TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH METODE PENDINGIN Analisa Pengaruh Metode Pendingin Terhadap Keausan Pahat High Speed Steel (Hss) Pada Proses End Milling.
TUGAS AKHIR
ANALISA PENGARUH METODE PENDINGIN
TERHADAP KEAUSAN PAHAT HIGH SPEED STEEL
(HSS) PADA PROSES END MILLING
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata Satu
Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun Oleh:
SARJITO
NIM : D.200 070 039
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2012
ii
iii
iv
v
MOTTO
“ Ja n ga n t a k u t m en coba , k esa l a h a n a d a l a h gu r u t er ba i k
j i k a a n d a j u j u r m en ga k u i n y a d a n bela j a r d a r i n y a” .
( k a t a k a t a bi j a k )
“ Ja n ga n p er n a h u ca p k a n sel a m a t t i n gga l j i k a m a si h
i n gi n m en coba , j a n ga n p er n a h k a t a k a n t a k ci n t a ji k a m a si h
m en gi n gi n k an n y a ” .
(k a t a k a t a bi j a k )
“ Ja n ga n p er n a h ber h en t i ber h a r a p k a r en a k eba h a gi a a n
m i l i k m er ek a y a n g ber h a r a p , m esk i p u n m er ek a p er n a h
k ecew a sebel u m n y a ” .
( Pen u l i s )
vi
ANALISA PENGARUH METODE PENDINGIN TERHADAP
KEAUSAN PAHAT HIGH SPEED STEEL (HSS) PADA PROSES
END MILLING
Sarjito, M.Alfatih Hendrawan, Bambang Waluyo Febriantoko
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A.Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura
Email : [email protected]
ABSTRAKSI
pada proses pemotongan logam, gesekan antara benda kerja
dengan pahat akan menimbulkan panas, sehingga temperatur pahat
terutama bidang aktif pahat akan sangat tinggi. Hal ini akan
mengakibatkan terjadinya kausan pahat sehingga kualitas produk akan
menurun, untuk mengurangi laju keausan pahat biasanya diberikan cairan
pendingin yang berfungsi untuk mengontrol temperatur dan pelumasan
pada saat pemotongan. Tujuan dari penelitian ini adalah
untuk
mengetahui pengaruh dari metode pendinginan yang paling baik dan
parameter yang digunakan terhadap keausan pahat High Speed Steel
(HSS), serta kondisi pemotongan paling minimal dan optimal keausannya.
Dalam penelitian ini dilakukan pada proses end miling material baja
paduan rendah (VCL) dengan menggunakan pahat HSS diameter 12 mm.
Penelitian dilakukan dengan cara membandingkan keausan pahat dari
proses pemotongan dengan metode pendinginan di kucurkan, di kabutkan
dan di kuas. Rancangan percobaan akan memvariasikan 2 variabel
bebas yaitu kedalaman pemotongan dan putaran mesin, dengan variabel
respon berupa keausan pahat pada sisi samping dan keausan pahat pada
sisi atas.
Hasil penelitian menunjukan bahwa proses end milling
menggunakan variasi metode pendinginan di kucurkan menghasilkan
keausan pahat pada sisi samping dan sisi atas yang paling rendah di
bandingkan dengan metode di kabutkan dan dikuas. Dari parameter
pemotongan nilai keausan sisi atas dan ssi samping paling kecil yaitu
pada putaran mesin 800 rpm, kedalaman potong 0,3 mm, dengan ratarata keausan sisi atas 0,01125 mm, keausan sisi samping dengan ratarata keausan 0,015 mm, sedangkan nilai keausan terbesar yaitu pada
putaran mesin 1250 rpm, kedalaman potong 0,6 mm dengan rata-rata
keausan sisi atas 0,0575 mm, rata-rata keausan sisi samping 0,0725 mm.
Kata kunci : End milling, metode pendinginan, Keausan pahat
vii
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum. Wr. Wb
Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas
berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat
terselesaikan.
Tugas akhir yang berjudul “Analisa Pengaruh Metode Pendingin
Terhadap Keausan Pahat High Speed Steel (Hss) Pada Proses End
Milling”, dapat diselesaikan atas dukungan berbagai pihak. Untuk itu
pada kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan
hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang
sebesar-besarnya kepada:
1. Ir. Agus Riyanto sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2. Ir. Sartono Putro, MT sebagai Ketua Jurusan Teknik Mesin
sekaligus Pembimbing Akademik.
3. Muh. Alfatih Hendrawan ST, MT sebagai Pembimbing Utama
Tugas akhir ini.
4. Bambang Waluyo Febriantoko,ST.MT sebagai Pembimbing
Pendamping Tugas akhir ini.
5. Keluargaku tercinta Ibu, Bapak dan kakakku yang selalu
memberikan dukungan baik moril maupun materiil.
viii
6. Teman-teman teknik mesin 2007 terima kasih untuk semangat,
dukungan, bantuan dan kebersamaan kita selama ini.
7. Semua pihak yang telah membantu terselesainya tugas akhir
ini.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna,
oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca
akan penulis terima dengan senang hati.
Wassalamualaikum Wr. Wb
Surakarta, 6 Agustus 2012
Penulis
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .................................................................................... i
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR .............................................. ii
HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................... iv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ............................................................... v
HALAMAN MOTTO ................................................................................... vi
ABSTRAKSI ............................................................................................... vii
KATA PENGANTAR ................................................................................. viii
DAFTAR ISI .............................................................................................. xi
DAFTAR GAMBAR ................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL ....................................................................................... xiv
DAFTAR SIMBOL .................................................................................... xv
DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................... xvi
BAB I
: PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang .............................................................. 1
1.2. Tujuan Penulisan ............................................................ 3
1.3. Manfaat Penelitian ......................................................... 4
1.4. Batasan Masalah ............................................................ 4
BAB II
: TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka ........................................................... 6
2.2. Landasan Teori .............................................................. 7
x
2.2.1 Mesin Frais ( Milling ) ........................................... 7
2.2.1.1 Jenis mesin frais ..................................... 8
2.2.1.2 Klasifikasi Proses frais ........................... 9
2.2.1.2 Elemen dasar proses frais . ..................... 10
2.2.2 Pahat .................................................................... 12
2.2.2.1 Material pahat .......................................... 12
2.2.2.2 Geometri pahat ........................................ 19
2.2.2.3 Kerusakan dan keausan pahat ................ 21
2.2.2.4 Bidang aktif pahat yang mengalami
kerusakan atau keausan ......................... 21
2.2.2.5 Mekanisme keausan dan kerusakan pahat 23
2.2.3 Cairan Pendingin ................................................. 26
2.2.3.1 Jenis cairan pendingin ............................ 27
2.2.3.2 Metode pemberian cairan pendingin ....... 30
2.2.3.3 Pengaruh cairan pendingin pada proses
pemesinan ............................................... 32
BAB III
: METODE PENELITIAN
3.1. Diagram Alir Penelitian .................................................. 34
3.1.1 Studi Literatur ........................................................ 35
3.1.2 Bahan Dan Alat ..................................................... 35
3.1.3 Persiapan Spesimen.............................................. 39
3.1.4 Proses pengefraisan.............................................. 40
3.1.5 Pengukuran keausan pahat ................................... 42
xi
3.2. Sample .......................................................................... 44
3.3. Rancangan Analisis Data ............................................... 45
3.4. Kesulitan......................................................................... 45
BAB IV
: ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Eksperimen ................................................... 46
4.2 Analisa Data .................................................................. 48
4.2.1 Analysis of Variance (ANOVA)............................... 48
4.2.1 Pengaruh metode pendingin terhadap keausan
pahat ...................................................................... 50
4.3 Pembahasan .................................................................. 56
BAB V
: PENUTUP
5.1 Kesimpulan ..................................................................... 61
5.2 Saran .............................................................................. 62
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Klasifikasi proses frais. ...................................................
9
Gambar 2.2. Sudut Potong Utama ......................................................
19
Gambar 2.2. Sudut Miring....................................................................
20
Gambar 2.3. Sudut Geram. .................................................................
20
Gambar 2.4. Keausan kawah dan keausan Tepi. ................................
22
Gambar 3.1. Bagan Aliran Proses Eksperimen. ..................................
34
Gambar 3.2. Material. ..........................................................................
35
Gambar 3.3. Minyak Bromus. ..............................................................
36
Gambar 3.4. Mesin Frais .....................................................................
36
Gambar 3.5. Pahat Frais. ....................................................................
37
Gambar 3.6. Jangka Sorong................................................................
37
Gambar 3.7. Tachometer.....................................................................
38
Gambar 3.8. Kuas. ..............................................................................
38
Gambar 3.9. Kompresor ......................................................................
38
Gambar 3.10. Pengabut. .......................................................................
39
Gambar 3.11. Bagian keausan pahat. ..................................................
42
Gambar 3.12. Profil pengukuran keausan pahat ..................................
43
Gambar 3.13. Alat Ukur Miroskop ........................................................
43
Gambar 4.1.
Grafik pengaruh metode pendingin terhadap keausan ratarata pada kedalaman 0,3 mm sisi samping ....................
Gambar 4.2.
50
Grafik pengaruh metode pendingin terhadap keausan ratarata pada kedalaman 0,6 mm sisi samping.....................
50
Gambar 4.3. Grafik pengaruh metode pendingin terhadap keausan ratarata pada kedalaman 0,3 mm sisi atas ..........................
51
Gambar 4.4. Grafik pengaruh metode pendingin terhadap keausan ratarata pada kedalaman 0,6 mm sisi atas ..........................
xiii
51
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Data Kondisi Pemotongan Kecepatan Potong Rendah ....
40
Tabel 3.2. Data Kondisi Pemotongan Kecepatan Potong Sedang.....
40
Tabel 3.3. Data Kondisi Pemotongan Kecepatan Potong Tinggi .......
40
Tabel 3.4. Data Sampel Eksperimen .................................................
44
Tabel 4.1.1.Data Keausan Sisi Samping Pahat...................................
46
Tabel 4.1.2.Data Keausan Sisi Atas Pahat .........................................
47
xiv
DAFTAR SIMBOL
Vc
= kecepatan potong
( meter / menit )
d
= diameter pahat
( mm )
n
= Putaran Mesin
(rpm)
Fz
= Gerak pemakanan
(mm/gigi)
Vf
= Kecepatan makan
(m/min)
z
= Jumlah gigi
a
= Kedalaman pemotongan
(mm)
w
= Lebar pemotongan
(mm)
VB
= Panjang keausan
(mm)
(Flut)
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Hasil Pengukuran Keausan Pahat
Lampiran 2. Katalog Pahat Hss
Lampiran 3. Hasil Pengujian Kekerasan VCL
Lampiran 4. Uji Residual
xvi
ANALISA PENGARUH METODE PENDINGIN
TERHADAP KEAUSAN PAHAT HIGH SPEED STEEL
(HSS) PADA PROSES END MILLING
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata Satu
Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun Oleh:
SARJITO
NIM : D.200 070 039
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2012
ii
iii
iv
v
MOTTO
“ Ja n ga n t a k u t m en coba , k esa l a h a n a d a l a h gu r u t er ba i k
j i k a a n d a j u j u r m en ga k u i n y a d a n bela j a r d a r i n y a” .
( k a t a k a t a bi j a k )
“ Ja n ga n p er n a h u ca p k a n sel a m a t t i n gga l j i k a m a si h
i n gi n m en coba , j a n ga n p er n a h k a t a k a n t a k ci n t a ji k a m a si h
m en gi n gi n k an n y a ” .
(k a t a k a t a bi j a k )
“ Ja n ga n p er n a h ber h en t i ber h a r a p k a r en a k eba h a gi a a n
m i l i k m er ek a y a n g ber h a r a p , m esk i p u n m er ek a p er n a h
k ecew a sebel u m n y a ” .
( Pen u l i s )
vi
ANALISA PENGARUH METODE PENDINGIN TERHADAP
KEAUSAN PAHAT HIGH SPEED STEEL (HSS) PADA PROSES
END MILLING
Sarjito, M.Alfatih Hendrawan, Bambang Waluyo Febriantoko
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A.Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura
Email : [email protected]
ABSTRAKSI
pada proses pemotongan logam, gesekan antara benda kerja
dengan pahat akan menimbulkan panas, sehingga temperatur pahat
terutama bidang aktif pahat akan sangat tinggi. Hal ini akan
mengakibatkan terjadinya kausan pahat sehingga kualitas produk akan
menurun, untuk mengurangi laju keausan pahat biasanya diberikan cairan
pendingin yang berfungsi untuk mengontrol temperatur dan pelumasan
pada saat pemotongan. Tujuan dari penelitian ini adalah
untuk
mengetahui pengaruh dari metode pendinginan yang paling baik dan
parameter yang digunakan terhadap keausan pahat High Speed Steel
(HSS), serta kondisi pemotongan paling minimal dan optimal keausannya.
Dalam penelitian ini dilakukan pada proses end miling material baja
paduan rendah (VCL) dengan menggunakan pahat HSS diameter 12 mm.
Penelitian dilakukan dengan cara membandingkan keausan pahat dari
proses pemotongan dengan metode pendinginan di kucurkan, di kabutkan
dan di kuas. Rancangan percobaan akan memvariasikan 2 variabel
bebas yaitu kedalaman pemotongan dan putaran mesin, dengan variabel
respon berupa keausan pahat pada sisi samping dan keausan pahat pada
sisi atas.
Hasil penelitian menunjukan bahwa proses end milling
menggunakan variasi metode pendinginan di kucurkan menghasilkan
keausan pahat pada sisi samping dan sisi atas yang paling rendah di
bandingkan dengan metode di kabutkan dan dikuas. Dari parameter
pemotongan nilai keausan sisi atas dan ssi samping paling kecil yaitu
pada putaran mesin 800 rpm, kedalaman potong 0,3 mm, dengan ratarata keausan sisi atas 0,01125 mm, keausan sisi samping dengan ratarata keausan 0,015 mm, sedangkan nilai keausan terbesar yaitu pada
putaran mesin 1250 rpm, kedalaman potong 0,6 mm dengan rata-rata
keausan sisi atas 0,0575 mm, rata-rata keausan sisi samping 0,0725 mm.
Kata kunci : End milling, metode pendinginan, Keausan pahat
vii
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum. Wr. Wb
Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas
berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat
terselesaikan.
Tugas akhir yang berjudul “Analisa Pengaruh Metode Pendingin
Terhadap Keausan Pahat High Speed Steel (Hss) Pada Proses End
Milling”, dapat diselesaikan atas dukungan berbagai pihak. Untuk itu
pada kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan
hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang
sebesar-besarnya kepada:
1. Ir. Agus Riyanto sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2. Ir. Sartono Putro, MT sebagai Ketua Jurusan Teknik Mesin
sekaligus Pembimbing Akademik.
3. Muh. Alfatih Hendrawan ST, MT sebagai Pembimbing Utama
Tugas akhir ini.
4. Bambang Waluyo Febriantoko,ST.MT sebagai Pembimbing
Pendamping Tugas akhir ini.
5. Keluargaku tercinta Ibu, Bapak dan kakakku yang selalu
memberikan dukungan baik moril maupun materiil.
viii
6. Teman-teman teknik mesin 2007 terima kasih untuk semangat,
dukungan, bantuan dan kebersamaan kita selama ini.
7. Semua pihak yang telah membantu terselesainya tugas akhir
ini.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna,
oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca
akan penulis terima dengan senang hati.
Wassalamualaikum Wr. Wb
Surakarta, 6 Agustus 2012
Penulis
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .................................................................................... i
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR .............................................. ii
HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................... iv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ............................................................... v
HALAMAN MOTTO ................................................................................... vi
ABSTRAKSI ............................................................................................... vii
KATA PENGANTAR ................................................................................. viii
DAFTAR ISI .............................................................................................. xi
DAFTAR GAMBAR ................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL ....................................................................................... xiv
DAFTAR SIMBOL .................................................................................... xv
DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................... xvi
BAB I
: PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang .............................................................. 1
1.2. Tujuan Penulisan ............................................................ 3
1.3. Manfaat Penelitian ......................................................... 4
1.4. Batasan Masalah ............................................................ 4
BAB II
: TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka ........................................................... 6
2.2. Landasan Teori .............................................................. 7
x
2.2.1 Mesin Frais ( Milling ) ........................................... 7
2.2.1.1 Jenis mesin frais ..................................... 8
2.2.1.2 Klasifikasi Proses frais ........................... 9
2.2.1.2 Elemen dasar proses frais . ..................... 10
2.2.2 Pahat .................................................................... 12
2.2.2.1 Material pahat .......................................... 12
2.2.2.2 Geometri pahat ........................................ 19
2.2.2.3 Kerusakan dan keausan pahat ................ 21
2.2.2.4 Bidang aktif pahat yang mengalami
kerusakan atau keausan ......................... 21
2.2.2.5 Mekanisme keausan dan kerusakan pahat 23
2.2.3 Cairan Pendingin ................................................. 26
2.2.3.1 Jenis cairan pendingin ............................ 27
2.2.3.2 Metode pemberian cairan pendingin ....... 30
2.2.3.3 Pengaruh cairan pendingin pada proses
pemesinan ............................................... 32
BAB III
: METODE PENELITIAN
3.1. Diagram Alir Penelitian .................................................. 34
3.1.1 Studi Literatur ........................................................ 35
3.1.2 Bahan Dan Alat ..................................................... 35
3.1.3 Persiapan Spesimen.............................................. 39
3.1.4 Proses pengefraisan.............................................. 40
3.1.5 Pengukuran keausan pahat ................................... 42
xi
3.2. Sample .......................................................................... 44
3.3. Rancangan Analisis Data ............................................... 45
3.4. Kesulitan......................................................................... 45
BAB IV
: ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Eksperimen ................................................... 46
4.2 Analisa Data .................................................................. 48
4.2.1 Analysis of Variance (ANOVA)............................... 48
4.2.1 Pengaruh metode pendingin terhadap keausan
pahat ...................................................................... 50
4.3 Pembahasan .................................................................. 56
BAB V
: PENUTUP
5.1 Kesimpulan ..................................................................... 61
5.2 Saran .............................................................................. 62
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Klasifikasi proses frais. ...................................................
9
Gambar 2.2. Sudut Potong Utama ......................................................
19
Gambar 2.2. Sudut Miring....................................................................
20
Gambar 2.3. Sudut Geram. .................................................................
20
Gambar 2.4. Keausan kawah dan keausan Tepi. ................................
22
Gambar 3.1. Bagan Aliran Proses Eksperimen. ..................................
34
Gambar 3.2. Material. ..........................................................................
35
Gambar 3.3. Minyak Bromus. ..............................................................
36
Gambar 3.4. Mesin Frais .....................................................................
36
Gambar 3.5. Pahat Frais. ....................................................................
37
Gambar 3.6. Jangka Sorong................................................................
37
Gambar 3.7. Tachometer.....................................................................
38
Gambar 3.8. Kuas. ..............................................................................
38
Gambar 3.9. Kompresor ......................................................................
38
Gambar 3.10. Pengabut. .......................................................................
39
Gambar 3.11. Bagian keausan pahat. ..................................................
42
Gambar 3.12. Profil pengukuran keausan pahat ..................................
43
Gambar 3.13. Alat Ukur Miroskop ........................................................
43
Gambar 4.1.
Grafik pengaruh metode pendingin terhadap keausan ratarata pada kedalaman 0,3 mm sisi samping ....................
Gambar 4.2.
50
Grafik pengaruh metode pendingin terhadap keausan ratarata pada kedalaman 0,6 mm sisi samping.....................
50
Gambar 4.3. Grafik pengaruh metode pendingin terhadap keausan ratarata pada kedalaman 0,3 mm sisi atas ..........................
51
Gambar 4.4. Grafik pengaruh metode pendingin terhadap keausan ratarata pada kedalaman 0,6 mm sisi atas ..........................
xiii
51
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Data Kondisi Pemotongan Kecepatan Potong Rendah ....
40
Tabel 3.2. Data Kondisi Pemotongan Kecepatan Potong Sedang.....
40
Tabel 3.3. Data Kondisi Pemotongan Kecepatan Potong Tinggi .......
40
Tabel 3.4. Data Sampel Eksperimen .................................................
44
Tabel 4.1.1.Data Keausan Sisi Samping Pahat...................................
46
Tabel 4.1.2.Data Keausan Sisi Atas Pahat .........................................
47
xiv
DAFTAR SIMBOL
Vc
= kecepatan potong
( meter / menit )
d
= diameter pahat
( mm )
n
= Putaran Mesin
(rpm)
Fz
= Gerak pemakanan
(mm/gigi)
Vf
= Kecepatan makan
(m/min)
z
= Jumlah gigi
a
= Kedalaman pemotongan
(mm)
w
= Lebar pemotongan
(mm)
VB
= Panjang keausan
(mm)
(Flut)
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Hasil Pengukuran Keausan Pahat
Lampiran 2. Katalog Pahat Hss
Lampiran 3. Hasil Pengujian Kekerasan VCL
Lampiran 4. Uji Residual
xvi