Optimasi Multi Respon pada Proses Gurdi dengan Menggunakan Metode Taguchi Grey

Transkripsi

1 Jural Tekk Mes, Vol. 5, o., Aprl 204, 8-4 ISS DOI: /jtm Optmas Mult Respo pada Proses Gurd dega Megguaka Metode Taguch Grey Yop Y. Taoto,2,a,*, Bobby O. Soepagkat,b, Aref Wahjud,c Jurusa Tekk Mes, Fakultas Tekolog Idustr, Isttut Tekolog Sepuluh opember, Surabaya Kampus ITS, Keputh, Sukollo Surabaya 60, Idoesa 2 Program Stud Tekk Mes, Fakultas Tekolog Idustr, Uverstas Krste Petra, Jala Swalakerto 2-3, Surabaya 60236, Idoesa -mal: yop.taoto@petra.ac.d a, *, bops_994@me.ts.ac.d b, arf_w@me.ts.ac.d c ABSTRAK Proses gurd bayak dguaka dalam dua dustr utuk proses pembuata lubag pada suatu kompoe. Parameter proses gurd yag dguaka pada peelta adalah kecepata potog, gerak maka da sudut ujug pahat yag masg-masg memlk tga level. Peelta dlakuka utuk meetuka setg faktor gurd yag tepat utuk memmumka varabel respo gaya teka, tors, kekasara permukaa da keausa tep pahatselama proses gurd berlagsug. Peelta aka dlakuka dega megguaka materal baja S50C da pahat hgh speed steel (HSS). Racaga percobaa yag dguaka adalah matrks ortogoal L9 (3 3 ). Selajutya, metode grey relatoal aalyss (GRA) yag dkombaska dega Taguch dguaka utuk megoptmalka karakterstk mult respo dar hasl percobaa. Hasl peelta meujukka kotrbus dar faktor-faktor dalam megurag varas dar respo yag damat secara seretak, secara beruruta adalah gerak maka sebesar 6,44%, sudut ujug pahat sebesar 36,62% da kecepata potog sebesar,22%. Dar hasl optmas yag telah dvaldas dalam eksperme kofrmas ddapatka kombas faktor yag meghaslka la respo optmal, yatu kecepata potog pada 29,94 m/met, gerak maka pada 0,07 mm/putara da sudut ujug pahat pada 34º. Kata kuc: Grey relatoal aalyss (GRA), proses gurd, Taguch. ABSTRACT Holes makg s amog the most mportat operatos maufacturg, ad drllg s a major ad commo hole-makg process. I ths study, drllg parameters amely cuttg speed, feed ad pot agle as drllg parameters. ach parameter has three levels. Ths paper s coducted for gettg the best parameter settg for mmzg thrust force, torque, surface roughess ad flak wear durg drllg process. Drllg tests are carred out usg hgh speed steel (HSS). Taguch s L9 (3 3 ) orthogoal array s used to perform drllg of S50C steel plates. The, combato betwee grey relatoal aalyss (GRA) ad Taguch s method s used for optmzg expermet result (mult respose).xpermet result show the cotrbuto of factors mmzg varato of multple respose,.e., feed (6.44%), pot agle (36.62%) ad cuttg speed (.22%). From a optmzato result that has valdated cofrmato expermet, optmal respose s set at 29,94 m/m for cuttg speed, 0,07 mm/rev for feed ad 34º for pot agle. Keywords: Grey relatoal aalyss (GRA), drllg, Taguch. PDAHULUA Membuat lubag merupaka salah satu proses palg petg pada proses pemesa, da proses gurd merupaka proses yag palg utama da umum dpaka dalam pembuata lubag []. Respo atau performas yag petg dar proses gurd pada umumya dyataka oleh kekasara permukaa dalaju pegerjaa baha. Kerja tersebut tergatug dar parameter proses atau faktor-faktor yag dguaka, yag dataraya adalah putara spdel, gerak maka da sudut ujug pahat. Peetua kombas faktor yag tepat utuk mecapa respo yag optmum telah mejad fokus peelta pada proses gurd. Dalam hal pemlha metode aka berkata lagsug dega kualtas 8

2 Taoto, Optmas Mult Respo pada Proses Gurd produk yag dhaslka. Metode Taguch adalah salah satu metode yag efektf utuk megedalka kualtas produk secara off-le, yatu usaha pegedala atau perbaka kualtas yag dmula dar peracaga hgga pemrosesa produk [2]. Metode Taguch haya dapat megoptmas proses pada satu respo. Adaya metode sepert grey relatoal aalyss, fuzzy logc da respo surface membuat metode Taguch dapat dguaka utuk melakuka optmas terhadap beberapa respo secara seretak. Peelta yag megagkat masalah tetag optmas proses gurd terhadap respo kekasara permukaa, gaya teka da tors juga telah dlakuka. Faktor yag dtelt adalah kecepata potog, gerak maka, da sudut ujug pahat. Masgmasg faktor yag dtelt memlk tga level [3]. Beda kerja da pahat yag dpaka adalah Al/SC (HCHCr) da HSS twst drll yag dlaps dega T berdameter 0 mm. Racaga percobaa yag dguaka adalah orthogoal array L9, da gray relatoal aalyss sebaga metode lajuta utuk optmas multrespo. Utuk meetuka perse kotrbus dar setap faktor yag dtelt dguaka aalss varas (AAVA). Hasl peelta meujukka bahwa faktor sudut ujug pahat memlk kotrbus sebesar 43,2%, kecepata potog memlk kotrbus sebesar 28,64%, da gerak maka memlk kotrbus sebesar 26,2% terhadap total varas dar respo yag damat secara seretak. Stud tetag pegoptmasa gaya teka, tors, etry delamato, ext delamato da kesldrsa lubag telah dlakuka pada proses gurd dega megguaka metode Taguch grey fuzzy. Faktor yag dvaraska adalah kecepata spdel, sudut ujug pahat da laju pemakaa [4]. Beda kerja da pahat yag dguaka adalah carbo fber reforce plastc (CFRP) da hgh speed stell (HSS) berdameter 6 mm. Racaga percobaa yag dguaka adalah orthogoal array L27. AAVA dguaka dalam perhtuga perse kotrbus. Hasl peelta meympulka bahwa faktor yag memlk prosetase kotrbus terbesar terhadap total varas dar respo yag damat secara seretak berturut-turut adalah laju pemakaa, kecepata spdel, da sudut ujug pahat. Laju pemakaa memlk kotrbus sebesar 42,9%, kecepata spdelmemlk kotrbus sebesar 9,05% da sudut ujug pahat memlk kotrbus sebesar 4,8% terhadap total varas dar respo. Berdasarka evaluas dar peelta-peelta yag ada, peelta tetag optmas peetua setg faktor pada proses gurd utuk megoptmalka beberapa respoyag dapat damat secara seretak mash perlu dlakuka. Pada peelta dlakuka suatu optmas mult respo pada proses gurd, Varabel tdak bebas atau respo pada peelta adalah gaya teka, tors, kekasara permukaa da keausa tep pahat. Varabel bebas atau parameter-parameter proses pada peelta adalah kecepata potog, gerak maka da sudut ujug pahat. Racaga percobaa megguaka orthogoal array L9. Metode optmas mult respo yag aka dguaka adalah Taguch yag dkombaska dega grey relatoal aalyss. MTOD PLITIA Pada peelta, materal yag dguaka adalah baja S50C (C 0,49; M 0,7; S 0,23) yag memlk kekerasa 24 HRC da pahat yag dguaka adalah pahat HSS twst drll dega dameter 4 mm. Mes gurd yag dguaka adalah mes gurd radal KMR-70. Proses peggurda dlakuka sampa tembus pada beda kerja dega tebal 25 mm. Parameter proses beserta level yag dguaka selama proses gurd dapat dlhat pada Tabel. Tabel. Parameter Proses Gurd Beserta Levelya Parameter Ut Level 2 3 Kecepata potog (V) m/m 5,98 6,8 29,94 Gerak maka (f) mm/put 0,07 0,3 0,22 Sudut ujug pahat (PA) derajat Respo yag damat pada peelta adalah gaya teka (F, ), tors (T, m), kekasara permukaa (Ra, µm) da keausa tep pahat (VB, µm). Selama proses gurd berlagsug, gaya teka da tors yag dhaslka dukur dega damometer KISTLR type 9272, data acqusto system KISTLR type 5697A da Charge amplfer KISTLR type 5070A. Kekasara permukaa dukur dega megguaka Mtutoyo surftest 30 sedagka keausa pahat dukur dega megguaka ko Measurescope. Gambar. Skema ksperme Proses Gurd 9

3 Jural Tekk Mes Vol. 5, o., Aprl 204: 8 4 Skema dar eksperme dapat dlhat pada Gambar. Racaga eksperme yag dguaka adalah matrks otogoal L9. Matrks orthogoal L9 beserta respo hasl dar eksperme dtujuka pada Tabel 2. Replkas dlakuka sebayak satu kal utuk masg-masg kombas. Setelah semua data respo dperoleh, barulah dlakuka proses optmas. Berkut adalah lagkah-lagkah optmas dega megguaka metode Taguchgrey: ormalsas la Rata-Rata dar Masg- Masg Respo la rata-rata dormalka mejad la yag besarya atara 0 da. ormalsas dlakuka sesua dega karakterstk respo masg-masg, yag melput semak besar semak bak, semak kecl semak bak da tertuju pada la tertetu. Persamaa yag dguaka dalam proses ormalsas utuk respo dega karakterstk semak besar semak bak [5] adalah: () Tabel 2. Matrks Orthogoal L9 Beserta la Masg- Masg Respo Percobaa ke- V f PA Fz T Ra VB ,29 7,8 7,6 7,25 0, ,02,24 4,2 3,9 0, ,06 7,8 3,28 2,96 0, ,05 7,25 6,85 6,55 0, ,93 0,53 5,90 5,7 0, ,03 7,8 6,4 5,77 0, ,2 6,45 6,9 5,97 0, ,87,24 8,90 7,445 0, ,4 7,26 5,83 6,57 0,065 Proses ormalsas utuk respo dega karakterstk semak kecl semak bak megguaka persamaa sebaga berkut [5]: (2) Persamaa yag dguaka dalam proses ormalsas utuk respo dega karakterstk tertuju pada la tertetu adalah [6]: = la terbesar dar = la terkecl dar = la target dar (3) Devato Sequece, Grey Relatoal Cocet da GRG Devato sequece adalah selsh absolut atara la maksmum hasl ormalsas yag besarya dega data yag telah dormalsas. Peetua devato sequece dlakuka dega megguaka Persamaa 4 berkut [5]: (4) Grey relatoal cocet (GRC) meujukka hubuga atara kods yag deal (terbak) dega kods aktual dar respo yag dormalsas.grc aka berla satu apabla respo yag dormalsaska tersebut cocok dega kods yag deal. Persamaa yag dguaka utuk medapatka la tersebut adalah [5]: = dstgushg cocet. (5) la dstgushg cocet yag dguaka pada umumya adalah 0,5 [7]. la grey reasog grade (GRG) yag tgg meujukka bahwa hasl eksperme memlk hubuga yag dekat dega la ormalsas yag terbak pada respo tersebut. la GRG dperoleh dega meghtug la ratarata dar keempat GRC yag ada. Pemlha Setg Faktor yag Meghaslka Respo yag Optmal Semak besar la GRG, semak bak pula respo dar proses pada kombas faktor tersebut. Peetua kombas faktor terbak dawal dega membuat tabel respo dar GRG sepert yag dtujukka pada Tabel 3. Tabel 3. Respo Grey Fuzzy Reasog Grade Level Level 2 Level j Faktor Y - Yj Faktor 2 Y2 - Y2j - Faktor Y - Yj Max-M Q Qj Yj adalah rata-rata la GRG yag dkelompokka berdasarka faktor da level j. Grafk respo dbuat berdasarka tabel respo utuk memudahka pemlha level dar faktor yag meghaslka respo yag optmal. 0

4 Taoto, Optmas Mult Respo pada Proses Gurd AAVA utuk Melhat la Sgfkas Faktor da Meghtug Perse Kotrbus Aalss dlakuka dega meguraka seluruh varas atas baga-baga yag dtelt. Pada tahap, aka dlakuka pegklasfkasa hasl eksperme secara statstk sesua dega sumber varas sehgga dapat megdetfkas kotrbus faktor. Dega demka akuras perkraa model dapat dtetuka. Aalss varas pada matrks ortogoal dlakuka berdasarka perhtuga jumlah kuadrat utuk masg-masg kolom. Aalss varas dguaka utuk megaalss data percobaa yag terdr dar dua faktor atau lebh dega dua level atau lebh. Tabel AAVA terdr dar perhtuga derajat kebebasa (db), jumlah kuadrat (sum of square, SS), kuadrat tegah (mea of square, MS) da Fhtug sepert dtujukka pada Tabel 4. Tabel 4. Aalss Varas Sumber varas Db SS MS Fhtug Faktor A υa SSA MSA FA Faktor B υb SSB MSB FB rror υerror SSerror MSerror Total υt SST υt = Derajat bebas total = - (6) υa = Derajat bebas faktor A = ka (7) υb = Derajat bebas faktor B = kb (8) υerror = Derajat bebas error = υt υa υb υab (9) T = Jumlah keseluruha CF SST SSA SSB = y (0) = Faktor koreks T 2 = () = Jumlah kuadrat total = Y CF 2 = ( Y T) (2) = Jumlah kuadrat faktor A ka 2 A = CF A = Jumlah kuadrat faktor B (3) SS kb 2 B = CF B (4) = Jumlah kuadrat error = SST SSA SSB SSAB (5) MSA = Kuadrat tegah faktor A = (6) MSB = Kuadrat tegah faktor B = (7) MS = Kuadrat tegah error = (8) ka kb A Bj = Jumlah level faktor A = Jumlah level faktor B = Jumlah total percobaa = Jumlah total pegamata faktor A = Jumlah total pegamata faktor B Perse kotrbus dguaka utuk megdkaska kekuata relatf sebuah faktor utuk megurag varas yag terjad.perse kotrbus suatu faktor dhtug dega megguaka persamaa berkut [8]: (9) (20) = jumlah kuadrat dar faktor yag dhtug perse kotrbusya = jumlah kuadrat total = derajat kebebasa dar faktor yag dhtug perse kotrbusya = rata-rata kuadrat dar faktor error Predks dar Kods Optmum la GRG berdasarka kombas level faktor utuk meghaslka respo yag optmal dapat dhtug megguaka Persamaa 2 [9]: ( ) (2) = la rata-rata dar keseluruha GRG = rata-rata GRGpada level optmal = jumlah faktor yag mempegaruh respo secara sgfka Iterval keyaka (-) 00% utuk kods optmum [8] CI F ;; (22). MS CI CI (23)

5 Grey Reasog Grade Jural Tekk Mes Vol. 5, o., Aprl 204: 8 4 = dugaa rata-rata GFRG pada kombas optmal = bayakya pegamata efektf (24) = Percobaa Kofrmas Percobaa kofrmas bertujua utuk melakuka valdas terhadap kesmpula yag dambl pada tahap aalss, serta utuk mecocokka hasl dega hasl secara aktual [8]. Percobaa dlaksaaka dega megguaka kombas level faktor-faktor hasl optmas. Jumlah sampel utuk eksperme kofrmas harus lebh besar dar jumlah sampel pada saat eksperme. ksperme kofrmas dyataka berhasl apabla rata-rata hasl eksperme kofrmas medekat rata-rata hasl da terval keyaka dar rata-rata respo eksperme kofrmas berhmpt atau berrsa dega terval keyaka (-) 00% dar rata-rata respo hasl optmum. Iterval keyaka eksperme kofrmas dapat dhtug dega megguaka Persamaa 25 da 26 [8]: CI μ F 2 α;;υ kofrmas CI.MS 2 μ r kofrmas μ kofrmas CI 2 (25) (26) r = jumlah pegulaga dalam eksperme kofrmas HASIL DA PMBAHASA ormalsas la Rata-Rata dar Masg- Masg Respo Proses ormalsas semua dhtug dega megguaka persamaa 2, yatu dega karakterstk mak kecl mak bak. la rata-rata masgmasg respo dam hasl ormalsasya dapat dlhat pada Tabel 5. Tabel 5. la Raso S/ da ormalsas Raso S/ tap Respo Setg faktor, kombas ke- Fz T RA VB x_fz x_t x_ra x_vb 966,5 7,55 6,425 0,7 0,200 0,74 0,670, ,5,3 4,335 0,49 0,547 0,558 0,324 0, ,5 7,2 3,0025 0,086,000 0,983 0,000 0, ,5 7,5 4,975 0,07 0,30 0,20 0,446 0, ,5 0,23 6,7975 0,082 0,43 0,474 0,72 0, ,5 7,45 6,75 0,02 0,782,000 0,70 0, ,33 7,4325 0,02 0,000 0,000 0,800 0, ,5,055 9,325 0,05 0,462 0,55,000 0, ,2 7,63 0,065 0,745 0,988 0,823 0,000 Devato Sequece, Grey Relatoal Cocet da GRG Dega megguaka Persamaa 4 da 5, maka dperoleh la devato sequece, GRC da GRG sepert yag dtamplka pada Tabel 6. Tabel 6. Devato Sequece, GRC da GRG Setg faktor, kombas ke- Δ_Fz Δ_T Δ_Ra Δ_VB GRC_ Fz GRC_ T GRC_ Ra GRC_ GRG VB 0,8 0,0 0,539,000 0,809 0,820 0,48 0,333 0,6 2 0,403 0,433 0,2 0,800 0,554 0,536 0,703 0,385 0,544 3,000 0,973 0,000 0,200 0,333 0,339,000 0,74 0, ,96 0,074 0,32 0,400 0,78 0,87 0,66 0,556 0, ,295 0,352 0,600 0,62 0,629 0,587 0,454 0,755 0, ,674,000 0,587 0,352 0,426 0,333 0,460 0,587 0,45 7 0,000 0,000 0,70 0,352,000,000 0,46 0,587 0,75 8 0,323 0,426,000 0,38 0,608 0,540 0,333 0,568 0,52 9 0,626 0,98 0,732 0,000 0,444 0,338 0,406,000 0,547 Pemlha Setg Faktor yag Meghaslka Respo yag Optmal Utuk meetuka faktor yag meghaslka respo yag optmal dperoleh megguaka software Mtab. Tabel respo dapat dlhat pada Tabel 7 da grafk respo pada Gambar 2. Tabel 7. Respo GRG Level V f PA 0,5839 0,6838 0, ,5827 0,5543 0, ,6033 0,537 0,653 Delta 0,064 0,87 0,0927 Rak V V2 V3 f f2 f3 PA PA2 PA3 Level Faktor Gambar 2. Grafk Respo GRG Kecepata potog Gerak maka Sudut ujug pahat AAVA utuk Melhat la Sgfkas Faktor da Meghtug Perse Kotrbus Masg-Masg Factor Tabel aalss varas utuk GRG dsusu megguaka Persamaa 6 sampa 8 yag haslya dapat dlhat pada Tabel 8. Dar Tabel tersebut jelas bahwa gerak maka (f) memlk kotrbus palg besar dalam meetuka varas 2

6 Taoto, Optmas Mult Respo pada Proses Gurd yatu sebesar 6,44% yag kemuda dkut oleh sudut ujug pahat (PA) da kecepata potog (V). Tabel 8. AAVA pada GRG Sumber Varas DF SS MS F ρ % value Kotrbus V 2 0,0008 0,0004,69 0,372,22% f 2 0, , ,4 0,02 6,44% PA 2 0, , ,9 0,09 36,62% rror 2 0, , ,72% Total 8 0, ,00% Predks dar Kods Optmum Peetua la GRG yag optmal dlakuka berdasarka la rata-rata GRG masgmasg level faktor yag dtujukka pada Tabel 7. Kombas dar faktor-faktor yag berpegaruh secara sgfka terhadap multrespo yag optmal adalah faktor V pada level 3, faktor f pada level da faktor PA pada level 3.la GRG tersebut dhtug dega megguaka Persamaa 9 yag djabarka sebaga berkut: ( ) 0, (0,6033-0,5899) + (0,6838-0,5899) + (0,653-0,5899) 0,7586 Peetua terval keyaka rata-rata GRG dlakuka dega terlebh dahulu meghtug bayakya pegamata efektf. Dar Persamaa 22, la pegamata efektf () adalah 2,57. Dega la F(0.05;;2) = 8,5 da MS = 0,000237, maka perhtuga terval keyaka rata-rata GRG hasl optmas dega megguaka Persamaa 25 da 26 adalah sebaga berkut: CI CI = 0,04 F. MS ;; Dega demka, terval keyaka 95% rata-rata GRG adalah 0,7586 ± 0,04 atau 0,776 GFRG 0,7996. Percobaa Kofrmas ksperme atau percobaa kofrmas dlakuka sebayak tga replkas, da hasl dar masgmasg respo pada eksperme kofrmas dapat dlhat pada Tabel 9. Dega la = 2,57, F(0.05;;2) = 8,5, MS = 0, da r = 3, megguaka Persamaa 25 da 26, maka la tervalya keyakaya dapat dhtug. CI 2 CI 2 0,056 F α;;υ.ms r Tabel 9. Hasl Respo ksperme Kofrmas dega Megguaka Kombas Optmum Setg faktor Gaya teka () Tors (m) Kekasara permukaa (µm) Keausa tep pahat (µm) 630 6,59 5,7 0,02 Kombas 688 6,62 5,39 0,0 optmum 65 6,58 5,62 0,099 rata-rata 644,3 6,6 5,6 0,0 Dega demka, terval keyakaya 95% rata-rata GRG eksperme kofrmas adalah 0,74 ± 0,056 atau 0,685 GFRGkofrmas 0,797. Dar la GRG hasl optmas yag berada dalam terval GRG eksperme kofrmas, dapat dsmpulka bahwa setg kombas level faktor pada kods optmum yag telah ddapat adalah vald. KSIMPULA Berdasarka hasl eksperme, proses optmas, eksperme kofrmas da aalss yag telah dlakuka, maka dar peelta dapat dambl kesmpula bahwa kotrbus dar faktor-faktor yag sgfka utuk memmumka gaya teka, tors, kekasara permukaa da keausa tep pahatsecara seretak adalah kecepata potog sebesar,22%, gerak maka sebesar 6,44% da sudut ujug pahat sebesar 36,62%. Setg kombas faktor-faktor yag sgfka utuk memmumka gaya teka, tors, kekasara permukaada keausa tep pahat secara seretak adalah kecepata potog pada 29,94 m/met gerak maka pada 0,07 mm/putara da sudut ujug pahat pada 34º. DAFTAR PUSTAKA [] Kalpakja, S. ad Schmd, S.R., Maufacturg geerg ad Techology, Sxth dto, Pearso, ew York, [2] Soejato, I., Desa ksperme dega Metode Taguch, Graha Ilmu, Yogyakarta, [3] Haq, A.., Marmuthu, P., da Jeyapaul, R., Mult Respo Optmzato of Machg Parameters of Drllg Al/SC Metal Matrx Composte usg Grey Relatoal Aalyss the Taguch Method, Iteratoal Joural Advace Maufacture Techology, 37, 2009, pp [4] Khrsamoorthy, A., Boopathy, S., Palakumar, K., ad Davm, J., Aplcato of Grey Fuzzy Logc for the Optmzato of Drllg Parameters for 3

7 Jural Tekk Mes Vol. 5, o., Aprl 204: 8 4 CRP Compostes wth Multple Performace Characterstc, Measuremet, 45, 202, pp [5] Datta, S. ad Mahapatra, S.S., Modelg, Smulato ad Parametrc Optmzato of Wre DM Process usg Respose Surface Methodology Coupled wth Grey-Taguch Techque, Iteratoal Joural of geerg, Scece ad Techology, 2(5), 200, pp [6] Huag, J.T. ad Lao, Y.S., Optmzato of Machg Parameters of Wre-DM based o Grey Relatoal ad Statstcal Aalyses, Iteratoal Joural of Producto Research, 4, 2003, pp [7] Tosu,., Cogu, C., ad Tosu, G., A Study o Kerf ad Materal Removal Rate Wre lectrcal Dscharge Machg based o Taguch Method, Joural of Materals Processg Techology, 52, 2004, pp [8] Ross, P.J., Taguch Techques for Qualty geerg, McGraw Hll Compaes, Ic., Tawa, [9] L, J.L. ad L, C.L., The Use of Orthogoal Array wth Grey Relatoal Aalyss to Optmze the lectrcal Dscharge Machg Process wth Multple Performace Characterstcs, Iteratoal Joural of Mache Tools ad Maufacture, 42, 2002, pp