Analisis Pengaruh Panas Terhadap Kekasaran permukaan Benda Kerja Pada Proses Permesinan Kekasaran

Analisis Pengaruh Panas Terhadap Kekasaran permukaan Benda

Kerja Pada Proses Permesinan Kekasaran

Eko Prasetyo

Dosen Teknik Mesin FTUP

A

AABBBSSSTTTRRRAAAKKK

Untuk mendapatkan produk berkualitas dilakukan proses pemesinan yang baik. Kekasaran permukaan adalah salah satu akibat yang disebabkan oleh kondisi pemotongan dari proses pemesinan. Beberapa parameter yang berpengaruh terhadap kekasaran permukaan proses bubut seperti : pendinginan pahat, kedalaman potong, kecepatan potong, gerak makan, geometri pahat potong, disamping itu panas yang terjadi pada saat pembubutan juga berpengaruh.

Dengan tujuan mengetahui kekasaran permukaan proses bubut, dilakukan pengujian dengan material St 37 dalam menghasilkan suatu produk. Pengujian dilakukan untuk menganalisa pengaruh panas terhadap kekasaran permukaan benda kerja hasil pemesinan (proses pembubutan), dengan parameter pemesinan yang ditentukan, diantaranya kecepatan potong, gerak makan, putaran mesin, kedalaman potong. Pengujian tersebut dilakukan berulang kali dengan memvariasikan putaran mesin yang digunakan, bertujuan untuk mengetahui perbedaan pengaruh variasi panas pada pahat maupun panas pada benda kerja tersebut secara teoritis dan empiris terhadap kekasaran permukaan benda kerja hasil pemesinan (proses pembubutan).

Dengan menggunakan Termometer non contact sentry ST 650 Series untuk mendapatkan data pengaruh panas hasil proses pembubutan dan Surftest SJ 201 P/M untuk mendapatkan data kekasaran permukaan hasil proses pembubutan, didapati seberapa besar pengaruh panas terhadap kekasaran permukaan pada proses pembubutan.

ABSTRACT

Qualified product is attainable by good machining process. Roughness of a surface is one effect that results from the cutting condition of machining process. Some parameters that influence the roughness of a surface are refrigeration tools, deep of cut, cutting speed, feed rate, cutting tool geometry and heat in lathe process on effects.

For the purpose of knowing the to know the roughness of lathe process surface, it requires a test using the material St 37 in manufacturing product.The test,conducted to analyze the effect of heat roughness of a surface the object work result of machining (lathe process), uses certain and constant machinery parameters, among other are cutting speed, feed rate, machine rotation, and deept of cut.The test has been done repeatedly with some variations machine rotation.

By using thermometer non contact sentry St 650 series in attaining the effect data results from the lathe process and by using Surf test Sj 201 P/M in attaining the roughness of surface data results from lathe process, we can find out how far the heat effects the roughness of surface in lathe process.

Kata Kunci : Panas, Kekasaran Permukaan, Proses Permesinan PENDAHULUAN

Proses mengubah bentuk bahan baku salah satunya dapat menggunakan mesin perkakas, tapi yang sering digunakan adalah mesin bubut, yaitu sebuah mesin untuk membuat bentuk – bentuk silindris, membuat ulir, menghaluskan permukaan, membuat lubang dan sebagainya.

Salah satu hal penting yang mempengaruhi kualitas produk adalah kekasaran permukaan yang disesuaikan

dengan fungsi atau kerja dari produk. Hal – hal yang dapat mempengaruhi kualitas dari kekasaran permukaan dan juga merupakan batasan masalah dari penulisan ini, yaitu : gerak makan, kedalaman potong, geometri pahat potong, yang semuanya ini memiliki nilai yang konstan, yang divariasikan hanya putaran mesin (rpm).

Metode yang digunakan dalam pengumpulan data untuk digunakan selama penulisan dan penelitian ini, antara lain :

a. Penelitian lapangan.

Memperoleh keperluan penulisan, dengan melakukan wawancara, pengujian ,dan pengamatan.

b. Penelitian kepustakaan.

Memperoleh data, teori, perhitungan, dan keperluan lainnya untuk penulisan ini diperoleh melalui buku – buku.

LANDASAN TEORI

Proses pemotongan logam merupakan suatu proses yang digunakan untuk mengubah bentuk suatu produk dari logam (komponen mesin) dengan cara memotong. Secara garis besar ada empat cara, yaitu,

- Dengan mesin las. - Dengan mesin pres. - Dengan mesin perkakas. - Dengan non konvensional.

Mesin Perkakas

Mesin yang mengoperasikan pahat, dan diciptakan untuk memotong logam dalam bentuk, ukuran, dan kualitas permukaan yang direncanakan. Mesin perkakas merupakan sarana untuk memproduksi dengan cepat, efektif, dan ekonomis. Bentuk dan pemotongan logam dengan menggunakan mesin perkakas tergantung pada bentuk pahat, dan arah gerak antara pahat dengan benda uji, kualitas dari permukaan potong tergantung pada kondisi pemotongan, yaitu kecepatan potong, kecepatan makan dan kedalaman potong. Teknik pemotongan menggunakan mesin perkakas disebut proses pemesinan, yang dikelompokkan menjadi 7 (tujuh) macam proses pemesinan, yaitu proses bubut, gurdi, fries, gerinda rata, gerinda silindrik, sekrap dan gergaji.

mesin bubut

Mesin bubut adalah sebuah mesin untuk membuat bentuk – bentuk silindris, namun dapat juga digunakan untuk membuat ulir, menghaluskan permukaan, membuat lubang dan sebagainya. Benda kerja dapat dipasang diantara dua senter yang masuk pada lubang – lubang yang dibor tirus (contersunk) pada salah satu ujungnya, atau bisa juga dicekam dengan cakar atau dibautkan pada sebuah pelat penyetel (face plate). Sedangkan pahat, dipasang pada puncak dari eretan, bisa digerakan sepanjang mesin atau melintasinya. Pergerakan memanjang dari

pahat sepanjang luncuran (sliding) menghasilkan suatu permukaan yang bundar, dan pergerakan melintang untuk “surfacing” (atau facing) menghasilkan suatu permukaan yang rata.

Gerak putar dari benda kerja disebut gerak potong relatip dan gerakan translasi dari pahat disebut gerak umpan (feeding). Bila gerak umpan lambat sekali dibandingkan dengan gerak potongnya akan dihasilkan benda kerja berbentuk silindrik dengan alur spiral yang hampir tidak kelihatan, dapat dikatakan, permukaan benda kerja tesebut halus. Bila gerak umpannya secara translasi dipercepat dan gerak potongnya diperlambat maka bentuk alur spiral yang mengelilingi benda kerja silindrik tersebut semakin jelas atau permukaan benda kerja kasar.

Pahat Potong

Hasil yang hendak dicapai dalam pemotongan benda kerja pada pengerjaan di mesin – mesin perkakas tergantung dari pahat potong yang digunakan, dalam pemotongan benda kerja, pahat potong bergerak relatif terhadap benda kerja, yang lazim disebut geram (chip). Kualitas benda kerja dan efisiensi kerjanya akan tergantung dari pahat yang digunakan. Pahat memiliki arti proses memotong (cutting process), yaitu memotong logam untuk mendapatkan bentuk dan ukuran, serta kualitas permukaan potong yang direncanakan. Setiap pekerjaan diperlukan pahat yang tepat.

Pada garis besarnya pahat potong dibagi menjadi dua jenis, yaitu ,

- Pahat bermata potong tunggal. - Pahat bermata potong ganda

pahat bubut

Bagaimanapun bagusnya sebuah mesin bubut, kualitas benda kerja dan efisiensi kerjanya akan tergantung dari pahat – pahat yang digunakan. Pahat bubut termasuk dalam jenis pahat bermata potong tunggal (single

points cutting tools). Untuk pahat potong pada

mesin bubut ini ada beragam macamnya, misalnya untuk pekerjaan kasar (rouching), halus (finishing), permukaan (facing), bor, ulir dan lain – lain, diperlukan pahat yang khusus untuk tujuan masing – masing.

Konfigurasi Permukaan

Yang dimaksud konfigurasi permuka-an disini adalah batas yang memisahkan benda padat dengan sekelilingnya. Ketidak sempurnaan alat ukur, dan cara pengukuran, maupun cara evaluasi hasil pengukuran maka

suatu permukaan sesungguhnya (real

surface) tidak dapat dibuat duplikatnya

melainkan hanya mendekati bentuk yang sesungguhnya disebut sebagai permukaan terukur (measured surface).

Kualitas Permukaan

Kualitas permukaan ditandai dengan ketepatan pengerjaan terhadap dimensi yang diberikan oleh perancang. Setiap proses permesinan meninggalkan jejak pahat pada permukaan benda kerja. Jejak pahat ini adalah macro irregularities yang memiliki kerenggangan yang halus. Setiap jenis pahat meninggalkan ciri – ciri jejak tersendiri di identifikasi. Pola ini disebut kekasaran permukaan atau kualitas permukaan.

Faktor – faktor yang mempengaruhi kekasaran ideal adalah geometri pahat dan gerak makan, yang mengakibatkan terjadinya ketidak rataan pada permukaan benda kerja. Berdasarkan geometri pahat yang digunakan terdapat dua jenis pahat, yaitu pahat tanpa radius, dan pahat radius.

Perpindahan panas

Bila dalam suatu sistem terdapat gradien suhu, atau bila dua sistem yang suhunya berbeda disinggungkan, maka akan terjadi perpindahan energi. Perpindahan panas dapat didefinisikan sebagai berpindahnya energi dari suatu daerah kedaerah lainnya sebagai akibat dari beda suhu antara daerah-daerah tersebut.

Perpindahan panas pada umumnya mengenal tiga cara pemindahan panas yang berbeda :

- Konduksi ( conduction; juga dikenal

dengan istilah hantaran ) - Radiasi ( radiartion )

- Konveksi ( convection; juga dikenal dengan istilah ilian )

Temperatur pemotongan

Hampir seluruh energi pemotongan diubah menjadi panas melalui proses gesekan, antara geram dengan pahat dan antara pahat dengan benda kerja, serta proses perusakan mokuler atau ikatan atom pada bidang geser ( shear plane ). Panas ini sebagian besar terbawa oleh geram, sebagian merambat melalui pahat dan sisanya mengalir melalui benda kerja menuju kesekeliling. Panas yang timbul tersebut cukup besar dan karena luas bidang kontak relatif kecil maka temperatur pahat; terutama bidang geram dan bidang utamanya , akan sangat tinggi. Karena tekanan yang besar

akibat gaya pemotongan serta temperatur yang tinggi maka permukaan aktif dari pahat akan mengalami keausan. Keausan tersebut makin lama makin membesar yang selain memperlemah pahat juga akan memperbesar gaya pemotongan sehingga dapat menimbulkan kerusakan fatal.

METODOLOGI PENELITIAN

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh panas terhadap kekasaran permukaan benda kerja yang timbul saat proses permesinan pada kecepatan tinggi, sedang, dan rendah.

Penelitan ini terdiri dari empat tahap , yaitu : Tahap 1 (satu).

Tahap ini memuat persiapan – persiapan yang dilakukan sebelum mengadakan penelitian, misalnya: seperti tujuan penulisan, batasan masalah, serta metode penulisan. Semua ini memerlukan masukan – masukan, untuk dapat melengkapi penulisan skripsi ini, membantu skripsi dan tahap – tahap pengujian.

Tahap 2 (dua)

Pada tahap yang kedua ini dilakukan beberapa pengujian;

- Pengujian pertama, melakukan persiapan benda kerja, mesin bubut tipe YAM – CL40100 G, TDA (Turning Data Analisys), termometer non contact sentry ST 650 Series dan pahat yang akan dilakukan pengujian harus dalam kondisi temperatur yang sama pada saat melakukan pembubutan. Dalam hal ini pahat yang dipergunakan tersedia sesuai dengan permintaan (pahat ready).

- Pengujian kedua, melihat temperatur awal pada termometer non contact sentry ST 650 Series, melakukan pembubutan

memanjang dengan menggunakan mesin bubut, dan parameter permesinan yang telah ditentukan, misalnya sudut potong utama (kr) pahat, gerak makan (f), kedalaman potong (a) konstan, hanya putaran mesin (n)yang divariasikan. Melihat

non contact sentry ST 650 Series, sehingga

dihasilkan permukaan silindris yang akan di uji pada pengujian ke tiga, yaitu

pengujian kekasaran permukaan.

- Pengujian ketiga, melakukan pengukuran kekasaran permukaan terhadap benda kerja (hasil pembubutan) pada

permukaannya, dengan menggunakan alat uji kekasaran permukaan sehingga didapat harga Ra empiris.

Tahap 3 (tiga)

Pada tahap yang ketiga ini dilakukan analisa data - data hasil pengujian baik dalam bentuk tabel maupun grafik secara empiris (data dari hasil pengujian) dan teoritis (data dari hasil perhitungan), dan suhu (temperature) yang dihasilkan selama proses pemesinan dilakukan.

Tahap 4 (empat)

Merupakan kesimpulan hasil dari penulisan, pengujian, serta analisis.

Pada Lampiran ke tiga diperlihatkan langkah – langkah aliran proses penelitian kekasaran permukaan.

PENGOLAHAN DATA DAN ANALISA

Data-data temperatur pemotongan pada Tabel 2.dan data hasil pengukuran kekasaran permukaan (Ra) pada Tabel 3.(dapat dilihat pada halaman lampiran satu).

Analisis Raempiris

Dari pengolahan data pada hasil pengujian secara kekasaran permukaan Raempiris dapat dilihat pada Tabel 3.(pada

halaman lampiran dua).

Kekasaran Permukaan

Kekasaran permukaan juga dapat dipengaruhi oleh suhu pada waktu melakukan pembubutan, pengaruh ini disebut kekasaran permukaan ideal atau teoritis, untuk mendapatkan kekasaran permukaan tersebut dapat menggunakan perhitungan dengan rumus sebagai berikut :

0,44 0,56 2 0,44 0,22

.

.

.

.

8

w vw

T

C

f

Rt

Ks v

A

r

λ

ε

=

Χ

Dimana : Rt = kekasaran total (μm) f = gerak makan (mm/r) rε = radius pojok (mm) c = factor konversi > 1000, tergantung pada sifat ketermisan banda kerja, ditinjau dari kekasaran permukaan serta kondisi pemotongan (kecepatan potong) dan kekakuan sistem pemotongan,

- Kaku = 2000 ( K’r = 5 º s.d. 10 º ) - Lemah = 3000 ( K’r = 10 º s.d. 20 º )

Ra ideal = Rateoritis

Rateoritis = 0.256 Rt (1)[1]

Dimana :

Rateoritis = kekasaran permukaan

ideal (μm) Rt = hmax (μm)

Tabel 1. Data Rateoritis; Raempiris

N(Rpm) Rateoritis (μm) Raempiris(µm) 1200 675 330 3,695 x 10-6 1,916 x 10-6 2,398 x 10-6 2,48 3,27 1,00

Dan dari hasil perhitungan pada table 4. dapat dibuat suatu grafik antara n (Rpm) vs Rateoritis;

Raempiris (µm).

Gambar 1. Grafik n (Rpm) vs Raempiris dan

Rateoritis (μm)

- Perbedaan yang terlalu besar antara hasil pengujian secara teoritis dan empiris pada tabel 1. yang terdapat pada halaman diatas, hal ini disebabkan karena pada pengujian secara empiris semua hal atau kondisi yang terjadi pada saat melakukan pengujian misalnya, suhu ruangan, kebersihan benda kerja, kondisi mesin, pencekaman benda kerja, kondisi pahat sangat berpengaruh, sedangkan pada pengujian secara teoritis semua hal atau kondisi tersebut tidak berpengaruh (diabaikan).

KESIMPULAN

Dari yang telah dikemukakan dapat diperoleh beberapa kesimpulan yang penting , sebagai berikut :

5. Machining Process { on-line}. (1999, April, 1, )

http://puslit.petra.ac.id/journals/mechanica l/

1. Pada saat putaran mesin (n) semakin tinggi maka temperatur benda kerja (T) juga ikut naik (semakin panas), maka harga kekasaran permukaan (Raempiris) semakin kasar, hal ini didapat dengan menggunakan parameter pemesinan yang konstan, seperti, Kecepatan potong (v), Gerak makan ( f ), Kedalaman potong (a).

6. Khaeron, M, T.A., ST, “Analisis Kekasaran Permukaan Terhadap Pengaruh Ke-dalaman Potong Pada Proses Pembubutan”, Jakarta, 2006

2. Secara teoritis, semakin tinggi putaran mesin (n), pada temperatur konstan (T), maka harga Ra teoritis semakin halus. Tetapi dari data pengujian yang dilakukan didapatkan hasil yang bertolak belakang yaitu semakin tinggi putaran mesin (n), temperatur (T), maka harga Ra empiris semakin kasar. Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor, seperti : suhu pada waktu melakukan pembubutan, pemasangan dan keausan pada pahat, kondisi mesin dan pemegangan benda kerja pada saat pembubutan.

3. Dari analisa data yang didapat, terjadi penyimpangan antara nilai Raempiris dan Rateoritis , hal ini disebabkan karena kondisi pada saat melakukan pengujian, yaitu : suhu pada saat proses pembubutan dan suhu ruangan yang tidak stabil, keausan pada pahat, kebersihan benda kerja, kondisi mesin dan pencekaman benda kerja.

DAFTAR PUSTAKA

1. Rochim T., ” Teori dan Teknologi Proses Pemesinan ”, Institut Teknologi Bandung, Bandung,1992

2. Rokhim T., dan Hardjoko, S.W., “ Spesifikasi Metrologi dan control Kualitas Geometrik ”, Institut Teknologi Bandung, Bandung, 1985

3. Muin, S., “ Dasar – Dasar Perancangan Perkakas dan Mesin – Mesin Perkakas ”, Rajawali Pers, Jakarta,1989

4. Love, G., dan Harun, A.,” Teori dan Praktek Kerja Logam”, V, Erlangga, Jakarta, 1980

Tabel 2. Temperatur Pemotongan

No n Temp awal Temp akhir 1. 1200 28.0 28.0 28.0 28.0 28.0 38.4 46.2 53.6 39.5 45.8 2. 675 28.0 28.0 28.0 28.0 28.0 49.7 31.9 36.3 34.0 34.8 3. 330 28.0 28.0 28.0 28.0 28.0 30.5 31.0 31.3 33.5 31.3

Tabel 3. Form Data Hasil Pengukuran Kekasaran Permukaan

Tabel 4. Data rata – rata Raempiris.

pengujian NO Kode Benda

Kerja Mesin(n) Putaran _{1 2 3 4 5 ( ) Ra (μm)} Rata – rata untuk 1 St 37/a/01 1200 rpm 3,40 2,37 3,17 1,38 2,09 2,482 2 St 37/a/01 675 rpm 3,64 3,61 3,16 2,33 3,63 3,274 3 St 37/a/01 330 rpm 1,30 0,84 0,75 1,45 0,67 1,002 = Σ X (3.40 + 2.37 + 3.17 + 1.38 + 2.09) N 5 = 2.482

Bagan proses langkah – langkah penelitian dapat diperlihatkan pada Gambar dibawah ini

/ salah Kurang Cukup Cukup Kurang Pengujian I Melakukan pembubutan Pengujian II Melakukan pengukuran kekasaran permukaan Ambil data Tujuan penelitian

Mengetahui kekasaran permukaan dari proses pembubutan

Batasan Masalah Metode penulisan Data I 1. Benda uji St 37. 2. Mesin bubut konvensional Parameter permesinan : 2. Vc = 92,36m/mnt 3. f = 0.037 mm/s. 4. n = 1200 rpm. 5. a = 1 mm. 6. Kr= 90 º

1. Benda uji, pahat 2. Mesin bubut, TDA 3. Rancangan proses

pembubutan

1. Benda uji

2. Mesin uji kekasaran permukan. 3. Rancangan proses pengujian II A Data II Ambil data 1.Studi literatur 2. Pengujian 3.Interview / salah

Grafik, Analisa Analisis A 1. Data I dan II 2. Lampiran, tabel 3. Perhitungan 4. Sumber tertulis dan tidak tertulis

END Kesimpulan