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.
2.5. Pahat Potong
Prinsip dasar pemesinan adalah kemampuan ketangguhan toughness pahat terhadap benda kerja termesin. Banyak perkembangan pada bahan pahat guna
meningkatkan kemampumesinan dimana geometri dan bahan pahat merupakan hal yang perlu dipertimbangkan. 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. Ketangguhankeuletannya harus dapat menahan beban kejut sewaktu
pemesinan. 3. Rendah sifat adhesi terhadap benda kerja untuk mencegah BUE Built Up
Edge. 4. Rendah penyerapan solubility pahat terhadap unsur benda kerja untuk
mencegah aus pahat Schey, 2000. 5. Tahan aus untuk mendapatkan umur pahat yang panjang.
6. Kemampuan kesetimbangan secara kimia terhadap pengaruh benda kerja Kalpakjian, 1995.
27
Universitas Sumatera Utara
Pada bidang manufaktur dikenal jenis pahat yang tersedia adalah Baja Karbon, HSS, Paduan Kobalt Cor, Karbida, Keramik, CBN Cubic Boron Nitride dan Intan.
Agar dapat menetapkan jenis pahat yang tepat, maka perlu pertimbangan pemilihan berdasarkan pada sifat-sifat pahat yang berhubungan dengan kekerasan, ketahanan
aus, kekuatan dan ketangguhan. Kekerasan, ketahanan aus, kekuatan dan ketangguhan dari jenis pahat dapat dibandingkan dengan melihat seperti yang tertera
pada Gambar 2.10 dan 2.11 serta Tabel 2.1. Dimana kekerasan dan ketahanan aus pahat terhadap kekuatan dan dan ketangguhan dapat dibandingkan dengan suhu
pemanasan dan nilai kekerasan.
Sumber: Kalpakjian 1995
Gambar 2.10. Kekerasan Panas dan Ketahanan Aus Pahat Terhadap 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 Carbid
a Ceramics
Cast A lloys
H ig
h S pe
ed S
te als
H R
C
Universitas Sumatera Utara
Sumber: Kalpakjian 1995
Gambar 2.11. Tingkat Kekerasan dan Ketahanan Aus Pahat Terhadap Temperatur Tabel 2.1. Perbandingan Sifat Pahat
Sumber: Rochim 1993, dan Kalpakjian 1995
Sesuai dengan topik yang dipilih maka pada penelitian ini jenis pahat difokuskan pada CBN Cubic Boron Nitride untuk proses pemesinan keras dengan
laju potong yang tinggi. CBN termasuk jenis keramik, yang diperkenalkan oleh GE Schey, 2000. Dibuat dengan penekanan panas HIP, 60 kbar, 1500
o
C sehingga Bahan pahat
Laju Pemotongan
mmenit Temperatur
kekerasan panas
C
Kekerasan HRA
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 100-110
Intan 300-1500
650 115-125
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
Kek er
asan H
R A
Universitas Sumatera Utara
serbuk graphit putih Nitride Boron dengan struktur atom heksagonal berubah menjadi struktur kubik. Pahat sisipan CBN dapat dibuat dengan menyinter serbuk BN tanpa
atau dengan material pengikut Al
2
O
3
TiN atau Co. Hard hardness CBN ini sangat tinggi, CBN ini dapat digunakan untuk pemesinan berbagai jenis baja dalam keadaan
dikeraskan hardeneed steel, besi tuang, HSS maupun karbida semen. Afinitas terhadap baja sangat kecil dan tahan terhadap perubahan reaksi kimiawi sampai
dengan temperatur pemotongan 1300
o
2.5.1. Umur Pahat C laju potong yang tinggi.
Umur pahat sangat tergantung pada keausan yang dialaminya. Semakin besar keausan yang dialami pahat maka kondisi pahat akan semakin kritis. Jika pahat
tersebut masih tetap digunakan maka pertumbuhan keausan akan semakin cepat dan pada suatu saat ujung pahat akan rusak sama sekali sehingga tidak layak lagi untuk
digunakan, artinya pahat telah sampai pada tahapan umur maksimal penggunaannya. Keausan yang terjadi dapat menimbulkan peningkatan gaya pemotongan
sehingga akan berdampak pada kerusakan pahat yang lebih fatal, kerusakan mesin perkakas, dan kerusakan pada benda kerja, oleh karena itu perlu ditetapkan batas
harga keausan yang dianggap sebagai batas kritis dimana pahat tidak boleh digunakan lagi.
Pengaruh kondisi pemotongan terhadap umur pahat telah dinyatakan berdasarkan pengembangan formula Taylor sesuai persamaan berikut ini:
v × Tc × n = C × f × p × a × q ..................................... 2.14
30
Universitas Sumatera Utara
Dimana: v = Laju pemotongan mmmin
Tc = Umur pahat min C = Konstanta.
f = Gerak Makan mmrev. a = Kedalaman potong mm
p = Pangkat untuk tebal pemakanan. q = Pangkat untuk kedalaman potong
2.5.2. Suhu Pemotongan dan Aus Pahat Hampir seluruh energi pemotongan diubah menjadi panas melalui proses
gesekan, yaitu antara serpihan dengan pahat, dan antara pahat dengan benda kerja. Panas ini sebagian besar terbawa oleh serpihan, sebagian merambat melalui pahat dan
sisanya mengalir melalui benda kerja seperti yang terlihat pada Gambar 2.12.
Sumber: Wijngaard 2004
Gambar 2.12. Perbandingan Panas yang diserap Pahat
a. Pahat tidak berlapis b. Pahat berlapis
uncoated coated
Universitas Sumatera Utara
Karena tekanan yang besar akibat gaya pemotongan serta suhu yang tinggi maka permukaan aktif pahat akan mengalami aus. Aus tersebut makin lama makin
membesar yang selain memperlemah pahat juga akan memperbesar gaya pemotongan sehingga dapat menimbulkan kerusakan dan mempengaruhi kualitas permukaan
benda kerja termesin Rochim, 1993. 2.6. Bahan Teknik
Pembagian dari pada bahan teknik dapat dilihat pada Gambar 2.13. 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 non ferro adalah
bahan yang memiliki unsur logam tetapi tidak ada unsur besi ferrous.
Sumber: Kalpakjian 1995
Gambar 2.13. Diagram Pembagian Material Teknik
Universitas Sumatera Utara
2.6.1. 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. Sementara itu, kekuatan gesernya kira- kira dua pertiga kekuatan tariknya.
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. Untuk mengetahui kekerasan suatu material
digunakan uji Brinell. 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.
33
Universitas Sumatera Utara
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 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 korosi karena reaksi kimia langsung.
2.7. Pemilihan Bahan
