BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

(1)

Edhi Susanto (41309010006)

Teknik Mesin 37

BAB IV

PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

4.1. Pengumpulan Data

4.1.1. Bahan Uji

Bahan uji yang digunakan sebagai objek penelitian adalah weight balancer stang. Weight balancer stang yang digunakan sebagai acuan adalah weight balancer stang sepeda motor Suzuki Shogun 125.

Gambar 4.1 Weight balancer stang sepeda motor Suzuki Shogun 125

(2)

Teknik Mesin 38

Gambar 4.2 Sample Objek penelitian (weight balancer stang)

4.1.2. Menghitung berat jenis sample objek penelitian (weight balancer stang)

a. Mencari massa (berat) sample objek penelitian (weight balancer stang) yang diperoleh dari penimbangan menggunakan timbangan digital yaitu :

m = 0,095 kg = 95 g b. Berat Jenis

…...(4.1) Dimana,

BJ = Berat jenis material sample benda kerja ( ) m = massa sample benda kerja (kg)

V = Volume sample benda kerja ( )

 Volume benda kerja mengacu pada gambar (4.2) Maka,

= – – ...(4.2)

(3)

Teknik Mesin 39

Gambar 4.3 Kerucut Terpancung

Gambar 4.4 Tabung 1 Gambar 4.5 Tabung 2

…...(4.3)

...(4.4)

…...(4.5)

(4)

Teknik Mesin 40

Dari persamaan (4.3), (4.4) dan (4.5) diperoleh :

Jadi, berat jenis sample objek penelitian (weight balancer stang) tersebut sesuai dengan persamaan (4.1)

4.1.3. Material Selection

Mengacu dari bentuk sample objek penelitian (weight balancer stang) pada gambar (4.2) dan hasil perhitungan berat jenis pada persamaan (4.7), maka diperoleh list material dari lampiran tabel berat jenis.

Tabel 4.1 List Material

Material kg/cu.m

Cast Iron 6800 - 7800

Iron 7850

Stainless Steel 7480 - 8000

Tin 7280

Steel-Rolled 7850

Babbitt 7272

Monel 8360 - 8840

Nickel 8800

Zinc 7135

(5)

Teknik Mesin 41

Dari gambar (4.2) dan list material pada tabel (4.1) diatas kemudian dipilih material yang akan digunakan pembuatan weight balancer stang menggunakan sistem material selection yang dapat dilihat seperti pada tabel (4.2) dan tabel (4.3)

Tabel 4.2 Proses eliminasi berdasarkan geometris

Cast Iron Iron Stainless Steel Tin Stell-rolled Babbitt Monel Nickel Zinc

Sand Casting

Investment Casting

Die casting Solidification

Injection Molding Processes

Structural Foam Molding Blow Molding (ext.) Blow Molding (inj.)

Impact Extrusion

Cold Heading Bulk

Closed Die Forging Deformation

Powder Metal Processing Processes

Hot Extrusion

Machining (from stock) Material

ECM Removal

EDM Processes

Wire EDM Profilling

Sheet Metal (Stamp/bend)

Thermoforming Sheet Forming

Metal Spinning Processes

Normal Parctice Not Aplicated

Less Common

(6)

Teknik Mesin 42

Tabel 4.3 Seleksi akhir berdasarkan proses / material

Cast Iron Iron Stainless Steel Tin Stell-rolled Babbitt Monel Nickel Zinc

Sand Casting

Investment Casting

Die casting Solidification

Injection Molding Processes

Structural Foam Molding Blow Molding (ext.) Blow Molding (inj.)

Rotational Molding

Impact Extrusion

Cold Heading Bulk

Closed Die Forging Deformation

Powder Metal Processing Processes

Hot Extrusion

Rotary Swaging

Machining (from stock) Material

ECM Removal

EDM Processes

Wire EDM Profilling

Sheet Metal (Stamp/bend)

Thermoforming Sheet Forming

Metal Spinning Processes

Normal Parctice Not Aplicated

Less Common

(7)

Teknik Mesin 43

Dari tabel (4.3) diatas, maka dapat ditentukan hal-hal sebagai berikut :

 Material yang dipilih

Material yang dipilih untuk digunakan sebagai material bahan pembuatan weight balancer stang adalah Stainless Steel, alasannya yaitu memiliki keunggulan sebagai berikut :

- Tahan karat, sehingga membuat logam ini menjadi tahan lama.

- Tahan terhadap perubahan suhu, oleh karena itu logam ini dapat diandalkan meskipun diluar ruangan.

- Mudah difabrikasi, logam ini ini juga mudah untuk dimodifikasi guna berbagai kepentingan.

- Benda kerja yang dihasilkan tidak perlu diproses lagi, misal : di cat atau di chroom.

 Pemilihan Proses

Proses yang digunakan untuk pembuatan weight balancer stang adalah proses pemesinan karena proses machining merupakan proses yang banyak digunakan untuk proses pembentukan produk. Proses pemesinan memiliki keunggulan-keunggulan dibanding proses pembentukan lainnya (casting, powder metallurgy) yaitu :

- Keragaman material kerja yang dapat diproses, hampir semua logam dapat dipotong. Plastik dan komposit juga dapat dipotong, kecuali untuk ceramic sulit untuk dipotong karena keras dan getas.

- Keragaman geometri potong, misal untuk fitur standar: lubang, slot, step dan untuk fitur non-standar: tap hole, T slot.

(8)

Teknik Mesin 44

- Lebih ekonomis dan hasil yang diperoleh dari proses pemesinan lebih rapi.

4.1.4. Menghitung jumlah kebutuhan bahan

...(4.6)

Kebutuhan dimensi bahan adalah

Keterangan,

Ø = Diameter bahan (inchi).

l = Panjang bahan yang dibutuhkan (mm).

n = jumlah benda kerja yang akan dibuat.

h = panjang benda kerja (mm).

t = tebal pemotongan (mm).

(9)

Teknik Mesin 45

Setelah diketahui jumlah kebutuhan material bahan dari persamaan (4.6), selanjutnya adalah mencari material yang telah ditentukan yaitu stainless steel 304 di pasaran.

Jadi, dapat diambil keterangan dari pemilhan bahan dan proses yaitu material bahan benda kerja adalah Stainless Steel 304 untuk pembuatan weight balancer stang dan proses pengerjaannya menggunakan proses pemesinan CNC turning.

4.2. Pengolahan Data

4.2.1. Proses Pemesinan CNC

Dari tabel (4.3), proses pemesinan yang digunakan adalah proses pemesinan CNC turning dengan menggunakan mesin CNC turning type Mazak Quick Turn 8N

Gambar 4.6 Mazak Quick Turn 8N

(10)

Teknik Mesin 46

Adapun langkah-langkah dalam proses pemesinan CNC adalah sebagai berikut : a. Membuat Job Sheet Weight Balancer Stang

Gambar 4.7 Job Sheet Weight Balancer Stang b. Menentukan jenis Insert

Melihat dari katalog yang terlampir, maka jenis Insert yang digunakan untuk pengerjaan material stainless steel adalah insert yang berasal dari bahan cermet yaitu Kyocera DNMG 150404 dengan grades PV90 dan mempunyai 4 sudut mata potong.

Gambar 4.8 Insert

(11)

Teknik Mesin 47

c. Menentukan Parameter Pemesinan

Dalam menentukan parameter pemesinan seperti kecepatan potong, kecepatan putar mesin, dan feed rate (kecepatan pemakanan) harus berdasarkan material benda kerja dan jenis insert yang digunakan.

Dibawah ini merupakan tabel-tabel data yang digunakan untuk menentukan parameter pemesinan:

Tabel 4.4 Material Group

(Sumber : www.findthatdoc.com )

(12)

Teknik Mesin 48

Tabel 4.5 Machining Recommendation for Turning

(Sumber : : www.findthatdoc.com )

Dari tabel (4.4) dan tabel (4.5) maka diperoleh perhitungan parameter pemesinan sebagai berikut :

 Cutting Speed (Kecepatan Potong)

Cutting Speed = Cs = 250 SFM, 550 SFM, dan 700 SFM

Dipilih cutting speed yang medium yaitu 550 SFM. Dari datuan SFM (Surface Feet Per Minute) di konversikan menjadi Surface Meter per Minute) = SFM × 0,3048 ...(4.7)

(13)

Teknik Mesin 49

Maka, Vc = SFM × 0,3048

= 550 × 0,3048

= 167, 64 m/menit ≈ 170 m/menit

 Feed Rate (Kecepatan Pemakanan) f = 0,004 – 0,012 (IPR)

Dari IPR (Inchi Per Revolution) dikonversikan menjadi mm/putaran (millimeter per putaran) = IPR × 25,4 (mm/putaran) ...(4.8) f minimum = 0,004 × 25,4 = 0,1016 mm/putaran

f maksimum = 0,012 ×25,4 = 0,3048 mm/putaran

Maka rentang f = 0,1 – 0,3 (mm/putaran), dari rentang tersebut diambil sebagai faktor dan level penelitian untuk digunakan pada proses pemesinan yaitu f = 0,1- 0,2 (mm/putaran) karena mengacu pada nose radius dari Insert yaitu 0,4 mm.

Tabel 4.6 Faktor dan level penelitian

Faktor Level 1 Level 2 Level 3 Level 4 Level 5 Feed rate

(f)

0,1 mm/put

0,125 mm/put

0,15 mm/put

0,175 mm/put

0,2 mm/put

 Kecepatan Putar Mesin

Untuk menghitung kecepatan putar mesin, sesuai dengan persamaan (2.2), dimana diameter benda kerja dipakai 25 mm karena titik mulai pemakanan finishing kontur tirus.

(14)

Teknik Mesin 50

≈ dibuat maksimum 2300 rpm

 Depth Of Cut

Untuk nilai depth of cut (ketebalan pemakanan) pada proses finishing ditentukan yaitu 0,5 mm.

d. Pembuatan Program

Program di bawah ini hanya merupakan program proses pengerjaan bagian permukaan luar weight balancer stang, karena yang diperlukan sebagi bahan penelitian hanya bagian luarnya khususnya bagian tirus weight balancer stang. Untuk proses pengerjaan bagian dalam, dalam penelitian ini diabaikan karena bagian dalam dapat dikerjakan dengan mesin konvensional atau juga program CNC.

Berikut ini program dari gambar (4.7) Job Sheet Weight Balancer Stang

% 00010

N01 G21 G90 N02 G50 X50 Z50 N03 G50 S2300 N04 G28 U0 W0 N05 T0300

N06 G99 G96 S170 M03 M08

Pembatas awal program Nama program

mm Units, Program Absolute

Penetapan posisi awal tool/titik referensi Set maximum spindle speed (rpm)

Feed Unit selection mm/putaran, Pengaturan putaran spindle untuk constant surface (rpm), spindle berputar, collant ON

Penggantian tool center drill Titik Referensi

(15)

Teknik Mesin 51

N07 G00 X0 Z5 N08 G01 Z-2 F0.07 N09 G00 Z2

N10 G28 U0 W0 N11 T0400 N12 G00 X0 Z5

N13 G74 Z-27.5 K10 F0.2 N14 G00 Z5

N15 G28 U0 W0 N16 T0100 N18 G00 X40 Z2

N19 G71 P20 Q23 D0.5 U0.5 W0 F0.1 N20 G00 X25 Z2

N21 G01 Z-3 F0.1 N22 X32 Z-25.5 N23 Z-29 N24 G00 Z2

N25 G01 X19 Z0 F0.1 N26 G03 X25 Z-3 R3 F0.07 N27 G28 U0 W0

N28 T0200 M09 N29 G70 P20 Q22 N30 G28 U0 W0 N31 T0600 M08

Proses Drilling Face dengan Center Drill

Kembali ke titik referensi

Pergantian tool untuk proses drilling Ø6mm

Proses Drilling Ø6mm dengan kedalaman 26mm

Pergantian tool untuk proses roughing

Gerakan untuk memulai pemakanan

Proses roughing

Pergantian tool untuk proses finishing, coolant OFF

Proses finishing

Pergantian tool untuk proses grooving, Coolant ON Proses pembuatan profil radius

(16)

Teknik Mesin 52

N32 G97 S1500 N33 G00 X40 Z-27.5 N34 G75 X0 I2 F0.05 N35 G00 X40

N36 G28 U0 W0 N37 M30

%

e. Proses pengerjaan benda kerja pada mesin CNC turning

Gambar 4.9 Proses Pemesinan

Proses pemesinan dalam pembuatan weight balancer stang adalah sebagai berikut :

Pengaturan Fixed putaran spindle (rpm)

Proses grooving

program berakhir

Pembatas akhir program

(17)

Teknik Mesin 53

 Memasukkan data program ke mesin - Mesin telah ON dan telah disetting - Tekan tombol PROG

- Tekan tombol Data In/Out

- Ketik nama program yang belum ada di mesin

Contoh : 00010……..INPUT, dan tulis program part sesuai dengan job sheet, untuk pindah ke line berikutnya tekan INPUT.

- Simulasi Program

 Setting benda kerja dan alat potong

Setting yang digunakan adalah setting dengan metode absolute sebagai berikut :

1) Ukurlah diameter benda kerja dan catat diameter benda kerja, misal 38 mm.

2) Pasang benda kerja pada cekam, kunci dengan kuat.

3) Putar cekam dengan kecepatan yang sesuai dan yakinkan putaran sudah senter dan stabil tidak oling.

4) Pasang alat potong pada revolver dengan ketentuan T0100 (Roughing Tool), T0200 (Finishing Tool), T0300 (Center Drill Tool), T0400 (Drilling Tool), T0600 (Grooving Tool).

5) Setting masing-masing tool terhadap benda kerja

(a) Setting terhadap sumbu X :

- Gerakan tool mendekati permukaan benda kerja, atur kecepatan penyayatan pelan-pelan.

(18)

Teknik Mesin 54

- Sentuhkan ujung tool pada permukaan benda kerja dan yakinkan tool sudah menyentuh permukaan benda kerja dan lihat harga X, missal X = 60, hapus harga X dengan tombol DELETE sehingga harga X menjadi nol (00).

- Tekan tombol dan tulis harga diameter benda kerja X = 38 kemudian tekan INPUT dan setting tool terhadap sumbuX sudah selesai.

(b) Setting terhadap sumbu Z

- Bebaskan ujung tool dari permukaan benda kerja dan gerakan bebas ke kanan mendekati permukaan samping kanan benda kerja.

- Gerakkan ujung tool ke permukaan samping sisi kanan benda kerja dengan kecepatan sayat pelan-pelan.

- Sentuhkan ujung tool pada permukaan benda kerja dan yakinkan sudah menyentuh permukaan benda kerja. Lihat harga Z pada monitor, missal Z = 20, hapus harga Z dengan tombol DELETE sehingga harga Z=0.

- Gerakkan tool ke kanan sesuai titik awal yang dikehendaki, missal Z=50.

- Setting kedudukan tool terhadap sumbu Z sudah selesai.

 Eksekusi Program - Facing

- Drill Face - Drilling

(19)

Teknik Mesin 55

- Roughing

- Pembuatan profil radius - Finishing

- Grooving

Pada proses finishing, kecepatan potong, kecepatan putar spindel dan depth of cut constant, sedangkan untuk nilai f dilakukan perubahan yaitu pada masing-masing percobaan 3 benda kerja, jadi ada 15 benda kerja dalam percobaan ini.

F= 0,1 mm/putaran  3 benda kerja  1 sudut mata potong (insert).

4.2.2. Pengukuran Kekasaran Permukaan

Dalam pengukuran kekasaran permukaan dilakukan pengukuran secara prediksi dan secara pengujian guna membandingkan anatara hasil dari kekasaran permukaan prediksi dan kekasaran permukaan real hasil pengujian.

4.2.2.1. Kekasaran Permukaan Prediksi (Ri)

Untuk menentukan suatu kekasaran permukaan prediksi, maka dipergunakan persamaan (2.12) mengingat bahwa nose radius insert lebih besar daripada feed yaitu :

Diketahui dari tabel 4.6 faktor dan level penelitian

f = 0,1-0,125-0,15-0,175-0,2 (mm/purtaran) dan nose radius dari insert = 0,4 mm

(20)

Teknik Mesin 56

maka,

1) Ri untuk f = 0,1 mm/putaran

(21)

Teknik Mesin 57

Dari hasil perhitungan persamaan di atas diperoleh nilai Ri untuk masing-masing f seperti ditunjukkan pada tabel (4.7).

Tabel 4.7 Kekasaran permukaan prediksi (Ri)

No

Feed rate (f = mm/put)

Kekasan Permukaan Teoritis (Ri = μm)

1 0,1 0,78

2 0,125 1,22

3 0,15 1,76

4 0,175 2,39

5 0,2 3,13

4.2.2.2. Kekasaran Permukaan Rata-rata Hasil Pengujian (Ra)

Gambar 4.10 Pengukuran Ra

(22)

Teknik Mesin 58

 Alat-alat yang digunakan untuk pengujian

- Surface Roughness Tester - Sterofoam

- Voltage Regulator 9 v - Spidol

- Ballpaint - Kertas

 Langkah-langkah pengujian kekasaran permukaan

- Pasang rangkaian surface roughness tester - Setting posisi sample 0.8

- Pilih satuan mm - Pilih satuan JIS - Pilih pengukuran Ra

- Lakukan kalibrasi gain, adjust sampai menunjukkan 2,95µm sesuai dengan sample kalibrasi Ra.

- Lakukan pengukuran Ra pada setiap benda kerja. Pengukuran Ra dilakukan pada setiap benda kerja dimana setiap benda kerja dilakukan 8 titik pengukuran Ra.

Dibawah ini merupakan data-data kekasaran permukaan (Ra) yang diperoleh dari pengukuran permukaan pemesinan finishing dengan menggunakan alat ukur surface roughness tester pada panjang sample 0,8 mm, dimana pengukuran ini dilakukan pada 8 titik uji pada setiap benda kerja, dan untuk masing-masing level feed rate (f) ada 3 sample benda kerja.

(23)

Teknik Mesin 59

1) Data Ra dengan f = 0,1 mm/put

Gambar 4.11 Benda Kerja A Gambar 4.12 Benda Kerja B Gambar 4.13 Benda Kerja C

Tabel 4.8 Kekasaran permukaan pada f = 0,1 mm/put

No Titik Uji

Kekasaran Permukaan Benda Kerja (μm)

A B C

1 I 2,26 1,73 2,37

2 II 1,79 1,75 2,63

3 III 2,35 1,71 1,7

4 IV 2,7 1,92 1,65

5 V 2,35 2,18 1,33

6 VI 1,8 2,31 1,33

7 VII 1,9 1,63 1,21

8 VIII 2,11 2,57 2,67

(24)

Teknik Mesin 60

No Titik Uji

A B C

1 I 2,49 2,08 2,15

2 II 2,34 2,95 2,32

3 III 2,35 2,42 1,79

4 IV 2.22 2,15 2,08

5 V 2,68 2,94 3,12

6 VI 2,24 2,56 3,27

7 VII 2,06 1,99 2.72

8 VIII 2,47 1,82 2,94

No Titik Uji

A B C

1 I 3,25 3,24 3

2 II 2,55 3,44 2,51

3 III 2,44 2,07 3

4 IV 3,47 2,71 3,59

5 V 2,41 3,02 2,21

6 VI 2,89 1,95 2,78

7 VII 2,66 2,62 2,92

8 VIII 3,2 2,87 3,84

(25)

Teknik Mesin 61

No Titik Uji

A B C

1 I 2,81 3,4 3

2 II 2,14 2,27 2,24

3 III 3,37 2,57 2,48

4 IV 2,48 3,33 3,17

5 V 3,02 3,11 3,26

6 VI 2,66 2,91 2,53

7 VII 3,02 3,14 2,9

8 VIII 2,49 3,49 2,99

(26)

Teknik Mesin 62

No Titik Uji

A B C

1 I 2,37 2,97 3,65

2 II 3,54 2,85 3,37

3 III 3,41 3,12 2,62

4 IV 3,81 3,02 4,05

5 V 2,59 2,94 2,87

6 VI 3,3 3,4 3,27

7 VII 2,75 3,88 2,81

8 VIII 2,82 3,04 2,61

Dari data yang telah dikumpulkan dari hasil pengukuran pada table (4.7, 4.8, 4.9, 4.10 dan 4.11) selanjutnya dicari nilai kekarasan rata-tara sementara (Ras) kemudian dari perhitungan Ras digunakan untuk mencari kekasaran rata- rata (Ra) pada setiap feed rate.

a. Kekasaran rata-rata sementara (Ras)

Kekasaran rata-rata sementara (Ras) merupakan kekasaran rata-rata pada tiap lokasi uji.

...(4.9) dimana,

Ras = Rata-rata sementara ( ) n = Jumlah titik uji (n=8)

Rai = Nilai Ra pada lokasi uji ( ) 1) Ras untuk f = 0,1 mm/putaran

 Pada benda kerja A

(27)

Teknik Mesin 63

 Pada benda kerja B

 Pada benda kerja C

2) Ras untuk f = 0,125 mm/putaran

(28)

Teknik Mesin 64

(29)

Teknik Mesin 65

(30)

Teknik Mesin 66

(31)

Teknik Mesin 67

Dari hasil perhitungan rata-rata kekasaran sementara pada persamaan di atas , dapat dikelompokkan ke dalam bentuk tabel seperti pada tabel (4.13).

Tabel 4.13 Nilai kekasaran permukaan sementara Ras pada tiap titik uji

No. f (mm/put) Ras ( )

A B C ( )

1 0,1 2,16 1,97 1,86 5,99

2 0.125 2,36 2,36 2,55 7,27

3 0,15 2,86 2,74 2,98 8,58

4 0,175 2,75 3,03 2,82 8,60

5 0,2 3,07 3,15 3,16 9,38

(32)

Teknik Mesin 68

b. Kekasaran Rata-Rata (Ra)

Kekasaran rata-rata (Ra) yaitu Jumlah rata-rata sementara dibagi banyaknya pengujian.

...(4.10)

dimana,

Ra = Kekasaran rata-rata ( )

Ras = Kekasaran rata-rata sementara ( )

N = banyaknya pengujian (N = 3 Benda Kerja) 1) Ra untuk f = 0,1 mm/putaran

2) Ra untuk f = 0,125 mm/putaran

(33)

Teknik Mesin 69

Hasil perhitungan pada persamaan Ra di atas merupakan data rata-rata kekasaran permukaan dari hasil pengukuran pada masing-masing feed rate yaitu seperti pada tabel (4.14).

Tabel 4.14 Nilai kekasaran permukaan rata-rata (Ra)

No

Feed rate (f = mm/put)

Kekasan rata-rata (Ra = μm)

1 0,1 2,00

2 0,125 2,42

3 0,15 2,86

4 0,175 2,87

5 0,2 3,13