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

  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 021-7863530, e-mail

  

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 m/min. 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 m/min, 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 m/min, 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 kekasaran 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 kecepatan potong (cutting speed) yaitu; 100, 150, dan 200 m/min. Radius

ujung pahat adalah 0.8 mm. Terbukti bahwa, ada pengaruh perubahan nilai laju pemakanan

dan kecepatan potong, terhadap nilai kekasaran permukaan, baik pada kondisi bahan normal

maupun bahan yang dikeraskan. Perubahan nilai kekasaran 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, kekasarannya meningkat, dan terbesar pada feeding 0.4 mm/rev. Secara umum, bahan

yang dikeraskan nilai kekasaran lebih baik dari pada bahan kondisi normal, ini disebabkan

karena radius ujung pahat relative membesar akibat panas yang ditimbulkan dari gesekan.

Nilai kekasaran optimum, adalah 0.44μm (kondisi normal) dan 0.47μm (kondisi hardening),

dengan kecepatan potong (V)=150m/min, feeding (f)= 0.1mm/rev. Dan nilai kekasaran tertinggi

2.1μm hingga 4.75μm ada pada V=100, V=150, dan V=200m/min, dengan f= 0.25 hingga 0.4

mm/rev (baik normal maupun hardening)

  Darius Yuhas, Pengaruh Laju Pemakanan ……………..

PENDAHULUAN

  234

  Kata kunci : Laju Pemakanan, Kecepatan Potong, dan Kekasaran Permukaan I.

  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, kekasaran dipengaruhi oleh kecepatan potong (cutting speed), laju pemakanan (feeding), kekerasan benda kerja (work), dan kedalaman potong (depth of cut) Nilai kekasaran 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 bengkel reparasi kecil, maupun peralatan besar, menyimpang dari nilai kekasaran yang diinginkan. Beberapa penyimpangan pemesinan yang dijumpai;

  1. Kedalaman potong terlalu kecil, 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 kejut, kecepatan 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 kerja, banyak ditemukan lebih kasar atau lebih halus dari spesifikasi kekasaran yang diminta. Penyebabnya sangat luas, namun setelah dilakukan pengamatan, penyebabnya bermacam-macam, diantaranya pahat tumpul, kecepatan potong rendah, ujung pahat sudah aus, tidak menggunakan pendingin. Namun ada pula yang disebabkan oleh ketidakpastian menetapkan laju pemakanan dan kecepatan potong pahat. Hal ini bisa dipahami, karena belum ada petunjuk atau standar operasional kerja untuk mengerjakannya. Oleh karena itu, penulis melakukan penelitian untuk mengetahui nilai kekasaran yang disebabkan oleh pengaruh laju pemakan pahat dan kecepatan potong, pada bahan S45C, baik untuk bahan yang tidak dikeraskan maupun yang dikeraskan. Bahan S45C, banyak dipakai untuk poros mesin beban sedang, dan pasak-pasak (keys). 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 kekasaran terhadap; 1.

  Laju pemakanan (feeding) dan kecepatan potong (speed) yang berubah; 2. Nilai dan Tingkat Kekasaran bahan

  S45C kondisi Normal, maupun Hardening.

  3. Dengan diketahuinya nilai dan tingkat kekasaran yang dicapai oleh tiap laju pemakanan dankecepatan potong tertentu, maka dapat POLITEKNOLOGI VOL. 11 NO. 3, SEPTEMBER 2012 dihitung waktu pemesinan yang optimal.

  Metoda Pemesinan dilakukan dalam dua kondisi yaitu kondisi bahan normal, dan kondisi bahan dikeraskan (hardening) penelitian adalah eksperimental, yaitu melakukan pemesinan S45C langsung pada mesin bubut CNC. Hasil pemesinan lalu diukur kekasaran 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 kecepatan potong ditetapkan V= 100 m/min; V= 150 m/min; dan V= 200 m/min. Variabel tetap dalam hal ini adalah kedalaman potong (a), yaitu= 1 mm.

  Ra = ( μm)

  Jika dianalisis data nilai kekasaran pada masing-masing kecepatan potong, perbedaan nilai kekasaran tidak terlalu besar. Hanya saja kualitas kekasaran agak lebih baik kondisi hardening, dibanding

  Pengaruh Bahan S45C Kondisi Normal dengan Kondisi Hardening Sama seperti kondisi normal, kondisi hardening kenaikan nilai kekasaran 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 kekasaran yang tinggi, meskipun bukan yang tertinggi. Seperti ditunjukan dengan gambar 2.

  Pembahasan Pengaruh Laju Pemakanan dan Kecepatan Potong Kondisi S45C Normal Pengaruh Laju Pemakanan dan Kecepatan Potong Kondisi S45C Hardening Setiap data yang diperoleh dari pengukuran, terlihat adanya perubahan nilai kekasaran permukaan. Secara umum, perubahan tersebut tidak menunjukkan kenaikan yang konstan,seperti nilai kekasaran teoritis, melainkan berubah-ubah. Dan selalu diawal laju pemakanan dengan feeding (f)=0.05 mm/rev, menunjukan nilai kekasaran yang tinggi, meskipun bukan yang tertinggi. Seperti ditunjukan dengan gambar 1.

  Pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali. Hasil pengukuran dapat dilihat tabel 6

  Kecepatan potong (V)=200 m/min

  Pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali. Hasil pengukuran dapat dilihat tabel 5

  Kecepatan potong (V)=150 m/min

  Pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali. Hasil pengukuran dapat dilihat tabel 4

  Hasil pemesinan S45C dengan, kondisi bahan hardening (dikeraskan) Kecepatan potong (V)=100 m/min

  Pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali. Hasil pengukuran dapat dilihat pada tabel 3

  Kecepatan potong (V)=200 m/min

II. METODE PENELITIAN

  Pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali. Hasil pengukuran dapat dilihat pada tabel 2

  Kecepatan potong (V)=150 m/min

  Pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali. Hasil pengukuran dapat dilihat tabel 1

  Hasil Hasil pemesinan S45C dengan, kondisi bahan normal (tidak dikeraskan) Kecepatan potong (V)=100 m/min

  = radius ujung pahat (mm)

  μm) r

  f = feeding (mm/rev) = nilai kekasaran (

  R a

  [persamaan 1] Kekasaran teoritis menjelaskan bahwa nilai kekasaran sebuah permukaan benda bubut tergantung kepada feeding dan radius ujung pahat. Sebagaimana dituliskan dalam rumus 1 berikut; dengan;

III. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

  Darius Yuhas, Pengaruh Laju Pemakanan ……………..

V. DAFTAR PUSTAKA

IV. KESIMPULAN

  Jurnal Teknologi Prodi Teknik Mesin Kekhususan, Teknik Manufaktur Universitas Indonesia, Depok.

  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 Dikeraskan,

  1999, Pengaruh Parameter Potong

  [6] Jonoadji, Ninuk dan Dewanto, Joni,

  [3] Rochim, Taufiq, Bandung 2007,

  dan Geometri Pahat Terhadap Kekasaran Permukaan Pada Proses Bubut, Jurnal Teknik Mesin,

  Fakultas Teknik Industri Universitas Kristen Petra, Jakarta. [7]

  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.

  Optimasi Proses Pemesinan, Ongkos Operasi, Laboratorium

  Industri dan Metrologi Industri, Jurusan Teknik Mesin, FTI, ITB Bandung.

  236

  Pemesinan bahan S45C dengan kecepatan potong 100m/min, dan

  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 m/min (tabel 9). Selanjutnya melalui tabel 7, 8, dan 9 dapat dilihat perbandingan nilai kekasaran untuk terhadap kondisi bahan normal dan dikeraskan (hardening)

  Dilaju pemakanan ( feeding) 0.05

  mm/rev pemesinan dengan kecepatan

  potong 100 m/min, 150 m/min, dan 200

  m/min , 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.

  feeding 0.05 mm/rev, baik pada

  dan Sistem Pemerkakasan, Umur Pahat, Cairan Pendingin Pemesinan, Laboratorium Teknik

  kondisi hardening maupun normal, tingkat kekasaran yang terjadi cukup tinggi, seperti ditunjukan table-1 dan table-4. Permukaan benda kerja kasar dan bergaris. Nilai kekasaran terendah/kualitas permukaan paling halus terjadi pada kecepatan potong 150 m/min, dengan f =0.1, mm/rev. baik pada kondisi normal yaitu; 0.44

  μm maupun hardening, yaitu; 0.47 μm.

  Sebaliknya kualitas permukaan benda kerja paling kasar terjadi pada kondisi normal pemesinan dengan kecepatan potong 200 m/min dengan feeding 0.4 mm/rev, yaitu 4.75 μm.

  Pada umumnya pemesinan S45C kondisi hardening, memiliki tingkat kekasaran lebih halus dibanding pemesinan S45C kondisi normal, terutama pada V=200 m/min. Ini disebabkan karena gesekan pada ujung pahat lebih tinggi, sehingga radius ujung pahat mejadi besar.

  [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

Susanto, Heru, 2004, Pengaruh

  POLITEKNOLOGI VOL. 11 NO. 3, SEPTEMBER 2012 [9]

  0.25

  4.65 Rata-Rata (μm)

  0.83

  0.66

  0.74

  

1.42

  2.14

  2.74

  3.43

  4.75 Tabel 4: Hasil Pengukuran Nilai Kekasaran S45C Kondisi Hardening, dengan V= 100

m/min

  Pengukuran ke feeding (f) mm/rev

  0.05

  0.1

  0.15

  

0.2

  0.3

  0.4 1 0.855 0.666 0.739 1.434 2.134 2.715 3.478 4.925 2 0.924 0.597 0.736 1.373 2.111 2.766 3.459 4.679

  0.1

  0.4 1 1.257 0.466 0.839 1.247 1.598 2.137 2.883 3.448 2 1.458 0.467 0.803 1.325 1.614 2.106 2.871 3.541 3 1.509 0.483 0.802

  0.35

  0.3

  0.25

  

0.2

  0.15

  0.05

  0.35

  

m/min

Pengukuran ke feeding (f) mm/rev

  Tabel 5: Hasil Pengukuran Nilai Kekasaran S45C Kondisi Hardening, dengan V= 150

  3.45 Rata-Rata (μm) 2.393 1.889 1.683 1.364 1.722 2.407 3.423 3.481

  3.54 3 2.351 2.091 1.788 1.44 1.642 2.054 3.571

  1.86 2.639 3.359

  0.4 1 2.366 1.827 1.74 1.389 1.665 2.529 3.339 3.452 2 2.462 1.749 1.521 1.264

  3

0.71 0.708 0.739 1.444 2.181 2.725 3.357

  0.35

  Daniel P., 2003, Hard Turning and the Machine Tool, Hardinge Inc. Tabel 1: Hasil Pengukuran Nilai Kekasaran S45C Kondisi Normal, dengan V= 100

  0.15

  

m/min

Pengukuran ke feeding (f) mm/rev

  0.05

  0.1

  0.15

  

0.2

  0.25

  0.3

  0.35

  0.4 1 1.581 1.314 1.095 1.273 2.065 2.761 3.821 4.21

3 1.641 1.763 1.104 1.221 2.199 2.848 3.722 4.155

  Rata-Rata (μm) 1.645 1.541 1.112 1.266 2.111 2.900 3.583 4.288

  Tabel 2: Hasil Pengukuran Nilai Kekasaran S45C Kondisi Normal, dengan V= 150

  

m/min

Pengukuran ke feeding (f) mm/rev

  0.05

  0.1

  0.2

  0.3

  Pengukuran ke

  0.25

  

0.2

  0.15

  0.1

  0.05

  feeding (f) mm/rev

  Tabel 3: Hasil Pengukuran Nilai Kekasaran S45C Kondisi Normal, dengan V= 200 m/min.

  0.25

  3.26 4.091 Rata-Rata (μm) 1.553 0.443 0.731 1.096 1.805 2.417 3.259 4.072

  4.04 2 1.685 0.41 0.78 1.056 1.79 2.497 3.268 4.085 3 1.745 0.449 0.714 1.128 1.813 2.381

  1 1.228 0.47 0.699 1.105 1.811 2.374 3.248

  0.4

  0.35

  0.3

  1.22 1.623 2.236 2.802 3.533 Rata-Rata (μm) 1.408 0.472 0.815 1.264 1.612 2.160 2.852 3.507

  Ra Teoristis V100 V150 V200 Poly. (Ra Teoristis) Poly. (V100) Poly. (V150) Poly. (V200)

  0.4 1 0.945 0.635 0.655 1.369 1.731 2.249 3.034

  0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 N il a i K ek a sa ra n ( m ik ro n m et er) Feeding (mm/rev)

  0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00

  N ila i Ke k a sa ra n ( m ik ro n ) Feeding (mm/rev) Ra Teoritis V100 V150 V200 Poly. (Ra Teoritis) Poly. (V100) Poly. (V150) Poly. (V200)

  0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00

  Gambar 1: Grafik Nilai Kekasaran S45C dengan kodisi Normal Gambar 2: Grafik Nilai Kekasaran S45C dengan kodisi Hardening

  3 0.98 0.643 0.689 1.286 1.709 2.326 3.004 4.401 Rata-Rata (μm) 0.935 0.630 0.688 1.316 1.727 2.302 2.999 4.330

  2 0.88 0.611 0.719 1.293 1.741 2.332 2.96 4.369

  4.22

  0.35

  Darius Yuhas, Pengaruh Laju Pemakanan ……………..

  0.3

  0.25

  

0.2

  0.15

  0.1

  0.05

  

m/min

Pengukuran ke feeding (f) mm/rev

• 8,33E-16 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

  238 Tabel 6: Hasil Pengukuran Nilai Kekasaran S45C Kondisi Hardening, dengan V= 200 POLITEKNOLOGI VOL. 11 NO. 3, SEPTEMBER 2012

  Tabel 7: Perbandingan Nilai Kekasaran S45C kondisi Normal dan Kondisi Hardening Kec.Potong (V)

  dengan V=150 m/min

  3.43

  2.74

  2.14

  1.42

  0.74

  0.66

  0.83

  dengan V=200 m/min

  1.553 0.443 0.731 1.096 1.805 2.417 3.259 4.072 Normal 1.408 0.472 0.815 1.264 1.612 2.160 2.852 3.507 Hardening Tabel 9: Perbandingan Nilai Kekasaran S45C kondisi Normal dan Kondisi Hardening 200 m/min

  Tabel 8: Perbandingan Nilai Kekasaran S45C kondisi Normal dan Kondisi Hardening 150 m/min

  dengan V=100 m/min

  0.4 100 m/min 1.645 1.541 1.112 1.266 2.111 2.900 3.583 4.288 Normal 2.393 1.889 1.683 1.364 1.722 2.407 3.423 3.481 Hardening

  0.35

  0.3

  0.25

  0.2

  0.15

  0.1

  0.05

  feeding (f) mm/rev Kondisi S45C

  4.75 Normal 0.935 0.630 0.688 1.316 1.727 2.302 2.999 4.330 Hardening

  Darius Yuhas, Pengaruh Laju Pemakanan ……………..

  240