tidak tahan akan deformasi yang disebabkan oleh gaya pemotongan. Cairan pendingin dalam batas-batas tertentu mampu mencegah terjadinya proses
oksidasi. 6.
Proses Deformasi Plastik Kekuatan pahat untuk menahan tegangan tekan merupakan sifat material
pahat yang dipengaruhi oleh temperatur. Hal inilah yang merupakan faktor utama yang membatasi kecepatan penghasilan geram bagi suatu jenis pahat.
Penampang geram harus direncanakan supaya tekanan yang diderita ujungpojok pahat tidak melebihi batas kekuatan pahat untuk menghindari
terjadinya proses deformasi plastik.
2.2. Metode Pemesinan Terkini
2.2.1. Pemesinan Laju Tinggi High-Speed Machining Pemesinan Laju Tinggi High-Speed Machining merupakan salah satu teknologi
modern dewasa ini, dimana dalam perbandingannya dengan proses pemotongan konvensional dimungkinkan adanya peningkatan efisiensi, ketepatan, dan kualitas dari
benda kerja dan pada saat yang sama dapat menurunkan biaya-biaya dan waktu pemesinan.
Konsep PLT pertama sekali dicetuskan oleh Dr. Solomon yang menyatakan bahwa laju pemotongan dapat ditingkatkan hingga suhu pemotongan mendekati titik
leleh melting point dari bahan baku yang dipotong . Dia telah mengasumsikan bahwa
Universitas Sumatera Utara
pada kecepatan potong tertentu yang 5-10 kali lebih tinggi daripada permesinan konvensional, permukaan chip pahat akan mulai menurun Gambar 2.6.
Adalah tidak mungkin untuk memverikasi teori ini secara keseluruhan pada hasil- hasil eksperimental dewasa ini. Terdapat penurunan temperatur yang relatif pada ujung
pemotongan yang dimulai pada kecepatan potong tertentu pada bahan material yang berbeda.
Sumber : Dr. Solomon 1931
Gambar 2.6. Grafik Fungsi Temperatur Chip VS Laju Pemotongan
Sebenarnya ada banyak cara untuk mendefenisikan HSM, beberapa diantaranya: 1.
Pemesinan laju potong tinggi 2.
Pemesinan laju rotasi tinggi 3.
Pemesinan pemakanan tinggi 4.
Pemesinan pemakanan dan laju potong tinggi 5.
Pemesinan produktivitas tinggi
Universitas Sumatera Utara
Dalam prakteknya, perlu dicatat bahwa HSM bukanlah sesederhana laju potong tinggi saja. HSM seharusnya dianggap sebagai suatu proses dimana operasi-operasi kerja
didalamnya ditampilkan dengan metode-metode dan peralatan produksi yang sangat spesifik. HSM bukan hanya pemesinan dengan laju spindel yang tinggi karena banyak
penerapan-penerapannya yang dioperasikan dengan laju spindel konvensional. HSM sering digunakan untuk proses akhir finishing dari baja yang dikeraskan dengan laju
dan pemakanan tinggi. Konsep PLT yang diindikasikan dengan laju pemotongan tinggi sebenarnya
masih bergantung kepada jenis bahan yang dipotong. Dengan kata lain nilai laju pemotongan ditentukan pula oleh jenis bahan yang dipotong. Untuk paduan baja, laju
pemotongan ≥ 200 mmin dapat dikategorikan sebagai pemotongan laju tinggi pada
operasi pembubutan Schulz Morikawa, 1992. Sedangkan untuk aluminium, laju pemotongan
≥ 1000 mmin baru dapat dikategorikan sebagai pemotongan laju tinggi. Defenisi tentang proses pemesinan kecepatan tinggi high speed machining yang
dikemukakan oleh para ahli dan masing masing terdapat perbedaan namun sebagian besar menyatakan bahwa kecepatan potong merupakan variable penentu terhadap
pendefenisian tersebut seperti yang dikemukakan oleh Solomon pada tahun 1931 menyatakan bahwa proses pemesinan kecepatan tinggi adalah proses pemesinan dengan
kecepatan potong sebesar 5–10 kali lebih besar daripada proses konvensional.
Schulz 1992 mengatakan bahwa
proses pemesinan kecepatan tinggi ditentukan berdasarkan jenis bahan yang digunakan seperti diperlihatkan pada gambar 2.7.
Universitas Sumatera Utara
Sumber : Schultz dan Moriwaki 1992
Gambar 2.7 Kecepatan Potong pada Proses Laju Tinggi
2.2.2. Pemesinan Kering Dry Machining Kepentingan terhadap kesehatan manusia dan ekologi telah membuat industri
pemotongan logam mengembangkan metode pemotongan yang bersahabat dengan lingkungan dan kesehatan serta mempunyai tujuan memperbaiki efisiensi, mereduksi
biaya produksi, meningkatkan produktifitas dan meminimalkan siklus waktu dan secara bersamaan pula memberikan kenyamanan terhadap lingkungan dan kesehatan kerja.
Badan administrasi keamanan dan kesehatan Amerika OSHA secara berkesinambungan memperbaiki hukum–hukum baru yang berkaitan dengan manukfaktur dan dampak
lingkungan yang sehat. Salah satu perhatian yang utama pada industri pemotongan logam adalah berkaitan dengan kesehatan bila menggunakan cairan pemotongan pada
pemesinan basah. Hingga saat ini, telah diestimasi lebih dari 100 juta galon dari cairan
Universitas Sumatera Utara
pemotongan yang digunakan setiap tahun di Amerika NPRA, 1991. Selain itu juga telah diestimasi bahwa diantara 700.000 sampai 1.000.000 pekerja mengalami pengaruh
buruk karena cairan pemotongan di Amerika setiap tahunnya Bennet, 1957. Secara epidemik kajian menunjukkan bahwa untuk waktu yang panjang cairan pemotongan
dapat menyebabkan akibat yang lebih buruk dalam beberapa kasus yaitu berupa kanker. Badan Riset Internasional untuk Kanker telah menyimpulkan bahwa pengaruh akibat
partikel cairan pemotongan yang digunakan merupakan yang menjadi salah satu penyebab.
Pada lingkungan kerja, cairan pemotongan menghasilkan partikel berupa kabut yang sangat halus dengan diameter dibawah 5,0 mikron dan dalam periode waktu yang
panjang biasa mengakibatkan pengaruh buruk terhadap kesehatan berupa sakit paru dan iritasi kulit serta pada lingkungan kerja.
Menurut Tonshoff dan Mohlfeld 1997, Sreejith dan Ngoi 2000, dan Canter, 2003 pada umumnya pemesinan untuk memfabrikasi komponen–komponen automotif
dilakukan dengan metode pemesinan basah wet machining. Pada metode ini sejumlah cairan pemotongan dialirkan ke kawasan pemotong selama proses pemesinan dengan
tujuan menurunkan suhu pemotongan dan melumasi bagian-bagian pemesinan sehingga diharapkan permukaan pemesinan memiliki suatu integritas permukaan surface
integrity yang baik . Fenomena kegagalan pahat dan penggunaan cairan pemotongan merupakan salah satu masalah yang telah banyak dikaji dan mendapat perhatian dalam
kaitannya yang sangat berpengaruh terhadap kekasaran permukaan hasil pengerjaan,
Universitas Sumatera Utara
ketelitian geometri produk dan mekanisme keausan pahat serta umur pahat Ginting A, 2003.
Tonshoff dan Mohlfeld 1997, juga Sreejith dan Ngoi 2000 melaporkan bahwa umumnya cairan pemotongan bekas disimpan dalam kontainer dan kemudian ditimbun di
tanah. Selain itu, masih banyak praktek yang membuang cairan pemotongan bekas langsung ke alam bebas. Hal ini jelas akan merusak lingkungan dan undang – undang
lingkungan hidup yang berlaku mencegah hal tersebut Sreejith Ngoi, 2000. Menurut Seco 2004, badan administrasi keamanan dan kesehatan telah
merekomendasikan batas unsur-unsur berbahaya pada cairan pemotongan untuk pemesinan yaitu 0,5
÷5,0 mgm
3
dan Metalworking fluid Standard Advisory Committee MWFSAC merekomendasikan sebesar 0.5 mgm
3
Dari tinjauan terhadap aspek biaya pemakaian cairan pemotongan , beberapa data penelitian mengidentifikasikan bahwa ongkos penggunaan cairan pemotongan untuk
keperluan pemesinan mencapai 16–20 dari ongkos produksi Causton, 2002. Seco 2004 melaporkan pula bahwa ongkos cairan pemotongan rata–rata adalah 15
setahun dari total ongkos produksi. Selanjutnya Canter 2003 melaporkan bahwa ongkos cairan pemotongan adalah 16 dari total ongkos produksi.
Canter, 2003.
Pilihan alternatif dari pemesinan basah adalah pemesinan kering, karena selain tidak ada cairan pemotongan bekas dalam junlah besar yang akan mencemari lingkungan
juga tidak ada kabut partikel cairan pemotongan yang akan membahayakan operator dan juga serpihan pemotongan tidak terkontaminasi oleh residu cairan pemotongan.
Pemesinan kering mempunyai beberapa masalah yang antara lain, gesekan antara
Universitas Sumatera Utara
permukaan benda kerja dan pahat potong, kecepatan keluar serpihan, serta temperatur potong yang tinggi dan hal tersebut semuanya terkait dengan parameter pemesinan.
Secara umum industri pemesinan pemotongan logam melakukan pemesinan kering adalah untuk menghindari pengaruh buruk akibat cairan pemotongan yang
dihasilkan oleh pemesinan basah. Perihal ini secara kuantitatif menyangkut pengaruh buruk pemesinan basah dengan anggapan pada pemesinan kering tidak akan dihasilkan
pencemaran lingkungan kerja dan ini berarti tidak menghasilkan kabut partikel cairan pemotongan.
Dari pertimbangan hal diatas pakar pemesinan mencoba mencari solusi dengan suatu metode pemotongan alternatif dan mereka merumuskan bahwa pemesinan kering
dry cutting yang dari sudut pandang ekologi disebut dengan pemesinan hijau green machining merupakan jalan keluar dari masalah tersebut. Melalui pemesinan kering
diharapkan disamping aman bagi lingkungan, juga bisa mereduksi ongkos produksi sebesar 16-20 dari total ongkos produksi.
2.2.3. Pemesinan Keras Hard Machining Proses pemesinan keras Hard Machining sama dengan bubut biasa, tetapi pada
proses pemesinan keras pemotongan dilakukan terhadap benda kerja dengan kekerasan lebih besar dari 45 HRC. Prinsip kerja proses bubut biasa pada dasarnya diterapkan pada
proses bubut keras. Bagaimanapun terdapat perbedaan karakteristik sebagai akibat tingginya kekerasan material yang akan dipotong. Material yang keras memiliki sifat
abrasive, dan nilai kekerasan atau young modulus ratio yang tinggi. Akibat dari semua
Universitas Sumatera Utara
itu maka pada proses bubut keras dibutuhkan alat potong yang jauh lebih keras dan tahan terhadap abrasif dibanding proses bubut biasa. Proses bubut keras dapat dilakukan
terhadap berbagai macam jenis logam seperti baja paduan steel alloy, baja untuk bantalan bearing steel, hot and coldwork tool steel, high speed steel, die steel, dan baja
tuang yang dikeraskan Baggio,1996. Proses bubut keras dapat menjadi solusi untuk mengurangi waktu produksi
melalui pengurangan jumlah proses tahapan, setup peralatan dan waktu untuk inspeksi karena proses bubut keras dapat dilakukan pada mesin bubut yang sama dimana proses
bubut konvensional dilakukan, peralatan yang sama dapat digunakan dan tanpa membutuhkan tambahan sebuah mesin gerinda. Bagaimanapun mesin untuk bubut keras
memiliki kebutuhan spasi ruangan yang lebih kecil dibandingkan mesin gerinda. Dibutuhkan investasi yang lebih kecil untuk sebuah mesin bubut CNC dibandingkan
sebuah mesin gerinda presisi. Keuntungan yang sangat signifikan dari pahat potong bermata tunggal single point cutting tool sebagaimana yang digunakan pada proses
bubut dapat digunakan untuk pekerjaan dengan kontur permukaan yang rumit, tidak demikian halnya dengan proses gerinda.
Pertimbangan bagi dunia industri untuk menggunakan proses bubut keras adalah ratio antara biaya peralatan khususnya pahat potong yang digunakan terhadap umur dari
pahat tersebut harus rendah. Material yang khusus digunakan untuk proses bubut keras adalah cubic boron nitride CBN, Keramik, dan cermet. CBN adalah material yang
paling keras selain intan, dan sangat cocok digunakan pada proses bubut keras. Insert CBN mulai meningkat popularitasnya setelah General Electric menemukan kombinasi
Universitas Sumatera Utara
CBN dengan serbuk titanium nitride sehingga dapat meningkatkan umur pahat menjadi lima kali Baggio, 1996.
2.3. Bahan Pahat
