Kajian Aus Pahat pada pembubutan Baja Aisi 4340 Menggunakan Pahat Karbida PVD Berlapis
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Begitu banyak produsen pahat yang memproduksi pahat dengan substrat
yang sama, geometri yang sama, bahkan lapisan yang sama. Di samping itu,
ada pahat yang diproduksi dengan metode pelapisan yang sama misalnya yaitu
PVD (physical vapor deposition) namun dengan lapisan yang berbeda seperti
pada Mata Pahat karbida PVD berlapis merk Taegutec dengan seri SNMG
120408 MT TT 8020 dengan lapisan TiCN. Oleh karena itu diperlukan
penelitian yang lebih lanjut mengenai bagaimana performa dari mata pahat
karbida berlapis AlTiN merk Kennametal dengan metode pelapisan yang sama
namun berbeda merk dan lapisannya.
Aus Pahat yang terjadi pada dengan menggunakan pahat PVD berlapis
TiCN merk Taegutec dengan pembubutan keras dan kering pada Baja AISI
4340 dengan metode pembubutan kering dan keras megatakan bahwa:
1. Aus pahat yang terjadi adalah flank wear.
2. Ada 3 jenis fasa keausan yang terjadi yaitu fasa keausan initial,
gradual, dan sudden.
3. Variabel yang paling berpengaruh terhadap umur pahat (TL) adalah
variabel v (kecepatan potong), kemudian variabel f (gerak makan), dan
variabel a (kedalaman potong).
4. Dalam kondisi pemotongan ekstrim high dapat digunakan dengan
kecepatan potong hingga 75 m/min dengan umur pahat 5.47 menit, dan
dengan kondisi pemotongan ekstrim low dapat digunakan dengan
kecepatan potong hingga 65 m/min dengan umur pahat 52.71 menit.[8]
Permesinan keras dilakukan pada material dengan kekerasan diantara 45 –
68 Rockwell menggunakan variasi ujung atau kepadatan pahat potong, yang
lebih baik adalah Cubic Boron Nitride (CBN).
Universitas Sumatera Utara
Sementara menggerinda diketahui untuk memproduksi pernghalusan
permukaan yang baik pada laju pemakanan yang relatif tinggi, permesinan
keras dapat memproduksi sama baiknya dengan menghaluskan permukaan
pada Material Removal Rates (MRR) yang signifikan tinggi.[1]
Reaksi dari bidang permukaan yang dihasilkan untuk pembelajaran efek
interaksi dari kondisi pemotongan pada faktor – faktor permesinan. Hubungan
yang dihasilkan dengan kemunduran model kelipatan linier. Kemunduran
model linier divalidasi menggunakan tes pengesahan. Hasil dari analisa
menunjukkan bahwa, kombinasi optimal dari laju pemakanan yang rendah
dan kedalaman potong yang sedikit dengan kecepatan potong yang tinggi
bermanfaat untuk mengurangi gaya permesinan. Semakin tinggi nilai dari
pemakanan penting untuk mengurangi gaya potong spesifik. Daya permesinan
dan aus pahat meningkat hampir linier dengan peningkatan kecepatan potong
dan laju pemakanan. Kombinasi dari laju pemakanan yang rendah dan
kecepatan potong yang tinggi adalah penting untuk memperkecil kekasaran
permukaan. Abrasi adalah dasar dari mekanisme aus yang diamati pada semua
kondisi pemotongan. Sejak permesinan keras membutuhkan ujung mata
potong yang kuat, desain dari hidung dengan persiapan ujung mata pahat yang
baik menjadi sangat penting sekali untuk menghasilkan kekuatan ujung mata
pahat yang tinggi dan juga untuk memperoleh kekasaran permukaan yang baik
dan tegangan sisa di bawah permukaan. Performa dari alat potong karbida
berlapis keramik dan Cubic Boron Nitride (CBN) dan kualitas dari permukaan
yang termesin adalah sangat dipengaruhi oleh kondisi pemotongan seperti:
kecepatan potong, pemakanan, kedalaman potong dan geometri pahat.
Permesinan keras dengan karbida berlapis mempunyai beberapa keuntungan
melebihi proses penggerindaan seperti pengurangan harga produksi,
meningkatkan produktvitas dan meningkatkan material yang digunakan.
Tujuannya adalah menetapkan hubungan antara parameter pemotongan seperti
kecepatan potong, pemakanan dan kedalaman potong dengan gaya
permesinan, daya, gaya potong spesifik, aus pahat, dan kekasaran permukaan
pada benda kerja.[4]
Universitas Sumatera Utara
1.2 Batasan Masalah
Batasan masalah pada penelitian ini adalah:
1. Pada penelitian ini material yang digunakan adalah Baja AISI 4340 yang
telah diberikan perlakuan panas (heattreatment) untuk tujuan pembubutan
keras.
2. Operasi pembubutan dilakukan tanpa menggunakan cairan pendingin
(coolant) yaitu dengan metode pembubutan kering (dry machining) yang
ramah lingkungan.
3. Pahat yang digunakan adalah Pahat Karbida PVD (Physical Vapor
Deposition) berlapis AlTiN merk Kennametal dengan seri SNMG 120408
RP KCU25.
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini yaitu:
1. Mempelajari aus pahat yang terjadi ketika membubut baja AISI 4340
menggunakan pahat karbida PVD berlapis AlTiN dengan metode
pembubutan kering (dry machining) dan pembubutan keras (hard
machining).
2. Menentukan variabel yang paling berpengaruh terhadap aus pahat dan
umur pahat pada pembubutan Baja AISI 4340.
1.4 Sistematika Penulisan
Penelitian ini nantinya akan dituangkan dalam bentuk skripsi dengan
sistematika penulisan sebagai berikut:
1. BAB I : Pendahuluan
Bab ini berisikan latar belakang, tujuan, batasan masalah, dan sistematika
penulisan.
2. BAB II : Tinjauan Pustaka
Bab ini berisikan landasan teori yang digunakan yaitu mengenai
pemotongan logam dan mesin bubut, mata pahat, dan persamaanpersamaan yang digunakan.
Universitas Sumatera Utara
3. BAB III : Metodologi Penelitian
Bab ini memberikan informasi mengenai tempat pelaksanaan pengujian
bahan dan peralatan yang dipakai dan metode penelitian.
4. Bab IV : Hasil Analisa dan Diskusi
Bab IV menunjukan hasil dari percobaan berupa data keausan pahat, umur
pakai pahat.
5. Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab V sebagai penutup berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh
dari hasil percobaan.
6. Daftar Pustaka
Daftar pustaka berisikan literatur yang digunakan untuk menyusun
laporan.
7. Lampiran
Lampiran berisikan sertifikasi dari sumin surya dan data standar yang
dipakai dalam penelitian.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Begitu banyak produsen pahat yang memproduksi pahat dengan substrat
yang sama, geometri yang sama, bahkan lapisan yang sama. Di samping itu,
ada pahat yang diproduksi dengan metode pelapisan yang sama misalnya yaitu
PVD (physical vapor deposition) namun dengan lapisan yang berbeda seperti
pada Mata Pahat karbida PVD berlapis merk Taegutec dengan seri SNMG
120408 MT TT 8020 dengan lapisan TiCN. Oleh karena itu diperlukan
penelitian yang lebih lanjut mengenai bagaimana performa dari mata pahat
karbida berlapis AlTiN merk Kennametal dengan metode pelapisan yang sama
namun berbeda merk dan lapisannya.
Aus Pahat yang terjadi pada dengan menggunakan pahat PVD berlapis
TiCN merk Taegutec dengan pembubutan keras dan kering pada Baja AISI
4340 dengan metode pembubutan kering dan keras megatakan bahwa:
1. Aus pahat yang terjadi adalah flank wear.
2. Ada 3 jenis fasa keausan yang terjadi yaitu fasa keausan initial,
gradual, dan sudden.
3. Variabel yang paling berpengaruh terhadap umur pahat (TL) adalah
variabel v (kecepatan potong), kemudian variabel f (gerak makan), dan
variabel a (kedalaman potong).
4. Dalam kondisi pemotongan ekstrim high dapat digunakan dengan
kecepatan potong hingga 75 m/min dengan umur pahat 5.47 menit, dan
dengan kondisi pemotongan ekstrim low dapat digunakan dengan
kecepatan potong hingga 65 m/min dengan umur pahat 52.71 menit.[8]
Permesinan keras dilakukan pada material dengan kekerasan diantara 45 –
68 Rockwell menggunakan variasi ujung atau kepadatan pahat potong, yang
lebih baik adalah Cubic Boron Nitride (CBN).
Universitas Sumatera Utara
Sementara menggerinda diketahui untuk memproduksi pernghalusan
permukaan yang baik pada laju pemakanan yang relatif tinggi, permesinan
keras dapat memproduksi sama baiknya dengan menghaluskan permukaan
pada Material Removal Rates (MRR) yang signifikan tinggi.[1]
Reaksi dari bidang permukaan yang dihasilkan untuk pembelajaran efek
interaksi dari kondisi pemotongan pada faktor – faktor permesinan. Hubungan
yang dihasilkan dengan kemunduran model kelipatan linier. Kemunduran
model linier divalidasi menggunakan tes pengesahan. Hasil dari analisa
menunjukkan bahwa, kombinasi optimal dari laju pemakanan yang rendah
dan kedalaman potong yang sedikit dengan kecepatan potong yang tinggi
bermanfaat untuk mengurangi gaya permesinan. Semakin tinggi nilai dari
pemakanan penting untuk mengurangi gaya potong spesifik. Daya permesinan
dan aus pahat meningkat hampir linier dengan peningkatan kecepatan potong
dan laju pemakanan. Kombinasi dari laju pemakanan yang rendah dan
kecepatan potong yang tinggi adalah penting untuk memperkecil kekasaran
permukaan. Abrasi adalah dasar dari mekanisme aus yang diamati pada semua
kondisi pemotongan. Sejak permesinan keras membutuhkan ujung mata
potong yang kuat, desain dari hidung dengan persiapan ujung mata pahat yang
baik menjadi sangat penting sekali untuk menghasilkan kekuatan ujung mata
pahat yang tinggi dan juga untuk memperoleh kekasaran permukaan yang baik
dan tegangan sisa di bawah permukaan. Performa dari alat potong karbida
berlapis keramik dan Cubic Boron Nitride (CBN) dan kualitas dari permukaan
yang termesin adalah sangat dipengaruhi oleh kondisi pemotongan seperti:
kecepatan potong, pemakanan, kedalaman potong dan geometri pahat.
Permesinan keras dengan karbida berlapis mempunyai beberapa keuntungan
melebihi proses penggerindaan seperti pengurangan harga produksi,
meningkatkan produktvitas dan meningkatkan material yang digunakan.
Tujuannya adalah menetapkan hubungan antara parameter pemotongan seperti
kecepatan potong, pemakanan dan kedalaman potong dengan gaya
permesinan, daya, gaya potong spesifik, aus pahat, dan kekasaran permukaan
pada benda kerja.[4]
Universitas Sumatera Utara
1.2 Batasan Masalah
Batasan masalah pada penelitian ini adalah:
1. Pada penelitian ini material yang digunakan adalah Baja AISI 4340 yang
telah diberikan perlakuan panas (heattreatment) untuk tujuan pembubutan
keras.
2. Operasi pembubutan dilakukan tanpa menggunakan cairan pendingin
(coolant) yaitu dengan metode pembubutan kering (dry machining) yang
ramah lingkungan.
3. Pahat yang digunakan adalah Pahat Karbida PVD (Physical Vapor
Deposition) berlapis AlTiN merk Kennametal dengan seri SNMG 120408
RP KCU25.
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini yaitu:
1. Mempelajari aus pahat yang terjadi ketika membubut baja AISI 4340
menggunakan pahat karbida PVD berlapis AlTiN dengan metode
pembubutan kering (dry machining) dan pembubutan keras (hard
machining).
2. Menentukan variabel yang paling berpengaruh terhadap aus pahat dan
umur pahat pada pembubutan Baja AISI 4340.
1.4 Sistematika Penulisan
Penelitian ini nantinya akan dituangkan dalam bentuk skripsi dengan
sistematika penulisan sebagai berikut:
1. BAB I : Pendahuluan
Bab ini berisikan latar belakang, tujuan, batasan masalah, dan sistematika
penulisan.
2. BAB II : Tinjauan Pustaka
Bab ini berisikan landasan teori yang digunakan yaitu mengenai
pemotongan logam dan mesin bubut, mata pahat, dan persamaanpersamaan yang digunakan.
Universitas Sumatera Utara
3. BAB III : Metodologi Penelitian
Bab ini memberikan informasi mengenai tempat pelaksanaan pengujian
bahan dan peralatan yang dipakai dan metode penelitian.
4. Bab IV : Hasil Analisa dan Diskusi
Bab IV menunjukan hasil dari percobaan berupa data keausan pahat, umur
pakai pahat.
5. Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab V sebagai penutup berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh
dari hasil percobaan.
6. Daftar Pustaka
Daftar pustaka berisikan literatur yang digunakan untuk menyusun
laporan.
7. Lampiran
Lampiran berisikan sertifikasi dari sumin surya dan data standar yang
dipakai dalam penelitian.
Universitas Sumatera Utara