Kata kunci: Proses Milling, Variasi Kecepatan Putar dan Kedalaman Makan, Surface Roughness

Transkripsi

1 Uji Kekasaran Permukaan Benda Kerja Pada Baja ST 37 Hasil Proses Milling Akibat Variasi Kecepatan Putar dan Kedalaman Makan Menggunakan Surface Roughness Tester Widson*, Naufal Abdurrahman P, Cahyo Budi Nugroho. Batam Polytechnics Mechanical Engineering study Program Parkway Street, Batam Centre, Batam 29461, Indonesia Abstrak Proses milling adalah suatu proses permesinan yang pada umumnya menghasilkan bentukan bidang datar ( bidang datar ini terbentuk karena pergerakan dari meja mesin) dimana proses pengurangan material benda kerja terjadi karena adanya kontak antara alat potong (cutter) yang berputar pada spindle dengan benda kerja yang tercekam pada meja ragum. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui tingkat kekasaran pada benda kerja ST 37. Untuk mengetahui tingkat kekasaran pada benda kerja perlu di lakukan proses milling menggunakan 2 jenis endmill yang berbeda dan memberikan variasi kecepatan putar dan kedalaman makan yang telah ditentukan, setelah di milling benda kerja dapat di uji tingkat kekasaran menggunakan surface rounghness. Berdasarkan proses pengujian yang telah dilakukan untuk nilai kekasaran menggunakan endmill HSS dengan memberikan putaran spindel 1250 rpm, dan kedalaman makan 0.4 mm tingkat kekasaran nya μm, dan untuk endmill CARBIDE putaran spindel 2500 rpm, kedalaman makan 0.4 mm tingkat kekasarannya adalah μm. Dari hasil pengujian di ketahui bahwa semakin cepat putaran spindel dan rendah kedalaman makan maka tingkat kekasaran akan semakin halus. Kata kunci: Proses Milling, Variasi Kecepatan Putar dan Kedalaman Makan, Surface Roughness Abstract Milling process is a machining process that generally produces the formation of a flat surface (flat surface is formed by the movement of the machine table) where the process of reducing the workpiece material occurs due to contact between the cutting tool that rotates the spindle to the workpiece to the scenes on the table vise. The purpose of this study was to determine the level of roughness on the workpiece ST 37. To determine the level of roughness on the workpiece is necessary to do the milling process first, by testing at 3 workpiece due to process variations in speed and depth eat predetermined, after milling workpiece can be tested using a surface roughness rounghness. Based on the testing process that has been done for the roughness value using HSS endmill with 1250 rpm spindle spin, and 0.4 mm feeding depth of its roughness 1,341 μm, and for CARBIDE endmill spindle rotation 2500 rpm, 0.4 mm feeding depth of roughness is μm. From the test results in the know that the faster spindle rotation and low depth of eating then the level of roughness will be more smooth. Keywords : The Proses of Milling, Rotary Speed and Depth Variations Meal, Surface Roughness 1 Pendahuluan Proses milling adalah suatu proses permesinan yang pada umumnya menghasilkan bentukan bidang datar ( bidang datar ini terbentuk karena pergerakan dari meja mesin) dimana proses pengurangan material benda kerja terjadi karena adanya kontak antara alat potong yang berputar pada spindle dengan benda kerja yang tercekam pada meja mesin. Tenaga untuk pemotongan berasal dari energi listrik yang diubah menjadi gerak utama oleh sebuah motor listrik, selanjutnya gerakan utama tersebut akan diteruskan melalui suatu transmisi untuk menghasilkan gerakan putar pada spindel mesin milling. Spindel mesin milling adalah bagian dari sistem utama mesin milling yang bertugas untuk memegang dan memutar cutter hingga menghasilkan putaran atau gerakan pemotongan.

2 Gerakan pemotongan pada cutter jika dikenakan pada benda kerja yang telah dicekam maka akan terjadi gesekan/tabrakan sehingga akan menghasilkan pemotongan pada bagian benda kerja. Hal ini dapat terjadi karena material penyusun cutter mempunyai kekerasan diatas kekerasan benda kerja. Salah satu kualitas dari produk hasil pemesinan adalah tingkat kekasaran permukaan. Kekasaran permukaan adalah salah satu penyimpangan yang disebabkan oleh kondisi pemotongan dari proses pemesinan. Kekasaran permukaan merupakan salah satu sifat yang penting dari permukaan suatu benda karena pada elemen mesin yang bergerak, kualitas permukaan berpengaruh pada gesekan dan keausan. Kekasaran permukaan suatu produk mekanik dapat dihasilkan melalui sejumlah proses manufaktur, salah satunya adalah melalui proses milling1. Melakukan pemotongan awal pada material st 37( DIN ) dengan ukuran dimensi yang sama. Gambar 2.2 Material st 37 (DIN ) No Nama Material Jumlah Dimensi 1 St 37 ( DIN ) 8 12 x 20 x 55 mm Proses Milling TABLE I. Jenis material dan dimensi Dalam melakukan proses milling pada benda kerja hal yang perlu di perhatikan juga yaitu tingkat kekasaran / kehalusan benda setelah di milling, jenis material yang dipakai dalam proses milling yaitu material st 37 ( DIN )2. Dengan kemajuan teknologi, untuk mendapatkan hasil tingkat kekasaran / kehalusan pada benda dapat menggunakan surface roughness. Nilai kekasaran dinyatakan dalam Roughness Average (Ra). Ra merupakan parameter kekasaran yang paling banyak dipakai secara intemasional. Ra didefinisikan sebagai rata-rata aritmatika dan penyimpangan mutlak profil kekasaran dari garis tengah rata-rata. Permasalahan yang akan dibahas dalam penelitian ini, yaitu : untuk mengetahui tingkat kekasaran permukaan material st 37 ( DIN ) hasil pemotongan pada proses milling berdasarkan pengaruh variasi putaran spindel, kedalaman pemakanan, dengan menggunakan 2 jenis alat potong ( cutter ) endmill HSS dan endmill CARBIDE Tujuan dari penelitian ini adalah memberikan informasi parameter setting untuk putaran spindel, kecepatan gerak potong, dan kedalaman pemakanan terhadap material st 37 pada proses milling dengan menggunakan 2 jenis endmill yang berbeda. 2 Metodologi Penelitian Langkah langkah dalam pengujian : Gamabar 2.3 Mesin Milling TABLE II. Spesifikasi mesin miiling Merk Brand = Standar Made = Taiwan Model No = SM 7 HV Serial No = 2139 Volt = 380 V TABLE III. Spesifikasi spindel speeds ( Rpm ) NO L H TABLE IV. Spesifikasi Kecepatan Meja ( feed rate ) 60c/s A B C LOW HIGH Pada proses milling menggunakan 2 jenis endmill yang berbeda yaitu HSS dan Carbide, Alat potong ( cutter ) jenis ini merupakan alat potong yang paling umum digunakan pada proses milling. Gambar 2.1 Flowchart Alur Proses Pengujian

3 TABLE VIII. Kecepatan potong untuk benda kerja dan pisau carbide Gambar 2.4 Mata pisau ( endmill HSS ) TABLE V. Spesifikasi mata pisau ( Endmill HSS ) Merk Brand Janis Endmill Diameter ( mm ) SUTTON HSS ( Co.8 R30 JIS ) 12 mm TABLE IX. Table sayatan kecepatan potong maksimum dalam milimeter[4]. Gambar 2.5 Mata Pisau ( Endmill Carbide ) TABLE VI. Spesifikasi mata pisau ( Endmill Carbide ) Merk Brand Janis Endmill Diameter ( mm ) MELIN CARBIDE ( VXMG4. HRc <30 ) 12 mm Sebelum melakukan pengujian tingkat kekasaran permukaan berdasarkan variasi putaran spindle (spindle speed) dan kedalaman potong (depth of cut) pada proses milling, perlu dilakukan pencarian data yang sesuai dengan jenis material dan jenis mata pisau yang digunakan, seperti table dibawah ini3 : TABLE VII. Kecepatan potong untuk benda kerja dan pisau HSS Untuk mendapatkan parameter yang sesuai, berikut perhitungan untuk putaran spindel : Endmill HSS dan endmill CARBIDE 4 fluet finishing 12 mm Material speciment st37 memiliki cutting speed 55 m/min pada endmill HSS dan 105 m/min pada endmill CARBIDE. A. Perhitungan Putaran Spindle ( Spindle Speed ) Dengan rumus persamaan berikut dan cutting speeds 55 m/min :

4 Dengan rumus persamaan berikut dan cutting speeds 105 m/min : Putaran spindel maksimum pada endmill HSS 1459RPM menjadi 1250 dan 1120 RPM Putaran spindel maksimum pada endmill Carbide 2786 RPM menjadi 2500 dan 1800 RPM. B. Perhitungan Kecepatan Potong ( Feed Rate ) SZ = 0.05 untuk endmill HSS dan CARBIDE pada material st 37 ( Alloy steel ) Dengan rumus persamaan berikut maka kecepatan gerak potong ( feed rate ) minimum. Feed (mm/min) = N x SZ x n 1.= 4 x 0.05 x 1120 ( berdasarkan perhitungan RPM ) = = 4 x 0.05 x 1250 ( berdasarkan perhitungan RPM ) = = 4 x 0.05 x 1800 ( berdasarkan perhitungan RPM ) = = 4 x 0.05 x 2500 ( berdasarkan perhitungan RPM ) = m/mm dibulatkan menjadi 220 m/min. 250 m/mm dibulatkan menjadi 240 m/min. 360 m/mm dibulatkan menjadi 320 m/min. 500 m/mm dibulatkan menjadi 384 m/min. C. Kedalaman Pemakanan ( Depth of Cut ) Nilai dari kedalaman pemakanan untuk jenis alat potong ( cutter ) dengan endmill HSS dan CARBIDE ditentukan berkisar antara mm. TABLE X. Variasi kecepatan putar spindel, Kecepatan meja dan Material st 37 kedalaman makan menggunakan endmill HSS Putaran spindel High Speed ( rpm ) Kecepatan Meja ( Vc ) Kedalaman Makan ( Deep Cutting ) mm mm mm mm TABLE XI. Variasi kecepatan putar spindel, Kecepatan meja dan Material st 37 kedalaman makan menggunakan endmill CARBIDE Putaran spindel High Speed ( rpm ) Kecepatan Meja ( Vc ) Kedalaman Makan ( Deep Cutting ) mm mm mm mm Pengukuran Kekasaran Gambar 2.6 Surface Roughness Tester TABLE XII. Spesifikasi surface Roughness Merk Brand = MITUTOYO Model No = SJ Serial No = 178 Melakukan pengujian kekasaran benda dengan surface roughness tester. Prinsip kerja dari alat ini adalah dengan menggunakan transducer dan diolah dengan mikroprocessor. Pengukuran kekasaran permukaan diperoleh dari sinyal pergerakan stylus berbentuk diamond untuk bergerak sepanjang garis lurus pada permukaan sebagai alat indicator pengukur kekasaran permukaan benda uji. Ketika mengukur kekasaran permukaan dengan surface roughness tester, sensor ditempatkan pada permukaan benda dan kemudian meluncur sepanjang permukaan seragam dengan mengemudi mekanisme di dalam tester5. 3 Analisa dan Pembahasan Berdasarkan langkah pengerjaan yang telah dilakukan dengan proses milling yang memberikan variasi kecepatan putar dan kedalaman makan menggunakan endmill jenis HSS dan CARBIDE.

5 Gambar 3.1 Proses pengerjaan dengan mesin milling TABLE XIV. Data hasil pengukuran tingkat kekasaran dengan Materi al Alloy stells ST 37 End mill HSS 12 mm endmill HSS 12 mm Kecepata n Meja (m/min) Putaran Spindel (Rpm) Nilai Kekasaran ( μm ) Kedalaman Makan 0.2 mm 0.4 mm μm μm μm 1.341μm Setelah proses milling selanjutnya benda kerja di uji tingkat kekasarannya dengan surface roughness tester sesuai ISO 1997 yang bergerak lurus pada permukaan benda uji sepanjang 8 mm, dan menentukan kelas kekasaran permukaan sesuai ISO 1302[6]. Berdasarkan table XIV dapat di simpulkan bahwa nilai tingkat kekasaran yang dihasilkan berbeda, sesuai dengan variabel - variabel yang mempengaruhinya, walaupun nilai yang dihasilkan berbeda namun tetap dikelas kekasaran yang sama yaitu N7. Gambar 3.2 Proses pengujian benda dengan suface roughness tester TABLE XIII. Standarisasi kelas kekasaran ISO 1302 Gambar 3.3 Grafik hasil pengukuran kekasaran dengan putaran spindel dan kedalaman makan dengan endmill HSS 12 mm Pada gambar 3.3 dapat dijelas kan bahwa tingkat kekasaran menggunakan endmill HSS 12 mm dengan kecepatan putar 1120 rpm dan kedalaman makan 0.2 mm menghasilkan kekasaran μm, untuk kedalaman pemakanan 0.4 mm adalah μm. Sedangkan pada kecepatan 1250 rpm dengan kedalaman 0.2 mm menghasilkan kekasaran μm, dan untuk kedalaman 0.4 mm adalah μm. Dari hasil pengujian kekasaran yang dilakukan dengan menggunakan surface roughness tester, diperoleh nilai kekasaran yang signifikan, dengan menggunakan jenis material st 37 dan menggunakan 2 jenis mata endmill yang berbeda yaitu :

6 TABLE XV. Data hasil pengukuran tingkat kekasaran dengan endmill Carbide 12 mm. Materi al End mill Kecepat an Meja (m/mm) Putaran Spindel (Rpm) Nilai Kekasaran ( Ra ) Kedalaman Makan 0.2 mm 0.4 mm Alloy stells ST 37 Carb ide 12 mm μm (N6) μm (N4) μm (N6) μm (N4) Berdasarkan table XV dapat disimpulkan juga nilai kekasaran yang dihasilkan dengan menggunakan endmill CARBIDE lebih halus dibanding dengan menggunakan endmill HHS, begitu juga kelas kekasaran yang dihasilkan berkisar antara N4 - N6. Gambar 3.5 Grafik perbandingan pengukuran nilai kekasaran dengan menggunakan endmill HSS dan CARBIDE. Berdasarkan gambar 3.5 dapat disimpulkan bahwa tingkat nilai kekasaran permukaan benda menggunakan 2 jenis endmill yang berbeda yang telah diberi variasi kecepatan putar dan kedalaman makan, maka parameter yang baik untuk tingkat kehalusan suatu benda menggunakan endmill HSS 12 mm adalah dengan memberikan kecepatan putaran spindel 1250 rpm, dan kedalaman makan 0.4 mm. Dan parameter untuk penggunaan endmill CARBIDE 12 mm dengan memberikan kecepatan putaran spindel 2500 rpm, dengan kedalaman pemakanan 0.4 mm. 4 Kesimpulan Gambar 3.4 Grafik hasil pengukuran kekasaran dengan putaran spindel dan kedalaman makan dengan endmill Carbide 12 mm Pada gambar 3.4 juga dapat dijelaskan bahwa tingkat kekasaran menggunakan endmill Carbide 12 mm dengan kecepatan putar spindel 1800 rpm dan kedalaman makan 0.2 mm menghasilkan kekasaran μm, untuk kedalaman pemakanan 0.4 mm adalah μm, sedangkan pada kecepatan spindel 2500 rpm dan kedalaman pemakanan 0.2 mm menghasilkan kekasaran μm, dan untuk kedalaman pemakanan 0.4 mm adalah μm. Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan diperoleh kesimpulan bahwa faktor yang sangat berpengaruh terhadap tingkat kekasaran permukaan material st 37 pada proses milling yang menggunakan endmill HSS dan CARBIDE sesuai urutan berikut : 1. Putaran spindel (spindle speeds) 2. Kecepatan gerak potong (feed rate) 3. Kedalaman pemakanan (depth of cut) Untuk mendapatkan hasil tingkat kekasaran permukaan yang halus menggunakan endmill HSS 12 mm dengan nilai Ra sekitar 1,341 μm, parameter setting yang digunakan adalah putaran spindel 1250 RPM, kecepatan gerak meja 250 m/min, dan kedalaman pemakanan 0.4 mm. Sedamgkan tingkat kekasaran permukaan yang halus pada endmill CARBIDE 12 mm, dengan nilai Ra sekitar μm, parameter setting yang digunakan adalah putaran

7 spindel 2500 RPM, kecepatan gerak meja 384 m/min, dan kedalaman pemakanan 0.4 mm. 5 Referensi [1] Sebastian, Elias (2014). Pengertian proses milling. Diperoleh 03 februari 2017, dari Pengertian-proses-milling. [2] Manufaktur, Teknik (2015). Baja struktural menurut DIN. Diperoleh 14 februari 2017, dari 5/02/. Baja-struktural-menurut-DIN.html [3] Cuttingtools, young (2015). Tank power endmill. Diperoleh 27 februari 2017, dari /09/tank-power.pdf [4] Kristo, Am (2014). Parameter dan perhitungan kecepatan. Diperoleh 04 februari 2017, dari meter-dan-perhitungan-kecepatan.html [5] Uji, Alat (2011). Surface roughness tester Diperoleh dari 08 februari 2017, dari [6] Drawing76, Budi (2012). Konfigurasi kekasaran permukaan. Diperoleh 15 april 2017, dari htpp://budidrawing76.wordpress.com/2012/08/1 9/konfigurasi-kekasaran-permukaan.