BAB I PENDAHULUAN. juga perkembangan pada bidang konstruksi. Baja konstruksi sebagai komponen

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Dunia industri di Indonesia berkembang dengan begitu cepat, demikian juga perkembangan pada bidang konstruksi. Baja konstruksi sebagai komponen utama konstruksi memegang peranan yang sangat penting pada bidang tersebut. Bidang konstruksi sekarang ini mengarah pada penekanan biaya produksi dan mempercepat proses produksinya. Hal ini jelas bertujuan untuk meningkatkan efektifitas, efisiensi, dan produktifitas perusahaan yang akhirnya akan meningkatkan profit bagi perusahaan itu sendiri. Salah satu tahapan kerja dalam pembangunan konstruksi adalah pekerjaan sambungan yaitu menyambung satu bagian konstruksi dengan bagian konstruksi yang lainnya. Penyambungan dapat dilakukan dengan proses las (weld joint), sambungan keling (rivet joint) maupun sambungan mur baut (bolt nut joint). Pada pekerjaan sambungan dengan keling maupun mur baut diawali dengan proses pelubangan. Besar kecilnya lubang dan jumlah lubang sangat tergantung pada besar kecilnya konstruksi yang juga berkaitan dengan besar kecilnya beban yang diterima bagian konstruksi tersebut. Secara umum besar diameter lubang untuk konstruksi baja bangunan bertingkat umumnya dapat mencapai diameter 24 mm. Pembuatan lubang keling atau baut dengan diameter besar atau lebih besar dari 10 mm umumnya dibuat melalui tiga tahapan proses perbesaran lubang, yaitu dimulai dengan diameter bor 4 mm kemudian diameter 10 mm dan yang terakhir diameter yang dikehendaki yaitu 18 mm, 22 mm, atau 24 mm. Proses tersebut 1

2 2 membutuhkan banyak waktu yaitu waktu untuk proses pengeboran itu sendiri yang dilakukan bertahap sesuai diameter lubang ditambah dengan waktu untuk penggantian mata bor. Penelitian-penelitian sebelumnya mengenai proses pengeboran telah banyak dilakukan, antara lain oleh : Wei Zhang dan Fengbao He, 2003, meneliti tentang pengaruh perubahan drill point pada twist drill guna menimimalkan panas yang timbul pada saat melakukan pengeboran material manganese steel. Hasil dari perubahan drill point tersebut adalah menambah umur twist drill 33% lebih lama dibandingankan conventional drill. J.Pradeep Kumar dan P.Packiaraj, 2012, meneliti tentang kekasaran lubang hasil pengeboran akibat dari keausan mata bor sebagai efek perbedaan drilling parameter seperti : cutting speed, feed, dan diameter bor. Hasilnya adalah parameter pengeboran sangat mempengaruhi kekasaran permukaan, keausan bor, material removal rate dan penyimpangan diameter lubang. Liao dan Lin, 2007, meneliti tentang bebutuhan minimum cutting fluid pada pemotongan menggunakan material High Speed Milling hardened Steel dan pengaruhnya pada keausan mata potong insert carbide. Hasilnya adalah proses pemotongan dengan lubrication memperpanjang umur pahat, memperkecil gaya potong dan kekasaran permukaannya lebih halus. K. Ramesh, 2012, meneliti tentang kestabilan pahat boring pada proses pembubutan, yang di fokuskan pada pemberian material yang dapat mengurangi pengaruh getaran yang di akibatkan proses pemotongan pahat. Namun semua penelitian diatas terfokus pada faktor parameter pemotongan terhadap lubang yang dihasilkan. Pada penelitian ini nanti akan di fokuskan pada perancangan dan

3 3 pembuatan pahat bor multidiameter yang disesuaikan dengan kebutuhan lubang pada baja konstruksi dan pengujiannya pada mesin bor magnet Perumusan Masalah Dalam rangka meningkatkan kecepatan kerja dalam pembuatan sebuah lubang, maka akan dirancang sebuah pahat bor multidiameter yang bisa membuat lubang pada baja konstruksi, dimana hasil rancangan tersebut dapat menghasilkan lubang dengan sekali proses pengeboran, dan prototipe hasil rancangan pahat bor multidiameter kemampuannya dalam membuat lubang akan diinvestigasi Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah merancang pahat bor multidiameter yang mampu membuat lubang diameter 24 mm pada material baja lunak ( Mild Steel ) dengan sekali proses pengeboran Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah pahat bor multidiameter yang dihasilkan dapat membantu dalam pengerjaan pembuatan lubang pada baja konstruksi, dengan waktu yang lebih cepat, menurunkan beban kerja operator dan menghasilkan lubang pengeboran yang masuk dalam batasan toleransi sambungan mur baut, sehingga tidak diperlukan lagi proses pengeboran yang berulang-ulang dengan mengganti-ganti diameter mata bor.

4 Ruang Lingkup Penelitian Untuk membatasi permasalahan yang terjadi berkaitan dengan penelitian, ada beberapa hal yang menjadi batasan yaitu : 1. Ketebalan pelat yang akan dibuat lubang pada baja konstruksi maksimal 10 mm dengan diameter lubang 24 mm. 2. Material yang akan di buat lubang adalah baja lunak ( Mild Steel ). 3. Putaran spindle diasumsikan konstan ( 320rpm, sesuai mesin bor magnet ). 4. Pemakanan (feeding) dilakukan secara manual, dan diasumsikan konstan.

5 5 BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1 Jig and fixture Jig adalah alat khusus yang berfungsi untuk memegang, menahan, atau diletakkan pada benda kerja yang berfungsi untuk menjaga posisi benda kerja dan membantu atau mengarahkan pergerakan pahat. Proses pengembangan alat bantu, metode, dan teknik dibutuhkan untuk meningkatkan efisiensi dan produktivitas manufaktur. Tujuan digunakan alat Bantu : 1. Menurunkan biaya manufaktur. 2. Menjaga kualitas. 3. Meningkatkan produksi Clamping device ( milling vise ) Clamping merupakan bagian jig fixture yang berfungsi mencekam benda kerja sehingga posisi benda kerja tidak berubah selama proses permesinan. Aturan dasar clamping, posisi klem : 1. Selalu bersentuhan dengan benda kerja pada posisi rigid. 2. Untuk menghindari defleksi benda kerja dapat digunakan alat Bantu. 3. Posisi klem tidak boleh menggangu pergerakan pahat. 4. Posisi klem tidak boleh menggangu kerja operator. Salah satu penggunaan clamping device yaitu pada mesin drilling ( drilling vise ) atau yang biasa disebut tanggem atau ragum. (Lingaiah, 2001)

6 Pertimbangan ekonomis jig and fixture Ekonomi desain berawal dari kebutuhan untuk memeperoleh produktivitas maksimum dengan biaya serendah mungkin. Prinsip ekonomi desain : 1. Sederhana ( Simplicity ) : Desain harus dibuat sesederhana mungkin, dimana untuk setiap part harus dipikirkan penghematan waktu, material, dan biaya yang dimungkinkan. 2. Pemakaian material yang sudah terbentuk : Material awal yang berbentuk sesuai profil dapat menurunkan ongkos karena menghemat berbagai operasi permesinan. 3. Pemakaian komponen standar : Pemakaian komponen standar yang tersedia di pasaran dapat meningkatkan kualitas alat dan menurunkan biaya permesinan. 4. Hindarkan operasi tambahan pada bagian yang tidak perlu : Lakukan operasi tambahan hanya pada bagian yang signifikan ( memerlukan kualiatas, toleransi atau suaian presisi). 5. Toleransi dan Suaian secukupnya : Toleransi yang berlebihan hanya menaikkan biaya permesinan. 6. Sederhanakan gambar : Gambar yang sederhana dan jelas akan menurunkan ongkos total, gunakan simbol untuk menggantikan gambar detail, hindarkan pandangan yang berlebihan, gunakan nomor atau nama part untuk menjelaskan komponen standar (gunakan tabel).

7 Bor Multidiameter Merupakan sebuah alat yang digunakan untuk membuat sebuah lubang dan biasa dipasang pada mesin bor (drilling machine). Mesin bor seperti mesin milling yang spindlenya dapat turun secara otomatis ataupun manual menggunakan feeding yang dapat diatur kecepatannya. Pemakanan benda kerja dengan menggeser posisi tool kearah bawah sampai memotong benda kerja sehingga menghasilkan diameter benda kerja seperti yang diinginkan. Jenis alat potongnya dapat dari material HSS (High Speed Steel) atau dengan Cemented carbide tergantung dari material benda kerja yang akan dipotong. Berikut ini adalah contoh sebuah alat bor multidiameter dengan ukuran diameter tertentu. Gambar 2.1 Alat bor multidiameter. (Ostwalt. F Phillip, Monoz Jairo, 1997)

8 8 Dalam prinsip kerja pekerjaan boring ada 2 macam pekerjaan yang dapat dilakukan yaitu pembuatan lubang tembus dan pembuatan lubang tidak tembus. Berikut ini adalah sudut-sudut yang biasa digunakan untuk proses pembuatan lubang tembus, dapat dilihat seperti Gambar 2.2 dibawah ini Alat potong Gambar 2.2 Sudut pemotongan tool untuk lubang tembus. (Ostwalt. F Phillip, Monoz Jairo, 1997) Alat potong digunakan untuk mengurangi benda kerja. Alat potong ini terbuat dari unalloyed tool steel, alloy tool steel, cemented cabide, diamond tips, ceramic cutting material. Umurnya tergantung dari jenis bahan dasarnya, bentuk sisi potong dan pengasahannya. Sifat-sifat bahan dasar alat potong. Bahan dasar alat potong harus memiliki sifat-sifat : 1. Keras. ( agar cutting edge atau sisi potong dapat memotong benda kerja ), dan ulet. ( sisi potong tidak mudah patah ). 2. Tahan panas. ( supaya ketajaman sisi potong tidak mudah aus atau rusak ). 3. Tahan lama. ( secara ekonomis menguntungkan )

9 9 Jenis bahan dasar Alat potong. 1. Unalloyed tool steel. Adalah baja yang mengandung karbon 0,5-1.5%. Kekerasannya akan hilang pada suhu 250 derajat celcius, oleh sebab itu tidak cocok untuk kecepatan potong (cutting speed) tinggi. Unalloyed tool steel dikenal dengan nama carbon steel atau tool steel, hanya dipakai secara khusus. 2. Alloy tool steel. Baja ini mengandung karbon, kromium, vanadium, dan molybdenum. Tentang macam campurannya ada baja campuran tinggi dan rendah. High speed steel (HSS) adalah baja campuran tinggi yang tahan terhadap keausan pada suhu sampai 600 derajat celcius. Ketahanan tinggi tersebut dikarenakan mengandung tungsten. HSS ini digunakan untuk pemotongan dengan kecepatan tinggi. Karena HSS harganya sangat mahal maka hanya cutting edge-nya saja yang dibuat dari HSS sedangkan tangkainya dibuat dari material carbon steel. Cutting edge tersebut dilas pada tangkainya. 3. Cemented carbide. Digunakan untuk meningkatkan kemampuan alat potong, susunan utamanya adalah : tungsten atau molybdenum, kobalt, dan karbon. Cemented carbide ini dibrassing pada tangkai alat potong yang terbuat dari carbon steel. Kelebihannya adalah pada suhu 900 derajat celcius cemented carbide ini masih mampu memotong dengan baik dan dapat dilakukan pengasahan jika sudah tumpul, oleh sebab itu dapat dipakai pada pengerjaan dengan putaran tinggi. Dengan demikian waktu pengerjaan dipersingkat dan putaran yang tinggi

10 10 menghasilkan permukaan halus. Supaya memperoleh hasil seperti itu kita perlu memilih cemented carbide yang cocok untuk berbagai macam material yang akan dikerjakan. 4. Diamond tips. Dalam banyak hal cutting edge dari alat potong kerap kali berupa diamond tips yang sangat keras dan tahan lama. Adapun penggunannya untuk pengerjaan finishing pada mesin-mesin khusus. 5. Ceramic cutting materials. Material ini sangat keras, penggunaannya seperti pada cutting tips yakni dipegang tangkainya Aplikasi Pahat Bor Multidiameter Alat Bor Multidiameter sering digunakan dalam pembuatan lubang atau memperbesar lubang dengan ukuran yang khusus tetapi tidak mengunakan alat standar yang telah ada. Atau pembuatan lubang dengan satu kali proses pemotongan dan dihasilkan lubang dalam waktu yang singkat, Misalnya pembuatan lubang dengan ukuran diameter toleransi tertentu Teknologi Proses Pengukuran Pada bermacam-macam jenis alat ukur akan ditemukan skala ukuran. Skala tersebut menunjukkan satuan panjang yang berupa bagian dari meter, dapat merupakan centimeter, milimeter, ataupun mikrometer yang menunjukkan kecermatan alat ukur yang bersangkutan. Berdasarkan skala ini dapat dibaca berapa panjang atau dimensi suatu dimensi objek ukur. Alat ukur yang direncanakan dengan prinsip kerja tertentu dan dibuat sebaik mungkin, harus

11 11 dipakai dengan betul supaya harga yang ditunjukkan pada skala ukuran adalah sesuai dengan harga besaran yang diukur. Bila hal ini tak dipenuhi akan terjadi kesalahan (error). Kesalahan dapat diakibatkan oleh salah satu atau gabungan beberapa faktor antara lain : 1. Kekeliruan pelaksanaan proses pengukuran 2. Kekurangsaksamaan pengontrolan jalannya proses pengukuran 3. Kesalahan pada alat ukurnya (ketidakbenaran skalanya) Faktor pertama dan kedua di atas perlu dihindari dengan jalan mempelajari teknologi pengukuran. Faktor ketiga dapat dihindari dengan melakukan kalibrasi. Kalibrasi harus dilakukan dengan prosedur tertentu karena pada hakekatnya mengkalibrasi serupa dengan mengukur yaitu membandingkan alat ukur (skalanya atau harga nominalnya) dengan acuan yang dianggap lebih benar. Acuan yang dianggap benar absolut boleh dikatakan tidak ada, dimana standar meter berubah sesuai dengan kemajuan teknologi. Tidaklah praktis jika penggaris dengan kecermatan 1 mm harus dikalibrasi dengan Laser Interferometer (standar satuan panjang) yang mampu membaca kesalahan sampai orde 1 nm. Jadi kalibrasi umumnya dilakukan sesuai dengan kecermatan alat ukur yang bersangkutan, yaitu dengan membandingkan terhadap alat ukur lain yang satu atau beberapa tingkat lebih tinggi kecermatan dan kebenaran skalanya. (Rochim, Taufiq, 2001) Jenis Alat Ukur dan Proses Pengukuran Alat ukur geometrik bisa diklasifikasikan menurut prinsip kerja, kegunaan, atau sifatnya. Dari cara klasifikasi ini yang lebih sederhana adalah klasifikasi

12 12 menurut sifatnya, dimana alat ukur geometrik dibagi menjadi 5 jenis dasar dan 2 jenis turunan yaitu : Jenis Dasar 1. Alat ukur langsung Mempunyai skala ukur yang telah dikalibrasi. Kecermatan rendah s/d menengah (1 s/d 0,002 mm). Hasil pengukuran dapat langsung dibaca pada skala tersebut. 2. Alat ukur pembanding atau komparator Mempunyai skala ukur yang telah dikalibrasi. Umumnya memiliki kecermatan menengah ( 0,01 mm ; cenderung disebut pembanding) s/d tinggi ( 0,001 mm ; sering dinamakan komparator) tetapi kapasitas atau daerah skala ukurnya terbatas. 3. Alat ukur acuan atau standar Mampu menunjukkan suatu harga ukuran tertentu. Digunakan sebagai acuan bersama-sama dengan alat ukur pembanding untuk menentukan dimensi suatu obyek ukur. Dapat mempunyai skala seperti yang dimiliki alat ukur standar yang dapat diatur harganya atau tidak memiliki skala karena hanya mempunyai satu harga nominal. 4. Alat ukur batas Mampu menunjukkan apakah suatu dimensi, bentuk, atau posisi terletak di dalam atau di luar daerah toleransinya. Dapat memiliki skala, tetapi lebih sering tidak memiliki skala karena memang dirancang untuk pemeriksaan toleransi suatu objek ukur yang tertentu.

13 13 5. Alat ukur Bantu Sebenarnya tidak termasuk sebagai alat ukur dalam arti yang sesungguhnya akan tetapi memiliki peranan penting dalam pelaksanaan suatu proses pengukuran geometrik. Cara dan proses pengukuran. diklasifikasikan dalam beberapa jenis yaitu : 1. Pengukuran langsung Proses pengukurannya dengan memakai alat ukur langsung. Hasil pengukuran dapat langsung terbaca. Merupakan cara yang lebih banyak dipilih karena proses pengukuran dapat cepat diselesaikan. Seperti pengukuran dengan jangka sorong, mikrometer. Contohnya dapat dilihat pada Gambar 2.3 di bawah ini. Gambar 2.3 Contoh pengukuran langsung. (Rochim, Taufig, 2001) 2. Pengukuran tak langsung Proses pengukuran dilaksanakan dengan memakai beberapa jenis alat ukur berjenis pembanding atau komparator, standar dan bantu. Perbedaan harga yang ditunjukkan oleh skala alat ukur pembanding sewaktu objek ukur dibandingkan dengan ukuran standar dapat digunakan untuk menentukan dimensi objek ukur.

14 14 Proses pengukuran tak langsung umumnya berlangsung dalam waktu yang relatif lama. Gambar 2.4 Contoh pengukuran tak langsung. (Rochim, Taufig, 2001) 3. Pemeriksaan dengan kaliber batas Pemeriksaan dilakukan untuk memastikan apakah objek ukur memiliki harga yang terletak di dalam atau di luar daerah toleransi ukuran, bentuk atau posisi. Objek ukur dianggap baik bila terletak di dalam daerah toleransi dan dikatakan jelek bila batas permukaannya berada di luar daerah toleransi yang dimaksud. Proses pengukuran berlangsung cepat dan cocok untuk menangani pemeriksaan kualitas geometrik produk hasil produksi massal. Gambar 2.5 Contoh pengukuran dengan kaliber batas (Rochim, Taufig, 2001)

15 15 4. Perbandingan dengan bentuk acuan Bentuk suatu produk misal, profil ulir atau roda gigi dapat dibandingkan dengan suatu bentuk acuan yang ditetapkan atau dibakukan pada layar ukur proyeksi. Pada prinsipnya pemerikasaan seperti ini tidaklah menentukan dimensi ataupun toleransi suatu benda ukur secara langsung, akan tetapi lebih kepada menentukan tingkat kebenarannya bila dibandingkan dengan bentuk standar. Gambar 2.6 Contoh pengukuran dengan perbandingan bentuk acuan (Rochim, Taufig, 2001) 5. Pengukuran geometrik khusus Berbeda dengan pemeriksaan secara perbandingan, pegukuran geometri khusus benar-benar mengukur geometri yang bersangkutan. Dengan memperhatikan imajinasi daerah toleransinya, alat ukur dan prosedur pengukuran dirancang dan dilaksanakan secara khusus.

16 Penyimpangan dalam proses pengukuran Pengukuran merupakan proses yang mencakup beberapa hal seperti benda ukur, alat ukur, dan pengukur atau pengamat. Karena ketidaksempurnaan masingmasing bagian ditambah dengan pengaruh lingkungan, maka bisa dikatakan bahwa tidak ada satupun pengukuran yang memberikan ketelitian yang absolut. Ada 2 istilah penting yang berkaitan erat dengan proses pengukuran, yaitu : Ketelitian (accuracy) Hasil pengusahaan proses pengukuran supaya mencapai sasaran pengukuran yaitu menunjukkan harga sebenarnya alat ukur. Ketelitian bersifat relatif yaitu kesamaan atau perbedaan antara harga hasil pengukuran dengan harga yang dianggap benar, karena yang absolut benar tidak diketahui. Setiap pengukuran dengan kecermatan yang memadai, mempunyai ketidaktelitian yaitu adanya kesalahan yang bisa berbeda-beda tergantung kondisi alat ukur, benda ukur, metoda pengukuran, dan kecakapan pengukur Ketepatan atau Keterulangan (precision or repeatability) Kewajaran proses pengukuran untuk menunjukkan hasil yang sama jika pengukuran diulang secara identik. Dengan kecermatan alat ukur yang memadai, hasil pengukuran yang diulang secara identik akan menghasilkan harga-harga yang menyebar di sekitar harga rataratanya. Semakin dekat harga-harga tersebut dengan harga rataratanya, proses pengukuran memiliki ketepatan yang tinggi.

17 17 Jika istilah ketepatan dikaitkan pada target atau sasaran, bisa jadi istilah ketelitian akan muncul mengikutinya. Bila daerah toleransi dinyatakan sebagai daerah sasaran dan harga nominal objek ukur adalah titik tengah daerah sasaran, ada 4 kemungkinan yang bisa terjadi mengenai hasil pengukuran, (lihat Gambar 2.7) yaitu : 1. Proses pengukuran yang tak tepat dan tak teliti 2. Proses pengukuran yang tak tepat tetapi teliti 3. Proses pengukuran tepat tetapi tak teliti 4. Proses pengukuran tepat dan teliti. Gambar 2.7 Empat kemungkinan dari hasil pengukuran (Rochim, Taufig, 2001) Faktor ketidaktelitian dan ketidaktepatan Untuk proses pengukuran geometrik berbagai sumber yang bisa menjadi faktor penyebab proses pengukuran menjadi tidak teliti dan tidak tepat adalah : Alat ukur, benda ukur, posisi pengukuran, lingkungan, operator (pengukur dan pengamat).

18 Perhitungan Gaya Pemotongan Perhitungan gaya pemotongan twistdrill Mata bor (twist drill) besarnya gaya potongnya dapat dihitung menggunakan rumus sebagai berikut : M = C x d 1.9 x f 0.8 (2.1) dimana : T = K x d x f 0.7 (2.2) M : Momen Puntir ( Nmm ) T : Gaya potong twist drill ( N ) C : Konstanta untuk momen puntir (Nmm) ( Table 2.1 ) K : Konstanta ( Steel = 84.7 ; Cast iron = 60.5 ) d : Diameter mata bor ( mm ) f : Kecepatan pemakanan / feed rate ( mm/put ) Tabel 2.1 The Constant C for torque calculations (Rao, P. N, 2000) Material Hardness, BHN Constant, C (Nmm) Steel Aluminium alloys 180 Magnesium alloys 103 Brasses 359 Rumus perhitungan kecepatan potong : V = ( π x D x N ) / 1000 (2.3) dimana : V : Kecepatan potong / cutting speed ( m/min) D : Diameter benda kerja ( mm ) N : Putaran ( rpm )

19 19 Perhitungan gaya pemotongan pahat bor Rumus perhitungan gaya potong pahat dapat dihitung menggunakan rumus sebagai berikut : F = K x d x f (2.4) dimana : F : Gaya potong ( N ) K : Konstanta ( N/mm 2 ) d : Kedalaman pemotongan / depth of cut ( mm ) f : Kecepatan pemakanan / feed rate ( mm/put ) Tabel 2.2 Constant K for power calculation (Rao, P. N, 2000) Material being cut K ( N/mm 2 ) Steel, BHN 1200 Steel, BHN 1600 Steel, BHN 2400 Steel, BHN 3000 Cast iron 900 Brass 1250 Bronze 1750 Aluminium 700 Dalam proses pembuatan lubang mengunakan teknik pengeboran harus di ketahui terlebih dahulu beberapa parameter dan besarannya, berikut ini adalah beberapa rumus yang dapat digunakan untuk menghitung dan mengetahui parameter dan besarannya tersebut. Untuk menghitung kecepatan potong digunakan rumus : Vc = d n (2.5) Vc = kecepatan potong (m/min), d = diameter pahat bor (mm), dan n = putaran spindel mesin (rpm).

20 20 Dengan melihat besarnya feeding (f) dan kecepatan potong (Vc), maka berdasarkan Tabel 5, dapat di tentukan besarnya gaya akibat kecepatan potong (kc) dalam satuan N/mm Gambar 2.8 Luas penampang tatal pada proses pemotongan (Wilhelm,1978) S = a f (2.6) S = luas penampang tatal (mm 2 ) a = ketebalan tatal (mm) f = lebar tatal (mm) F c = S kc (2.7) F c adalah gaya yang di timbulkan karena pemotongan pahat bor persatuan luas dalam satuan Newton ( N ), kc = gaya potong spesifik ( N/mm 2 ) Power spindle Untuk menghitung volume tatal setiap menitnya digunakan rumus : Q = a x f x Vc (2.8) Q = volume tatal setiap menit ( cm 3 /min ), a = ketebalan tatal (mm), f = lebar tatal (mm), Vc = kecepatan potong (m/min)

21 21 Untuk menghitung besarnya power spindle digunakan rumus : P = P u k h k r Q (2.9) P = Power spindle (kw) P u = Average Power (kw/cm 3 /min) lihat, Tabel 2 k h = faktor koreksi, untuk mild steel, berdasarkan ketebalan tatal, lihat Tabel 3 k r = faktor koreksi, berdasarkan sudut potong = -10, lihat Tabel 3 F t = 1000 P V (2.10) V = cutting speed (mm/min) F t = gaya yang diakibatkan karena adanya gaya sentrifugal akibat dari putaran spindel mesin bor magnet ( N ). F c merupakan gaya yang diakibatkan karena pemotongan benda kerja oleh alat potong jenis carbide ( N ). Perhitungan kekuatan bahan untuk membuat lubang F resultan = 2 2 Fc Ft (2.11) F resultan merupakan total gaya akibat putaran spindel mesin F t ( N ) dan gaya akibat pemotongan benda kerja dengan jenis pahat potong carbide F c ( N ). M b = F resultan x L (2.12) Momen Bengkok M b = hasil perkalian dari gaya total (N) dengan L = panjang dari ujung pahat bor sampai pencekaman drill chuck (mm).

22 22 Momen puntir M t ( Nmm ) yang diakibatkan oleh daya motor P (kw), dan putaran spindel n ( rpm ) dapat dihitung menggunakan rumus : M t = 9550 P n (2.13) Perhitungan untuk menentukan diameter pahat bor menggunakan momen puntir yang terbesar yaitu Momen yang ditimbulkan oleh power spindle pemotongan tatal P dalam satuan (kw). Material yang digunakan untuk pembuatan pahat bor adalah st.60 Berdasarkan diagram Smith didapatkan nilai tegangan : σbw = Tegangan bengkok ganti / reverse bending strength (N/mm 2 ) σbsch = Tegangan bengkok ulang / continous bending strength (N/mm 2 ) σtsch = Tegangan puntir ulang / continous torque strength (N/mm 2 ) Angka keamanan untuk mesin perkakas =1,5 σb ijin = bw (2.14) Analisa diameter pahat bor multidiameter karena momen bengkok murni dapat di hitung menggunakan rumus : d = 3 Mb /( 0,1 bw) (2.15) Diameter pahat bor multidiameter karena momen bengkok = M b mak (Nmm) dan momen puntir = Mt (Nmm) akibat pemotongan dengan depth of cut dapat di hitung menggunakan rumus : 0 = bw = 1,73 tsch 300 1,73 = 0,754 (2.16) 230

23 23 Besarnya momen gabungan dapat dianalisa dengan rumus : Mv = Mb 2 2 0,75( 0 Mt) (2.17) Hasil analisa besarnya diameter pahat bor dapat di hitung menggunakan dasar Momen gabungan dan tegangan yang diijinkan. d = 3 Mv /( 0,1 bwijin) (2.18) Jadi diameter pahat bor multidiameter minimum dihitung berdasarkan momen gabungan yaitu momen puntir akibat pemotongan tatal dan momen bengkok. Analisa perhitungan kekuatan untuk baut pengunci berdasarkan diagram Smith, kekuatan dan tegangan ijin dapat di hitung menggunakan rumus A min = Ft z ijin (2.19) Ft = gaya potong twist drill (N), zijin = tegangan ijin (N/mm 2 ) 2.5. Proses Penyambungan dengan Metoda Brazing Brazing adalah suatu proses penyambungan dua atau lebih logam oleh logam pengisi dengan memanaskan daerah sambungan di atas 450 C (temperature cair logam pengisi) tanpa mencairkan logam induknya. Brazing adalah proses penyambungan unik yang telah terbukti merupakan metode yang paling berguna untuk menyambungkan material yang berbeda seperti logam atau keramik. Sambungan brazing yang kuat dapat dicapai dengan pemilihan logam pengisi yang sesuai, pembersihan permukaan logam sebelum di brazing dan mempertahankan kebersihannya selama proses berlangsung, serta perancangan sambungan yang tepat.

24 24 Banyak material baru yang digunakan di industri yang sangat sulit dilas dengan las busur listrik, maka brazing menjadi pilihan untuk proses penyambungan tersebut. Beberapa contoh brazing dipilih sebagai proses manufaktur antara lain untuk pemasangan carbide tip (mata pahat potong) pada pemegang (holder) dengan brazing seperti ditunjukkan pada Gambar 2.9. Gambar 2.9. Pemasangan carbide tip pada pemegang dengan sambungan brazing ( Wiryosumarto dan Okumura, 2000) Jika dibandingkan dengan pengelasan, proses brazing mempunyai beberapa perbedaan, antara lain : 1. Komposisi paduan brazing sangat berbeda dengan logam induk. 2. Kekuatan paduan brazing secara substansial lebih rendah dari logam induk, 3. Titik cair paduan brazing lebih rendah dari logam induk sehingga logam induk tidak mencair dan ikatan terjadi akibat aksi kapiler. 4. Ikatan yang terjadi pada proses brazing memerlukan capilary action. Dari perbedaan-perbedaan di atas, proses brazing mempunyai beberapa kelebihan yaitu: 1. Semua logam dapat disambung dengan proses brazing, terutama untuk logam yang berbeda, seperti penyambungan logam ferro dan non-ferro, atau logam-logam dengan perbedaan titik cair yang besar.

25 25 2. Rendahnya temperatur pengerjaan mengurangi masalah yang berhubungan dengan daerah pengaruh panas (heat affected zone), pembengkokan atau distorsi. 3. Logam yang tipis dan bentuk rumit dapat disambungkan dengan baik. 4. Terbentuknya sambungan permanen yang kuat.

26 26 BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESIS PENELITIAN 3.1. Kerangka Berpikir Proses pembuatan lubang diameter 24mm pada baja kontruksi biasa dilakukan dengan proses pengeboran atau drilling. Pekerjaan tersebut dilakukan dengan beberapa tahap pengeboran sesuai tahapan diameter bor yang digunakan, yaitu proses pengeboran pertama dengan diameter bor 4mm, dilanjutkan diameter 10mm dan yang terakhir diameter 24mm. Tiga tahap proses pengeboran ini dirasa tidak efektif karena banyaknya waktu terbuang (waste time) baik dalam waktu proses pengeboran itu sendiri maupun penggantian diameter bornya. Proses pengeboran biasanya mengunakan mata bor jenis HSS (High Speed Steel). Bahan jenis ini dipilih karena faktor harga yang relative murah, tetapi memiliki sifat tidak tahan panas dan cenderung cepat mengalami keausan ketika sudah di gunakan beberapa kali proses pengeboran. Material benda kerja yang akan dipotong adalah batang baja konstruksi dengan jenis baja lunak (Mild steel). Untuk proses pembuatan lubang di baja konstruksi agar menjadi lebih efektif maka dirancang sebuah pahat bor multidiameter dengan diameter terakhir 24mm. Pahat bor multidiameter ini nantinya akan menghilangkan proses pengeboran yang berulang-ulang dengan diameter bor yang berbeda, sehingga proses pembuatan lubang akan efektif. Pengeboran dilakukan dengan satu kali proses dan langsung dapat menghasilkan lubang dengan diameter 24mm. Hasil rancangan pahat bor multidiameter akan diuji pada mesin bor magnet dan diinvestigasi apakah mampu membuat lubang diameter 24mm dengan

27 27 toleransi yang ditentukan, yaitu sesuai dengan batas toleransi sambungan mur baut yang akan dipakai pada sambungan baja konstruksi Konsep Pada proses pengeboran (drilling) harus diketahui terlebih dahulu material yang akan dibuat lubang, kemudian memilih dan menentukan jenis pahat potong apa yang akan digunakan. Dalam proses pembuatan lubang pada baja konstruksi kali ini akan dipakai pahat potong jenis Carbide, karena tahan terhadap panas dan keausan. Faktor penting yang menentukan efektif dan tidaknya suatu proses pengeboran adalah kecepatan pemotongan yang berimbas pada waktu proses pengeboran dan besarnya gaya potong pahat bor sehingga mampu di gunakan pada mesin bor magnet Hipotesis Berdasarkan kerangka pemikiran di atas dan tinjauan pustaka, dapat diambil kesimpulan sementara sebagai berikut : 1. Pahat bor multidiameter yang dirancang mampu mengurangi jumlah tahapan pekerjaan dalam pembuatan suatu lubang diameter 24mm pada material baja konstruksi. 2. Pahat bor multidiameter mampu menghasilkan lubang sesuai dengan toleransi sambungan mur baut dengan sekali proses pengeboran.

28 28 BAB IV METODE PENELITIAN 4.1. Penelitian Perancangan pahat bor multidiameter ini muncul karena ada tuntutan kebutuhan dalam meningkatkan kecepatan pembuatan lubang pada pekerjaan baja konstruksi. Tahap perancangan ini nantinya akan diwujudkan dengan tahap pembuatan prototype pahat bor multidiameter. Langkah-langkah dalam perancangan prototype pahat bor multidiameter dapat dilihat pada Gambar 4.1 Mulai Perencanaan prototype Bor Multidiameter Pengumpulan Data Observasi dan Time Study Pembuatan konsep desain Bor Multidiameter Perancangan Detail -Perhitungan gaya pemotongan -Perhitungan kekuatan bahan dan Ukuran Pahat σ < σ ijin Ya Tidak Pembuatan Bor Multidiameter Pengujian Bor Multidiameter pada Mesin bor magnet Selesai Gambar 4.1 Diagram Alir Proses Perancangan Pahat Bor Multidiameter

29 Obyek Perancangan Obyek yang akan dirancang adalah sebuah alat pahat bor yang berfungsi untuk pekerjaan pembuatan lubang diameter 24mm pada material batang baja konstruksi dengan menggunakan mesin bor magnet. Alat ini dibuat dengan tujuan mempercepat proses pembuatan lubang pada batang baja konstruksi dengan sekali proses pengeboran, yang proses sebelumnya harus dilakukan dengan tiga kali tahap pengeboran Data Perancangan Data yang dibutuhkan dalam perancangan Data yang dibutuhkan dalam perancangan prototipe pahat bor multidiameter ini meliputi : 1. Data spesifikasi mesin bor magnet Dalam hal ini data yang diambil adalah putaran mesin dan kapasitas maksimum gaya potong yang nantinya akan digunakan dalam dasar perancangan dan pengujian pahat bor multidiameter ini. 2. Data desain pahat bor multidiameter Diambil data pahat potong yang ada pada katalog Kawan lama dan data dari internet yang meliputi fungsi pengunaannya, ukuran-ukuran maksimal dan minimal yang bisa dicapai dari pemakanan, dan ukuran kasar dari desain pahat bor. Data ini digunakan sebagai pembanding terhadap perbaikan desain dan perubahan ukuran yang terjadi selama proses desain.

30 Pengumpulan Data Dalam perancangan ini data-data diperoleh melalui : a. Studi Lapangan 1. Observasi, yaitu dengan mengamati secara langsung proses pekerjaan pengeboran batang baja kontruksi dengan menggunakan mata bor di Bengkel Andi Jl. Tukad Badung Denpasar, dimana perusahaan ini memang mengerjakan rancang bangun bangunan menggunakan rangka batang baja kontruksi dengan tuntutan pekerjaan yang sangat banyak dan target waktu yang terbatas. 2. Wawancara, yaitu melakukan tanya jawab kepada pemilik perusahaan Bengkel Andi tentang proses rancang bangunan menggunakan baja kontruksi. Selain itu juga mewawancarai operator mesin bor magnet tentang segala masalah yang pernah muncul selama melakukan proses pengeboran menggunakan mesin bor magnet tersebut. 3. Pengukuran, yaitu mengukur ukuran diameter bor yang digunakan dalam proses pengeboran batang baja kontruksi dan ukuran pencekaman pada mesin bor magnet. Pengukuran dilakukan menggunakan caliper dial. b. Studi Pustaka Dilakukan dengan cara mencari informasi yang berkaitan dengan permasalahan yang akan dibahas dalam perancangan ini. Pencarian informasi ini dilakukan dengan melalui internet, perpustakaan, tesis,

31 31 dan jurnal internasional, sehingga diperoleh referensi yang dapat digunakan untuk mendukung pembahasan perancangan ini Pembuatan Konsep Desain Setelah dilakukan pengambilan data, selanjutnya dilakukan pembuatan konsep rancangan dan pembuatan gambar desain awal untuk pahat bor multidiameter. Dalam pembuatan konsep desain ini terdapat beberapa tahapan yang dijadikan landasan perancangan, tahapan tersebut antara lain : Daftar tuntutan Daftar tuntutan dibuat agar memperjelas batasan-batasan masalah dalam pembuatan konsep perancangan. Selain itu untuk mempermudah tahapan-tahapan masalah yang harus dilakukan. Penentuan daftar tuntutan mencakup hal-hal yang harus dipenuhi dalam pembuatan konsep perancangan. Kriteria tuntutan dibuat berdasarkan sistem yang digunakan dan fungsi dari alat yang akan dirancang. Tabel 4.1 Daftar Tuntutan Utama Pahat Bor Multidiameter DAFTAR TUNTUTAN Kemampuan alat (fungsinya) SPESIFIKASI Mampu membuat lubang diameter 24mm menggunakan mesin bor magnet dengan sekali proses pengeboran. Kekuatan pemotongan (depth of cut) Mampu memotong benda kerja dengan depth of cut diameter maksimal 5mm.

32 32 Ketelitian ukuran Mampu membuat lubang dengan tingkat ketelitian ukuran sampai dengan 0,3 mm. Segi kemudahan dan keamanan penggunaan Pahat bor diawali dengan pemotongan menggunakan twist drill dan dilanjutkan dengan pemotongan dengan pahat carbide mata tunggal sehingga awal pemotongan dapat berjalan lancar. Kemudahan pemasangan Pemasangan pada pencakaman mesin bor magnet menggunakan drill chuck diameter 16mm atau menggunakan slive dengan pengunci pada slot yang sudah disediakan. Kemudahan perawatan dan perbaikan Pahat potong bisa dilakukan pengasahan jika ketajamannya berkurang dan dilakukan penggantian tip pahat carbide jika sudah tidak bisa lagi dilakukan pengasahan.

33 Pembagian Fungsi Pahat bor multidiameter hasil rancangan dibagi menjadi beberapa bagian, seperti yang terlihat pada Gambar 4.2 di bawah ini. 1. Shank 5.Flat Slot 2.Contramur M4x5mm 4.Carbide Tip 2 3.Carbide Tip 1 Gambar 4.2 Pembagian Fungsi Rancangan Pahat Bor Multidiameter 1. Shank Pahat multidiameter bor Digunakan sebagai bagian yang dicekam pada mesin bor magnet menggunakan drill chuck atau menggunakan pencekaman slive dengan diameter 16mm. 2. Contramur M4 x 5mm Digunakan untuk mengunci twist drill agar tidak terjadi puntiran pada saat melakukan proses pengeboran. 3. Carbide tip 1 Digunakan sebagai pahat potong / cutting tools pada saat pembuatan lubang diameter 14mm.

34 34 4. Carbide tip 2 Digunakan sebagai pahat potong pada saat pembuatan lubang diameter 24mm. 5. Flat Slot Berfungsi untuk tempat dudukan pengunci pada saat pahat di pasang menggunakan chuck slive Perancangan Detail Perancangan detail dilakukan untuk memperkirakan kemampuan komponen yang akan dirakit menjadi prototype pahat bor multidiameter. Apakah komponen tersebut cukup kuat dan aman sehingga memenuhi tuntutan dan fungsi Perhitungan gaya-gaya utama pada Pahat bor Beban dan gaya yang diterima oleh komponen Pahat bor multidiameter dapat dilihat pada Gambar 4.3 di bawah ini. F f F f F c F c F t F t Gambar 4.3 Gaya-gaya utama pada Pahat bor multidiameter

35 35 Perhitungan pembuatan lubang diameter 14 mm Untuk menghitung besarnya kecepatan potong pada material benda kerja Mild steel, dengan alat potong tool Carbide, Depth of cut 5 mm, feed 0,2mm dan putaran n = 320 rpm, menggunakan rumus 2.5 adalah sebagai berikut. Vc = d n 1000 = 14 mm 320 rpm 1000 = 14,067 m / min = mm / min Clearance untuk chip (2-3mm) Tebal plat Gambar 4.4 Penampang benda kerja terhadap Pahat bor 14mm f = 0,2 mm/rev,vc = 14,067 m/min, berdasarkan Tabel 5 pada halaman lampiran, maka kc = 2800 N/mm 2 S = a f = 5 mm 0,2 mm = 1,0 mm 2 Sehingga, F c = S kc = 1,0 mm N / mm 2 = 2800 N

36 36 Power spindle Berdasarkan Tabel 2 pada halaman lampiran, material Mild Steel, ketebalan tatal 0.2mm, maka didapatkan besarnya Power Spindle : P u = 0,039 kw/cm 3 /min Berdasarkan Tabel 2.1 kekerasan untuk mild steel = 200BHN, dan berdasarkan Tabel 3 didapatkan angka : k h = (faktor koreksi, untuk mild steel, ketebalan tatal 0,2mm) k r = 1.29 (faktor koreksi, untuk sudut potong = -10 ) sehingga dengan menggunakan rumus 2.8 dan rumus 2.9 didapatkan : Q = a x f x Vc = 5 mm x 0,2 mm/rev x 14,067 mm/min = mm 3 /min = 14,067 cm 3 /min P = P u k h k r Q = 0,039 kw/cm 3 /min x 1,975 x 1,29 x 14,067 cm 3 /min = 1,397 kw Berdasarkan rumus 2.10 dapat di hitung besarnya gaya yang diderita oleh pahat bor, yaitu : F t = 1000 P V, V = cutting speed = m/min = ,397 kw 14,067 60m / s = 1,65517 KN = 655,17 N

37 37 Jadi gaya yang diderita pahat bor adalah sebesar F t = 655,17 N dan F c = 2800 N F t merupakan gaya yang diakibatkan karena adanya gaya sentrifugal akibat dari putaran spindel mesin bor magnet sedangkan F c merupakan gaya yang diakibatkan karena pemotongan benda kerja oleh alat potong jenis carbide Perhitungan kekuatan bahan Perhitungan kekuatan bahan untuk membuat lubang diameter 14 mm Berdasarkan data mesin P motor = 1,2 kw, dan Putaran n = 320 rpm, maka gaya resultan yang diderita oleh pahat bor dapat di hitung berdasarkan rumus 2.11 sedangkan momen bengkoknya menggunakan rumus 2.12 dan besarnya momen puntir menggunakan rumus 2.3 F resultan = = 2 Fc Ft 2 2 ( 2800N) (655,17 N ) 2 = 2875,629 N Oleh karena F resultan = 2875,629 N, maka : M b = F resultan x L = 2875,629 N x 30 mm = 26268,87 Nmm Momen puntir akibat P motor 1,2 kw M t = = 9550 P n ,2 kw 320rpm = 35,812 KNmm = Nmm

38 38 Momen puntir karena power spindle pemotongan tatal P = 1,397 kw M t = = 9550 P n ,397 kw 320rpm = 41,6917 KNmm = 41691,71 Nmm Perhitungan untuk menentukan diameter pahat bor menggunakan momen puntir terbesar yang ditimbulkan oleh power spindle pemotongan tatal P = 1,397 kw. Material yang digunakan untuk pembuatan prototype pahat bor adalah st.60 Berdasarkan diagram Smith didapatkan : σbw = 300 N/mm 2 ( tegangan bengkok ganti / reverse bending strength ) σbsch = 460 N/mm 2 (tegangan bengkok ulang/continous bending strength) σtsch = 230 N/mm 2 ( tegangan puntir ulang/continous torque strength ) Diameter pahat bor multidiameter karena momen bengkok murni di hitung berdasarkan rumus 2.15 d = 3 Mb /( 0,1 bwijin) ( 5.11 ) = ,87 /(0,1 300) = 14,22 mm Diameter pahat bor multidiameter karena momen bengkok dan momen puntir di hitung sebagai berikut : M b mak = 86268,87 Nmm

39 39 Mt = 41691,71 Nmm ( momen puntir terbesar karena pemotongan dengan depth of cut 5mm ) 0 = bw = 1,73 tsch 300 1,73 = 0, Mv = = Mb 2 0,75( Mt) ,87 0,75(0, ,71) 2 = 91817,817 Nmm Angka keamanan untuk mesin perkakas =1,5 σb ijin = bw 300N/mm2 = 1, 5 = 200 N/mm 2 sehingga, diameter untuk pahat bor dapat di hitung menggunakan rumus 2.18 d = 3 Mv /( 0,1 bwijin) = ,817 /(0,1 200) = 16,62 mm 17 mm Jadi diameter pahat bor multidiameter yang dipakai minimum adalah 17 mm, ini dihitung berdasarkan momen gabungan yaitu momen puntir akibat pemotongan tatal dan momen bengkok.

40 40 Perhitungan untuk membuat lubang diameter 24 mm Berdasarkan analogi perhitungan diatas, maka untuk menghitung besarnya kecepatan potong pada material benda kerja Mild steel, dengan alat potong tool Carbide, Depth of cut 5 mm, feed 0,2mm dan putaran n = 320 rpm untuk membuat lubang diameter 24mm adalah sebagai berikut : Vc = d n 1000 = 24 mm 320 rpm 1000 = 24,115 m/min = mm/min Gambar 4.5 Penampang benda kerja terhadap Pahat bor 24mm f = 0,2 mm/rev, Vc = 24,115 m/min, berdasarkan Tabel 5 maka kc = 2800 N/mm S = a f = 5 mm 0,2 mm = 1,0 mm 2 Sehingga, F c = S kc = 1,0 mm N / mm 2 = 2800 N

41 41 Power spindle P u = 0,039 kw/cm 3 /min k h = ( faktor koreksi, untuk mild steel, ketebalan tatal 0,2mm ) k r = 1,29 ( faktor koreksi, untuk sudut potong = -10 ) Q = a x f x Vc = 5 mm x 0,2 mm/rev x 24,115 mm/min = mm 3 /min = 24,115 cm 3 /min P = P u k h k r Q = 0,039 kw/cm 3 /min x 1,975 x 1,29 x 24,115 cm 3 /min = 2,396 kw F t = 1000 P V, V = cutting speed = 24,115 mm/min = ,396 kw 24,115 60m / s = KN = 1655,95 N Jadi gaya yang diderita pahat sebesar F t = 1655,95 N dan F c = 2800 N F t merupakan gaya yang diakibatkan karena adanya gaya sentrifugal akibat dari putaran spindel mesin bor magnet sedangkan F c merupakan gaya yang diakibatkan karena pemotongan benda kerja oleh alat potong jenis carbide Perhitungan kekuatan bahan untuk membuat lubang diameter 24 mm Berdasarkan data mesin P motor = 1,2 kw = Putaran 320 rpm

42 42 F resultan = = 2 Fc Ft 2 2 ( 2800N) (1655,95 N ) 2 = 3253,02 N Oleh karena F resultan = 3253,02 N, maka : M b = F resultan x L = 3253,02 N x 18 mm = ,446 Nmm Momen puntir akibat P motor 1,2 kw M t = = 9550 P n ,2 kw 320rpm = 35,812 KNmm = Nmm Momen puntir karena power spindle pemotongan tatal P = 2,396 kw M t = = 9550 P n ,396 kw 320rpm = 71,505 KNmm = Nmm Perhitungan untuk menentukan diameter pahat bor menggunakan momen puntir terbesar yang di timbulkan oleh power spindle pemotongan tatal P = 2,396 kw.

43 43 Material yang digunakan untuk pembuatan pahat bor adalah st.60 Berdasarkan diagram Smith didapatkan σbw = 300 N/mm 2 ( tegangan bengkok ganti / reverse bending strength ) σbsch = 460 N/mm 2 (tegangan bengkok ulang/continous bending strength) σtsch = 230 N/mm 2 ( tegangan puntir ulang/continous torque strength ) Diameter pahat bor multidiameter karena momen bengkok murni d = 3 Mb /( 0,1 bw) = /(0,1 300) = 12,496 mm 13 mm Diameter pahat bor multidiameter karena momen bengkok dan momen puntir sebesar : M b mak = Nmm Mt = Nmm ( karena pemotongan dengan depth of cut 5mm ) 0 = bw = 1,73 tsch 300 1,73 = 0, Mv = Mb 2 0,75( Mt) 0 2 = ,75(0, ) 2 = ,072 Nmm

44 44 Angka keamanan untuk mesin perkakas =1,5 σb ijin = bw 300N/mm2 = 1, 5 = 200 N/mm 2 sehingga, diameter untuk pahat bor dapat dihitung menjadi : d = 3 Mv /( 0,1 bwijin) = ,072 /(0,1 200) = 15,528 mm 16 mm Jadi diameter pahat bor multidiameter yang dipakai minimum adalah 16 mm, ini dihitung berdasarkan momen gabungan yaitu momen puntir akibat pemotongan tatal dan momen bengkok sebesar Mv = 74.89,072. Perhitungan diameter baut pengunci twist drill Vc = d n 1000 = 6 mm 320 rpm 1000 = 6,028 m/min = mm/min Power spindle P u = 0,039 kw/cm 3 /min k h = 1,975 (faktor koreksi, untuk mild steel, ketebalan tatal 0,2mm) k r = 1,29 ( faktor koreksi, untuk sudut potong = -10 )

45 45 Q = a x f x Vc = 3 mm x 0,2 mm/rev x mm/min = 3.616,8 mm 3 /min = 3,6168 cm 3 /min P = P u k h k r Q = 0,039 kw/cm 3 /min x 1,975 x 1,29 x 3,6168 cm 3 /min = 0, kw F t = 1000 P V , kw = 6,028 60m / s, V = cutting speed = 6,028 m/min = KN = 993,621 N Jadi gaya potong untuk twist drill Ft = 993,621 N Berdasarkan besarnya gaya potong twist drill Ft = 993,621 N, material baut St.60 dan tegangan ijin tarik z ijin = 270 N/mm 2, maka ukuran baut pengunci twist drill dapat di hitung berdasarkan rumus 2.19 A min = Ft z ijin 993,621N 270N / mm = 2 = 3,68 mm 2 ¼ x π x d 2 = 3,68 mm 2 d = 2,165 mm d baut M4 = 3,2 mm Jadi diameter baut M4 aman untuk digunakan.

46 Pembuatan prototype Setelah proses perancangan selesai dilaksanakan, dilanjutkan pada proses pembuatan prototype pahat bor multidiameter. Dalam proses pembuatan ini dilakukan kegiatan-kegiatan seperti persiapan bahan baku, pembuatan komponen dan perakitan komponen pahat bor multidiameter. Langkah-langkah proses pembuatan prototype pahat bor multidiameter dapat dilihat pada Gambar 4.6 berikut : Mulai Persiapan bahan baku Pembuatan Prototype Pahat Bor Multidiameter Pemasangan carbide tip dengan metode brazing Modifikasi Prototype Pahat Bor Multidiameter Lolos Pengujian Fungsional Tidak Ya Selesai Gambar 4.6 Diagram Alir Proses Pembuatan Prototype Pahat bor multidiameter Persiapan bahan baku Bahan untuk body pahat bor multidiameter dipilih st.60 dengan ukuran diameter 24mm panjang 100mm, alasannya adalah material ini mudah didapatkan di pasaran dan masih memenuhi kriteria teknis.

47 47 Pahat Carbide yang di pakai sebagai alat potong adalah ukuran D8 dan D6 untuk kemudian di satukan dengan body pahat bor multidiameter dengan system Brazing menggunakan las gas Pembuatan komponen pahat bor multidiameter Proses pembuatan komponen untuk pahat bor multidiameter disesuaikan dengan fungsi dari komponen tersebut. Berdasarkan hal itu, komponen-komponen yang digunakan dalam proses fabrikasi dibagi menjadi komponen standar (komponen yang dibeli) dan komponen non-standar (komponen yang dibuat). Pembuatan kompoen-komponen non standar tersebut melibatkan beberapa proses, seperti : - Pemotongan (sawing, drilling, turning, tapping, milling, grinding) - Perakitan (baut dan pengelasan) - Finishing (amplas dan kikir) Komponen standar, yang dibeli antara lain : Tabel 4.2 Komponen Standart Nama Ukuran/Jenis Jumlah Baut Inbus screw M4 x 5 1 Carbide tip D8 1 Carbide tip D6 1 Twist drill 4mm, 6mm 1

48 Perakitan komponen pahat bor multidiameter Setelah semua bagian dibuat, maka dilakukan proses perakitan (Assembly). Setelah proses pemotongan dan pembentukan komponen selesai (sawing, drilling, turning, tapping, milling dan grinding), komponen-komponen tersebut dikumpulkan untuk dilakukan pengelasan Pengujian pahat bor multidiameter Setelah proses pembuatan prototype Pahat bor multidiameter selesai dilakukan, maka selanjutnya dilakukan proses pengujian prototype. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian fungsional. Metode pengujian fungsional untuk prototype pahat bor multidiameter bisa dilihat pada Gambar 4.7 di bawah ini. Mulai Persiapan Mesin dan Alat Setting Benda uji dan Pahat Bor Multidiameter Pemakanan Benda Kerja Feeding manual Putaran spindle 320 RPM Pengukuran lubang ke-1 Pengukuran lubang ke-15 Pengukuran lubang ke-30 Pengukuran lubang ke-60 Analisa Akhir Selesai Gambar 4.7 Diagram Alir Proses Pengujian

49 Pengujian fungsional Pengujian fungsional maksudnya adalah menguji prototype pahat bor multidiameter sehingga bisa diketahui apakah semua bagian yang telah dirakit dan di las mampu digunakan sesuai fungsinya atau tidak. Tujuan pengujian ini selain untuk mengetahui kerja masing-masing bagian juga untuk mengetahui apakah Carbide tip sudah mampu memotong benda kerja yang akan diuji atau tidak. Dikarenakan Carbide tip yang digerinda mempunyai sudut-sudut potong, yang sangat berpengaruh terhadap hasil pemotongan benda kerja Pengujian toleransi ukuran Dalam pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah pahat bor multidiameter yang dibuat mampu untuk mencapai toleransi ukuran lubang pada sambungan mur baut. Tahapan-tahapan dalam melakukan pengujian toleransi ukuran adalah sebagai berikut : 1. Persiapan mesin dan alat. Mesin yang digunakan untuk pengujian ini adalah mesin bor magnet Boky type JIC-25S, mesin ini memiliki kemampuan potong N, putaran spindel 320rpm dan maksimum diameter bor yang bisa dipakai 25mm. Adapun spesifikasi bor magnet tersebut dapat di lihat pada Gambar 4.8

50 50 Gambar 4.8 Spesifikasi Mesin Bor Magnet Sedangkan untuk bentuk dari mesin bor magnet dapat dilihat pada Gambar 4.9 berikut ini : Gambar 4.9 Mesin Bor Magnet Boky type JIC-25S 2. Setting benda uji dan pahat bor multidiameter. Benda uji yang dipakai mengunakan material jenis Mild Steel dengan ukuran tebal 10 mm. Benda uji sebelumnya dibuat marking ukuran dan ditandai dengan penitik untuk koordinat pengeboran.

51 51 3. Pemakanan benda kerja (feed rate) dilakukan secara manual dengan menurunkan spindle mesin bor magnet sampai pahat bor menyentuh material uji, memotong dan berhasil membuat lubang diameter 24 mm. 4. Pengukuran toleransi menggunakan caliper dial 150 mm dengan ketelitian 0,02mm. Proses pengukuran menggunakan caliper dial dapat dilihat pada Gambar 4.10 Gambar 4.10 Proses pengukuran menggunakan caliper dial 5. Analisa akhir. Berdasarkan data yang didapat dari pengujian, maka dianalisa apakah pahat bor multidiameter ini mampu membuat lubang diameter 24 mm dan mencapai toleransi ukuran untuk sambungan mur baut atau tidak sehingga dapat diambil suatu kesimpulan.

52 52 BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN 5.1. Hasil perhitungan gaya dan kekuatan bahan Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan di awal, maka didapatkan hasil besaran-besaran pada proses perancangan pahat bor multidiameter, Nilai besaran tersebut dapat dilihat pada Tabel 5.1 berikut ini : Tabel 5.1 Nilai besaran hasil perhitungan pahat bor multidiameter Keterangan Simbol Pahat Bor Multidiameter Diameter 14mm Diameter 24mm Diameter 4mm Twist Drill HSS Diameter 14mm Diameter 24mm Kecepatan potong (m/min) Vc 14,067 24, Gaya potong per satuan luas, ( N/mm 2 ) kc 2,800 2, Luas chip yang dipotong, ( mm 2 ) S Cutting force, ( N ) F c 2,800 2, ,625 4,500 Unit power or specific power, ( kw ) P u Faktor koreksi akibat ketebalan chip k h Faktor koreksi akibat sudut potong k r Metal removal rate, ( cm 3 /min ) Q Power, ( kw ) P Tangential cutting force, ( N ) F t Power motor ( kw ) Pmotor Putaran ( rpm ) n Gaya Resultan ( N ) F resultan 2, , , , Momen bengkok, ( Nmm ) M b 26, , , , , Momen puntir akibat motor, ( Nmm ) M t motor 35,812 35,812 35,812 35,812 35,812 Momen puntir, ( Nmm ) M t spindle 41,692 71,505 15, , , Tegangan bengkok ijin, ( N/mm 2 ) σbw Tegangan bengkok ganti, ( N/mm 2 ) σbsch Tegangan puntir ulang, ( N/mm 2 ) σtsch Diameter karena Mb ( mm ) d Faktor batas tegangan dinamik Momen gabungan, ( Nmm ) Mv 91, , , , , Tegangan bengkok ijin, ( N/mm 2 ) σb ijin Diameter karena Mv ( mm ) d