Pengaruh Suhu Pemotongan Terhadap Perkembanganaus Pahat Pada Pembubutan Kerasdankering Baja Aisi 4340menggunakan Pahat Karbida CVD Berlapis
1
PENGARUH SUHU PEMOTONGAN TERHADAP PERKEMBANGAN
AUS PAHAT PADA PEMBUBUTAN KERAS DAN KERING BAJA AISI
4340 MENGGUNAKAN PAHAT KARBIDA CVD BERLAPIS
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperolah Gelar Sarjana Teknik
GUNAWAN SEPTIAN PONTI
120401071
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
2
ABSTRAK
Dalam proses pemesinan bubut terdapat parameter-parameter pemotongan
penting yang perlu diperhatikan yakni: gerak makan (f) Kedalaman potong
(a),serta Kecepatan potong (v). karena diperkirakan dapat mempengaruhi material
pahat ,yang menyebabkan material pahat akan cepat aus yang tentunya akan sulit
untuk pemotongan lebih lanjut. Kurva pertumbuhan aus yang diperoleh
menunjukkan bahwa pahat CVD karbida mengalami tiga fase yaitu fase awal
(initial phase), fase bertahap (gradual phase) dan fase mendadak (abrupt
phase).dalam penelitian ini dilakukan upaya untuk mencari pengaruh suhu
pemotongan terhadap perkembangan aus yang dialami oleh pahat serta
memberikan rekomendasi kondisi pemotongan untuk meningkatkan produktifitas
industri kecil dan menengah (IKM). benda kerja yang digunakan baja AISI 4340
yang dikeraskan (45-50 HRc).proses pembubutan dilakukan dengan 8 kondisi
pemotongan dengan penggabungan high dan low. Setelah dilakukan penelitian
maka didapat hasil eksperimen lalu dianalisa dengan menggunakan software
desain expert untuk menentukan kondisi pemotongan yang paling optimal yaitu
v= 65,26 m/min ; f = 0,196 mm/rev ; a = 1,92mm .
Kata kunci : pembubutan,CVD karbida,aus pahat,AISI 4340, desain expert.
Universitas Sumatera Utara
3
PENGARUH SUHU PEMOTONGAN TERHADAP PERKEMBANGAN AUS
PAHAT PADA PEMBUBUTAN KERAS DAN KERING BAJA AISI 4340
MENGGUNAKAN PAHAT KARBIDA CVD BERLAPIS
GUNAWAN SEPTIAN PONTI
NIM. 120401071
Diketahui / Disyahkan
Disetujuioleh :
DepartemenTeknikMesin
DosenPembimbing,
FakultasTeknik USU
Ketua,
Dr. Ir. Muhammad Sabri, MT
Prof. Dr. Ir. ArmansyahGinting, M.Eng.
NIP. 1963 2306 1989 021001
NIP. 1968 0807 1995 011001
Universitas Sumatera Utara
4
TUGAS SARJANA
NAMA
: GUNAWAN SEPTIAN PONTI
NIM
: 120401071
MATA PELAJARAN : PROSES PEMOTONGAN LOGAM
SPESIFIKASI
: Survey pada industry pemotongan logam kecil dan menengah UKM
di kota Medan yang menerima pesanan komponen mesin pengolahan
pabrik kelapa sawit, setelah dilakukan survey lapangan dikumpulkan
informasi proses produksi dan pesanan apa yang sering diterima oleh
UKM seperti :
1. Tipe operasi pemesinan yang dilakukan;
2. Bahan benda kerja yang digunakan;
3. Bahan pahat dan geometri pahat yang digunakan;
4. Kondisi pemotongan dan teknologi pemotongan;
5. Data-data produksi seperti, waktu produksi, ongkos produksi, dan
hal-hal lain yang mendukung.
Tujuan utama dilakukan terkait survey dan sebagai outcomes dari
penulisan skripsi adalah “kontribusi teknologi pemesinan kepada
UKM untuk tujuan meningkatkan produktivitas UKM dalam
memproduksi komponen pabrik kelapa sawit yang dipesan olah
pabrik kelapa sawit (PKS)”.
Paparkan hasil survey sebagai latar belakang pokok bahasan pada
skripsi saudara. Berdasarkan hal tersebut, maka kepada saudara
ditugaskan melaksanakan studi dengan metode experimental untuk
membahas perihal :
Lakukan studi untuk mengkarakterisasi pahat karbida CVD berlapis
dari aspek aus pahat , suhu pemotongan , dan kondisi pemotongan
yang dapat direkomendasikan kepada UKM ketika pahat tersebut
Universitas Sumatera Utara
5
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan
rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan
judul “PENGARUH SUHU PEMOTONGAN TERHADAP PERKEMBANGAN
AUS PAHAT PADA PEMBUBUTAN KERAS DAN KERING BAJA AISI 4340
MENGGUNAKAN PAHAT KARBIDA CVD BERLAPIS”.
Skripsi ini disusun untuk memenuhi syarat menyelesaikan Pendidikan
Strata 1 (S1) pada Departemen Teknik Mesin Sub Bidang Produksi, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Dalam menyelesaikan skripsi ini banyak kesulitan yang penulis hadapi,
namun berkat dorongan, semangat, doa dan bantuan baik materil, moril, dan
maupun spirit dari berbagai pihak akhirnya kesulitan itu dapat diatasi. Untuk itu
sebagai manusia yang harus berterima kasih, dengan penuh ketulusan hati penulis
mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Ir. Armansyah Ginting, M.Eng. selaku dosen
pembimbing, yang dengan penuh kesabaran dan telah memberikan
bimbingan dan motivasi kepada penulis.
2. Bapak Dr. Ir .Muhammad Sabri, MT selaku Ketua Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik Univesitas Sumatera Utara.
3. Bapak Terang UHSG Manik,ST.MT. selaku Sekretaris Departemen
Teknik Mesin Fakultas Teknik Univesitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Tugiman, MT selaku koordinator tugas akhir Departemen
Teknik Mesin Fakultas Teknik Univesitas Sumatera Utara.
5. Kedua orang tua penulis, Soangkupon harahap dan Sri Hastati Pohan serta
keluarga besar penulis yang selalu senantiasa memberi semangat, doa, dan
memotivasi penulis.
6. Seluruh staf pengajar dan staf tata usaha Departemen Teknik Mesin yang
membimbing dan membantu segala keperluan penulis selama masa
perkuliahan.
Universitas Sumatera Utara
6
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ..................................................................................... i
DAFTAR ISI ................................................................................................ iii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... vi
DAFTAR TABEL .........................................................................................ix
DAFTAR PERSAMAAN ............................................................................ xi
BAB I PENDAHULUAN .............................................................................. 1
1.1 Latar Belakang .............................................................................. 1
1.2 Batasan Masalah ........................................................................... 2
1.3 Tujuan Penelitian .......................................................................... 3
1.4 Sistematika Penulisan .................................................................... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 4
2.1 Aus pahat ...................................................................................... 5
2.2 Suhu pemotongan .......................................................................... 8
2.3 Pembubutan CNC ......................................................................... 9
2.4 Baja AISI 4340 ........................................................................... 15
2.5 Pahat Karbida .............................................................................. 17
2.5.1 Karbida lapis ........................................................................ 18
2.6 Pemesinan Keras ......................................................................... 19
2.7 Pemesinan kering ......................................................................... 20
BAB III METODOLOGI ............................................................................ 24
3.1 Bahan .......................................................................................... 24
3.2 Peralatan ...................................................................................... 25
3.3 Metode Peneltian ........................................................................ 29
BAB IV HASIL DATA PENELITIAN ..................................................... 31
4.1 Data Hasil Penelitian ................................................................... 31
Universitas Sumatera Utara
7
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kriteria mode kegagalan pahat aus sisi dan aus kawah ...................... 8
Gambar 2.2 Ongkos Produksi secara umum .................................................. 22
Gambar 3.1 Spesimen benda baja AISI 4340 ................................................ 25
Gambar 3.2 Pahat CVD karbida .................................................................... 25
Gambar 3.3 Mesin bubut CNC ...................................................................... 26
Gambar 3.4 Tool holder ................................................................................. 27
Gambar 3.5 Mikroskop Dino Lite .................................................................. 28
Gambar 3.6 video IR Termometer ................................................................. 29
Gambar 4.1 grafik T vs Vb Run 1.................................................................. 34
Gambar 4.2 T vs Lt Run1 .............................................................................. 34
Gambar 4.3 grafik T vs Tc Run1 ................................................................... 35
Gambar 4.4 grafik T vs Vb Run2................................................................... 37
Gambar 4.5 grafik T vs Lt Run2 .................................................................... 37
Gamabr 4. 6 grafik T vs Tc Run2 .................................................................. 38
Gambar 4.7 grafik T vs Vb Run3................................................................... 39
Gambar 4.8 grafik T vs Lt Run3 .................................................................... 40
Gambar 4.9 grafik T vs Tc Run3 ................................................................... 40
Gambar 4.10 grafik T vs Vb Run4................................................................. 42
Gambar 4.11 grafik T vs Lt Run4 .................................................................. 42
Gambar 4.12 grafik T vs Tc Run4 ................................................................. 43
Gambar 4.13 grafik T vs Vb Run5................................................................. 45
Universitas Sumatera Utara
8
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 : Kadar komposisi kimia ................................................................ 16
Tabel 2.2 : Sifat Mekanis Bahan....................................................................... 16
Tabel 2.3 : Jenis Karbida Lapis (Coated Cemented Carbides) ...................... 19
Tabel 4.1 Data keseluruhan............................................................................ 32
Tabel 4.2 Run 1 .............................................................................................. 33
Tabel 4.3 Run 2 .............................................................................................. 35
Tabel 4.4 Run 3 .............................................................................................. 38
Tabel 4.5 Run 4 .............................................................................................. 41
Tabel 4.6 Run 5 .............................................................................................. 44
Tabel 4.7 Run 6 .............................................................................................. 46
Tabel 4.8 Run 7 .............................................................................................. 49
Tabel 4.9 Run 8 .............................................................................................. 52
Tabel 4.10 Data kondisi pemotongan dengan suhu rata-rata ......................... 55
Tabel 4.11 Analysis of variance suhu ............................................................ 57
Tabel 4.12 Analysis of variance VB .............................................................. 59
Tabel 4.13 Batas Kondisi optimasi ................................................................ 65
Tabel 4.14 Hasil optimasi .............................................................................. 66
Tabel 4.15 Hasil perhitungan Run1 .............................................................. 69
Tabel 4.16 Hasil perhitungan Run2 ............................................................... 71
Tabel 4.17 Hasil perhitungan Run3 ............................................................... 72
Tabel 4.18 Hasil perhitungan Run5 ............................................................... 74
Universitas Sumatera Utara
9
DAFTAR PERSAMAAN
Persamaan 2.1 : Kecepatan potong ................................................................ 10
Persamaan 2.2: Diameter Rata-rata................................................................ 10
Persamaan 2.3 : Kecepatan makan................................................................. 10
Persamaan 2.4 : Waktu pemotongan .............................................................. 10
Persamaan 2.5 : kecepatan penghasilan geram .............................................. 10
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH SUHU PEMOTONGAN TERHADAP PERKEMBANGAN
AUS PAHAT PADA PEMBUBUTAN KERAS DAN KERING BAJA AISI
4340 MENGGUNAKAN PAHAT KARBIDA CVD BERLAPIS
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperolah Gelar Sarjana Teknik
GUNAWAN SEPTIAN PONTI
120401071
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
2
ABSTRAK
Dalam proses pemesinan bubut terdapat parameter-parameter pemotongan
penting yang perlu diperhatikan yakni: gerak makan (f) Kedalaman potong
(a),serta Kecepatan potong (v). karena diperkirakan dapat mempengaruhi material
pahat ,yang menyebabkan material pahat akan cepat aus yang tentunya akan sulit
untuk pemotongan lebih lanjut. Kurva pertumbuhan aus yang diperoleh
menunjukkan bahwa pahat CVD karbida mengalami tiga fase yaitu fase awal
(initial phase), fase bertahap (gradual phase) dan fase mendadak (abrupt
phase).dalam penelitian ini dilakukan upaya untuk mencari pengaruh suhu
pemotongan terhadap perkembangan aus yang dialami oleh pahat serta
memberikan rekomendasi kondisi pemotongan untuk meningkatkan produktifitas
industri kecil dan menengah (IKM). benda kerja yang digunakan baja AISI 4340
yang dikeraskan (45-50 HRc).proses pembubutan dilakukan dengan 8 kondisi
pemotongan dengan penggabungan high dan low. Setelah dilakukan penelitian
maka didapat hasil eksperimen lalu dianalisa dengan menggunakan software
desain expert untuk menentukan kondisi pemotongan yang paling optimal yaitu
v= 65,26 m/min ; f = 0,196 mm/rev ; a = 1,92mm .
Kata kunci : pembubutan,CVD karbida,aus pahat,AISI 4340, desain expert.
Universitas Sumatera Utara
3
PENGARUH SUHU PEMOTONGAN TERHADAP PERKEMBANGAN AUS
PAHAT PADA PEMBUBUTAN KERAS DAN KERING BAJA AISI 4340
MENGGUNAKAN PAHAT KARBIDA CVD BERLAPIS
GUNAWAN SEPTIAN PONTI
NIM. 120401071
Diketahui / Disyahkan
Disetujuioleh :
DepartemenTeknikMesin
DosenPembimbing,
FakultasTeknik USU
Ketua,
Dr. Ir. Muhammad Sabri, MT
Prof. Dr. Ir. ArmansyahGinting, M.Eng.
NIP. 1963 2306 1989 021001
NIP. 1968 0807 1995 011001
Universitas Sumatera Utara
4
TUGAS SARJANA
NAMA
: GUNAWAN SEPTIAN PONTI
NIM
: 120401071
MATA PELAJARAN : PROSES PEMOTONGAN LOGAM
SPESIFIKASI
: Survey pada industry pemotongan logam kecil dan menengah UKM
di kota Medan yang menerima pesanan komponen mesin pengolahan
pabrik kelapa sawit, setelah dilakukan survey lapangan dikumpulkan
informasi proses produksi dan pesanan apa yang sering diterima oleh
UKM seperti :
1. Tipe operasi pemesinan yang dilakukan;
2. Bahan benda kerja yang digunakan;
3. Bahan pahat dan geometri pahat yang digunakan;
4. Kondisi pemotongan dan teknologi pemotongan;
5. Data-data produksi seperti, waktu produksi, ongkos produksi, dan
hal-hal lain yang mendukung.
Tujuan utama dilakukan terkait survey dan sebagai outcomes dari
penulisan skripsi adalah “kontribusi teknologi pemesinan kepada
UKM untuk tujuan meningkatkan produktivitas UKM dalam
memproduksi komponen pabrik kelapa sawit yang dipesan olah
pabrik kelapa sawit (PKS)”.
Paparkan hasil survey sebagai latar belakang pokok bahasan pada
skripsi saudara. Berdasarkan hal tersebut, maka kepada saudara
ditugaskan melaksanakan studi dengan metode experimental untuk
membahas perihal :
Lakukan studi untuk mengkarakterisasi pahat karbida CVD berlapis
dari aspek aus pahat , suhu pemotongan , dan kondisi pemotongan
yang dapat direkomendasikan kepada UKM ketika pahat tersebut
Universitas Sumatera Utara
5
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan
rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan
judul “PENGARUH SUHU PEMOTONGAN TERHADAP PERKEMBANGAN
AUS PAHAT PADA PEMBUBUTAN KERAS DAN KERING BAJA AISI 4340
MENGGUNAKAN PAHAT KARBIDA CVD BERLAPIS”.
Skripsi ini disusun untuk memenuhi syarat menyelesaikan Pendidikan
Strata 1 (S1) pada Departemen Teknik Mesin Sub Bidang Produksi, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Dalam menyelesaikan skripsi ini banyak kesulitan yang penulis hadapi,
namun berkat dorongan, semangat, doa dan bantuan baik materil, moril, dan
maupun spirit dari berbagai pihak akhirnya kesulitan itu dapat diatasi. Untuk itu
sebagai manusia yang harus berterima kasih, dengan penuh ketulusan hati penulis
mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Ir. Armansyah Ginting, M.Eng. selaku dosen
pembimbing, yang dengan penuh kesabaran dan telah memberikan
bimbingan dan motivasi kepada penulis.
2. Bapak Dr. Ir .Muhammad Sabri, MT selaku Ketua Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik Univesitas Sumatera Utara.
3. Bapak Terang UHSG Manik,ST.MT. selaku Sekretaris Departemen
Teknik Mesin Fakultas Teknik Univesitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Tugiman, MT selaku koordinator tugas akhir Departemen
Teknik Mesin Fakultas Teknik Univesitas Sumatera Utara.
5. Kedua orang tua penulis, Soangkupon harahap dan Sri Hastati Pohan serta
keluarga besar penulis yang selalu senantiasa memberi semangat, doa, dan
memotivasi penulis.
6. Seluruh staf pengajar dan staf tata usaha Departemen Teknik Mesin yang
membimbing dan membantu segala keperluan penulis selama masa
perkuliahan.
Universitas Sumatera Utara
6
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ..................................................................................... i
DAFTAR ISI ................................................................................................ iii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... vi
DAFTAR TABEL .........................................................................................ix
DAFTAR PERSAMAAN ............................................................................ xi
BAB I PENDAHULUAN .............................................................................. 1
1.1 Latar Belakang .............................................................................. 1
1.2 Batasan Masalah ........................................................................... 2
1.3 Tujuan Penelitian .......................................................................... 3
1.4 Sistematika Penulisan .................................................................... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 4
2.1 Aus pahat ...................................................................................... 5
2.2 Suhu pemotongan .......................................................................... 8
2.3 Pembubutan CNC ......................................................................... 9
2.4 Baja AISI 4340 ........................................................................... 15
2.5 Pahat Karbida .............................................................................. 17
2.5.1 Karbida lapis ........................................................................ 18
2.6 Pemesinan Keras ......................................................................... 19
2.7 Pemesinan kering ......................................................................... 20
BAB III METODOLOGI ............................................................................ 24
3.1 Bahan .......................................................................................... 24
3.2 Peralatan ...................................................................................... 25
3.3 Metode Peneltian ........................................................................ 29
BAB IV HASIL DATA PENELITIAN ..................................................... 31
4.1 Data Hasil Penelitian ................................................................... 31
Universitas Sumatera Utara
7
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kriteria mode kegagalan pahat aus sisi dan aus kawah ...................... 8
Gambar 2.2 Ongkos Produksi secara umum .................................................. 22
Gambar 3.1 Spesimen benda baja AISI 4340 ................................................ 25
Gambar 3.2 Pahat CVD karbida .................................................................... 25
Gambar 3.3 Mesin bubut CNC ...................................................................... 26
Gambar 3.4 Tool holder ................................................................................. 27
Gambar 3.5 Mikroskop Dino Lite .................................................................. 28
Gambar 3.6 video IR Termometer ................................................................. 29
Gambar 4.1 grafik T vs Vb Run 1.................................................................. 34
Gambar 4.2 T vs Lt Run1 .............................................................................. 34
Gambar 4.3 grafik T vs Tc Run1 ................................................................... 35
Gambar 4.4 grafik T vs Vb Run2................................................................... 37
Gambar 4.5 grafik T vs Lt Run2 .................................................................... 37
Gamabr 4. 6 grafik T vs Tc Run2 .................................................................. 38
Gambar 4.7 grafik T vs Vb Run3................................................................... 39
Gambar 4.8 grafik T vs Lt Run3 .................................................................... 40
Gambar 4.9 grafik T vs Tc Run3 ................................................................... 40
Gambar 4.10 grafik T vs Vb Run4................................................................. 42
Gambar 4.11 grafik T vs Lt Run4 .................................................................. 42
Gambar 4.12 grafik T vs Tc Run4 ................................................................. 43
Gambar 4.13 grafik T vs Vb Run5................................................................. 45
Universitas Sumatera Utara
8
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 : Kadar komposisi kimia ................................................................ 16
Tabel 2.2 : Sifat Mekanis Bahan....................................................................... 16
Tabel 2.3 : Jenis Karbida Lapis (Coated Cemented Carbides) ...................... 19
Tabel 4.1 Data keseluruhan............................................................................ 32
Tabel 4.2 Run 1 .............................................................................................. 33
Tabel 4.3 Run 2 .............................................................................................. 35
Tabel 4.4 Run 3 .............................................................................................. 38
Tabel 4.5 Run 4 .............................................................................................. 41
Tabel 4.6 Run 5 .............................................................................................. 44
Tabel 4.7 Run 6 .............................................................................................. 46
Tabel 4.8 Run 7 .............................................................................................. 49
Tabel 4.9 Run 8 .............................................................................................. 52
Tabel 4.10 Data kondisi pemotongan dengan suhu rata-rata ......................... 55
Tabel 4.11 Analysis of variance suhu ............................................................ 57
Tabel 4.12 Analysis of variance VB .............................................................. 59
Tabel 4.13 Batas Kondisi optimasi ................................................................ 65
Tabel 4.14 Hasil optimasi .............................................................................. 66
Tabel 4.15 Hasil perhitungan Run1 .............................................................. 69
Tabel 4.16 Hasil perhitungan Run2 ............................................................... 71
Tabel 4.17 Hasil perhitungan Run3 ............................................................... 72
Tabel 4.18 Hasil perhitungan Run5 ............................................................... 74
Universitas Sumatera Utara
9
DAFTAR PERSAMAAN
Persamaan 2.1 : Kecepatan potong ................................................................ 10
Persamaan 2.2: Diameter Rata-rata................................................................ 10
Persamaan 2.3 : Kecepatan makan................................................................. 10
Persamaan 2.4 : Waktu pemotongan .............................................................. 10
Persamaan 2.5 : kecepatan penghasilan geram .............................................. 10
Universitas Sumatera Utara