Eko Prasetyo
Dosen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Pancasila Abstrak
Suatu pahat akan digunakan dalam proses kedalaman makan pada mesin gurdi. Untuk mengetahui batas keausan pahat gurdi dengan menggunakan alat metallurgi microscope OPTIPHOT. Jenis material
yang digunakan ST 37 hasil percobaan menunjukkan bahwa memakai sisi akan memperbesar (tumbuh) setara dengan panjang pemotongan waktu, dan pemakanan kedalaman. Dalam proses pemesinan perlu dilakukan analisis keausan pahat pada di proses gurdi. keausan tepi pahat dapat di pengaruhi oleh temperatur, maka mata pahat akan aus, sehingga keausan tepi ( VB ) yang terjadi akan semakin aus dan dapat mengetahui hasil umur pahat.
Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan diperoleh hasil sudut tepi pahat sebesar 1450 berarti telah melewati batas toleransi. Artinya mata pahat gurdi tersebut telah mengalami keausan dan tidak direkomendasikan untuk tidak dpakai dalam proses pemesinan. Dapat disimpulkan dari hasil perhitungan nilai umur pahat 0.14915 m/min adalah benar, hal ini di tandai dengan membesarnya sudut sebesar 1450.
Kata kunci : Kedalaman makan, Keausan tepi (VB), umur pahat PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada suatu proses permesinan, khususnya pengeboran pada mesin gurdi gerak pemakanan dilakukan oleh pahat. Akibat dari gerak makan yang terjadi, maka terbentuk permukaan benda kerja yang diinginkan.
Perkakas potong (cutting tool) adalah
bagian yang paling kritis dari suatu proses pemesinan. Material, parameter dan geometri dari perkakas potong serta gaya pemotongan akan menentukan suatu proses pemesinan dan akan mempengaruhi umur dari perkakas potong tersebut. Dalam proses pemesinan yang sering mengalami penggantian adalah pahat.
Pada dasarnya keausan akan menentukan batasan umur pahat. Pemilihan bentuk/jenis pahat, material benda kerja dan kondisi pemotongan yang tidak tepat akan berpengaruh terhadap karakteristik pahat tersebut.
Oleh karena itu perlu diketahui pengaruh jenis pahat potong, material benda kerja, dan kondisi pemotongan (kecepatan potong, kedalaman potong dan gerak makan) terhadap keausan pahat gurdi.
1.2 Tujuan Penulisan
Memberi masukan kepada industri atau laboratorium khususnya mempelajari/ menentukan keausan tepi yang dialami pahat gurdi pada proses gurdi, agar kualitas hasil pemesinan dapat dimaximalkan.
1.3 Batasan Masalah
1. Jenis Mesin Gurdi Doall 80419089 yang ada di laboratorium Mesin FTUP.
2. Jenis pahat HSS yang digunakan adalah pahat yang berdiameter 9 mm. 3. Material benda kerja yang digunakan
adalah baja karbon rendah (ST 37).
4. Putaran Mesin (n) = 550Rpm 5. Kondisi pemotongan ;
a. Kecepatan potong ditentukan yaitu Vc = 5.275 m/min.
b. Gerak makan (f) ditentukan yaitu 0.05 mm/(r).
c. Kedalaman makan divariasikan untuk setiap pengujian yaitu 15mm, 25mm, dan 50mm.
6. Keausan yang diukur hanya keausan tepi pahat gurdi.
1.4. Metode Pengambilan Data
1. Field Research (Penelitian Lapangan).
a. Interview (Wawancara).
b. Observasi (Pengamatan).
2. Library Research (Penelitian
Kepustakaan)
Dalam penulisan makalah ini penulis juga mempelajari dari buku – buku yang berhubungan dengan permasalahan tentang kualitas keausan pahat dan segala hal yang berhubungan dengan mesin gurdi.
LANDASAN TEORI
2.1. Mesin - Mesin Perkakas
Jurnal mekanikal teknik mesin S-1, FTUP Vol. 6, No. 2 Agustus 2010
Pengertian mesin perkakas secara khusus yaitu mesin-mesin yang pengoperasiannya memanfaatkan bantuan pahat (tool) yang diciptakan untuk memotong
logam dalam bentuk, ukuran dan kualitas
permukaan yang direncanakan. Mesin perkakas merupakan sarana untuk memproduksi dengan cepat, efektif dan ekonomis. Bentuk pemotongan logam dengan menggunakan mesin perkakas tergantung pada bentuk pahat dan arah gerak antara pahat dengan benda uji.
Mesin perkakas yang baik haruslah memenuhi persyaratan sebagai berikut: 1. Mesin harus dapat menjamin adanya
produktivitas yang tinggi dengan jalan mengatur cutting speed dan feeding speed sedemikian rupa hingga dapat melayani dan sesuai dengan kemajuan benda kerja maupun pahat. 2. Dapat bekerja dengan tetap dalam
batas-batas tertentu,dalam hal ketelitian bentuk,ukuran dan kualitas permukaan benda kerja.
3. Mesin harus efisien dan ekonomis. 4. Geometrik mesin perkakas ada pada
batas toleransi.
5. Mampu meredam getaran yang terjadi.
2.1.1 Prinsip Kerja Mesin Perkakas Mesin perkakas diciptakan untuk memotong logam dalam bentuk, ukuran dan kualitas permukaan yang direncanakan. Bentuk yang dihasilkan oleh pemotongan logam tergantung pada :
- Bentuk pahat (tool shape)
- Arah gerak relative antara pahat dengan benda uji (work piece).
- Gerak relative antara pahat dan benda uji diantaranya adalah :
- Gerak rotasi, menghasilkan bidang lengkung.
- Gerak linear, menghasilkan bidang rata. 2.1.2 Persyaratan Umum Mesin Perkakas
- Dapat bekerja dengan tetap dalam batas – batas tertentu dalam hal ketelitian bentuk, ketelitian ukuran, dan kualitas permukaan atau penyelesaian permukaan benda kerja
(surface finish) tanpa membutuhkan
keahlian operator.
- Mesin harus dapat menjamin adanya produktivitas yang tinggi dengan jalan mengatur cutting speed dan feed
sedemikian rupa hingga dapat melayani dan sesuai dengan kemajuan material dari baik benda kerja maupun pahat.
- Rancangan mesin perkakas harus kaku dan dibuat fleksibel hingga mampu menghadapi kemajuan dalam bidang proses pemotongan logam.
- Mesin harus efisien dan ekonomis, ini perlu untuk menghadapi persaingan dalam pemakaian.
2.1.3 Klasifikasi Mesin Perkakas
Menurut jenis kombinasi dari gerak potong dan gerak makan, maka proses pemotongan dengan menggunakan mesin perkakas (proses pemesinan) dapat dikelompokkan menjadi 7 (tujuh) macam proses pemesinan yang berlainan, yaitu : 1. Proses bubut (Turning),
2. Proses gurdi (Drilling),
3. Proses freis (Milling),
4. Proses gerinda rata (Surface Grinding),
5. Proses gerinda silindrik (Cylindrical Grinding),
6. Proses sekrap (Shaping, Planing), dan 7. Proses gergaji atau parut (Sawing,
Broaching).
2.2 Proses Gurdi
Penggurdian adalah membuat
lobang dalam sebuah obyek dengan menekankan sebuah gurdi berputar kepadanya. Hal yang sama dapat dicapai dengan memegang penggurdi stasioner dan memutar benda kerja.
Pengeboran adalah memperbesar
lubang yang telah digurdi atau diberi inti. Pada prinsipnya merupakan suatu operasi penepatan sebuah lubang yang telah digurdi sebelumnya dengan pahat jenis mesin bubut mata tunggal.
Meluaskan lubang (Reaming) adalah memperbesar lubang yang telah dimesin sampai ke ukuran yang sesuai dengan penyelesaian halus. Peluas lubang adalah sebuah pahat teliti dan tidak dirancang untuk membuang logam banyak.
a. Gurdi
Gurdi adalah sebuah pahat pemotong yang ujungnya berputar dan memiliki satu atau beberapa tepi potong dan galur yang berhubungan kontinyu di sepanjang badan gurdi. Galur bisa berupa lurus atau heliks, disediakan untuk memungkinkan lewatnya serpihan dan fluida pemotongan.
b. Penggurdi Puntir (Twist Drill)
Penggurdi puntir adalah jenis yang banyak dipakai, dimana memiliki dua galur dan dua tepi potong. Penggurdi jenis ini dperlihatkan pada gambar 2. dengan berbagai sebutan yang diberikan. beberapa jenis penggurdi bervariasi dalam jumlah dan sudut galurnya, ditunjukkan pada gambar 3. Penggurdi beralur tunggal digunakan untuk pelubangan mula dan untuk penggurdian lubang dalam.
Jurnal mekanikal teknik mesin S-1, FTUP
Gambar. Penggurdi puter standard dan peristilahnya.
Gambar. Jenis pahat Gurdi. c. Penggurdi Pistol (Gun Drill)
Ada dua jenis penggur di pistol bergalur lurus yang digunakan untuk penggurdian lubang dalam seperti ditunjukkan gambar 4. Yang satu disebut penggurdi trepan, dimana tidak memiliki
pusat mati dan meninggalkan inti pejal dari logam. Dengan gerakan maju gurdi, maka inti bekerja sebagai pemandu pusat di titik pemotongan. Ini mencegah pelarian penggurdi ke satu sisi, dan ketelitian lubang mudah dipertahankan.
Jenis yang lain adalah penggurdi pistol pemotong pusat (jenis konvensional),
digunakan untuk penggurdian lubang yang sangat dalam, misalnya menggurdi lubang buntu yang tidak dapat menggunakan penggurdi jenis inti. Kesemua jenis gurdi ini menggunakan ujung karbida seperti pada gambar.
d. Penggurdi Khusus
Untuk menggurdi lubang besar dalam pipa atau logam lembaran, gurdi puntir tidak sesuai karena gurdi cendrung akan terbenam ke dalam benda kerja atau lubangnya terlalu besar untuk gurdi biasa. Lubang besar tersebut dipotong dengan pemotong lubang seperti gambar berikut.
Gambar Pemotong untuk lubang pada logam tipis. A. Pemotong gergaji. B. Fris kecil (fly
cutting). e. Prestasi Penggurdi
Prestasi Penggurdi tidak lepas dari bahan penggurdi itu sendiri. Bahan baja kecepatan tinggi dapat memberikan kecepatan pemotongan sekitar dua kali dari bahan baja karbon. Untuk bahan keras dan abrasiv seperti besi cor, penggurdi diberi ujung karbida wolfram akan memberikan hasil penggurdian yang memuaskan. Baja kecepatan super tinggi berbantalan kobalt, kandungan karbon tinggi, mampu menggurdi baja dengan kekerasan Rockwell C68, seperti baja anti karat dan paduan untuk pesawat ruang angkasa. Beberapa penggurdi diberi perlakuan permukaan selubung keras dan tipis, atau dilapis khrom untuk memberikan permukaan yang tahan aus.
Gambar. Penggurdi bertingkat garis tepi ganda. Diameter pengarah tidak berubah,
sehingga memperbaiki aksi pengarahan. f. Sudut Mata
Sudut mata harus pas dengan bahan yang digurdi. Sudut mata yang biasa untuk penggurdi komersial pada umumnya adalah 118 derjat yang bagus digunakan untuk baja lunak, kuningan dan bahan pada umumnya. Untuk logam yang lebih keras, maka sudut mata yang lebih besar akan memberikan prestasi lebih baik.
g. Sudut Heliks
Prestasi gurdi dipengaruhi oleh sudut heliks dari galurnya. Sudut ini bisa bervariasi dari 0 sampai 45 derjat, standar yang umum untuk baja dan bahan lainnya biasanya sekitar 30 derjat. Makin kecil sudut ini maka makin besar puntiran yang diperlukan untuk mengoperasikan pada kecepatan yang sama. Sudut untuk menggurdi tembaga, magnesium dan plastik lunak sekitar 35 - 45 derjat, paduan tembaga 20 - 25 derjat, plastik keras 17 derjat, dan baja lunak sampai menengah 25 - 32 derjat.
Jurnal mekanikal teknik mesin S-1, FTUP
h. Mata Gurdi
Pada gurdi terdapat tepi pahat pada ujung web yang menghubungkan kedua pemotong seperti gambar 2. Tepi pahat ini tidak memotong secara efisien karena penggaruk negatif besar yang tidak hanya di titik pusat tetapi juga disepanjang tepi pahat. Untuk memperbaiki efisiensi penggurdian dan mengurangi desakan, maka dibuatlah suatu mata penggurdi memusat sendiri yang memiliki tepi spiral seperti diperlihatkan gambar 10 yang memiliki aksi pemotongan yang jauh lebih baik.
untuk mengurangi desakan ujung. i. Fluida Pendingin
Beberapa logam dengan media pendingin yang dianjurkan :
• Aluminium : campuran minyak mineral-lemak hewan
• Kuningan : kering, campuran minyak mineral-lemak hewan
• Perunggu : kering, minyak cair
• Besi cor : kering, semburan udara
• Tembaga : minyak cair, campuran minyak mineral-lemak hewan
• Magnesium : kering, minyak mineral
• Besi mampu tempa : minyak cair
• Baja : minyak cair, minyak tersulfurisasi
• Baja perkakas : lemak hewan, minyak cair
Kecepatan Potong
Kecepatan potong dirumuskan :
1000
n d
Vc =
π
⋅ ⋅ ; m/min ( 2.1 )dengan D = diameter penggurdi, mm N = putaran tiap menit
j. Hantaran Penggurdi
Proses gurdi merupakan proses pemesinan yang paling sering digunakan setelah proses bubut karena hampir semua komponen dan produk pemesinan mempunyai lubang. Gerak makan dan gerak potong pada proses gurdi dilakukan oleh pahat potong. Pahat gurdi mempunyai dua mata potong dan melakukan gerak potong karena diputar oleh spindle mesin gurdi. Putaran mesin dan gerak makan dapat dipilih dari beberapa tingkatan putaran dan gerak makan yang tersedia pada mesin.
Gambar. Proses Gurdi
2.3 Material Pahat dan Geometri Pahat Gurdi
Urutan material pahat mulai dari yang paling lunak tetapi ulet sampai dengan yang paling keras tetapi getas adalah :
1. Baja Karbon (High Carbon Steels, Carbon Tool Steels, CTS)
2. HSS (High Speed Steels, Tool Steels) 3. Paduan Cor Nonferro (Cast
Nonferrous Alloys, Cast Carbides)
4. Karbida (Cemented Carbides, Hardmetals)
5. Keramik (Ceramics)
6. CBN (Cubic Boron Nitrides)
7. Intan (Sintered Diamonds & Natural Diamonds) Geometri Pahat Gurdi
2.3.1 Temperatur Pemotongan
Kerja/ energi mekanik dalam proses pemotongan yang bebas getaran seluruhnya diubah menjadi panas/ kalor. Energi mekanik persatuan waktu atau daya mekanik yang diubah menjadi energi panas persatuan waktu tersebut dapat dituliskan sebagai berikut: α γ
Q
Q
Q
Q
=
SH+
+
; W Dimana :Q
= Panas total yang dihasilkan per detik =60
v
F
v⋅
; (J/s atau W) SHQ
= Panas yang dihasilkan perdetik pada bidang geser=
60
s v sv
F
⋅
; (J/s atau W) γQ
= Panas yang dihasilkan perdetik pada bidang geram=
60
γ γv
F
⋅
; (J/s atau W) αQ
= Panas yang dihasilkan perdetik pada bidang utamaPanas sebagian akan terbawa oleh geram dan sebagian mengalir menuju ke pahat dan benda kerja.
v
A
k
Q
=
s⋅
⋅
; J/min Dimana:A
k
s⋅
=F
v = Gaya potong ; N sk
= Gaya potong spesifik ; N/mmA
= Penampang geram ; mm2Jurnal mekanikal teknik mesin S-1, FTUP
v
= Kecepatan potong ; m/min Panas yang terbawa oleh geram adalah:w c c
W
c
Q
=
Δ
θ
⋅
⋅
; J/min Dimana: cθ
Δ
= Kenaikan temperatur geram, KW
= Berat geram yang terbentuk permenit, g/min
=
Z
⋅
ρ
w =A
⋅
v
⋅
ρ
wZ
= Kecepatan pembentukan geram ;cm3/min
w
ρ
= Berat spesifik material (benda kerja) ; g/cm3w
c
= Panas spesifik benda kerja ; J/(g.K)2.3.3 Bidang Aktif Pahat yang Mengalami Kerusakan/ Keausan
Keausan dapat terjadi pada bidang geram (Aγ) dan atau pada bidang utama (Aα) pahat. Keausan dibedakan
menjadi dua macam,yaitu :
1. Keausan kawah (crater wear), yaitu
keausan pada bidang geram.
2. Keausan tepi (flank wear), yaitu keausan pada bidang utama/mayor. Selama proses pemotongan berlangsung, keausan tepi VB dan juga keausan kawah KT akan membesar (tumbuh)
setaraf dengan bertambahnya waktu pemotongan tc (min).
2.3.3 Mekanisme Keausan dan
Kerusakan Pahat
Bentuk-bentuk keausan yang sering terjadi pada pemotongan logam, adalah:
1. Keausan pada permukaan pahat disebut keausan kawah yang dikenal dengan sticking friction.
2. Keausan berbentuk lubang (flank).
3. Keausan yang secara bertahap membesar (tumbuh) pada bidang aktif pahat.
4. Retak yang menjalar sehingga menimbulkan patahan pada mata potong pahat.
5. Deformasi plastik yang akan mengubah bentuk/ geometri pahat.
Jenis kerusakan yang terakhir diatas jelas disebabkan tekanan dan temperatur yang tinggi pada bidang aktif pahat dimana kekerasan dan kekuatan material pahat akan turun bersama dengan naiknya temperatur.
Mekanisme keausan /kerusakan disebabkan oleh berbagai faktor yang secara garis besar dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu mekanisme/ proses yang dominan pada kecepatan potong rendah dan yang
dominan pada kecepatan potong tinggi. Mekanisme keausan yang dominan pada kecepatan potong rendah adalah :
1. Proses Abrasif, 2. Proses Kimiawi, 3. Proses Adhesi.
Mekanisme keausan yang dominan pada kecepatan potong tinggi adalah :
1. Proses Difusi 2. Proses Oksidasi
3. Proses Deformasi Plastas 2.4 Umur Pahat [7]
Umur pahat potong (Cutting tool life) merupakan suatu data pemesinan yang sangat penting untuk mempertimbangkan secara ekonomis dalam perencanaan pemesinan.. Rumus yang digunakan untuk perhitungan umur pahat adalah sebagai berikut: q p m TVB T b h VB C C ⋅ ⋅ = T TVB q p C C b h VB ⋅ ⋅ = Dimana :
VB = Keausan tepi yang dianggap sebagai batas saat berakhirnya umur pahat (mm).
TVB
C = Kecepatan potong ekstrapolatif (m/min) yang secara teoritik menghasilkan umur pahat sebesar 1 min, untuk VB = 1mm, h = 1mm, dan b = 1mm.
T
C = Konstanta
h = Tebal geram sebelum terpotong (mm)
p = Pangkat unit tebal geram sebelum terpotong, dimana p untuk pahat HSS
= 0.40
b = Lebar pemotongan, (mm)
q = Pangkat bagi lebar pemotongan, berkisar antara 0.05 s/d 0.13. tetapi harganya relatif tetap (q = 0.1)
m = Pangkat untuk batas keausan, tergantung pada kualitas pahat serta jenis dan kondisi benda kerja (m=0.4-0.5, rata-rata m=0.45)
Sebagai contoh, berdasarkan pengalaman, batas keausan yang diizinkan bagi suatu enis pahat yang digunakan untuk pemotongan suatu jenis benda kerja adalah seperti tabel berikut:
Jurnal mekanikal teknik mesin S-1, FTUP
Tabel 2.4. Contoh batas keausan kritis Pahat Benda Kerja VB ( mm )
HSS Baja dan besi tuang 0.3-0.8
Karbida Baja 0.2-0.6
Karbida Besi tuang dan non ferrous 0.4-0.6 Keramik Baja dan besi tuang 0.3
2.4.1. Pertumbuhan Keausan
Untuk harga yang tetap bagi batas dimensi keausan serta kombinasi pahat dan benda kerja tertentu, maka hubungannya sebagai berikut :
V.Tn = CT dimana:
CT = konstanta umur pahat Taylor V = kecepatan potong
n = harga eksponen
2.4.2. Keausan Tepi Pahat Gurdi
Dalam penelitian ini kriteria saat berakhirnya umur pahat (T) adalah pada harga keausan tepi VB maks = 0.3 mm. Jadi dengan berakhirnya umur pahat maka pahat dianjurkan untuk tidak dipakai lagi sebelum diasah.
Persamaan umum Interpolasi Data
VB tc VB1 tc1 VBx tcx VB2 tc2
1
.
1
2
1
.
1
2
tc
tcx
tc
tc
VB
VBx
VB
VB
−
=
−
Keterangan :VB : harga keausan tepi pahat (mm) VB1 : harga VB sebelum harga VBx VBx : harga VB yang ditetapkan (0,3 mm) = VB1 > VBx < VB2 VB2 : harga VB setelah harga VBx Tc : waktu pemotongan (menit) tc1 : harga tc sebelum harga tcx tcx : harga tc yang akan dicari
tc1 > tcx < tc2 tc2 : harga tc setelah harga tcx METODOLOGI PENELITIAN
PENGUJIAN DAN ANALISA DATA 4.1 Pengujian
Dari pengujian yang telah dilakukan, diperoleh data-data sebagai penunjang dalam menganalisa data tingkat keausan dan benda kerja dari hasil penggurdian, diantaranya adalah:
1. Pengujian I
a. Langkah persiapan pengujian
1) Siapkan alat-alat yang dibutuhkan pada mesin gurdi
2) Cek kesiapan mesin gurdinya 3) Setting parameter pemesinan
• Material ST37 • Kecepatan potong ( Vc ) sebesar 5.275 m/min • Gerak makan f = 0.05 mm/r • Putaran mesin ( n ) = 550 rpm • Kedalaman makan ( a ) = 15, 25, 50 mm b. Langkah pengujian II
Proses pengujian pertama-tama menyiapkan benda kerjanya yang sudah di beri tanda untuk pengujian dan masing-masing pengujian di beri jarak 2cm tiap-tiap pengujian, lalu mata pahat dipasang kemudian mesin gurdi dinyalakan. Setelah mata pahat dipasang, kemudian mata pahat diukur dengan menggunakan alat thermometer non-contact untuk menjadi acuan setiap
kali pengujian sampai seterusnya dengan temperatur 320C. Pada pengujian pertama dari 10 kali pengujian dengan kedalaman makan ( a=15 ), pada titik 1 diperoleh temperatur 340C dan tingkat keausan 0, pada titik 2 diperoleh temperatur 36.50C dan tingkat keausannya 0 , dan mulai aus dititik
Jurnal mekanikal teknik mesin S-1, FTUP
ke 5 diperoleh temperatur 36.90C dan tingkat keausannya 0.5mm dan seterusnya ( data selengkapnya dapat dilihat pada tabel pengujian ).
Pada pengujian pertama dari 10 kali pengujian dengan kedalaman makan ( a=25 ), pada titik 1 diperoleh temperatur 37.90C dan tingkat keausan 0, pada titik 2 mulai aus diperoleh temperatur 40.20C dan tingkat keausannya 0.1mm , dan pada titik ke 3 diperoleh temperatur 41.40C dan tingkat keausannya 0.3mm dan seterusnya ( data selengkapnya dapat dilihat pada tabel pengujian ).
Pada pengujian ketiga dari 10 kali pengujian dengan kedalaman makan ( a=50 ), pada titik 1 diperoleh temperatur 39.30C dan tingkat keausan 0.4mm, pada titik 2 diperoleh temperatur 44.40C dan tingkat keausannya 0.5mm , dan pada titik ke 3 diperoleh temperatur 45.50C dan tingkat keausannya 0.5mm dan seterusnya ( data selengkapnya dapat dilihat pada tabel pengujian ).
Dari semua pengujian dapat disimpulkan semakin tinggi temperatur, maka akan semakin besar tingkat keausannya, temperatur paling tinggi dan tingkat keausan terbesar dikedalaman makan 50mm, hal ini disebabkan karena kedalaman makan berpengaruh terhadap gesekan pahat dengan benda kerja sehingga semakin sering pahat bergesekan, maka panas yang ditimbulkan semakin tinggi.
Gambar. Proses pengujian dan pengambilan data temperature 2. Pengujian II
a. Langkah persiapan
Cek kesiapan alat metallurgical microscope OPTIPHOT.
b. Langkah pengujian
Proses pengujian pertama-tama menyiapkan alat metallurgical
microscope OPTIPHOT nya,
kemudian pengujian pertama setelah dari pengujian gurdi lalu mata pahat dicek dengan menggunakan alat
metallurgical microscope OPTIPHOT
untuk mengetahui mata pahat tersebut sudah aus apa belum dan seterusnya pada pengujian-pengujian berikutnya sampai selesai. Pengujian yang telah dilakukan, dapat diperoleh kondisi pemotongan yang memberikan umur pahat yang optimal dari pahat HSS dengan memvariasikan kedalaman makan. Dimana parameter pengujian dapat dilihat dari table di bawah ini :
Tabel hasil pengujian
Keterangan
a = Kedalaman makan (mm) f = Gerak makan ( mm/s ) n = Putaran mesin ( rpm ) Vc = Kecepatan makan ( m/min )
thermometer
non-contact Benda kerja
Mata Pahat tc = Waktu ( min ) P0 = Panjang awal ( mm ) P1 = Panjang akhir (mm) VB = Tingkat keausan ( mm ) T = Temperatur ( 0C )
4.2. Analisa Data Pengujian
Berikut ini akan ditampilkan perubahan keausan sebelum pengujian dan setelah pengujian dari masing-masing kedalaman makan sebagai berikut :
a. Kedalaman makan ( a=15mm )
Jurnal mekanikal teknik mesin S-1, FTUP
Dari pengujian diatas didapat keausan pahat sebesar VB =0.5mm
Gambar. Kedalaman makan ( a=15 )
b. Kedalaman makan ( a=25mm)
Dari pengujian diatas didapat keausan pahat sebesar VB =0.8mm
Gambar. Kedalaman makan ( a=25 ) c. Kedalaman makan ( a=50mm )
Dari pengujian diatas didapat keausan pahat sebesar VB =0.8mm
Gambar. Kedalaman makan ( a=50) Keterangan VB = Tingkat Keausan
Setelah data – data yang diperlukan dalam pengujian penggurdian dan keausan pada benda kerja hasil penggurdian, maka dilakukan analisa. VB VS Pengujian ke n 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 2 4 6 8 10 12 Pengujian ke n VB a=15 a=25 a=50
Grafik tingkat keausan pada pengujian ke n
Pada grafik tingkat keausan diatas, dapat dianalisa sebagai berikut:
a. Pengujian pertama, kedalaman makan 15mm dari 10 kali pengujian, pengujian 1 sampai dengan 4 belum ada perubahan keausan, hal ini disebabkan karena struktur logam mata pahat masih dingin jadi tidak ada perubahan panas pada mata pahat tersebut, pada pengujian ke 5 titik awal keausan dengan nilai 0.1mm, hal ini disebabkan karena panas mulai mengalami perubahan pada struktur logam terhadap mata pahat gurdi, maka semakin tinggi temperatur dan mata pahat akan terjadi aus.
b. Pengujian kedua, kedalaman makan 25mm dari pengujian 1 ada perubahan keausannya, hal ini disebabkan karena karena struktur logam mata pahat masih dingin jadi tidak ada perubahan panas pada mata pahat tersebut, pada pengujian ke 2 titik awal keausan dengan nilai 0.1mm, hal ini disebabkan karena panas mulai mengalami perubahan pada struktur logam terhadap mata pahat gurdi, maka semakin tinggi temperatur dan mata pahat akan terjadi aus.
c. Pengujian tiga, kedalaman makan 50mm dari pengujian sudah ada perubahan keausan dengan nilai 0.4mm, hal ini disebabkan karena struktur logam pada mata pahat panasnya sudah menyeluruh, maka temperatur semakin tinggi dan akan terjadi perubahan tingkat keausan semakin besar.
Dari analisa di atas dapat disimpulkan pada pengujian pertama dengan kedalaman makan 15mm tingkat keausan terbesar dari 10 kali pengujian adalah 0.5mm, pengujian kedua dengan kedalaman 25mm tingkat keausan terbesar dari 10 kali pengujian adalah 0.8mm, dan pengujian ketiga dengan kedalaman 50mm tingkat keausan ter besar adalah 1mm. 0 10 20 30 40 50 60 0 2 4 6 8 10 12 T( ºC ) Pengujian ke n T(ºC) VS Pengujian ke n a=15 a=25 a=50
Grafik Temperatur pada pengujian ke n Pada grafik temperatur diatas, dapat dianalisa sebagai berikut :
Jurnal mekanikal teknik mesin S-1, FTUP
a. Pengujian pertama, kedalaman makan 15mm dari 10 kali pengujian, dititik 1 temperatur masih rendah, hal ini disebabkan karena struktur logam pada mata pahat suhu masih normal jadi tidak ada perubahan panas pada mata pahat tersebut, pada titik ke 5 terdapat perubahan temperatur mulai tinggi, hal ini disebabkan karena proses pemakanan mata pahat, menyebabkan terjadinya gesekan antara benda kerja dengan mata pahat sehingga akan timbul panas, jadi temperatur menjadi meningkat.
b. Pengujian kedua, kedalaman makan 25mm dari 10 kali pengujian, dititik 1 temperatur masih rendah, hal ini disebabkan karena struktur logam mata pahat masih dingin jadi tidak ada perubahan panas pada mata pahat tersebut, pada titik ke 2 terdapat perubahan temperatur mulai tinggi, hal ini disebabkan karena proses pemakanan mata pahat, menyebabkan terjadinya gesekan antara benda kerja dengan mata pahat sehingga akan timbul panas, jadi temperatur menjadi meningkat.
c. Pengujian ketiga, kedalaman makan 50mm dari 10 kali pengujian, dititik 1 temperatur tinggi, hal ini disebabkan karena struktur logam pada mata pahat sudah menyeluruh perubahan panasnya, maka tingkat keausan semakin besar.
Dari analisa di atas dapat disimpulkan pada pengujian pertama dengan kedalaman makan 15mm temperatur tertinggi dari 10 kali pengujian 41.10C, pengujian kedua dengan kedalaman 25mm temperatur tertinggi dari 10 kali pengujian 50.50C, dan pengujian ketiga dengan kedalaman 50mm temperatur tertinggi dari 10 kali pengujian 54.20C.
0 20 40 60 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 T ( º C ) VB VB vs T ( ºC ) a=15 a=25 a=50 1-4 5-6 7 8 9 10 1 2 3-4 1 5-6 7 8-9 10 2-3 4-5 6 7 8-9 10 Grafik VB vs T ( 0C )
Pada grafik diatas, perbandingan antara tingkat keausan dengan temperatur dapat disimpulkan sebagai berikut :
a Dikedalaman makan 15mm, diperoleh data keausan terbesar 0.5mm, dengan temperatur 41,10C dari 10 kali pengujian. Untuk kedalaman makan 25mm, diperoleh data keausan terbesar 0.8mm, dengan temperatur 50.00C dari 10 kali pengujian. Dan untuk kedalaman makan 50mm, diperoleh data keausan terbesar 1mm, dengan temperatur 54.20C dari 10 kali pengujian.
b Dari analisa tersebut diatas, dapat diambil kesimpulan bahwanya semakin temperatur tinggi , maka semakin besar tingkat keausannya, hal ini disebabkan oleh tingkat kedalaman makan berbeda-beda. Semakin dalam tingkat kedalaman makannya, maka temperatur dan keausan semakin besar atau tinggi, sehingga teori perubahan temperatur semakin tinggi maka temperatur semakin panas, maka menyebabkan keausan semakin tinggi adalah benar adanya. 4.3. Umur Pahat
Untuk menghitung umur pahat guna mengetahui ketahanan dari mata pahat dalam hal ini berapa lama pahat dapat digunakan sampai pada kondisi tumpul. Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut: q p m TVB T b h VB C C ⋅ ⋅ = T TVB q p C C b h VB ⋅ ⋅ = Dimana :
VB = Keausan tepi yang dianggap sebagai batas saat berakhirnya umur pahat (mm).
TVB
C = Kecepatan potong ekstrapolatif (m/min) yang secara teoritik menghasilkan umur pahat sebesar 1 min, untuk VB = 1mm, h = 1mm, dan b = 1mm.
T
C = Konstanta
h = Tebal geram sebelum terpotong (mm)
p = Pangkat unit tebal geram sebelum terpotong, dimana p untuk pahat HSS = 0.40
b = Lebar pemotongan, (mm)
q = Pangkat bagi lebar pemotongan, berkisar antara 0.05 s/d 0.13. tetapi harganya relatif tetap (q = 0.1)
m = Pangkat untuk batas keausan, tergantung pada kualitas pahat serta jenis dan kondisi benda kerja (m=0.4-0.5, rata-rata m=0.45)
Jurnal mekanikal teknik mesin S-1, FTUP
Dimana untuk dapat menghitung CTVB, maka harus dilakukan penghitungan terhadap nilai-nilai sebagai berikut:
mm a a a b o 01 . 140 140 sin 50 25 15 sin 3 2 1 = + + = + + = α VB C b h C b h VB C C m T q p TVB q p m TVB T ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = B
mm
f
h
o032
.
0
140
sin
05
.
0
sin
=
=
=
α
(
)
jam n T v C n T 276 . 4 min 57 . 265 60 275 . 5 tan tan = = ⋅ = = ⋅ = α α min 14915 . 0 min 15 . 149 73 . 0 8837 . 108 73 . 0 57 . 265 64 . 1 25 . 0 5 . 0 57 . 265 01 . 140 032 . 0 45 . 0 1 . 0 4 . 0 m mm = = = × × = × × =Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan diperoleh hasil sudut tepi pahat sebesar 1450 berarti telah melewati batas toleransi. Artinya mata pahat gurdi tersebut telah mengalami keausan dan tidak direkomendasikan untuk tidak dpakai dalam proses pemesinan. Dapat disimpulkan dari hasil perhitungan nilai umur pahat 0.14915 m/min adalah benar, hal ini di tandai dengan membesarnya sudut sebesar 1450.
Gambar sudut tepi mata pahat
KESIMPULAN
1. Dari semua pengujian dapat disimpulkan semakin tinggi temperatur, maka akan semakin besar tingkat keausannya, temperatur paling tinggi dan tingkat keausan terbesar dikedalaman makan 50mm, hal ini disebabkan karena kedalaman makan berpengaruh terhadap gesekan pahat dengan benda kerja sehingga semakin sering pahat bergesekan, maka panas yang ditimbulkan semakin tinggi.
2. Pada pengujian pertama dengan kedalaman makan 15mm tingkat keausan terbesar dari 10 kali pengujian adalah 0.5mm, pengujian kedua dengan kedalaman 25mm tingkat keausan terbesar dari 10 kali pengujian adalah 0.8mm, dan pengujian ketiga dengan kedalaman 50mm tingkat keausan ter besar adalah 1mm.
3. Pada pengujian pertama dengan kedalaman makan 15mm temperatur tertinggi dari 10 kali pengujian 41.10C, pengujian kedua dengan kedalaman 25mm temperatur tertinggi dari 10 kali pengujian 50.50C, dan pengujian ketiga dengan kedalaman 50mm temperatur tertinggi dari 10 kali pengujian 54.20C. 4. Hasil perhitungan umur pahat didapat nilai
0.14915 m/min artinya kemampuan mata pahat untuk melakukan proses penggurdian sebesar 0.14915 m/min, sehingga jika lebih dari nilai tersebut, maka pahat tidak optimal lagi untuk melakukan proses penggurdian.
5. Dari hasil pengujian didapat sudut gurdi 1450 , artinya pahat gurdi sudah aus ( tidak direkomendasikan lagi untuk pengujian ) karena telah melewati batas optimalisasi pahat yaitu 1100‐1400.
SARAN
1. Perlu adanya penelitian lebih lanjut tentang umur produksi pahat.
2. Pengujian sebaiknya dilakukan minimal 30 kali pengujian pada tiapa-tiap kedalaman makan, hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan kecukupan pengambilan data.
3. Pengujian keauasan dan umur pahat dapat dilakukan pada proses pemesinan yang berbeda.
4. Kondisi mesin perlu diperhatikan pada saat melakukan proses pemesinan.
Jurnal mekanikal teknik mesin S-1, FTUP
DAFTAR PUSTAKA
1. Muin, Syamsir A. Dasar-dasar Perencanaan Perkakas dan Mesin-mesin Perkakas. Rajawali Pers: Jakarta, 1989.
2. Mulyanto, Tri. Proses Manufaktur edisi II. Univ. Pancasila Press: Jakarta, 2007. 3. Rochim, Taufik. Teori dan Teknologi
Proses Pemesinan. ITB: Bandung, 1993.
4. Rusydin, Amri Restu . Analisa Keausan Pahat Terhadap Kualitas Permukaan Benda Kerja Pada Proses Pemesinan,
Tugas Akhir Jurusan Teknik Mesin. Univ. Pancasila: Jakarta, 2009.
5. Daryus, Asyari . Jurnal Proses Produksi.
Universitas Darma Persada: Jakarta. 6. http//www.fab,utm.my/download/conferen ceseminar/ICCI2006S6PP01.Pdf. 13:17. 20 Oktober 2009. 7. http//www.Pdf-search-engine.com/pahat-mesin-pdf-html-amerika. 13:40. 20 Oktober 2009.
8. Budiman, Hendri. Jurnal Laboratorium
Proses Produksi. Jurusan Teknik Mesin,
Fakultas Teknologi Industri. Universitas Bung Hatta: Padang.
9. Manual Instructions Metallurgical
Microscope OPTIPHOT. NIPPON
KOGAKU K.K
10. Widarto., B. Sentot Wijanarka., Sutopo., Paryanto. Teknik Permesinan. Direkrorat Jendral Pendidikan Menengah kejuruan. DepDiknas. Jakarta .2005.
Jurnal mekanikal teknik mesin S-1, FTUP