III. METODOLOGI PENELITIAN A. Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Proses Produksi Jurusan Teknik mesin Universitas Lampung untuk proses milling (frais) specimen uji dan Laboratorium Metrologi Industri Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung untuk uji kekasaran spesimen yang telah diberi perlakuan. B. Alat Dan Bahan Adapun bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah: 1. Material yang digunakan paduan magnesium Adapun material yang digunakan pada penelitian ini adalah paduan magnesium. Dengan sifat-sifat fisik seperti yang terdapat pada tabel 3.1. Gambar 3.1 Benda kerja Magnesium Dimensi benda kerja pada gambar 3.1 adalah adalah 30 x 15 x 10 cm.
36 Tabel 3.1. Sifat Fisik Magnesium Sifat fisik Titik Cair, K Titik Didih, K Energi Ionisasi 1 Energi Ionisasi 11 Paduan Magnesium 922 K 1380 K 738 kj/mol 1450 kj/mol Elektronegatifitas 1,31 Kerapatan massa (ρ) 1,74 g/cm 3 Potensial reduksi standar -2,38 Jari-jari atom Kapasitas Panas Potensial Ionisasi Konduktivitas Kalor Entalpi Penguapan Entalpi Pembentukan 1,60 A 1,02 J/gK 7,646 Volt 156 W/mK 127,6 kj/mol 8,95 kj/mol Sumber : www.efunda.com Sifat Mekanik Paduan Magnesium Rapat massa magnesium adalah 1,738 gram/cm3. Magnesium murni memiliki kekuatan tarik sebesar 110 N/mm2 dalam bentuk hasil pengecoran (Casting).(www.efunda.com) Sifat Kimia Paduan Magnesium 1. Magnesium oksida merupakan oksida basa sederhana. 2. Reaksi dengan air:
37 MgO + H 2 O --> Mg(OH) 2 3. Reaksi dengan udara: menghasilkan MO dan M 3 N 2 jika dipanaskan. 4. Reaksi dengan Hidrogen: tidak bereaksi 5. Reaksi dengan klor: M + X 2 --> (dipanaskan) --> MX 2 (garam) ( www.efunda.com) Tabel 3.2 Komposisi kimia magnesium Unsur Mg Si Cu Al Mn Cl Na Other Impurities Total Impurities % 99, 94 0,00 17 0,0 03 0,00 3 0,00 17 0,00 1 0,0 03 0,016 0,06 Sumber : CV. Mitra Agung Jaya (2011) Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah: 1. Mesin freis Mesin ini digunakan untuk proses pemesinan spesimen. Mesin Freis yang digunakan adalah mesin freis vertical tipe mount and knee.
38 Penguat spindel Spindel Dudukan Meja Kerja Handle Tombol On/Of Gambar 3.2 Mesin freis Spesifikasi mesin ini adalah: Ukuran meja kerja minimum 240 mm X 940 mm Alur T meja kerja 16 mm X 65 mm X 3 mm Kecepatan putar poros utama 100 Rpm- 1000 Rpm Kecepatan asutan pada sumbu X dan Y : 3000mm/menit- Kecepatan asutan pada sumbu Z : 1500 mm/menit Motor penggerak poros utama minimum : 1,5 kw,3 phase 380V Ketelitian gerakan (yang tercantum pada display digital) 0,01 mm Daerah kerja memanjang :450 mm Daerah kerja melintang :300 mm Daerah kerja vertikal : 400 mm
39 2. Alat uji kekasaran Gambar 3.3. Alat Uji Kekasaran (sumber : degeshouse.blogspot.com) 3. Vortex tube Digunakan untuk menyuplai udara dingin untuk proses pendinginan pada dry machining. Pipa Vortex Chamber Pressure gauge Selang udara Katup 3. Stopwatch Gambar 3.4 Vortex tube (sumber : Wikipedia.org) Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu pemesinan yang dijalankan. 4.Termometer Alat digital yang digunakan untuk pengukur suhu yang keluar dari vortex tube.
40 6.Pahat HSS Pahat HSS digunakan sebagai alat pengefreisan magnesium. Pahat yang digunakan ini adalah pahat freis end miling dengan empat mata pahat. Gambar 3.5 Pahat HSS 5. Kompresor Digunakan untuk menyuplai tekanan udara masuk ke vortex tube,sehingga menghasilkan udara dingin. Gambar 3.6 Kompresor 6. Kunci ragum Digunakan untuk penguncian specimen dan mengatur posisi pahat pada mesin bubut. 7. Jangka sorong Jangka sorong digunakan untuk mengukur diameter benda kerja sebelum dan setelah pemesinan pada tiap fase.
41 C. Prosedur Penelitian Prosedur penelitan pada tugas akhir ini tebagi menjadi beberapa tahapan antara lain sebagai berikut : 1. Persiapan Spesimen Pada tahapan ini dilakukan pembuatan specimen base material sesuai dimensi (30 x 15 x 10 cm) pada gambar : Gambar 3.7 Magnesium Ada pun langkah-langkah pembuatan base material adalah sebagai berikut: a. Mengalibrasi alat ukur panjang berupa jangka sorong. b. Mengukur dan menandai material sesuai dimensi base material. c. Memotong material yang telah ditandai pada poin b menggunakan gergaji. 2. Instalasi vortex tube Pada tahapan ini dilakukan instalasi vortex tube berupa penyambungan antara kompresor, pressure gauge valve dan vortex chamber ke mesin freis.
42 Gambar 3.8 Instalasi Vortex Tube (sumber: degeshouse.blogspot.com) 3. Proses pengefreisan spesimen Tahapan ini dilakukan proses pengefreisan spesimen. Parameter tersebut digunakan untuk memproses pengefreisan benda kerja menggunakan udara kering dan pendingin (dry machining) sebagai pendingin mata pahat. Adapun tahapan pelaksanaan proses pengefreisan adalah sebagai berikut: a. Melakukan uji jalan (set up) mesin freis. b. Menguji kemampumesinan dengan parameter potong pada kondisi ekstrem. c. Menentukan kondisi pemotongan ( temperatur, tekanan vortex, kecepatan pemotongan, kecepatan makan, kedalaman potong ). d. mengamati dan menganalisa kondisi spesimen saat pemotongan e. Mengumpulkan data hasil penelitian berupa data nilai kekasaran saat proses pemesinan, seperti pada tabel berikut ini:
43 Tabel 3.3 Parameter Pengujian No Suhu Pendingin Kecepatan Potong/ v (m/min) Gerak Makan/f (mm/rev) 1. 15 o C,5 atm 22,86.n=910 0,15 2. 15 o C, 5 atm 32,15.n=1280 0,2 3. 15 o C, 5 atm 42,7.n=1700 0,25 4. Pengukuran kekasaran Pada tahapan ini dilakukan pengukuran kekasaran terhadap permukaan magnesium yang telah di mesin, yaitu berupa pengukuran kekasaran permukaan menggunakan alat surface tester. Pada tiap-tiap pengukuran kekasaran permukaan dilakukan sebanyak 3 kali. Hal ini guna memperoleh hasil pengukuran yang lebih akurat dan meminimalisir eror. Adapun langkah-langkah pengukuran kekasaran permukaan adalah sebagai berikut : a. Kalibrasi alat surface tester b. Pengukuran kekasaran permukaan spesimen dengan menggunakan surface tester. c. Semua data hasil pengukuran di scan untuk di olah dan dilakukan pembahasan. d. Hasil pengukuran kekasaran permukaan magnesium ditabulasikan kedalam tabel dibawah.
44 Tabel 3.4 Hasil Pengujian Suhu : 15 o C Kecepatan potong (m/min) : Gerak makan (mm/rev) : Kedalaman potong (mm) : Diameter pahat (mm) : Waktu (menit) Kekasaran ( mikronmeter)
45 D. Diagram Alir Penelitian Mulai Pengajuan tema penelitian dan penelusuran literatur Survey ketersediaan alat : Vortex Tube Mesin freis Mikroskop, dll Penyediaan bahan : Magnesium Pahat Menentukan suhu terbaik vortex tube, 15 C. Proses Pengefreisan dengan kondisi yang telah ditentukan. Persiapan thermometer untuk pengukuran suhu vortex tube Foto pengujian pengefreisan magnesium Pengukuran Kekasaran permukaan spesimen Foto scan pengukuran kekasaran Data hasil pengujian Analisa data dan Pembahasan Simpulan dan Saran Selesai Gambar 3.9 Diagram alir (flow chart) penelitian