PENGARUH LAJU PEMAKANAN DAN KECEPATAN POTONG PAHAT CARBIDE TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN BENDA BUBUT S45C KONDISI NORMAL DAN DIKERASKAN

Transkripsi

1 POLITEKNOLOGI VOL. 11 NO. 3, SEPTEMBER 2012 PENGARUH LAJU PEMAKANAN DAN KECEPATAN POTONG PAHAT CARBIDE TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN BENDA BUBUT S45C KONDISI NORMAL DAN DIKERASKAN Darius Yuhas Dosen Teknik Mesin Politeknik Negeri Jakarta, Telp.dan Fax , Abstract Surface roughness is an important factor for ensuring the quality of engine components. The quality of roughness can be affected by the type of material or workmanship process. This study, conducted with experimental methods, selected materials and turner S45C using chisels Carbide (Carbide Coated), both on the hardening conditions and normal conditions. Ingestion rate variation specified 8 feeding(f), namely; 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.35, and 0.4 mm/rev, and 3 variations of the cutting speed (V), namely; 100, 150, and 200. Chisel tip radius is 0.8 mm. Proved that, there is the effect of changing values ingestion rate and cutting speed, the value of surface roughness, both the material conditions of normal and hardened materials. Changes in surface roughness values to changes in feeding value, tends to increase, although the feeding 0.05 mm/rev surface feeding coarser than 0.1 mm/rev, and feeding 0.15 mm/rev. Further feeding above 0.2 mm/rev, increased roughness, and the largest in feeding 0.4 mm/rev. In general, the hardened material is better roughness values of the material under normal conditions, this is because the relative chisel tip radius is enlarge by the heat generated from friction. Optimum roughness value is 0.44 μm (normal conditions) and 0.47 μm (hardening conditions), the cutting speed (V) = 150, feeding (f) = 0.1 mm/rev. And the roughness of 2.1 μm to 4.75 μm highest on V=100, V=150, and V=200, with f= 0.25 to 0.4 mm/rev (either normal or hardening) Key words: Ingestion Rate, Cutting Speed and Surface Roughness Abstrak Kekasaran permukaan merupakan faktor sangat penting untuk menjamin mutu komponen mesin. Kualitas kasaran dapat dipengaruhi oleh jenis material maupun proses pengerjaan. Penelitian ini, dilakukan dengan metoda eksperimental, dipilih bahan S45C dan dibubut menggunakan pahat Carbide (Coated Carbide), baik pada kondisi hardening maupun kondisi normal. Ditetapkan 8 variasi laju pemakanan (f) yaitu; 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.35, 0.4 mm/rev, dan 3 variasi cepatan potong (cutting speed) yaitu; 100, 150, dan 200. Radius ujung pahat adalah 0.8 mm. Terbukti bahwa, ada pengaruh perubahan nilai laju pemakanan dan cepatan potong, terhadap nilai kasaran permukaan, baik pada kondisi bahan normal maupun bahan yang diraskan. Perubahan nilai kasaran permukan terhadap perubahan nilai feeding, cenderung meningkat, meskipun pada feeding 0.05 mm/rev permukaan lebih kasar dibanding feeding 0.1 mm/rev, dan feeding 0.15 mm/rev. Selanjutnya feeding di atas 0.2 mm/rev, kasarannya meningkat, dan terbesar pada feeding 0.4 mm/rev. Secara umum, bahan yang diraskan nilai kasaran lebih baik dari pada bahan kondisi normal, ini disebabkan karena radius ujung pahat relative membesar akibat panas yang ditimbulkan dari gesekan. Nilai kasaran optimum, adalah 0.44μm (kondisi normal) dan 0.47μm (kondisi hardening), dengan cepatan potong (V)=150, feeding (f)= 0.1mm/rev. Dan nilai kasaran tertinggi 2.1μm hingga 4.75μm ada pada V=100, V=150, dan V=200, dengan f= 0.25 hingga 0.4 mm/rev (baik normal maupun hardening) 233

2 Darius Yuhas, Pengaruh Laju Pemakanan.. Kata kunci : Laju Pemakanan, Kecepatan Potong, dan Kekasaran Permukaan I. PENDAHULUAN Kekasaran permukaan berperan penting untuk menjamin kualitas suatu komponen mesin atau alat. Kekasaran permukaan secara teoritis dipengaruhi oleh laju pemakanan (feeding), radius ujung pahat (nose radius tool). Secara praktis, kasaran dipengaruhi oleh cepatan potong (cutting speed), laju pemakanan (feeding), rasan benda rja (work), dan dalaman potong (depth of cut) Nilai kasaran permukaan yang sesuai, dapat meningkatkan efisiensi fungsi suku cadang, selain itu juga dapat menghemat waktu proses pemesinan, karena tidak lagi memerlukan pengerjaan lanjut. Namun saat ini sering dijumpai pemesinan suku cadang baik di bengl reparasi cil, maupun peralatan besar, menyimpang dari nilai kasaran yang diinginkan. Beberapa penyimpangan pemesinan yang dijumpai; 1. Kedalaman potong terlalu cil, sehingga geram yang dihasilkan mempunyai bentuk yang terlalu lembut (bagaikan rambut), sehingga proses tersebut menjadi semakin tidak efisien. 2. Kecepatan potong yang terlalu rendah, yang mengakibatkan permukaan produk terlalu kasar. Dalam beberapa kasus, seperti pemesinan beban jut, cepatan potong yang terlalu rendah, dapat memperpendek umur pahat. 3. Laju pemakanan yang terlalu pelan, untuk menghasilkan permukaan yang halus, padahal menurut spesifikasi permukaan yang relatif kasar pun sebenarnya sudah mencukupi. 4. Penghitungan waktu permesinan yang tidak benar, mengakibatkan perhitungan ongkos pemesinan tidak tepat. Hasil bubutan benda rja, banyak ditemukan lebih kasar atau lebih halus dari spesifikasi kasaran yang diminta. Penyebabnya sangat luas, namun setelah dilakukan pengamatan, penyebabnya bermacam-macam, diantaranya pahat tumpul, cepatan potong rendah, ujung pahat sudah aus, tidak menggunakan pendingin. Namun ada pula yang disebabkan oleh tidakpastian menetapkan laju pemakanan dan cepatan potong pahat. Hal ini bisa dipahami, karena belum ada petunjuk atau standar operasional rja untuk mengerjakannya. Oleh karena itu, penulis melakukan penelitian untuk mengetahui nilai kasaran yang disebabkan oleh pengaruh laju pemakan pahat dan cepatan potong, pada bahan S45C, baik untuk bahan yang tidak diraskan maupun yang diraskan. Bahan S45C, banyak dipakai untuk poros mesin beban sedang, dan pasak-pasak (ys). Pengujian dilakukan menggunakan pahat Carbide dengan radius ujung pahat 0.8 mm.dan dalam pemakanan (depth of cut) 1 mm. Tujuan penelitian ini, adalah untuk mengetahui perbedaan nilai kasaran terhadap; 1. Laju pemakanan (feeding) dan cepatan potong (speed) yang berubah; 2. Nilai dan Tingkat Kekasaran bahan S45C kondisi Normal, maupun Hardening. 3. Dengan ditahuinya nilai dan tingkat kasaran yang dicapai oleh tiap laju pemakanan dancepatan potong tertentu, maka dapat 234

3 POLITEKNOLOGI VOL. 11 NO. 3, SEPTEMBER 2012 dihitung waktu pemesinan yang optimal. II. METODE PENELITIAN Metoda penelitian adalah eksperimental, yaitu melakukan pemesinan S45C langsung pada mesin bubut CNC. Hasil pemesinan lalu diukur kasaran permukaannya. Pada penelitian ini ditetapkan 8 variabel laju pemakanan (feeding) yaitu; f =0.05; f= 0.1; f =0.15; f= 0.2; f =0.25; f =0.3; f= 0.35; dan f= 0.4 mm/rev; Sedang cepatan potong ditetapkan V= 100 ; V= 150 ; dan V= 200. Variabel tetap dalam hal ini adalah dalaman potong (a), yaitu= 1 mm. Pemesinan dilakukan dalam dua kondisi yaitu kondisi bahan normal, dan kondisi bahan diraskan (hardening) Kekasaran teoritis menjelaskan bahwa nilai kasaran sebuah permukaan benda bubut tergantung pada feeding dan radius ujung pahat. Sebagaimana dituliskan dalam rumus 1 berikut; Ra = ( μm) [persamaan 1] dengan; R a f r = nilai kasaran = feeding (mm/rev) = radius ujung pahat (mm) III. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Hasil Hasil pemesinan S45C dengan, kondisi bahan normal (tidak diraskan) Kecepatan potong (V)=100 dilakukan sebanyak tiga tabel 1 Kecepatan potong (V)=150 dilakukan sebanyak tiga pada tabel 2 Kecepatan potong (V)=200 dilakukan sebanyak tiga pada tabel 3 Hasil pemesinan S45C dengan, kondisi bahan hardening (diraskan) Kecepatan potong (V)=100 dilakukan sebanyak tiga tabel 4 Kecepatan potong (V)=150 dilakukan sebanyak tiga tabel 5 Kecepatan potong (V)=200 dilakukan sebanyak tiga tabel 6 Pembahasan Pengaruh Laju Pemakanan dan Kecepatan Potong Kondisi S45C Normal Setiap data yang diperoleh dari pengukuran, terlihat adanya perubahan nilai kasaran permukaan. Secara umum, perubahan tersebut tidak menunjukkan naikan yang konstan,seperti nilai kasaran teoritis, melainkan berubah-ubah. Dan selalu diawal laju pemakanan dengan feeding (f)=0.05 mm/rev, menunjukan nilai kasaran yang tinggi, meskipun bukan yang tertinggi. Seperti ditunjukan dengan gambar 1. Pengaruh Laju Pemakanan dan Kecepatan Potong Kondisi S45C Hardening Sama seperti kondisi normal, kondisi hardening naikan nilai kasaran terlihat tidak konstan, melainkan berubah disetiap feedingnya. Feeding dengan f=0.05 mm/rev, juga terlihat lebih kasar dibanding f=0.1 atau 0.15 mm/rev. Dan selalu diawal laju pemakanan dengan feeding (f)=0.05 mm/rev, menunjukkan nilai kasaran yang tinggi, meskipun bukan yang tertinggi. Seperti ditunjukan dengan gambar 2. Pengaruh Bahan S45C Kondisi Normal dengan Kondisi Hardening Jika dianalisis data nilai kasaran pada masing-masing cepatan potong, perbedaan nilai kasaran tidak terlalu besar. Hanya saja kualitas kasaran agak lebih baik kondisi hardening, dibanding 235

4 Darius Yuhas, Pengaruh Laju Pemakanan.. kondisi normal. Hal ini disebabkan karena panas yang ditimbulkan akbibat gesekan pada ujung pahat, relative dapat mengubah radius ujung pahat menjadi lebih besar, sehingga hasil pemesinan lebih halus. Ini terlihat pada V=200 (tabel 9). Selanjutnya melalui tabel 7, 8, dan 9 dapat dilihat perbandingan nilai kasaran untuk setiap feeding dan cepatan potong, terhadap kondisi bahan normal dan diraskan (hardening) IV. KESIMPULAN Dilaju pemakanan ( feeding) 0.05 mm/rev pemesinan dengan cepatan potong 100, 150, dan 200, selalu didapatkan permukaan lebih kasar, dan saat proses pemesinan, timbul suara berisik. Ini disebabkan karena tidak terjadi penyayatan sempurna, lebih dominan terjadi gesekan. Namun di atas feeding 0.1 mm/rev tidak timbul lagi suara berisik tersebut. Pemesinan bahan S45C dengan cepatan potong 100, dan feeding 0.05 mm/rev, baik pada kondisi hardening maupun normal, tingkat kasaran yang terjadi cukup tinggi, seperti ditunjukan table-1 dan table-4. Permukaan benda rja kasar dan bergaris. Nilai kasaran terendah/kualitas permukaan paling halus terjadi pada cepatan potong 150, dengan f =0.1, mm/rev. baik pada kondisi normal yaitu; 0.44μm maupun hardening, yaitu; 0.47 μm. Sebaliknya kualitas permukaan benda rja paling kasar terjadi pada kondisi normal pemesinan dengan cepatan potong 200 dengan feeding 0.4 mm/rev, yaitu 4.75 μm. Pada umumnya pemesinan S45C kondisi hardening, memiliki tingkat kasaran lebih halus dibanding pemesinan S45C kondisi normal, terutama pada V=200. Ini disebabkan karena gesekan pada ujung pahat lebih tinggi, sehingga radius ujung pahat mejadi besar. V. DAFTAR PUSTAKA [1] Rochim, Taufiq, 2007, Klasifikasi Proses, Gaya dan Daya Mesin, Laboratorium Teknik Industri dan Metrologi Industri, Jurusan Teknik Mesin, FTI, ITB Bandung. [2] Rochim, Taufiq, 2007, Perkakas dan Sistem Pemerkakasan, Umur Pahat, Cairan Pendingin Pemesinan, Laboratorium Teknik Industri dan Metrologi Industri, Jurusan Teknik Mesin, FTI, ITB Bandung. [3] Rochim, Taufiq, Bandung 2007, Optimasi Proses Pemesinan, Ongkos Operasi, Laboratorium Teknik Industri dan Metrologi Industri, Jurusan Teknik Mesin, FTI, ITB. [4] Tooley, John R. CS, 1986, Numerical Methodes in Engineering Practice,, Holt, Rinehart And Winston, Inc, New York, [5] Kiswanto, Ganjar dkk., 2005, Pengaruh Parameter Pemesinan Terhadap Kualitas Permukaan Baja DF-3 (AISI 01) Yang Diraskan, Jurnal Teknologi Prodi Teknik Mesin Kekhususan, Teknik Manufaktur Universitas Indonesia, Depok. [6] Jonoadji, Ninuk dan Dewanto, Joni, 1999, Pengaruh Parameter Potong dan Geometri Pahat Terhadap Kekasaran Permukaan Pada Proses Bubut, Jurnal Teknik Mesin, Fakultas Teknik Industri Universitas Kristen Petra, Jakarta. [7] Susanto, Heru, 2004, Pengaruh Radius Ujung Pahat, Kecepatan Potong, dan Laju Pemakanan Terhadap Kekasaran Permukaan Baja St70 Pada Proses Bubut CNC, Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah, Malang [8] Boothroyd, G., 1975, Fundamental of Metal Machining and Machine Tool, Hemisphere Publishing Co. 236

5 POLITEKNOLOGI VOL. 11 NO. 3, SEPTEMBER 2012 [9] Daniel P., 2003, Hard Turning and the Machine Tool, Hardinge Inc. Tabel 1: Hasil Nilai Kekasaran S45C Kondisi Normal, dengan V= Tabel 2: Hasil Nilai Kekasaran S45C Kondisi Normal, dengan V= Tabel 3: Hasil Nilai Kekasaran S45C Kondisi Normal, dengan V= Tabel 4: Hasil Nilai Kekasaran S45C Kondisi Hardening, dengan V= Tabel 5: Hasil Nilai Kekasaran S45C Kondisi Hardening, dengan V=

6 Darius Yuhas, Pengaruh Laju Pemakanan.. Tabel 6: Hasil Nilai Kekasaran S45C Kondisi Hardening, dengan V= ,00 6,00 Nilai Kekasaran (mikron) 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 Ra Teoritis V100 V150 V200 Poly. (Ra Teoritis) Poly. (V100) Poly. (V150) Poly. (V200) 0,00-8,33E-16 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 Feeding (mm/rev) 7,00 Gambar 1: Grafik Nilai Kekasaran S45C dengan kodisi Normal Nilai Kekasaran (mikronmeter) 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 Feeding (mm/rev) Ra Teoristis V100 V150 V200 Poly. (Ra Teoristis) Poly. (V100) Poly. (V150) Poly. (V200) Gambar 2: Grafik Nilai Kekasaran S45C dengan kodisi Hardening 238

7 POLITEKNOLOGI VOL. 11 NO. 3, SEPTEMBER 2012 Tabel 7: Perbandingan Nilai Kekasaran S45C kondisi Normal dan Kondisi Hardening Kec.Potong (V) 100 dengan V=100 Kondisi S45C Normal Hardening Tabel 8: Perbandingan Nilai Kekasaran S45C kondisi Normal dan Kondisi Hardening 150 dengan V= Normal Hardening Tabel 9: Perbandingan Nilai Kekasaran S45C kondisi Normal dan Kondisi Hardening 200 dengan V= Normal Hardening 239

8 Darius Yuhas, Pengaruh Laju Pemakanan.. 240