Pemegang pahat yang digunakan adalah jenis DTGNR 2020M 16 91 ⁰
yang dikhususkan untuk proses bubut Gambar 3.4 Pemegang pahat holder
3.3 Peralatan
3.3.1 Portable Hardness Tester Setelah mengalami proses perlakuan panas kekerasan benda uji diperiksa
menggunakan portable hardness tester Gambar 3.4. Dari hasil pengujian diperoleh data kekerasan benda uji sebagaimana dapat dilihat pada Lampiran
dengan nilai rata-rata kekerasan sebesar 55 HRC.
Universitas Sumatera Utara
Impact Device
LCD Display
Gambar 3.5 Pemeriksaan Data Kekerasan Benda Uji
3.3.2 Mesin Bubut Pemesinan dilakukan menggunakan mesin bubut konvensional
Emco maximat V13 beserta perlengkapannya dengan data teknis sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 3.5. dengan spesifikasi pada Tabel 3.6:
Gambar 3.6 Mesin Bubut Maximat V13
Universitas Sumatera Utara
Tabel 3.6 Data Teknis Maximat V13
3.3.3 Mikroskop Untuk mengambil data Gambar keausan yang terjadi pada pahat setelah
proses pemesinan digunakan USB Digital Microscope Cameras DINO-R-LITE yang dilengkapi dengan Lensa dual Axis 27xWO=8mm dan 100xWO=2mm
Micro-scope lense seperti Gambar 3.7.
Uraian Nilai Dan Satuan
1 2
3 4
Daya Putaran max
Diameter penjepitan maksimum Panjang benda kerja maksimum
15 kW 2500 rpm
158 mm 255 mm
Gambar 3.7 USB Digital Microscope
Universitas Sumatera Utara
3.3.4 Scaning Electron Microscopy SEM Alat ini di pakai untuk melihat bentuk dari mikrostruktur dari pahat
seperti pada Gambar 3.8.
Gambar 3.8 Scaning Elektron Microscop
3.4 Rancangan Kegiatan
3.4.1 Proses Pemesinan Proses Pemesinan dilakukan dengan mesin bubut dengan Set-up Peralatan
seperti pada Gambar 3.8 berikut:
1
3 2
Gambar 3.9 Setup Mesin
Universitas Sumatera Utara
Keterangan Gambar: 1.
Pahat Potong
2. Benda kerja
3. Chuck
3.4.2 Kerangka Konsep Penelitian
isu strategis industri pemotongan logam
Pemesinan Keras 40 HRC
pemesinan kering Cairan pemotongan
Pemesinan laju tinggi 40 HRC
Produktivitas Tinggi
mulai
Keselamatan lingkungan
Pemesinan laju tinggi, keras, kering
Variabel terikat VB, Tc,
Variabel bebas V, f, a,
HRC, Cairan pemotongan -=konstan AISI 4140, CBN = konstan
Universitas Sumatera Utara
Model Umur Pahat T = f {V, f, a, }
Pemotongan Optimum
selesai
Gambar 3.10 Kerangka Konsep Penelitian
3.4.3 Pengumpulan Data
Proses pengumpulan data dilakukan
pengambilan data dengan metode CCF cubic center of face dengan 3 variabel monoguard dan 3 tingkatan High, Midel dan
Low data yang diambil
dipaparkan pada Tabel 3.7 berikut ini: Tabel 3.7 Kondisi Pemotongan
vmmin fmmrev
amm Tcmin VB
1 200 0.1
0.3 2 250
0.1 0.3
3 200 0.15
0.3 4 250
0.15 0.3
5 200 0.1
1 6 250
0.1 1
7 200 0.15
1 8 250
0.15 1
9 182.955 0.125 0.7
10 267.045 0.125 0.7
11 225 0.1
0.7 12 225
0.16 0.7
13 225 0.125
0.7
Universitas Sumatera Utara
14 225 0.125
1.1 15 225
0.125 0.7
16 225 0.125
0.7 17 225
0.125 0.7
18 225 0.125
0.7 19 225
0.125 0.7
20 225 0.125
0.7
3.4.5 Prosedur Pengambilan data Pengambilan data dilakukan dengan beberapa cara antara lain:
a. Menyiapkan persiapan pengambilan data diantaranya adalah:
1. Mesin Bubut konvensional EMCO Maximat V13
2. Pahat potong insert CBN
3. Pemegang pahat tool holder
4. Benda kerja AISI 4140
5. Microscope USB
b. Memeriksa kondisi mesin yang harus benar-benar kaku dan tidak ada
speeling sama sekali.
Universitas Sumatera Utara
c. Menyesuaikan diameter benda kerja pada putaran mesin rpm yang ada
pada mesin konvensional Emco Maximat V13 d.
Memulai langkah pemesinan dengan menentukan putaran mesin rpm, laju pemakanan f dan kedalaman potong a.
e. Menjalankan proses pemesinan sesuai dengan kondisi pemotongan.
f. Mengambil data keausan dengan microscope dengan cara sebagai berikut:
1. Setelah pemesinan diambil dengan panjang pemesinan L sesuai
dengan benda kerja maka pahat diletakkan diatas plestisin 2.
Atur focus sampai Gambar keausan pahat terlihat jelas 3.
Capture Gambar lalu buka di file desktop 4.
Setelah keausan terlihat, lalu ukur tingkat keausan dengan membuat garis. Kemudian ukur ketebalan pahat yang ada diGambar, lalu hasil
pengukuran keausan dibagi dengan hasil pengukuran ketebalan Gambar dikalikan dengan tebal yang sebenarnya adalah 4,7 mm.
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat dengan perhitungan sebagai berikut:
……………………………………………......3.1
Dimana: VB
= Keausan pahat mm tk1g
= Tebal kaeausan pada Gambar mm tk2g
= Tebal pahat pada Gambar mm
Universitas Sumatera Utara
ts = Tebal pahat yang sebenarnya mm
5. Keausan pada spesimen dilihat bebrapa kali pada pemesinan sampai
tigkat keausan mencapai 0,15 mm 3.4.6.
Analisis Data a.
Persamaan Taylor Data yang diperoleh pada hasil pengujian akan di Analisis untuk
mendapatkan Persamaan taylor. Persamaan taylor yang dimaksud adalah: VT
n
= C………………………………………………………3.2 Dimana harga C ditentukan secara Ekstrapolasi yaitu pada harga T=1 menit
sedangkan harga n merupakan kemiringan garis regresi linear. Persamaan Taylor diperoleh dengan cara mentransformasikan garis trend yang menghubungkan plot
antara laju pemotongan V versus Umur pahat Tc. Selanjutnya persamaan taylor yang diperoleh diperluas dengan
mengakomodir variable laju pemakanan f dan a dengan metode Regresi Multi Liniear .Regresi Multi Linier memiliki lebih dari satu variabel prediktor lihat
persamaan 2.12
y= o+
1
X
1
+
2
X
2
+…. k
x
k+ ε
………………………………...3.3 notasi y adalah variabel response, X
1,
X
2,
….X
i
adalah variabel prediktor, dan βo, β
1,
β
2……
β
i
adalah parameter model untuk predictor tertentu. Hubungan kondisi pemotongan atau variabel bebas V, f, dan a dengan respon umur pahat
Tc dalam bentuk persamaan matematis dapat ditentukan menggunakan persamaan
Universitas Sumatera Utara
umur pahat yang telah dikonversikan kedalam bentuk persamaan transformasi logaritma sebagai berikut:
…………………............... 3.4
b. Kondis Pemotongan Optimum Menggunakan Response Surface Metodology
RSM Perhitungan kondisi pemotongan optimum pengaruh laju pemotongan V,
pemakanan f, dan kedalaman potong a terhadap umur Pahat Tc dilakukan
Dengan menggunakan perangkat lunak Komersil. Sehingga
Y = β
i
x
i
+ β
o
+
β
k
i 1
k i 1
ii
x
2 i
+
j i
Dimana Y adalah respon umur pahat Tc
β ε
ev dan 0,15 mrev,X
3
adalah kedalaman potong a=0.3 mm, 0,7 mm dan 1mm.
HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Pengujian
ij
x
i
x
j
+ ..................................3.5
o
adalah konstanta.
i ii
ij
adalah koefesien dari faktor atau variabel bebas X dengan tanpa kode. X
1
adalah laju pemotongan V dengan level 200 mmin, 225 mmin dan 250 mmin;X
2
adalah pemakananm f dengan level 0,1 mmrev, 0,125 mmr m
BAB IV
Universitas Sumatera Utara
Dari pengujian yang telah dilakukan sesuai dengan Design Of Experiment yang telah disajikan pada Bab III maka diperoleh hasil data pengujian
sebagaimana disajikan pada Tabel 4.1 dibawah ini: Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian
Run vmmin fmmrev amm VB Tc
VBc Ra Keterangan
1 200
0.1 0.3 0.31 32.1 0.01 0.92 Aus
Tepi 2
200 0.1
1 0.14
5.79 0.02
1.6 semi finish
3 200
0.15 0.3 0.16 8.16 0.02 1.13 Aus
Kawah 4
225 0.1
0.7 0.14 8.39 0.02 1.6 semi
finish 5 225 0.125 0.7
0.3 6.64
0.05 1.1
Aus Tepi
6 225
0.125 1.1
0.2 7.35
0.03 1.73
semi finish 7
225 0.16
0.7 0.2
6.98 0.03
1.6 semi finish
8 250 0.1
0.3 0.3 9.6 0.03 1.4 Aus Tepi
9 250
0.1 1
0.21 5.82
0.04 1.5
Semi Finish 10
250 0.15
0.3 0.1
1.87 0.05
1.6 Semi Finish
Pada percobaan yang direncanakan adalah sebanyak 20 data, disebabkan oleh karena bahan benda kerja dan terutama pahat CBN yang harganya relatif mahal,
maka dari 20 data yang seharusnya disediakan berdasarkan desain pengujian CCF, hanya 10 data valid yang dapat dipaparkan sebagaimana pada Tabel 4.1. Sejumlah
10 data lainnya tidak dilakukan dengan alasan bahwa: a.
Data 15 hingga 20 tidak dilakukan karena data tersebut hanyalah perulangan dari data nomor 13.
Universitas Sumatera Utara
b. Data 9 tidak dilakukan disebabkan laju pemotongan 182,9 mmenit belum
dapat dikatakan tergolong kepada proses pemesinan laju tinggi min. 200 mmin menurut Schulz Moriwaki, 1992 dan Aslan 2005.
Aus Tepi
Gambar 4.1 Kerusakan Pahat keadaan V:225 mmmin Tc:4.36 min c.
Data 7, 8 dan 10 sebenarnya telah dilakukan, namun tidak diperoleh pencatatan waktu pemotongan maupun nilai aus tepi pahat VB yang valid
dikarenakan pahat mengalami premature fracture pecah sesaat setelah memasuki daerah pemotongan. Hal ini berarti bahwa kondisi pemotongan
7,8 dan 10 telah melampaui kapasitas pahat.
Premature fracture
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2 Kerusakan Pahat V:267 mmin Tc:1.7 min Data sebagaimana terlihat pada Tabel 4.1 Sebagaimana telah dijelaskan
pada Bab 3 bahwa kajian dilakukan dengan tiga tingkat magnitude yaitu rendah, sedang dan tinggi. Tingkat magnitude rendah adalah pada laju pemotongan 200
mmenit, tingkat magnitude sedang adalah pada laju pemotongan 225 mmenit dan tingkat magnitude tinggi adalah pada laju pemotongan 250 mmenit.
Data menunjukkan bahwa kriteria Aus pahat pada laju pemotongan 200 mmin hanya satu pengujian dihentikan karena keausan tepi mencapai 0.31 mm
pada kekasaran permukaan 0.93 m dalam waktu 32 menit, sedangkan pada laju
pemotongan yang sama pengujian dihentikan pada keausan tepi 0.14 mm hal ini disebabkan kekasaran permukaan sudah melebihi batas yang direkomendasikan
untuk semi finishing 1,6 m kalpakjian, 2003. Selain itu apabila terjadi keausan
diluar keausan tepi yaitu keausan kawah crater wear dimana kondisi ini menyebabkan terjadinya perubahan geometri pada mata potong mayor yang akan
menyebabkan kekasaran permukaan kurang baik maka pengujian juga akan dihentikan. Untuk laju pemotongan 225 mmmin dan 250mmmin selain data 8
seluruh kondisi pemotongan ditentukan oleh kekasaran permukaan 1.6 m. Dari
kondisi secara keseluruhan diketahui bahwa keausan tepi memiliki peranan
Universitas Sumatera Utara
penting dan signifikan dalam menentukan mode aus pahat CBN pada pemesinan laju tinggi keras dan kering bahan AISI 4140.
4.2. Pertumbuhan Aus Pahat flank Wear
