CBN dengan serbuk titanium nitride sehingga dapat meningkatkan umur pahat menjadi lima kali Baggio, 1996.
2.3. Bahan Pahat
2.3.1. Syarat Dan Jenis-Jenis Bahan Pahat Prinsip dasar pemesinan adalah kemampuan ketangguhan toughness pahat
terhadap benda kerja. Banyak perkembangan pada bahan pahat guna meningkatkan kemampumesinan dimana geometri dan bahan pahat merupakan hal yang perlu di
pertimbangkan. Syarat bahan pahat yang harus dipenuhi mencakup: 1 kekerasan terutama pengerasan karena panas, dengan tujuan untuk
menjaga suhu pemotongan dan mencegah perubahan bentuk plastik Plastic Deformation.
2 ketangguhannya harus dapat menahan beban yang tiba–tiba. 3 rendah sifat adhesi terhadap benda kerja untuk mencegah BUE.
4 rendah penyerapan solubility pahat terhadap unsur benda kerja untuk mencegah aus pahat.
5 tahan aus untuk mendapatkan umur pahat yang panjang dan 6 kemampuan kesetimbangan secara kimia terhadap pengaruh benda kerja
Kalpakjian, 1995. Kekerasan yang rendah dan daya adhesi yang tinggi tidak diinginkan sebab mata
potong akan terdeformasi, terjadi keausan tepi dan keausan kawah yang besar. Keuletan yang rendah serta ketahanan beban kejut termal yang kecil mengakibatkan rusaknya mata
Universitas Sumatera Utara
potong maupun retak mikro yang menimbulkan kerusakan fatal. Pada umumnya kekerasan dan daya tahan termal yang di pertinggi selalu diikuti oleh penurunan keuletan.
Berbagai penelitian dilakukan untuk mempertinggi kekerasan dan menjaga supaya keuletan tidak terlalu rendah sehingga pahat tersebut dapat digunakan pada kecepatan
tinggi. Hal ini dapat dimaklumi karena peninggian kecepatan potong berarti menaikkan produktivitas.
Pada mulanya untuk memotong baja digunakan baja karbon tinggi sebagai bahan perkakas potong dimana kecepatan potong pada waktu itu hanya boleh mencapai sekitar
10mmenit. Berkat kemajuan teknologi, kecepatan potong ini dapat dinaikkan sehingga mencapai sekitar 700mmenit yaitu dengan menggunakan CBN Cubic Boron Nitride.
Jenis-jenis pahat yang di pakai pada proses pemesinan adalah: 1.
Baja Karbon High Carbon Steels 2.
HSS High Speed Steels 3.
Paduan Cor Nonferro Cast Nonferrous Alloys 4.
Karbida Cemented Carbides 5.
Keramik Ceramics 6.
CBN Cubic Boron Nitride 7.
Intan Sinteran Diamonds and Natural Diamonds
Untuk menetapkan jenis pahat yang tepat, maka perlu pertimbangan pemilihan berdasarkan pada sifat-sifat pahat yang berhubungan dengan kekerasan kekuatan dan
ketangguhan seperti yang tertera pada Gambar 2.8 dan 2.9 serta Tabel 2.1.
Universitas Sumatera Utara
Sumber : Kalpakjian 1995
Gambar 2.8 Tingkat kekerasan panas dan ketahanan aus pahat terhadap kekuatan dan ketangguhan.
Sumber : Kalpakjian 1995
Gambar 2.9 Tingkat kekerasan dan ketahanan aus pahat terhadap temperatur
Intan, CBN Aluminium Oksida HIP
Aluminium Oksida + 30, Titanium Karbida
Silikon Nitride Carmet
Karbida bersalut Karbida
HSS K
e ke
ra s
a n
P a
n a
s d
a n
K e
ta h
a n
a n
A u
s
Kekuatan dan Ketangguhan
200 400
55 60
65 70
75 80
85 90
95
600 800
1000 1200
1400 20
25 30
35 40
45 50
55 60
65 70
100 300
500 700
Temperatur
o
F K
e ke
ra sa
H R
A C
a rb
o n
T o
o l S
te a
ls Carb
ida Ceramics
Cast A lloys
H ig
h S pe
ed S
te als
H R
C
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2. 1 Perbandingan sifat pahat
Bahan pahat Kecepatan Temperatur
Kekerasan HRA
potong kekerasan panas mmenit
C
Baja Karbon 10 300 60 HSS 25 – 65 650 83 – 86
Paduan Kobalt Cor 50 – 200 925 82 – 84 Karbida
÷ 650 1200 90 – 95 Keramik 330 – 650 2000 91 – 95
CBN 500 – 800 1300 4000 – 5000 HK Intan 300 – 1500 650 7000 – 8000 HK
Sumber : Kalpakjian 1995 dan Rochim T 1993
2.3.2. Pahat CBN Cubic Boron Nitride CBN termasuk jenis keramik. Diperkenalkan oleh GE USA,1957,”Borazon”.
Dibuat dengan penekanan panas HIP, 60 kbar, 1500
o
C sehingga serbuk graphit putih Nitrida Boron dengan struktur atom heksagonal berubah menjadi struktur kubik. Pahat
sisipan CBN dapat dibuat dengan menyinter serbuk BN tanpa atau dengan material pengikat Al
2
O
3
Afinitas pahat CBN terhadap baja sangat kecil dan tahan terhadap perubahan reaksi kimiawi sampai dengan temperatur pemotongan 1300
, TiN atau Co. Hot hardness CBN ini sangat tinggi. CBN dapat digunakan untuk pemesinan berbagai jenis baja dalam keadaan dikeraskan hardened steel, besi
tuang, HSS maupun karbida semen.
o
C kecepatan potong yang tinggi. Saat ini harga pahat CBN masih sangat mahal sehingga belum terdapat laporan
yang komprehensif mengenai pahat CBN. Oleh karena pertimbangan diatas maka pahat dalam penelitian ini difokuskan pada CBN Cubic Boron Nitride untuk proses dengan
kecepatan potong yang tinggi,keras dan kering.
Universitas Sumatera Utara
2. 4. Bahan Logam dan Bahan Rekayasa
2.4.1 Bahan Logam Ferro Bahan logam ferro adalah suatu logam yang memiliki dasar paduan besi ferrous,
sedangkan unsur lain hanyalah sebagai unsur tambahan untuk mendapatkan sifat bahan sesuai dengan aplikasi dalam penggunaannya.
Bahan logam ferro diantaranya adalah: 1.
Besi Tempa Wrought Iron 2.
Baja Karbon Carbon Steel 3.
Baja Paduan 4.
Baja dan Besi Tuang 2.4.2 Bahan Logam Non Ferro
Bahan logam Non Ferro adalah bahan yang memiliki unsur logam tetapi tidak ada unsur besi ferrous.
Bahan logam non ferro diantaranya adalah: 1.
Aluminium 2.
Magnesium dan paduannya 3.
Tembaga dan paduannya 4.
Nikel dan paduannya 5.
Seng dan paduannya 6.
Titanium dan paduannya 7.
Timah hitam dan paduannyaPb 8.
Timah putih dan paduannya Tin
Universitas Sumatera Utara
2.4.3 Sifat Dan Karakteristik Logam Logam mempunyai beberapa sifat antara lain: sifat mekanis, sifat fisika, sifat
kimia dan sifat pengerjaan. Sifat mekanis adalah kemampuan suatu logam untuk menahan beban yang diberikan pada logam tersebut. Pembebanan yang diberikan dapat
berupa pembebanan statis besar dan arahnya tetap, ataupun pembebanan dinamis besar dan arahnya berubah. Yang termasuk sifat mekanis pada logam, antara lain: kekuatan
bahan strength, kekerasan elastisitas, kekakuan, plastisitas, kelelahan bahan, sifat fisika, sifat kimia, dan sifat pengerjaan. Kekuatan strength adalah kemampuan material untuk
menahan tegangan tanpa kerusakan. Beberapa material seperti baja struktur, besi tempa, alumunium, dan tembaga mempunyai kekuatan tarik dan tekan yang hampir sama.
Ukuran kekuatan bahan adalah tegangan maksimumnya, atau gaya terbesar persatuan luas yang dapat ditahan bahan tanpa patah. Untuk mengetahui kekuatan suatu material
dapat dilakukan dengan pengujian tarik, tekan, atau geser. Kekerasan hardness adalah ketahanan suatu bahan untuk menahan pembebanan yang dapat berupa goresan atau
penekanan. Kekerasan merupakan kemampuan suatu material untuk menahan takik atau kikisan. Kekakuan adalah ukuran kemampuan suatu bahan untuk menahan perubahan
bentuk atau deformasi setelah diberi beban. Kelelahan bahan adalah kemampuan suatu bahan untuk menerima beban yang berganti-ganti dengan tegangan maksimum diberikan
pada setiap pembebanan. Elastisitas adalah kemampuan suatu bahan untuk kembali ke bentuk semula setelah menerima beban yang mengakibatkan perubahan bentuk.
Elastisitas merupakan kemampuan suatu material untuk kembali ke ukuran semula setelah gaya dari luar dilepas. Elastisitas ini penting pada semua struktur yang
Universitas Sumatera Utara
mengalami beban yang berubah-ubah terlebih pada alat-alat dan mesin-mesin presisi. Plastisitas adalah kemampuan suatu bahan padat untuk mengalami perubahan bentuk
tetap tanpa ada kerusakan. Sifat fisika adalah karakteristik suatu bahan ketika mengalami peristiwa fisika seperti adanya pengaruh panas atau listrik. Yang termasuk sifat-sifat
fisika adalah sebagai berikut: Titik lebur, Kepadatan, Daya hantar panas, dan daya hantar listrik. Sifat kimia adalah kemampuan suatu logam dalam mengalami peristiwa korosi.
Korosi adalah terjadinya reaksi kimia antara suatu bahan dengan lingkungannya. Secara garis besar ada dua macam korosi, yaitu korosi karena efek galvanis dan reaksi kimia
langsung.
2.4.4 Pemilihan Bahan Baja AISI 4140 Baja didefenisikan sebagai paduan antara besi Fe dan karbon, dengan
kandungan karbon tidak lebih dari 1,7. Baja karbon yang memiliki satu atau lebih unsur paduan disebut baja paduan alloy steel unsur paduan utama adalah : Chromium
Cr, Nikel Ni, Vanadium V, Molibdenum Mo, dan Tungsten W, unsur-unsur paduan ini berpengaruh terhadap sifat mekanik baja Alamsyah, 1993. Kekerasan adalah
salah satu sifat mekanik baja yang dapat dirubah melalui perlakuan panas Heat treatment, tapi tidak semua jenis baja dapat dirubah kekerasannya melalui perlakuan
panas. Kelompok material baja yang dapat dirubah kekerasannya melalui perlakuan panas adalah kelompok baja perkakas tool material.
Landing gear pada pesawat terbang adalah komponen peralatan pada pesawat terbang yang terbuat dari baja perkakas. Kekerasan komponen ini basanya berkisar antara
Universitas Sumatera Utara
54 sd 62 HRC. AISI 4140 memiliki kemampuan mesin, stabilitas dimensi saat mengalami perlakuan panas heat treatment, dengan kekerasan permukaan yang tinggi.
Pada proses perlakuan panas temperatur adalah variabel utama yang sangat berpengaruh terhadap perubahan sifat mekanik bahan, dimana masing-masing bahan memiliki level
temperatur dan menggunakan media pendingin spesifik saat dilakukan proses perlakuan panas. Untuk komposisi bahan AISI 4140 dapat dilihat pada tabel 2.2 dan mekanikal
properties dapat dilihat pada tabel 2.3.
Tabel 2.2 Mechanical Properties Bahan AISI 4140 Mechanical Properties
Nilai Elastis Nmm
2
Kekuatan Tarik Nmm 864
2
Mulur 16.4
976
Mampat 61.6
Sumber: Material Test Certificate Suminsurya Mesindolestari
Tabel 2.3 Komposisi Kimia Bahan AISI 4140 Unsur
C Si
Mn S
P Ni
Cr Mo
Cu Komposisi Kimia 0.42 0.32
0.85 0.004 0.009 0.16
1.08 0.25 0.20
Standar Spesifikasi AISI 4140 dengan kekerasan 29 HRC
Sumber: Material Test Certificate Suminsurya Mesindolestari
Universitas Sumatera Utara
2.5. Proses Pembubutan
