lubang oleh proses permesinan gurdi pada sebuah material sangat dibutuhkan. Pada proses ini terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi kualitas hasil akhir dari proses pemotongan benda kerja. Temperatur pemotongan merupakan salah satu faktor yang harus diperhatikan selama proses permesinan karena temperatur penggurdian berpengaruh terhadap tingkat ketelitian geometri benda kerja dan selanjutnya keekonomian proses permesinan. Temperatur pemotongan yang tinggi yang dihasilkan selama proses permesinan dapat menyebabkan kerusakan permukaan benda kerja [Kalpakjian, 2001] dan mempercepat keausan pahat karena proses difusi [Trent, 2000 ; Kalpakjian 2001 ; Ren, 2000] yang memicu penurunan umur pahat secara drastis. Ketika keausan pahat meningkat, gaya pemotongan, getaran dan temperatur pemotongan akan meningkat, oleh karena itu, keausan pahat itu menyebabkan kerusakan integritas permukaan benda kerja dan rendahnya akurasi dimensi benda kerja.
Hal tersebut yang mendorong penulis untuk melakukan penelitian tentang pengaruh variabel pemotongan terhadap temperatur pemotongan khususnya selama proses gurdi pada material AISI 1045. Tujuannya jelas bahwa karena
pahat
dengan menguasai pengetahuan tersebut proses permesinan gurdi dapat direncanakan dengan baik.
Beberapa peneliti tentang temperatur pemotongan gurdi selama proses permesinan telah dilakukan baik secara eksperimen maupun teoritis [Ueda et al. 2007] melakukan penelitian tentang pengukuran temperatur pada mata pisau (cutting edge) pahat dengan metode two-color pyrometer. Dalam penelitiannya, Ueda
menginvestigasikan pengaruh variabel pemotongan yaitu kecepatan potong dan feeding dalam kondisi pemotongan oil-mist. Ozcelik et al. (2005) juga melakukan
penelitian temperatur pemotongan pada daerah geram pahat. Pada penelitiannya, Ozcelik mengukur temperatur pemotongan dengan menggunakan metode termokopel yang ditanam kedalam lubang pendingin pahat drill. Pada penelitian yang lain, pengukuran temperatur pemotongan gurdi bisa juga dengan metode scanning electron microscope [Mills, 1981] dan termokopel sensitive paint [Koch,
1971]. Secara teoritis, temperatur pemotongan gurdi bisa dihitung dengan metode elemen hingga [Bone, 2002].
Dalam studi ini temperatur pemotongan pada daerah kontak antara mata pisau (cutting edge) pahat gurdi dan benda kerja diukur menggunakan termokopel yang ditanam pada benda kerja.
B. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah:
4
2. Menganalisa pengaruh parameter pemotongan yaitu kecepatan potong dan gerak makan terhadap temperatur pemotongan tanpa cairan pendingin utamanya pada daerah deformasi geser selama proses permesinan gurdi.
C. Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Benda kerja menggunakan baja karbon AISI 1045.
2. Termokopel yang digunakan pada penelitian adalah termokopel tipe K. 3. Mata bor yang digunakan menggunakan material jenis HSS.
4. Temperatur yang diukur adalah pada daerah kontak antara cutting edge dengan permukaan benda kerja yang dipotong.
5. Proses pemotongan dilakukan tanpa cairan pendingin.
D. Manfaat Penelitian
E. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan tugas akhir adalah sebagai berikut:
I. PENDAHULUAN
Pada bab ini menguraikan latar belakang, tujuan, batasan masalah dan sistematika penulisan.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini menguraikan tinjauan pustaka yang dijadikan sebagai landasan teori untuk mendukung penelitian ini.
III. METODE PENELITIAN
Pada bab ini menjelaskan metode tentang langkah-langkah, alat dan bahan yang dilakukan untuk mencapai hasil yang diharapkan dalam penelitian ini.
IV. HASIL DAN ANALISA
Pada bab ini menguraikan hasil dan membahas yang diperoleh dari penelitian ini.
V. SIMPULAN DAN SARAN
V. SIMPULAN DAN SARAN
A. Simpulan
Berdasarkan hasil penelitian pengaruh parameter pemotongan gurdi terhadap temperatur mata pisau (cutting edge) pahat maka dapat diambil beberapa kesimpulan yaitu:
1. Temperatur pemotongan yang paling tinggi yaitu sebesar 218,557°C pada kondisi pemotongan 970 rpm dan kecepatan makan 0,24 mm/rev, sedangkan temperatur yang paling rendah didapatkan yaitu sebesar 131,071oC pada kondisi pemotongan 443 rpm dan kecepatan makan 0,10 mm/rev.
2. Kecepatan potong (kecepatan putaran spindel) mempengaruhi temperatur pemotongan khususnya pada mata pisau (cutting edge) pahat dimana temperatur pemotongan meningkat seiring peningkatan kecepatan potong. Hal ini diakibatkan oleh peningkatan daya geser sehingga energi panas yang dihasilkan selama proses pemotongan gurdi meningkat.
semakin cepatnya kecepatan makan maka luas geser yang dihasilkan semakin besar sehingga temperatur yang dihasilkan meningkat.
4. Berdasarkan Investigasi warna geram, peningkatan kecepatan putaran spindel menghasilkan perubahan warna asli material menjadi coklat dan biru. Ini mengindikasikan terjadi peningkatan temperatur terhadap kenaikan kecepatan potong.
B. Saran
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan ada beberapa saran yang dapat diberikan, yaitu:
1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang pengaruh kedalaman potong terhadap temperatur pemotongan.
