PENGARUH LAJU PEMAKANAN DAN KECEPATAN POTONG PAHAT CARBIDE TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN BENDA BUBUT S45C KONDISI NORMAL DAN DIKERASKAN

(1)

PENGARUH LAJU PEMAKANAN DAN KECEPATAN

POTONG PAHAT CARBIDE TERHADAP KEKASARAN

PERMUKAAN BENDA BUBUT S45C KONDISI NORMAL

DAN DIKERASKAN

Darius Yuhas

Dosen Teknik Mesin Politeknik Negeri Jakarta, Telp.dan Fax 021-7863530, e-mail

Abstract

Surface roughness is an important factor for ensuring the quality of engine components. The quality of roughness can be affected by the type of material or workmanship process. This study, conducted with experimental methods, selected materials and turner S45C using chisels Carbide (Carbide Coated), both on the hardening conditions and normal conditions. Ingestion rate variation specified 8 feeding(f), namely; 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.35, and 0.4 mm/rev, and 3 variations of the cutting speed (V), namely; 100, 150, and 200 m/min. Chisel tip radius is 0.8 mm. Proved that, there is the effect of changing values ingestion rate and cutting speed, the value of surface roughness, both the material conditions of normal and hardened materials. Changes in surface roughness values to changes in feeding value, tends to increase, although the feeding 0.05 mm/rev surface feeding coarser than 0.1 mm/rev, and feeding 0.15 mm/rev. Further feeding above 0.2 mm/rev, increased roughness, and the largest in feeding 0.4 mm/rev. In general, the hardened material is better roughness values of the material under normal conditions, this is because the relative chisel tip radius is enlarge by the heat generated

from friction. Optimum roughness value is 0.44 μm (normal conditions) and 0.47μm (hardening conditions), the cutting speed (V) = 150 m/min, feeding (f) = 0.1 mm/rev. And the roughness of

2.1 μm to 4.75 μm highest on V=100, V=150, and V=200 m/min, with f= 0.25 to 0.4 mm/rev (either normal or hardening)

Key words: Ingestion Rate, Cutting Speed and Surface Roughness

Abstrak

(2)

Kata kunci : Laju Pemakanan, Kecepatan Potong, dan Kekasaran Permukaan

I. PENDAHULUAN

Kekasaran permukaan berperan penting untuk menjamin kualitas suatu komponen mesin atau alat. Kekasaran permukaan secara teoritis dipengaruhi oleh laju pemakanan (feeding), radius ujung pahat (nose radius tool). Secara praktis, kekasaran dipengaruhi oleh kecepatan potong (cutting speed), laju pemakanan (feeding), kekerasan benda kerja (work), dan kedalaman potong (depth of cut)

Nilai kekasaran permukaan yang sesuai, dapat meningkatkan efisiensi fungsi suku cadang, selain itu juga dapat menghemat waktu proses pemesinan, karena tidak lagi memerlukan pengerjaan lanjut.

Namun saat ini sering dijumpai pemesinan suku cadang baik di bengkel reparasi kecil, maupun peralatan besar, menyimpang dari nilai kekasaran yang diinginkan.

Beberapa penyimpangan pemesinan yang dijumpai;

1. Kedalaman potong terlalu kecil, sehingga geram yang dihasilkan mempunyai bentuk yang terlalu lembut (bagaikan rambut), sehingga proses tersebut menjadi semakin tidak efisien.

2. Kecepatan potong yang terlalu rendah, yang mengakibatkan permukaan produk terlalu kasar. Dalam beberapa kasus, seperti pemesinan beban kejut, kecepatan potong yang terlalu rendah, dapat memperpendek umur pahat.

3. Laju pemakanan yang terlalu pelan, untuk menghasilkan permukaan yang halus, padahal menurut spesifikasi permukaan yang relatif kasar pun sebenarnya sudah mencukupi.

4. Penghitungan waktu permesinan yang tidak benar, mengakibatkan perhitungan ongkos pemesinan tidak tepat.

Hasil bubutan benda kerja, banyak ditemukan lebih kasar atau lebih halus dari spesifikasi kekasaran yang diminta. Penyebabnya sangat luas, namun setelah dilakukan pengamatan, penyebabnya bermacam-macam, diantaranya pahat tumpul, kecepatan potong rendah, ujung pahat sudah aus, tidak menggunakan pendingin. Namun ada pula yang disebabkan oleh ketidakpastian menetapkan laju pemakanan dan kecepatan potong pahat. Hal ini bisa dipahami, karena belum ada petunjuk atau standar operasional kerja untuk mengerjakannya.

Oleh karena itu, penulis melakukan penelitian untuk mengetahui nilai kekasaran yang disebabkan oleh pengaruh laju pemakan pahat dan kecepatan potong, pada bahan S45C, baik untuk bahan yang tidak dikeraskan maupun yang dikeraskan. Bahan S45C, banyak dipakai untuk poros mesin beban sedang, dan pasak-pasak (keys). Pengujian dilakukan menggunakan pahat Carbide dengan radius ujung pahat 0.8 mm.dan dalam pemakanan (depth of cut) 1 mm.

Tujuan penelitian ini, adalah untuk mengetahui perbedaan nilai kekasaran terhadap;

1. Laju pemakanan (feeding) dan kecepatan potong (speed) yang berubah;

2. Nilai dan Tingkat Kekasaran bahan S45C kondisi Normal, maupun Hardening.

(3)

dihitung waktu pemesinan yang optimal.

II. METODE PENELITIAN

Metoda

Pemesinan dilakukan dalam dua kondisi yaitu kondisi bahan normal, dan kondisi bahan dikeraskan (hardening)

penelitian adalah eksperimental, yaitu melakukan pemesinan S45C langsung pada mesin bubut CNC. Hasil pemesinan lalu diukur kekasaran permukaannya. Pada penelitian ini ditetapkan 8 variabel laju pemakanan (feeding) yaitu; f =0.05; f= 0.1; f =0.15; f= 0.2; f =0.25; f =0.3; f= 0.35; dan f= 0.4 mm/rev; Sedang kecepatan potong ditetapkan V= 100 m/min; V= 150 m/min; dan V= 200 m/min. Variabel tetap dalam hal ini adalah kedalaman potong (a), yaitu= 1 mm.

Ra = ( μm) [persamaan 1]

Kekasaran teoritis menjelaskan bahwa nilai kekasaran sebuah permukaan benda bubut tergantung kepada feeding dan radius ujung pahat. Sebagaimana dituliskan dalam rumus 1 berikut;

dengan; Ra

f = feeding (mm/rev) = nilai kekasaran (μm)

r

III.HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

= radius ujung pahat (mm)

Hasil

Hasil pemesinan S45C dengan, kondisi bahan normal (tidak dikeraskan) Kecepatan potong (V)=100 m/min Pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali. Hasil pengukuran dapat dilihat tabel 1

Kecepatan potong (V)=150 m/min Pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali. Hasil pengukuran dapat dilihat pada tabel 2

Kecepatan potong (V)=200 m/min Pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali. Hasil pengukuran dapat dilihat pada tabel 3

Hasil pemesinan S45C dengan, kondisi bahan hardening (dikeraskan)

Kecepatan potong (V)=100 m/min Pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali. Hasil pengukuran dapat dilihat tabel 4

Pembahasan

Pengaruh Laju Pemakanan dan Kecepatan Potong Kondisi S45C Normal

Pengaruh Laju Pemakanan dan Kecepatan Potong Kondisi S45C Hardening

Setiap data yang diperoleh dari pengukuran, terlihat adanya perubahan nilai kekasaran permukaan. Secara umum, perubahan tersebut tidak menunjukkan kenaikan yang konstan,seperti nilai kekasaran teoritis, melainkan berubah-ubah. Dan selalu diawal laju pemakanan dengan feeding (f)=0.05 mm/rev, menunjukan nilai kekasaran yang tinggi, meskipun bukan yang tertinggi. Seperti ditunjukan dengan gambar 1.

Pengaruh Bahan S45C Kondisi Normal dengan Kondisi Hardening

Sama seperti kondisi normal, kondisi hardening

kenaikan nilai kekasaran terlihat tidak konstan, melainkan berubah disetiap feedingnya. Feeding

dengan f=0.05 mm/rev, juga terlihat lebih kasar dibanding f=0.1 atau 0.15 mm/rev. Dan selalu diawal laju pemakanan dengan feeding (f)=0.05

mm/rev, menunjukkan nilai kekasaran yang tinggi, meskipun bukan yang tertinggi. Seperti ditunjukan dengan gambar 2.

(4)

kondisi normal. Hal ini disebabkan karena panas yang ditimbulkan akbibat gesekan pada ujung pahat, relative dapat mengubah radius ujung pahat menjadi lebih besar, sehingga hasil pemesinan lebih halus. Ini terlihat pada V=200 m/min (tabel 9). Selanjutnya melalui tabel 7, 8, dan 9 dapat dilihat perbandingan nilai kekasaran untuk setiap feeding dan kecepatan potong, terhadap kondisi bahan normal dan dikeraskan (hardening)

IV.KESIMPULAN

Dilaju pemakanan ( feeding) 0.05 mm/rev pemesinan dengan kecepatan potong 100 m/min, 150 m/min, dan 200 m/min, selalu didapatkan permukaan lebih kasar, dan saat proses pemesinan, timbul suara berisik. Ini disebabkan karena tidak terjadi penyayatan sempurna, lebih dominan terjadi gesekan. Namun di atas feeding 0.1 mm/rev tidak timbul lagi suara berisik tersebut.

Pemesinan bahan S45C dengan kecepatan potong 100m/min, dan feeding 0.05 mm/rev, baik pada kondisi hardening maupun normal, tingkat kekasaran yang terjadi cukup tinggi, seperti ditunjukan table-1 dan table-4. Permukaan benda kerja kasar dan bergaris.

Nilai kekasaran terendah/kualitas permukaan paling halus terjadi pada kecepatan potong 150 m/min, dengan f =0.1, mm/rev. baik pada kondisi normal yaitu; 0.44μm maupun hardening, yaitu;

0.47 μm. Sebaliknya kualitas

permukaan benda kerja paling kasar terjadi pada kondisi normal pemesinan dengan kecepatan potong 200 m/min dengan feeding 0.4 mm/rev, yaitu 4.75

μm.

Pada umumnya pemesinan S45C kondisi hardening, memiliki tingkat kekasaran lebih halus dibanding pemesinan S45C kondisi normal, terutama pada V=200 m/min. Ini disebabkan karena gesekan pada ujung

pahat lebih tinggi, sehingga radius ujung pahat mejadi besar.

V. DAFTAR PUSTAKA

[1] Rochim, Taufiq, 2007, Klasifikasi Proses, Gaya dan Daya Mesin, Laboratorium Teknik Industri dan Metrologi Industri, Jurusan Teknik Mesin, FTI, ITB Bandung.

[2] Rochim, Taufiq, 2007, Perkakas dan Sistem Pemerkakasan, Umur Pahat, Cairan Pendingin Pemesinan, Laboratorium Teknik Industri dan Metrologi Industri, Jurusan Teknik Mesin, FTI, ITB Bandung.

[3] Rochim, Taufiq, Bandung 2007, Optimasi Proses Pemesinan, Ongkos Operasi, Laboratorium Teknik Industri dan Metrologi Industri, Jurusan Teknik Mesin, FTI, ITB.

[4] Tooley, John R. CS, 1986, Numerical Methodes in Engineering Practice,, Holt, Rinehart And Winston, Inc, New York,

[5] Kiswanto, Ganjar dkk., 2005, Pengaruh Parameter Pemesinan Terhadap Kualitas Permukaan Baja DF-3 (AISI 01) Yang Dikeraskan, Jurnal Teknologi Prodi Teknik Mesin Kekhususan, Teknik Manufaktur Universitas Indonesia, Depok.

[6] Jonoadji, Ninuk dan Dewanto, Joni, 1999, Pengaruh Parameter Potong dan Geometri Pahat Terhadap Kekasaran Permukaan Pada Proses Bubut, Jurnal Teknik Mesin, Fakultas Teknik Industri Universitas Kristen Petra, Jakarta.

[7] Susanto, Heru, 2004, Pengaruh Radius Ujung Pahat, Kecepatan Potong, dan Laju Pemakanan Terhadap Kekasaran Permukaan Baja St70 Pada Proses Bubut CNC, Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah, Malang

(5)

[9] Daniel P., 2003, Hard Turning and the Machine Tool, Hardinge Inc.

Tabel 1: Hasil Pengukuran Nilai Kekasaran S45C Kondisi Normal, dengan V= 100 m/min

Pengukuran ke

feeding (f) mm/rev

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 1 1.581 1.314 1.095 1.273 2.065 2.761 3.821 4.21 2 1.714 1.545 1.137 1.304 2.069 3.09 3.207 4.498 3 1.641 1.763 1.104 1.221 2.199 2.848 3.722 4.155 Rata-Rata

(μm) 1.645 1.541 1.112 1.266 2.111 2.900 3.583 4.288

Tabel 2: Hasil Pengukuran Nilai Kekasaran S45C Kondisi Normal, dengan V= 150 m/min

Pengukuran ke

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

1 1.228 0.47 0.699 1.105 1.811 2.374 3.248 4.04 2 1.685 0.41 0.78 1.056 1.79 2.497 3.268 4.085 3 1.745 0.449 0.714 1.128 1.813 2.381 3.26 4.091 Rata-Rata

(μm) 1.553 0.443 0.731 1.096 1.805 2.417 3.259 4.072

Tabel 3: Hasil Pengukuran Nilai Kekasaran S45C Kondisi Normal, dengan V= 200 m/min.

Pengukuran ke

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 1 0.855 0.666 0.739 1.434 2.134 2.715 3.478 4.925 2 0.924 0.597 0.736 1.373 2.111 2.766 3.459 4.679 3 0.71 0.708 0.739 1.444 2.181 2.725 3.357 4.65 Rata-Rata

(μm) 0.83 0.66 0.74 1.42 2.14 2.74 3.43 4.75

Tabel 4: Hasil Pengukuran Nilai Kekasaran S45C Kondisi Hardening, dengan V= 100 m/min

Pengukuran ke

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 1 2.366 1.827 1.74 1.389 1.665 2.529 3.339 3.452 2 2.462 1.749 1.521 1.264 1.86 2.639 3.359 3.54 3 2.351 2.091 1.788 1.44 1.642 2.054 3.571 3.45 Rata-Rata

(μm) 2.393 1.889 1.683 1.364 1.722 2.407 3.423 3.481

Pengukuran ke

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 1 1.257 0.466 0.839 1.247 1.598 2.137 2.883 3.448 2 1.458 0.467 0.803 1.325 1.614 2.106 2.871 3.541 3 1.509 0.483 0.802 1.22 1.623 2.236 2.802 3.533 Rata-Rata

(6)

Pengukuran ke

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 1 0.945 0.635 0.655 1.369 1.731 2.249 3.034 4.22 2 0.88 0.611 0.719 1.293 1.741 2.332 2.96 4.369 3 0.98 0.643 0.689 1.286 1.709 2.326 3.004 4.401 Rata-Rata

(μm) 0.935 0.630 0.688 1.316 1.727 2.302 2.999 4.330

Gambar 1: Grafik Nilai Kekasaran S45C dengan kodisi Normal

Gambar 2: Grafik Nilai Kekasaran S45C dengan kodisi Hardening

0,00

Poly. (Ra Teoritis) Poly. (V100)

Poly. (Ra Teoristis)

Poly. (V100)

Poly. (V150)

(7)

Tabel 7: Perbandingan Nilai Kekasaran S45C kondisi Normal dan Kondisi Hardening

Kec.Potong (V)

dengan V=100 m/min

feeding (f) mm/rev Kondisi S45C 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

100 m/min 1.645 1.541 1.112 1.266 2.111 2.900 3.583 4.288 Normal 2.393 1.889 1.683 1.364 1.722 2.407 3.423 3.481 Hardening

150 m/min

dengan V=150 m/min

1.553 0.443 0.731 1.096 1.805 2.417 3.259 4.072 Normal 1.408 0.472 0.815 1.264 1.612 2.160 2.852 3.507 Hardening

200 m/min

dengan V=200 m/min

(8)