Gambar 2.8 Geram Tidak Kontinu
Discontinuous chips
Sumber : Matthew et. al, 2001
2.5.3 Lingkaran Gaya Pembentukan Geram Lingkaran Merchant
Suatu analisis mekanisme pembentukan geram yang dikemukakan oleh Merchant mendasarkan teorinya atas model pemotongan sistem tegak Orthogonal
Sistem. Sistem pemotongan tegak merupakan penyederhanaan dari sistem pemotongan miring
Oblique System
dimana gaya diuraikan menjadi komponennya pada suatu bidang. Beberapa asumsi yang digunakan dalam analisis
model tersebut adalah: a
Mata potong pahat sangat tajam sehingga tidak menggosok atau menggaruk benda kerja
b Deformasi terjadi hanya dua dimensi,
c Distribusi tegangan yang merata pada bidang geser, dan
d Gaya aksi dan reaksi pahat terhadap bidang geram adalah sama besar dan
segaris tidak menimbulkan momen kopel Karena berasal dari satu gaya yang sama mereka dapat dilukiskan pada
suatu lingkaran dengan diameter yang sama dengan gaya total F, lihat gambar 2.9 Lingkaran tersebut digambarkan persis diujung pahat sedemikian rupa
sehingga semua komponen menempati lokasi seperti yang dimaksud. Gambar ini merupakan sistem gaya pada pemotongan Orthogonal dan dalam prakteknya dapat
didekati dengan menggunakan pahat dengan sudut k
r
= 90
o
dan sudut
s
= 0
o
dengan kecepatan potong jauh lebih tinggi daripada kecepatan makan.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.9 Lingkaran Gaya Pemotongan Lingkaran Merchant Sumber : Rochim 1993
Berdasarkan analisis geometri dari lingkaran gaya Merchant dapat diturunkan rumus dasar gaya potong F
v
:
2.11 dan
2.12
Dari kedua rumus di atas, maka :
2.13
Gaya geser F
s
dapat digantikan dengan penampang bidang geser dan tegangan geser yang terjadi padanya yaitu:
2.14
dengan : = Tegangan geser pada bidang geser Nmm
2
= Penampang bidang geser mm
2
, = Asin
A = penampang geram sebelum terpotong mm
2
, = b.h
Universitas Sumatera Utara
Dengan demikian rumus gaya potong adalah,
2.15
Rumus teoritik di atas diturunkan dalam analisa proses pemotongan Orthogonal yang berarti K
r
= 90
o
dan
s
= 0
o
. Pada kondisi di atas, hanya faktor sudut potong utama K
r
dan kondisi bahan yang diperhatikan sedangkan faktor –
faktor koreksi untuk kondisi pemotongan, seperti kecepatan potong, kecepatan makan dan lain
– lain belum dipertimbangkan. Dari pernyataan diatas, dapat digunakan rumus empiris yang lebih kompleks, yaitu:
2.16
dimana: K
s
= gaya potong spesifik Nmm
2
A = penampang geram sebelum terpotong mm
2
= h.b = f.a Gaya potong spesifik K
s
akan dipengaruhi oleh pahat jenis dan geometri, benda kerja jenis dan kondisi pengerjaan, dan kondisi pemotongan serta jenis
permesinan yang dapat berciri spesifik.
2.17
K
s1.1
= gaya potong spesifik referensi Nmm
2
Z = pangkat tebal geram = 0.2
C
k
= faktor sudut potong utama K
r
C
= faktor koreksi sudut geram
o
C
VB
= faktor koreksi keausan V
B
C
V
= faktor koreksi kecepatan potong Vc Nilai K
s1.1
dapat diperoleh dari persamaan gaya potong spesifik referensi dengan kekuatan tarik.
Universitas Sumatera Utara
2.18
Dimana:
u
= kekuatan tarik Nmm
2
Untuk menentukan besar gaya gesek dan gaya normal pada bidang geram F
γ
dan F
γn
dapat diturunkan dari gaya potong dan gaya makan F
v
dan F
f
, yaitu :
2.19 dan
2.20
Maka kombinasi dari dua formula di atas diperoleh formula koefisien gaya gesek adalah:
2.21
Dari formula diatas dapat dinyatakan bahwa koefisien gesek dipengaruhi oleh sudut geram. Tetapi rumus tersebut tidak menyatakan bahwa dengan
mengubah sudut geram gaya potong dan gaya makan tidak berubah. Dalam kenyataan, gaya potong dan gaya makan berubah dengan berubahnya sudut geram
dan hal ini disebabkan oleh perubahan sudut geser Ф.
Dari persamaan 2.15, dikarenakan gaya potong F
v
merupakan fungsi dari sudut geser Ф maka sudut geser maksimum dapat dicari dengan
caradeferensiasi dan hasilnya disamakan dengan nol, dengan menyederhanakan persamaan tersebut diperoleh
2.22
Rasio Pemampatan Tebal Geram yang merupakan perbandingan antara tebal geram dengan tebal geram sebelum terpotong. Rasio ini dapat dinyatakan :
2.23
Universitas Sumatera Utara
Dari rumus diatas maka sudut geser berdasarkan pengukuran
dapat diturunkan sebagai berikut:
2.24
Adapun hubungan antara sudut geram sebagai fungsi dari rasio pemampatan tebal geram
h
untuk sudut o = 20
o
, 0
o
, dan -20
o
.
Gambar 2.10 Sudut geser sebagai fungsi dari rasio pemampatan tebal geram
h
Sumber : Rochim, 1993
Jika sudut geram telah ditetapkan, maka sudut geser dapat dihitung dengan mengukur rasio pemampatan tebal geram. Akan tetapi tebal geram tak dapat
diukur secara langsung tanpa mengakibatkan kesalahan pengukuran sebab, a. Permukaan geram relatif kasar, dan
b. Geram tidak lurus karena dalam kenyataan bidang geser tidak lurus melainkan melengkung yang diakibatkan oleh distribusi tegangan geser yang tidak merata.
Rasio pemampatan tebal geram merupakan karakteristik dari proses pemesinan berarti dipengaruhi oleh material benda kerja, jenis pahat, sudut pahat,
kecepatan potong, kecepatan makan dan pemakaian cairan pendingin. Dikarenakan adanya pemampatan tebal geram, maka kecepatan aliran geram
selalu lebih rendah daripada kecepatan potong. Gambar 2.11 menunjukkan kecepatan aliran geram v
g
dan kecepatan potong Vc.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.11 Arah kecepatan geser v
s
, kecepatan aliran geram v
g
dan kecepatan potong Vc. Sumber : Rochim, 1993
Dari Gambar 2.11 diatas, arah kecepatan geser v
s
ditentukan olehkecepatan aliran geram v
g
dan kecepatan potong Vc. Berdasarkan aturankaidahtangan kanan, dari Gambar 2.11 arah pergerakan mata pahat v
f
searah padasumbu x, dan kecepatan potong Vc yang terbentuk terletak pada sumbu z.Kecepatan geser v
s
akan lebih tinggi daripada kecepatan potong Vc untuk sudut
geram γ
o
negatif Rochim, 1993. Sehingga berdasarkan polygon kecepatan tersebut maka dapat dirumuskan
sebagaiberikut :
2.25
dengan : v
g
= kecepatan aliran geram v = kecepatan potong
karena, 2.26
Maka: 2.27
Karena λ
h
1 maka kecepatan geram selalu lebih rendah daripada kecepatan potong. Selanjutnya kecepatan geser dapat diketahui dari poligon yaitu ;
Universitas Sumatera Utara
2.28
atau 2.29
Persamaan diatas menunjukkan bahwa kecepatan geser v
s
akan lebih tinggi daripada kecepatan potong Vc untuk sudut geram
negatif atau nol.
2.6 Suhu Pemotongan
Kategori