commit to user
III-2
Gambar 3.1 Metodologi penelitian lanjutan 3.1
STUDI PENDAHULUAN
Pada tahap ini terlebih dahulu ditentukan latar belakang masalah, perumusan masalah, dan kemudian dilakukan penetapan tujuan dan manfaat dari penelitan.
Permasalahan diambil dari studi kasus di Laboratorium Perencanaan dan Perancangan Produk P3 Teknik Industri Uiversitas Sebelas Maret Surakarta.
3.2 STUDI LITERATUR DAN STUDI LAPANGAN
Studi pustaka dilakukan dengan tujuan mendapatkan gambaran mengenai teori dan konsep yang digunakan dalam menyelesaikan permasalahan yang
diteliti dan mendapatkan dasar referensi yang kuat dalam menerapkan suatu metode yang digunakan. Studi literatur dilakukan dengan mengeksplorasi
buku-buku, jurnal, penelitian dan sumber lain yang terkait dengan geometri sudut dan umur pahat high speed steel HSS dan tentang desain eksperimen.
Analisis dan Interpretasi Hasil Penelitian
Kesimpulan dan Saran A
Uji karakteristik data
Uji signifikansi
Uji pembanding
Pengolahan data
Uji karakteristik data
Uji signifikansi Uji karakteristik data
Uji signifikansi
Uji pembanding Uji karakteristik data
Uji signifikansi Uji karakteristik data
Uji karakteristik data
Uji signifikansi Uji karakteristik data
Uji signifikansi Uji karakteristik data
Uji pembanding Uji signifikansi
Uji karakteristik data
commit to user
III-3
3.3 PERANCANGAN METODE DESAIN EKSPERIMEN
Umur pakai pahat dipengaruhi oleh beberapa faktor. Pengaruh dari geometri sudut pahat meliputi faktor sudut kappa
κ
r
, sudut gamma γ
o
, dan faktor lainnya yaitu diameter benda kerja. Faktor-faktor dalam penelitian ini ditentukan di awal
penelitian fixed factor. Rancangan penelitian pada penelitian ini ditentukan
melalui beberapa tahapan.
3.3.1 Tahap Perencanaan Planning Phase
Langkah-langkah dalam planning phase, sebagai berikut: 1. Merumuskan problem statement.
Problem statement dalam penelitian ini adalah bagaimanakah pengaruh sudut kappa, sudut gamma terhadap umur pakai pahat.
2. Menentukan variabel dependent respon. Variabel dependent respon yang diukur pada penelitian ini adalah nilai
kenaikan temperatur mata potong pahat setelah digunakan. Sifat variabel dependent respon adalah kuantitatif. Unit eksperimen pada penelitian ini
adalah pahat HSS. 3. Menentukan variabel independent faktor.
Faktor-faktor yang ingin diuji pada penelitian ini, yaitu: a. geometri sudut potong u
tama κ
r
sudut kappa a level sudut
κ
r
: 90°a
1
, 75°a
2
, 45°a
3
. b. geometri sudut geram o
rthogonal γ
o
sudut gamma b level sudut
γ
o
: 30°b
1
, 26°b
2
, 22°b
3
, 18°b
4
, 14°b
5
. c. diameter material pengujian c sebagai block
level diameter material pengujian yaitu 31,5mm c
1
, 29,9mm c
2
, 28,3mm c
3
. Faktor a,b, dan blok c bersifat kuantitatif dan level-level dari semua faktor
dipilih secara fixed. Geometri sudut pahat lain yang tidak termasuk faktor :
a. sudut bebas o rthogonal α
o
: 12°. b. sudut potong b
antu κ’
r
: 60°. c. sudut penampang orthogonal : 48°, 52°, 56°, 60°, 64°.
commit to user
III-4 4. Menentukan kombinasi level-level faktor.
Kombinasi level-level faktor ditunjukkan pada tabel 3.1.
Tabel 3.1 Kombinasi level-level faktor dan blok
90° a1 75° a2
45° a3
30° b1 a1b1c1
a2b1c1 a3b1c1
26° b2 a1b2c1
a2b2c1 a3b2c1
22° b3 a1b3c1
a2b3c1 a3b3c1
18° b4 a1b4c1
a2b4c1 a3b4c1
14° b5 a1b5c1
a2b5c1 a3b5c1
30° b1 a1b1c2
a2b1c2 a3b1c2
26° b2 a1b2c2
a2b2c2 a3b2c2
22° b3 a1b3c2
a2b3c2 a3b3c2
18° b4 a1b4c2
a2b4c2 a3b4c2
14° b5 a1b5c2
a2b5c2 a3b5c2
30° b1 a1b1c3
a2b1c3 a3b1c3
26° b2 a1b2c3
a2b2c3 a3b2c3
22° b3 a1b3c3
a2b3c3 a3b3c3
18° b4 a1b4c3
a2b4c3 a3b4c3
14° b5 a1b5c3
a2b5c3 a3b5c3
Faktor Sudut Kappa κr Faktor Variasi Sudut a
31.5 c1
29.9 c2
28.3 c3
Diameter Material Pengujian mm c
Faktor Sudut gamma γo b
3.3.2 Tahap Design Phase
Langkah-langkah yang dilakukan dalam design phase, sebagai berikut: 1. Menentukan jumlah observasi.
Setiap kombinasi level-level faktor pada penelitian ini akan dilakukan pengulangan replikasi sebanyak dua kali. Penentuan jumlah replikasi dua kali
karena mempertimbangkan ketersediaan material aluminium paduan rendah yang terbatas. Hal lain yang menjadi pertimbangan adalah desain eksperimen
menggunakan blok sehingga dengan mereplikasi dua kali data yang diperoleh sudah cukup banyak.
2. Menentukan layout pengumpulan data. Dalam tahap ini dilakukan penentuan teknik desain eksperimen yang
digunakan. Teknik desain eksperimen yang dipilih yaitu Factorial Experiment Randomized Block Design. Desain ini digunakan karena eksperimen ini terdiri
dari dua faktor yaitu geometri sudut potong u tama κ
r
sudut kappa a, geometri sudut geram o
rthogonal γ
o
sudut gamma b, dan satu blok yaitu diameter material pengujian c. Tujuan penggunaan blok adalah agar cara
merendom eksperimen lebih terkendali dengan harapan rendom error dari eksperimen dapat diperkecil. Pada kajian ini, yang menjadi fokus utama
commit to user
III-5 eksperimen adalah geometri sudut potong utama sudut kappa
κ
r
dan geometri sudut geram orthogonal sudut gamma
γ
o
serta yang menjadi blok pengacakan eksperimen adalah diameter material pengujian. Oleh karena itu
dipilih desain eksperimen Factorial Experiment Randomized Block Design. Eksperimen ditentukan secara acak seperti yang ditunjukkan pada tabel 3.2.
Layout pengumpulan data ditunjukkan pada tabel 3.3. Pengacakan dilakukan dengan mengambil secara acak kertas yang telah diberi penomeran angka 1-30
untuk setiap blok.
Tabel 3.2 Urutan pengambilan data eksperimen
90° a1 75° a2
45° a3
3 26
24 7
28 25
29 15
4 30
20 18
1 9
6 19
23 17
5 21
2 10
22 27
8 12
13 11
14 16
6 3
15 28
14 29
1 10
9 13
20 30
22 12
8 4
27 25
21 2
16 26
23 19
5 17
11 24
18 7
3 9
7 11
23 28
8 1
16 15
29 25
2 6
20 24
26 4
17 10
27 5
30 12
19 14
22 13
21 18
28.3 c3
30° b1 26° b2
22° b3 18° b4
14° b5 18° b4
14° b5
29.9 c2
30° b1 26° b2
22° b3 18° b4
14° b5 Diameter Material
Pengujian mm c Faktor Sudut gamma
γo b Faktor Sudut Kappa κr
Faktor Variasi Sudut a
31.5 c1
30° b1 26° b2
22° b3
commit to user
III-6
Tabel 3.3 Layout pengumpulan data eksperimen
90° a1 75° a2
45° a3
Y
111
Y
211
Y
311
Y
112
Y
212
Y
312
Jumlah
Y
121
Y
221
Y
321
Y
122
Y
222
Y
322
Jumlah
Y
131
Y
231
Y
331
Y
132
Y
232
Y
332
Jumlah
Y
141
Y
241
Y
341
Y
142
Y
242
Y
342
Jumlah
Y
151
Y
251
Y
351
Y
152
Y
252
Y
352
Jumlah Total
Y
111
Y
211
Y
311
Y
112
Y
212
Y
312
Jumlah
Y
121
Y
221
Y
321
Y
122
Y
222
Y
322
Jumlah
Y
131
Y
231
Y
331
Y
132
Y
232
Y
332
Jumlah
Y
141
Y
241
Y
341
Y
142
Y
242
Y
342
Jumlah
Y
151
Y
251
Y
351
Y
152
Y
252
Y
352
Jumlah Total
Y
111
Y
211
Y
311
Y
112
Y
212
Y
312
Jumlah
Y
121
Y
221
Y
321
Y
122
Y
222
Y
322
Jumlah
Y
131
Y
231
Y
331
Y
132
Y
232
Y
332
Jumlah
Y
141
Y
241
Y
341
Y
142
Y
242
Y
342
Jumlah
Y
151
Y
251
Y
351
Y
152
Y
252
Y
352
Jumlah Total
Faktor Sudut Kappa κr Total
Faktor Variasi Sudut a 30° b1
26° b2 Diameter Material
Pengujian mm c
31.5 c1
30° b1 26° b2
22° b3 18° b4
22° b3 18° b4
14° b5 Faktor Sudut gamma
γo b
14° b5
28.3 c3
14° b5
29.9 c2
30° b1 26° b2
22° b3 18° b4
dengan; Y
1111
: variabel respon untuk sudut kappa 90°, sudut gamma 30°, pada replikasi pertama
commit to user
III-7 3. Menentukan model matematik variabel respon.
Rumusan model matematik yang digunakan untuk menjelaskan variabel respon adalah sebagai berikut:
ijk l
ij k
j i
ijkl
AB C
B A
Y e
m +
+ +
+ +
= .............................................3.1
dengan; Y
ijkl
: variabel respon kenaikan temperatur bidang aktif pahat
A
i
: faktor sudut kappa B
j
: faktor sudut gamma C
k
: faktor diameter material pengujian AB
ij
: interaksi faktor A dan faktor B e
m ijk
: random error i
: jumlah faktor sudut kappa A, i = 1, 2, 3 j
: jumlah faktor sudut gamma B, j = 1, 2, 3, 4, 5 k
: jumlah faktor diameter material pengujian C, k = 1,2,3 l
: jumlah replikasi l = 1, 2 4. Menentukan hipotesis eksperimen.
Hipotesis yang diajukan dalam eksperimen ini adalah faktor sudut kappa, sudut gamma, dan diameter material pengujian berpengaruh terhadap
kenaikan temperatur mata potong pahat, dimana faktor tersebut mungkin berdiri sendiri ataupun berinteraksi dengan faktor yang lain. Hipotesis
umum ini disebut sebagai hipotesis satu H
1
. Adapun hipotesis nol dari eksperimen dalam penelitian ini, adalah:
H
01
: j
ǂ
= 0 Perbedaan sudut kappa tidak menimbulkan pengaruh yang
signifikan terhadap besarnya kenaikan temperatur mata potong pahat.
H
02
: j
4
= 0 Perbedaan sudut gamma tidak menimbulkan pengaruh yang
signifikan terhadap besarnya kenaikan temperatur mata potong pahat.
commit to user
III-8 H
03
: j = 0
Perbedaan diameter material pengujian tidak menimbulkan
pengaruh yang signifikan terhadap besarnya kenaikan temperatur mata potong pahat.
H
04
: j
ǂ4
= 0 Perbedaan interaksi sudut kappa dan sudut gamma tidak
menimbulkan pengaruh yang signifikan terhadap besarnya kenaikan temperatur mata potong pahat.
3.4 PERSIAPAN OBJEK PENELITIAN DAN BAHAN ATAU ALAT
PENDUKUNG
Setelah perancangan desain eksperimen, maka dilakukan persiapan objek penelitian dan bahanalat pendukung yang digunakan, yaitu:
1. Objek penelitian: pahat HSS. Pahat HSS yang digunakan adalah pahat HSS jenis plain HSS HSS murni
dengan dimensi 9mm x 9mm x 120mm. 2. Bahanalat pendukung.
a. Mesin gerinda. Mesin gerinda yang digunakan adalah mesin gerinda meja merk ALDO
dengan kapasitas dua batu gerinda di kanan dan kiri untuk pengasahan dan pembentukan geometri sudut pahat HSS.
b. Bevel protractor. Bevel protractor adalah alat yang digunakan untuk mengukur geometri
sudut pahat yang dibentuk pada proses penggerindaan. Bevel protractor yang digunakan pada penelitian ini adalah merk KRISBOW dengan akurasi
pengukuran sudut 1 ⁰.
c. Mesin bubut. Mesin bubut yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin bubut manual
yang berada di laboratorium P3 sebagai tempat penelitian. Mesin bubut tersebut merk CZ308A dengan kapasitas putaran spindel maksimum
1500rpm dan feed rate 0,42mmput.
commit to user
III-9 d. Thermometer infrared.
Thermometer infrared digunakan untuk mengukur kenaikan temperatur mata potong pahat ketika diujikan. Thermometer infrared yang digunakan
adalah merk KRISBOW dengan akurasi pengukuran 1 ⁰C. Dapat juga
digunakan dalam satuan fahrenhait. Cara kerja alat ini adalah menembakkan sinar infrared ke arah permukaan benda yang diukur dan pada layar
menunjukkan hasil pengukuran themperatur benda yang diukur. e. Dial caliper.
Dial caliper adalah alat yang digunakan mengukur ukuran diameter benda kerja atapun dimensi panjang. Dalam penelitian ini dial caliper yang
digunakan adalah merk MITUTOYO dengan akurasi pengukuran 0,01mm. f. Stand dial.
Stand dial adalah alat untuk mencekam dial indicator, namun dalam penelitian ini digunakan untuk pencekam thermometer infrared. Agar dapat
dipasangkan dalam tool post sehingga ikut bergerak mengikuti gerakan pahat.
g. Material Aluminium paduan rendah bentuk silinder. Material ini merupakan aluminium murni namun terdapat campuran unsur
pengotor yang ikut tercampur dalam proses pembuatannya. Persentase unsur pengotor tidak teridentikasi sehingga disebut aluminium paduan rendah.
3.5 PENGAMBILAN DATA
