Kinerja Pahat Karbida Berlapis PVD Ketika Memproduksi Shaft Thresser menggunakan Teknologi Pemesinan Keras
10
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Pembubutan keras merupakan proses pemesinan dari material besi yang
dikeraskan dengan nilai kekerasan lebih dari 45 HRC dengan tujuan menghasilkan
benda kerja langsung dari bahan yang diperkeras. Keuntungan daripada
pembubutan keras adalah lingkungan yang kering, biasanya dilakukan tanpa
adanya pelumas. Pertumbuhan dari proses pembubutan keras dipengaruhi dari
ditemukannya jenis pahat yang lebih baru seperti Cubic Boron Nitride (CBN),
polycrystalline Cubic Boron Nitride (CBN), Chemical Vapor Deposition (CVD),
Physical Vapor Deposition (PVD) dan pahat keramik sejak 1970.[1]
Pada permesinan bahan baja yang dikeraskan, semakin tinggi kekerasan
bahan menghasilkan temperatur yang semakin tinggi pada zona pemotongan yang
mana memberikan pengaruh yang sangat besar pada laju keausan pahat melalui
variasi mekanisme keausan pahat seperti abrasi, adhesi dan difusi. Namun
pengunaan jenis pahat yang berbeda juga akan mempengaruhi temperatur
daripada pemotongan seperti eksperimen yang telah dilakukan sebelumnya.
Perbandingan anatara pahat berlapis PVD dan CVD memberikan hasil bahwa
pahat berlapis PVD memberikan pengukuran temperatur yang lebih rendah.[2]
Energi yang digunakan pada proses pemotongan kebanyakan diubah
menjadi panas. Panas yang dihasilkan merupakan akibat dari deformasi plastis dan
gesekan pada pahat – chip dan pahat – benda kerja. Panas yang dihasilkan pada
saat pemesinan meningkatkan temperatur pada zona pemotongan. Temperatur
pada zona pemotongan juga dipengaruhi oleh parameter pemotongan seperti
kecepatan potong, pemakanan dan kedalaman potong dan juga dipengaruhi oleh
sifat sifat dari bahan dan juga pahat. Temperature pemotongan juga meningkat
signifikan dengan meningkatkanya kecepatan pemotongan, dan temperatur
pemotongan menurun signifikan dengan meningkatkanya laju pemakanan.
Peningkatan temperatur mempengaruhi kekuatan, kekerasan, ketahanan terhadap
aus, dan umur daripada pahat. [3]
Universitas Sumatera Utara
11
Salah satu cara untuk mencegah keausan pahat adalah dengan modifikasi
permukaan. Permukaan pahat yang dilapisi akan meningkatkan kekerasan,
stabilitas thermal, koefisien gesekan yang lebih rendah dan ketahanan kimiawi
yang lebih baik. Teknik yang biasanya digunakan untuk modifikasi dari
permukaan pahat adalah dengan metode Chemical Vapor Deposition dan Physical
Vapor Deposition. Dalam beberapa tahun terakhir, teknologi PVD lebih disukai
dari CVD dikarenakan lebih rendahnya temperatur pada proses pemesinan dan
lebih ramah lingkungan. Titanium nitride (TiN) juga telah digunakan secara luas
sebagai pelapis pahat. Untuk pelapis pahat, stabilitas thermal sangat penting
karena pahat terekspose pada temperatur yang tinggi pada saat proses pemesinan.
Berbagai elemen campuran seperti Ti, Si, Al, B dan C juga telah ditambahkan
pada pelapis pahat untuk meningkatkan sifat sifat daripada pelapis.[4]
Penelitian ini ditujukan untuk mempelajari produktifitas pembubutan
terhadap pembubutan Shaft Thresser dengan menggunakan pahat karbida berlapis
PVD ketika digunakan pada pembubutan baja yang telah dikeraskan (40-45) HRC
pada kondisi pemotongan kering (dry machining).
1.2.
Batasan Masalah
Batasan masalah dari penelitian ini adalah :
a.
Pada penelitian ini benda kerja menggunakan material baja AISI 4340
yang diberi perlakuan panas (hardening) terlebih dahulu untuk tujuan
pembubutan keras.
b.
Operasi
permesinan
menggunakan
operasi
pembubutan
eksternal
mengunakan mesin bubut CNC (Computer Numerical Control).
c.
Operasi pembubutan (turning) dilakukan tanpa menggunakan cairan
pemotongan (dry cutting) yaitu metode pembubutan ramah lingkungan.
1.3.
Tujuan Penelitian
Mempelajari produktivitas (waktu dan ongkos produksi) pemesinan keras
bahan baja menggunakan pahat karbida berlapis dengan studi hasil
produksi komponen pendukung produksi (shaft thresser) pada pabrik
kelapa sawit.
Universitas Sumatera Utara
12
1.4.
Sistematika Penulisan
Skripsi ini dibagi dalam beberapa bab dengan garis besar tiap bab adalah
sebagai berikut:
a. Bab I : Pendahuluan
Bab I berisikan latar belakang, tujuan, batasan masalah dan sistim
penulisan.
b. Bab II : Tinjauan Pustaka
Bab II menjelaskan tinjauan psutaka yang akan memberikan informasi
mengenai produktivitas pada proses pemesinan, pemesinan keras, bahan
baja, pahat karbida, dan persamaan lainnya.
c. Bab III : Metodologi Penelitian
Bab III menjelaskan metodologi penelitian, peralatan dan bahan yang
digunakan, proses pengerjaan yang dilakukan.
d. Bab IV : Hasil Analisa dan Diskusi
Bab IV ini membahas mengenai hasil data yang diperoleh dari setiap
pengujian melalui pembahasan perhitungan dan penganalisaan dengan
memaparkannya dalam bentuk tabel atau grafik.
e. Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab V sebagai penutup berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh.
f. Daftar Pustaka
Daftar pustaka berisikan literature yang digunakan untuk menyusun
laporan.
Daftar pustaka berisikan literatur yang digunakan untuk menyusun
laporan.
Universitas Sumatera Utara
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Pembubutan keras merupakan proses pemesinan dari material besi yang
dikeraskan dengan nilai kekerasan lebih dari 45 HRC dengan tujuan menghasilkan
benda kerja langsung dari bahan yang diperkeras. Keuntungan daripada
pembubutan keras adalah lingkungan yang kering, biasanya dilakukan tanpa
adanya pelumas. Pertumbuhan dari proses pembubutan keras dipengaruhi dari
ditemukannya jenis pahat yang lebih baru seperti Cubic Boron Nitride (CBN),
polycrystalline Cubic Boron Nitride (CBN), Chemical Vapor Deposition (CVD),
Physical Vapor Deposition (PVD) dan pahat keramik sejak 1970.[1]
Pada permesinan bahan baja yang dikeraskan, semakin tinggi kekerasan
bahan menghasilkan temperatur yang semakin tinggi pada zona pemotongan yang
mana memberikan pengaruh yang sangat besar pada laju keausan pahat melalui
variasi mekanisme keausan pahat seperti abrasi, adhesi dan difusi. Namun
pengunaan jenis pahat yang berbeda juga akan mempengaruhi temperatur
daripada pemotongan seperti eksperimen yang telah dilakukan sebelumnya.
Perbandingan anatara pahat berlapis PVD dan CVD memberikan hasil bahwa
pahat berlapis PVD memberikan pengukuran temperatur yang lebih rendah.[2]
Energi yang digunakan pada proses pemotongan kebanyakan diubah
menjadi panas. Panas yang dihasilkan merupakan akibat dari deformasi plastis dan
gesekan pada pahat – chip dan pahat – benda kerja. Panas yang dihasilkan pada
saat pemesinan meningkatkan temperatur pada zona pemotongan. Temperatur
pada zona pemotongan juga dipengaruhi oleh parameter pemotongan seperti
kecepatan potong, pemakanan dan kedalaman potong dan juga dipengaruhi oleh
sifat sifat dari bahan dan juga pahat. Temperature pemotongan juga meningkat
signifikan dengan meningkatkanya kecepatan pemotongan, dan temperatur
pemotongan menurun signifikan dengan meningkatkanya laju pemakanan.
Peningkatan temperatur mempengaruhi kekuatan, kekerasan, ketahanan terhadap
aus, dan umur daripada pahat. [3]
Universitas Sumatera Utara
11
Salah satu cara untuk mencegah keausan pahat adalah dengan modifikasi
permukaan. Permukaan pahat yang dilapisi akan meningkatkan kekerasan,
stabilitas thermal, koefisien gesekan yang lebih rendah dan ketahanan kimiawi
yang lebih baik. Teknik yang biasanya digunakan untuk modifikasi dari
permukaan pahat adalah dengan metode Chemical Vapor Deposition dan Physical
Vapor Deposition. Dalam beberapa tahun terakhir, teknologi PVD lebih disukai
dari CVD dikarenakan lebih rendahnya temperatur pada proses pemesinan dan
lebih ramah lingkungan. Titanium nitride (TiN) juga telah digunakan secara luas
sebagai pelapis pahat. Untuk pelapis pahat, stabilitas thermal sangat penting
karena pahat terekspose pada temperatur yang tinggi pada saat proses pemesinan.
Berbagai elemen campuran seperti Ti, Si, Al, B dan C juga telah ditambahkan
pada pelapis pahat untuk meningkatkan sifat sifat daripada pelapis.[4]
Penelitian ini ditujukan untuk mempelajari produktifitas pembubutan
terhadap pembubutan Shaft Thresser dengan menggunakan pahat karbida berlapis
PVD ketika digunakan pada pembubutan baja yang telah dikeraskan (40-45) HRC
pada kondisi pemotongan kering (dry machining).
1.2.
Batasan Masalah
Batasan masalah dari penelitian ini adalah :
a.
Pada penelitian ini benda kerja menggunakan material baja AISI 4340
yang diberi perlakuan panas (hardening) terlebih dahulu untuk tujuan
pembubutan keras.
b.
Operasi
permesinan
menggunakan
operasi
pembubutan
eksternal
mengunakan mesin bubut CNC (Computer Numerical Control).
c.
Operasi pembubutan (turning) dilakukan tanpa menggunakan cairan
pemotongan (dry cutting) yaitu metode pembubutan ramah lingkungan.
1.3.
Tujuan Penelitian
Mempelajari produktivitas (waktu dan ongkos produksi) pemesinan keras
bahan baja menggunakan pahat karbida berlapis dengan studi hasil
produksi komponen pendukung produksi (shaft thresser) pada pabrik
kelapa sawit.
Universitas Sumatera Utara
12
1.4.
Sistematika Penulisan
Skripsi ini dibagi dalam beberapa bab dengan garis besar tiap bab adalah
sebagai berikut:
a. Bab I : Pendahuluan
Bab I berisikan latar belakang, tujuan, batasan masalah dan sistim
penulisan.
b. Bab II : Tinjauan Pustaka
Bab II menjelaskan tinjauan psutaka yang akan memberikan informasi
mengenai produktivitas pada proses pemesinan, pemesinan keras, bahan
baja, pahat karbida, dan persamaan lainnya.
c. Bab III : Metodologi Penelitian
Bab III menjelaskan metodologi penelitian, peralatan dan bahan yang
digunakan, proses pengerjaan yang dilakukan.
d. Bab IV : Hasil Analisa dan Diskusi
Bab IV ini membahas mengenai hasil data yang diperoleh dari setiap
pengujian melalui pembahasan perhitungan dan penganalisaan dengan
memaparkannya dalam bentuk tabel atau grafik.
e. Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab V sebagai penutup berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh.
f. Daftar Pustaka
Daftar pustaka berisikan literature yang digunakan untuk menyusun
laporan.
Daftar pustaka berisikan literatur yang digunakan untuk menyusun
laporan.
Universitas Sumatera Utara