Gambar 3.4 Pemegang pahat tool holder
3.3 Peralatan
3.3.1 Mesin Bubut Pemesinan dilakukan menggunakan mesin bubut konvensional Emco
Maximat V13 beserta perlengkapannya sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 3.5 dengan data teknis seperti pada Tabel 3.4.
Tabel 3.4 Data Teknis Mesin Bubut Emco Maximat V13 No
Uraian Nilai
Satuan 1.
Daya 15
kW 2.
Putaran maksimum 2500 rpm
3. Diameter penjepitan maksimum
158 mm
4. Panjang benda kerja maksimum
255 mm
Gambar 3.5 Mesin Bubut Emco Maximat V13 Set-up peralatan pada mesin bubut ditunjukkan pada Gambar 3.6.
Universitas Sumatera Utara
1
3 2
Gambar 3.6 Setup Mesin Bubut Maximat V13 Keterangan Gambar : 1. Pahat potong, 2.Benda kerja, 3. Chuck
3.3.2 Surface Roughness Stylus Profilometer Tester Suftest 402, Mitutoyo. Alat ini digunakan untuk mengukur kekasaran permukaan dalam parameter Ra.
Nilai spesimen kalibrasinya adalah 2.95 m.
Gambar 3.7 Alat Pengukur Kekasaran Permukaan
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.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3. 8 Spesimen kalibrasi pengukur kekasaran permukaan dengan nilai spesimen kalibrasi 2,95
m
Gambar 3.9. USB Digital Microscope
3.3.4 Scaning Electron Microscopy SEM Alat ini di pakai untuk pengamatan corak lay dan cacat defect pada
permukaan benda kerja termesin.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.10 Scaning Elektron Microscope
3.4 Metode Penelitian
Sesuai dengan tujuan utama dan hasil penelitian yang ingin diperoleh, yaitu analisa untuk mendapatkan keutuhan permukaan benda kerja termesin dari aspek
topografi maka metode pengukuran kekasaran permukaan dan pengamatan aus pahat yang digunakan pada penelitian ini adalah pengamatan langsung dengan kondisi
perlakuan pemesinan miring oblique. Kekasaran permukaan diukur di tiga lokasi di sekitar keliling benda. Nilai kekasaran permukaan adalah rata-rata dari tiga poin yang
diambil untuk setiap pengukuran. 3.4.1 Variabel yang diamati
Adapun variabel bebas dalam penelitian ini yaitu kecepatan potong V, laju pemakanan f, dan dalamnya pemakanan a. Sedangkan variabel terikat adalah
sebagai respon variabel yang diamati yaitu nilai kekasaran permukaan termesin Ra, karakteristik aus tepi pahat VB dan waktu pemotongan tc. Penetapan kondisi
pemotongan di sesuaikan dengan kemampuan pahat dan mesin untuk pekerjaan pemesinan paduan baja keras dengan tingkat pemesinan finishing.
3.4.2 Pengumpulan data
Metode pengumpulan data yang dilakukan pada penelitian ini adalah metode CCF Cubic Center Face dengan tiga tingkat magnitude yaitu rendah, sedang, dan
tinggi dengan tiga variabel bebas yaitu V, f, dan a. Pengkajian dilakukan dengan
Universitas Sumatera Utara
kriteria bahwa pencatatan kekasaran permukaan akan dihentikan apabila kekasaran permukaan Ra yang diukur lebih besar atau sama dengan 1,6
m kualitas semi finish atau pengukuran aus tepi pahat VB lebih besar atau sama dengan 0,3 mm.
Batas 0,3 mm diadopsi dari standar pengujian pahat tunggal pada proses pembubutan mengikut ISO-3685 1995. Kondisi perlakuan pemotongan diperlihatkan seperti
pada Tabel 3.5.
Tabel 3.5. Desain Pengujian CCF
No V mmin
f mmput a mm
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
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
3.4.3 Rancangan Kegiatan Pemesinan
Universitas Sumatera Utara
Untuk mendapatkan data karakteristik keutuhan permukaan benda kerja termesin pada proses pemotongan, maka kondisi pemotongan ditetapkan bervariasi.
Dengan menetapkan dan mengubah beberapa variabel kondisi pemotongan, seperti kecepatan potong, laju pemakanan dan kedalaman potong, maka akan dihasilkan
variabel terikat yaitu kekasaran permukaan benda kerja, waktu potong dan mekanisme aus pahat.
Dimensi awal benda kerja yang digunakan adalah batang silinder dengan diameter 70 mm dan panjang 240 mm. Serangkaian pekerjaan eksperimen untuk
melihat kemampuan pahat terhadap benda kerja dilakukan pemotongan benda kerja dengan kondisi pemotongan seperti Tabel 3.5. Setiap kondisi pemesinan, pemotongan
dimulai dari pinggir benda kerja dan berhenti apabila aus tepi pahat VB = 0,3 mm danatau Ra = 1,6
m seperti yang telah dijelaskan sebelumnya. Waktu potong, kekasaran permukaan dan aus tepi pahat pada setiap kondisi pemotongan dicatat dan
selanjutnya ditabelkan sebagaimana Tabel 3.6. Tahapan pengambilan dan pengolahan data adalah sebagai berikut :
1. Ukur geometri pahat atau gunakan data pihak pembuat pahat.
2. Set up mesin dan uji jalan kemudian hentikan uji jalan mesin.
3. Pasang benda kerja pada chuck mesin
4. Pasang pahat karbida pada toolpost mesin bubut.
5. Atursesuaikan putaran mesin dan laju pemakanan.
Universitas Sumatera Utara
6. Jalankan mesin dan potong sekeliling permukaan luar benda kerja 2
0,5 mm untuk mendapatkan permukaan yang bersih.
7. Ganti pahat karbida dengan pahat CBN sesuai dengan yang direncanakan
untuk dipakai pada penelitian. 8.
Atur parameter pemotongan mesin dengan kondisi pemotongan pertama. 9.
Jalankan mesin dan ukur waktu potongnya. 10.
Periksa dan ukur aus tepi pahat dengan mikroskop. 11.
Lakukan pengukuran kekasaran permukaan benda kerja termesin minimal tiga kali pengukuran pada tempat yang berbeda setiap perlakuan.
12. Catat tabelkan untuk setiap data yang diukur.
13. Ulangi pemotongan pada kondisi yang sama, Lakukan lagi langkah 9 sampai
langkah 12. Pemotongan dihentikan bila aus tepi pahat VB mencapai 0,3 mm yang dianggap batas umur pahat atau nilai kekasaran permukaan Ra = 1,6
m. Tabel 3.6. Tabel Pengumpulan Data
No V
f a
VB Ra
tc mmin
mmput mm
mm µm
min 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
Universitas Sumatera Utara
11 225
0.1 0.7
12 225
0.16 0.7
13 225
0.125 0.7
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
14. Ganti pahat kedua kemudian atur kondisi pemotongan kedua lalu lakukan lagi
pengukuran seperti langkah 9 sampai langkah 12. Ulangi langkah yang sama hingga kondisi pemotongan seperti pada Tabel 3.6
semuanya terpenuhi. 15.
Untuk pengukuran dan pengamatan lay dan cacat yang terjadi pada permukaan benda kerja termesin, sampel diambil dari potongan permukaan
benda kerja termesin dari setiap kondisi pemotongan lalu dibentuk dan diproses sedemikian rupa sehingga dapat diamati menggunakan mikroskop
optic dan mikroskop electron scanning SEM. 16.
Analisa kegagalan topografi permukaan lay dan defect benda kerja termesin di tentukan oleh kondisi pemotongan terbaik sesuai variasi pemotongan yang
direncanakan.
3.5 Teknik Pengukuran, Pengolahan dan Analisa Data
Universitas Sumatera Utara
Pengukuran adalah suatu proses mengukur atau menilai kualitas sesuatu yang belum diketahui dengan cara membandingkannya terhadap acuan standar atau
menguji dengan suatu alat yang kompeten. Pada dasarnya ada dua metode pengukuran yang lazim digunakan, yaitu pengukuran langsung dan pengukuran tidak
langsung. Pengukuran langsung adalah pengukuran yang dilakukan secara langsung dengan membandingkan sesuatu atau benda dengan besaran atau ukuran standar.
Pada pengukuran langsung hasil pengukurannya dapat dibaca langsung pada alat ukur yang digunakan. Pengukuran tidak langsung adalah pengukuran yang menggunakan
system kalibrasi dimana tidak digunakan standar ukuran secara langsung namun melibatkan beberapa komponen pengukuran yang merupakan satu system
pengukuran. 3.5.1 Pengukuran kekasaran permukaan
Pembacaan nilai kekasaran permukaan dapat dilakukan menggunakan rata-rata aritmatika AA, Arithmatical Avarage maupun menggunakan akar kuadrat rata –rata
RMS, Root Mean Square. Satu contoh pengukuran ditunjukkan pada Gambar 3.11, dimana 12 tempat pengukuran yang mewakili permukaan benda kerja sepanjang AB.
Kedua belas pengukuran diberi notasi huruf kecil a sampai l. Pengukuran dilakukan terhadap garis tengah CD center line baik untuk daerah di bawah maupun di atas
garis tersebut. Apabila dihitung menggunakan rata – rata aritmatika maka semua nilai pengukuran dijumlahkan lalu dibagi dengan banyaknya tempat yang diukur. Untuk
Universitas Sumatera Utara
perhitungan menggunakan RMS, maka semua nilai pengukuran dikuadratkan lebih dahulu lalu dijumlahkan selanjutnya dibagi dengan banyaknya tempat yang diukur.
H ho Gambar 3.12 Profile pengukuran kekasaran permukaa
Gambar 3.11 Profil pengukuran kekasaran permukaan Pada penelitian ini kekasaran permukaan rata– rata dihitung dengan persamaan
metode rata – rata center line Rochim, 1993 seperti persamaan 3.1.
n h
n h
h h
h h
h Ra
n e
d c
b a
..........
…………… 3.1
Dimana: h
1
,h
2
,h
3
…….h
n
adalah tinggi centre line A-B terhadap puncak kekasaran Pembacaan diambil sekurang-kurangnya tiga kali pada tiga tempat yang berlainan
dengan pergerakan lurus dalam arah yang sejajar dengan arah gerak suapan. Data kekasaran permukaan yang dihasilkan dari penelusuran surface roughness pada
sampel permukaan benda termesin tersebut ditabelkan lalu diplotkan dalam grafik sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 3.12 dan 3.13.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.12 Grafik kekasaran permukaan vs waktu pemotongan
Gambar 3.13 Grafik kekasaran permukaan vs keausan pahat Data yang dihasilkan dari penelusuran surface roughness stylus profilometer pada
sampel permukaan benda termesin tersebut ditabelkan lalu dibuat grafiknya terhadap waktu pemotongan dan terhadap keausan pahat.
3.5.2 Analisa topografi lay dan defect. Untuk pengamatan maupun pengukuran lay dan defect terhadap keutuhan
permukaan benda kerja termesin, sampel dipotong pada ukuran dan bentuk tertentu menggunakan gergaji besi biasa. Ini dilakukan hati-hati untuk mengelakkan
sembarang perubahan mikrostruktur sampel. Sampel ini dibersihkan dengan menggunakan cairan bakelite lalu dipoles menggunakan kertas SiC dan selanjutnya
di-lap dengan kain mikro menggunakan suspense diamond slurry 9,6 dan 1 m lalu
dipoles lagi dengan kain mikro menggunakan larutan Si untuk mendapatkan
permukaan yang licin dan mengkilap untuk selanjutnya diamati dibawah mikroskop.
Universitas Sumatera Utara
Pengamatan dilakukan menggunakan mikroskop optic dan mikroskop electron scanning SEM.
3.5.3 Pengolahan dan analisa data Pengolahan data kekasaran permukaan dilakukan secara kuantitatif terhadap
variabel yang diamati untuk menentukan parameter mana yang paling berpengaruh terhadap kekasaran permukaan baja paduan AISI 4140 yang dibubut pada proses
pemesinan laju tinggi, keras dan kering menggunakan pahat CBN. Sedangkan analisa topografi permukaan “lay” dan “defect” dilakukan secara kwalitatif.
3.5.4 Kerangka konsep penelitian Diagram alir pelaksanan penelitian ini seperti ditunjukan pada gambar 3.14.
Permasalahan :
Isu strategis industri pemotongan logam. Mulai
Produktifitas tinggi: 1. Pemesinan laju tingg PLT, V
2. Pemesinan keras , HRC Keselamatan lingkungan:
Pemesinan kering, cairan pemotongan
Pakar-pakar pemesinan merekomendasikan PLT, keras dan kering.
Variabel terikat:
Ra, VB, tc = kuantitatif Lay dan defects = kualitatif
Variabel bebas : V, f, a = konstan
HRC, cairan pemotongan - = konstan AISI 4140, CBN = konstan
Bubut = konstan
Universitas Sumatera Utara
Selesai
Hasil yang diperoleh adalah keutuhan permukaan:
o Kekasaran permukaan dalam parameter Ra
o Corak permukaan lay benda kerja termesin.
o Dan cacat yang ada pada permukaan benda kerja
termesin
Gambar 3.14. Kerangka konsep penelitian
Universitas Sumatera Utara
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Data Hasil Pengujian.
Dari 20 data yang seharusnya disediakan berdasarkan desain pengujian CCF seperti yang dijelaskan pada Bab 3, hanya 10 data valid yang dapat dipaparkan
sebagaimana pada Tabel 4.1. Alasan ini adalah bahwa bahan benda kerja dan terutama pahat CBN yang harganya relatif mahal. Selain itu sejumlah 10 data
lainnya tidak dilakukan dengan alasan teknis bahwa: a.
Data 15 hingga 20 tidak dilakukan karena data tersebut hanyalah perulangan dari data nomor 13.
b. Data 9 tidak dilakukan disebabkan laju pemotongan 182,9 mmenit belum
dapat dikatakan tergolong kepada proses pemesinan laju tinggi minimum laju pemotongan = 200 mmin untuk dapat dikatakan pemesinan laju
tinggi bagi bahan berkekerasan tidak kurang dari 40 HRC menurut Tabel 4.1 Data hasil pengujian
Universitas Sumatera Utara
Kategori