Seminar Nasional Mesin dan Industri SNMI (1)
Seminar Nasional Mesin dan Industri (SNMI X) 2016
Riset Multidisiplin untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 21-22 April 2016
ANALISIS TOPOGRAFI PERMUKAAN LOGAM DAN OPTIMASI
PARAMETER PEMOTONGAN PADA PROSES MILLING
ALUMINIUM ALLOY
Sobron Yamin Lubis & Agustinus Christian
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Tarumanagara
Jl.Letjen. S.Parman No 1 Jakarta-11440.
e-mail: [email protected]
Abstrak
Ketika proses pemesinan dilaksanakan untuk meningkatkan laju produksi, maka dapat
dilakukan dengan peningkatan kecepatan potong, namun hal tersebut akan menyebabkan mata
pahat mengalami keausan yang lebih cepat, apabila proses berlangsung terus menerus, maka
pada suatu saat mata pahat akan rusak dan efeknya kondisi permukaan objek yang dihasilkan
menjadi lebih kasar. Kajian ini dilakukan untuk menganalisis topografi permukaan logam
pada proses pemesinan milling sebagai efek dari penggunaan variasi parameter pemotongan,
agar diketahui penggunaan parameter pemotongan yang optimal untuk menghasilkan kondisi
topografi permukaan logam yang baik. Penelitian ini dilakukan menggunakan mesin milling
CNC Mazak. Logam yang digunakan adalah Aluminium Alloy 6061 dengan dimensi panjang:
50 mm, lebar: 50 mm, tinggi: 50 mm. Lima variasi tingkat kecepatan pemotongan digunakan
antara lain 52, 56, 60, 64, dan 68 m / min, kedalaman potong 0,2 mm. Benda kerja yang
dihasilkan dari proses milling dilakukan pengukuran kekasaran permukaan menggunakan alat
ukur surface test Mitutoyo.Pengamatan topografi permukaan benda kerja dilakukan
menggunakan mikroskop digital. Dari hasil penelitian, diketahui bahwa kecepatan potong
memberi efek perubahan terhadap nilai kekasaran permukaan benda kerja, semakin tinggi
kecepatan potong yang digunakan maka nilai kekasaran permukaan yang dihasikan menjadi
lebih kecil. Pada kecepatan pemotongan dibawah 60 m/min, mata pahat HSS menghasilkan
nilai kekasaran permukaan yang halus, sedangkan pada kecepatan potong diatas 60 m/min
tanpa menggunakan pendingin, mata pahat potong karbida menghasilkan kekasaran
permukaan yang kecil. Nilai kekasaran permukaan yang terkecil diperoleh sebesar 1,92
mikron pada kecepatan potong dari 68 m/min menggunakan mata pahat karbida. Dari analisis
topografi permukaan benda kerja diketahui bahwa semakin besar nilai kekasaran permukaan
benda kerja, maka jarak sayatan yang terjadi pada topografi permukaan logam menunjukkan
semakin lebar.
Kata kunci: Topografi, kekasaran permukaan, kecepatan potong, proses milling.
PENDAHULUAN
Pemesinan logam merupakan salah satu proses pembentukan logam yang umum
digunakan dalam industry manufaktur. Proses pemotongan logam merupakan suatu proses
yang digunakan untuk merubah bentuk logam sehingga menjadi bentuk yang diinginkan
menggantikan bahan-bahan lain seperti kayu karena sifatnya yang lunak,mudah
dibentuk,serta tahan terhadap korosi sehingga membuat aplikasi aluminium membutuhkan
proses penanganan yang khusus dalam melakukan proses pemesinan.
Penggunaan kecepatan pemotongan yang tinggi akan mengakibatkan umur pahat
yang pendek, namun waktu produksi akan menjadi singkat dan kekasaran permukaan
menjadi lebih halus. Sedangkan peningkatan hantaran pemotongan akan mengakibatkan
kekasaran permukaan meningkat, begitu juga dengan peningkatan kedalaman potong akan
memberi efek terhadap meningkatnya gaya dan daya pemotongan. Oleh karena itu perlu
ditentukan suatu kombinasi parameter pemotongan yang sesuai untuk menghasilkan
kondisi permukaan benda kerja yang baik. Untuk setiap jenis benda kerja dan mata pahat
yang digunakan memiliki nilai parameter tersendiri, perubahan parameter pemotongan
akan memberi efek terhadap proses pemesinan dan hasil produk. Untuk itu perlu diketahui
TM-143
Seminar Nasional Mesin dan Industri (SNMI X) 2016
Riset Multidisiplin untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 21-22 April 2016
faktor-faktor pengaruh parameter pemotongan terhadap hasil proses pemesinan yakni
kekasaran permukaan benda kerja dan juga topografi permukaan yang terbentu. Hal ini
bertujuan untuk mengetahui penggunaan parameter pemotongan yang sesuai dalam
menghasilkan permukaan benda kerja logam yang baik dan mengetahui bentuk topografi
dari permukaan benda kerja yang dihasilkan.Secara umum objektif penelitian ini
menentukan karekteristik kondisi permukaan yang dihasilkan dengan mengukur dan
menganalisis topografi permukaan logam untuk memahami bagaimana kondisi permukaan
logam tersebut dipengaruhi oleh parameter proses pada proses milling, sehingga dapat
ditentukan opimalisasi penggunaan parameter pemotongan tersebut.
Permukaan yang di bentuk dengan proses pemesinan dengan topografi permukaan
yang berbeda bergantung pada factor berikut seperti kecepatan potong, keausan pahat, feed
rate, kedalaman potong radial ataupun axial, geometri dan jenis material pahat. Beberapa
metode yang digunakan untuk melakukan analisis karakteristik permukaan benda kerja
hasil pemesinan dilakukan dengan analisis teknologi dan pengukuran topografi permukaan.
Secara umum objektif dari karakteristik adalah untuk mengukur dan analisa topografi
permukaan guna memahami bagaimana topografi terbentuk oleh pengaruh kegiatan
sebelumnya.
Yang dan Tarar menggunakan metode Taguchi untuk menentukan parameter
pemotongan optimum.Mereka melakukan pembubbutan terhadap material S45C dengan
menggunakan mata pahat karbid. Parameter pemotongan yang dipilih adalah cutting speed,
feed rate, dan radial depth of cut. Analysis varian dan ratio noise dan signal Taguchi digunakan
untuk menentukan efek parameter pemotongan terhadap kekasaran permukaan [2].
Bhattacharya telah menyelidiki efek parameter pemotongan terhadap permukaan
benda kerja yang di proses melalui pemesinan dengan menggunakan metode Taguchi.
Hasil kajiannya menyatakan kecepatan potong memberikan suatu efek yang signifikan
terhadap kekasaran permukaan dan power consumption [3].
T.Ozel melakukan kajian metode regresi analysis untuk memprediksi kekasaran
permukaan dengan variasi kondisi pemotongan pada pembubutan finishing material logam
yang keras [4].
Ilhan Asilturk dkk berfokus mengembangkan pada suatu model analisis untuk
memprediksi kekasaran permukaan menggunakan regresi linier pada proses bubut. Mereka
menyelidiki impact dari feed, radial depth of cut dan spindle speed terhadap kekasaran
permukaan. Kesimpulan yang diperoleh adalah feed rate merupakan factor yang dominan
mempengaruhi kekasaran permukaan, diikuti kedalaman potong dan kecepatan potong [5].
METODE PENELITIAN
Bahan dan Peralatan
Untuk mencapai objektif dari penelitian ini, maka dilakukan percobaan
pemotongan logam dengan menggunakan mesin milling CNC Mazak sebagaimana
disampaikan pada gambar berikut:
Gambar 1. Mesin CNC Milling MazakMazatech V-414/22
TM-144
Seminar Nasional Mesin dan Industri (SNMI X) 2016
Riset Multidisiplin untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 21-22 April 2016
Bahan benda kerja yang digunakan adalah aluminium alloy 6061 dengan dimensi
panjang: 50 mm, lebar: 50 mm, dan tinggi 50 mm. Bahan benda kerja tersebut ditunjukkan
pada gambar berikut:
Gambar 2. Aluminium Alloy 6061
Mata pahat potong yang digunakan adalah material HSS dan Karbida yang memiliki
diameter 12 mm. Adapun mata pahat kedua mata pahat end mill ditunjukkan pada gambar
berikut:
Gambar 3. Mata Potong High Speed Steel dan Carbide
Permukaan benda kerja yang telah di mesin dengan proses milling selanjutnya
diamati untuk melihat topografi permukaan yang dihasilkan dengan menggunakan
mikroskop digital berikut:
Gambar 4. Mikroskop Digital
Pengukuran kekasaran permukaan benda kerja yang telah di milling dilakukan
dengan menggunakan alat ukur kekasaran permukaan sebagai berikut:
TM-145
Seminar Nasional Mesin dan Industri (SNMI X) 2016
Riset Multidisiplin untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 21-22 April 2016
Gambar 5. Surface Roughness Tester
Prosedur percobaan yang dilakukan dalam penelitian ini disampaikan pada Gambar 6:
Gambar 6. Diagram Alir Percobaan
TM-146
Seminar Nasional Mesin dan Industri (SNMI X) 2016
Riset Multidisiplin untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 21-22 April 2016
Kekasaran Permukaan (µm)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh Parameter Pemotongan Terhadap Nilai Kekasaran Permukaan
3.5
3.3
3.1
2.9
2.7
2.5
2.3
2.1
1.9
1.7
1.5
3.28
3.37
3.14
3.03
2.99
2.81
2.77
2.86
2.54
2.63
2.58
2.46
2.52
2.28
2.02
650 mm/min
670 mm/min
690 mm/min
52
56
60
64
68
Cutting Speed (m/min)
Gambar 7. Grafik Pengaruh Kecepatan Potong Terhadap Kekasaran Permukaan
Menggunakan Mata Potong End Mill HSS Ø12 mm
Kekasaran Permukaan (µm)
Pada Gambar 7 dapat diketahui peningkatan kecepatan potong memberi pengaruh
terhadap penurunan nilai kekasaran permukaan logam aluminium alloy 6061. Untuk nilai
kekasaran tertinggi dihasilkan dengan menggunakan parameter pemesinan cutting speed 52
m/min dengan feeding speed 690 mm/min yaitu sebesar 3.37 µm, dan nilai kekasaran
terendah dihasilkan dengan menggunakan parameter pemesinan cutting speed 68 m/min
dengan feeding speed 650 mm/min yaitu sebesar 1.02 µm.
Kekasaran permukaan terbentuk disebabkan oleh goresan mata pahat pada
permukaan benda kerja ketika terjadinya proses pemotongan. Gerakan mata pahat dan
putaran benda kerja menimbulkan gesekan pada permukaan benda kerja, gesekan ini
menimbulkan panas dan secara perlahan pada bahagian kontak antara pahat dan benda
kerja akan terkelupas sehingga terbentuk serpihan. Bekas geseran yang terjadi pada
permukaan benda kerja menimbulkan bekas yang disebut goresan.Goresan-goresan ini
terus terjadi setiap mata pahat saling bersinggungan, semakin tinggi kecepatan pemotongan
yang dilakukan maka goresan yang terjadi juga semakin cepat timbul.Peran sudut mata
pahat memegang peranan yang penting dalam pembentukan kekasaran permukaan
tersebut.Namun efek dari kecepatan potong yang dilakukan memberi pengaruh yang
signifikan terhadap perubahan-perubahan yang terjadi pada nilai kekasaran permukaan
logam.
3.5
3.3
3.1
2.9
2.7
2.5
2.3
2.1
1.9
1.7
1.5
3.33
3.21
3.03
3.19
3.04
2.96
2.75
2.64
2.73
2.46
52
56
60
2.38
2.15
64
2.37
2.12
1.92
650 mm/min
670 mm/min
690 mm/min
68
Cutting Speed (m/min)
Gambar 8. Grafik Pengaruh Kecepatan Potong Terhadap Kekasaran Permukaan
Menggunakan Mata Potong End Mill Carbide Ø12 mm
TM-147
Seminar Nasional Mesin dan Industri (SNMI X) 2016
Riset Multidisiplin untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 21-22 April 2016
Dari grafik dapat diketahui bahwa peningkatan kecepatan pemotongan memberi
pengaruh terhadap penurunan nilai kekasaran permukaan, hal ini sama dengan phenomena
yang terjadi pada proses pemotongan dengan menggunakan mata pahat HSS.
Pada Gambar.8 menjelaskan perbedaan hasil kekasaran permukaan pada
Aluminium Alloy 6061 menggunakan mata pahat jenis Carbide. Untuk nilai kekasaran
tertinggi diperoleh sebesar 3.33 µm pada parameter pemesinan cutting speed 52 m/min
dengan feeding speed 690 mm/min.Nilai kekasaran terendah diperoleh sebesar 1.92 µm
pada parameter pemesinan cutting speed 68 m/min dengan feeding speed 650 mm/min.
Kekasaran Permukaan (µm)
Pengaruh Jenis Material Pahat Terhadap Nilai Kekasaran Permukaan Logam.
Proses pemesinan dengan mata potong karbid dilakukan tanpa menggunakan
coolant (dry milling) sebagaimana diketahui bahwa kekuatan bahan mata pahat karbid
lebih keras berbanding bahan benda kerja aluminium, sehingga tidak diperlukan coolant
dalam proses pemotongannya. Dry milling akan membantu dalam upaya penjagaan
pelestarian lingkungan, karena tidak akan menimbulkan pencemaran yang disebabkan oleh
sisa coolan.
3.1
3
2.9
2.8
2.7
2.6
2.5
2.4
2.3
2.2
2.1
2
1.9
1.8
3.03
2.86
2.64
2.46
2.54
2.28
2.15
High Speed Steel
2.02
Carbide
1.92
52
56
60
64
68
Cutting Speed (m/min)
Gambar 9. Grafik Perbandingan Jenis Mata Potong Terhadap Nilai Kekasaran
Permukaan Logam Aluminium
Pada Gambar.9 menunjukkan bahwa adanya perbedaan hasil nilai kekasaran
terhadap penggunaan jenis material mata potong HSS dan karbid. Proses pemotongan dari
kecepatan potong 52, 56 dan 60 m/min menunjukkan bahwa penggunaan mata pahat HSS
menghasilkan nilai kekasaran permukaan yang lebih rendah dibandingkan mata pahat
karbida. Sedangkan pada kecepatan potong 60, 64, dan 68 m/min nilai kekasaran
permukaan mengalami penurunan yang lebih rendah menggunakan mata pahat karbid. Dari
data tersebut dapat disimpulkan bahwa pemotongan logam aluminium 6061 dengan
menggunakan pahat HSS menghasilkan nilai kekasaran permukaan yang lebih baik pada
kecepatan dibawah 60 m/min, sedangkan pada kecepatan potong diatas 60 m/min, mata
pahat karbida menghasilkan nilai kekasaran permukaan logam yang lebih baik
dibandingkan mata pahat HSS, dan pemotongan dengan menggunakan pahat karbida pada
keceparan tinggi dapat dilakukan tanpa menggunakan coolant.
Perbandingan Topografi Permukaan Material Aluminium Alloy 6061
Topografi benda kerja yang dihasilkan melalui proses milling dengan
menggunakan dua jenis mata pahat dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop
digital.Hasil pengamatan dapat dilihat pada Tabel 1.
TM-148
Seminar Nasional Mesin dan Industri (SNMI X) 2016
Riset Multidisiplin untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 21-22 April 2016
Tabel 1. Topografi Permukaan Aluminium Alloy 6061
Nilai Ra
Jenis Mata Potong
Topografi
(µm)
High Speed Steel
3.37
Carbide
3.33
High Speed Steel
2.02
Carbide
1.92
Pada tabel topografi di atas menunjukkan bahwa spesimen yang memiliki nilai
tingkat kekasaran permukaan (Ra) yang lebih tinggi menghasilkan jarak antar bekas
sayatan dengan jarak yang lebih renggang jika dibandingkan dengan spesimen yang
memiliki tingkat kekasaran permukaan (Ra) yang lebih rendah.
KESIMPULAN
Setelah dilakukan penelitian dan analisis terhadap data yang diperoleh, maka dapat
disimpulkan sebagai berikut :
1. Peningkatan kecepatan pemotongan pada proses milling memberi pengaruh terhadap
perubahan nilai kekasaran permukaan benda kerja logam, semakin tinggi kecepatan
TM-149
Seminar Nasional Mesin dan Industri (SNMI X) 2016
Riset Multidisiplin untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 21-22 April 2016
potong yang digunakan maka nilai kekasaran permukaan akan semakin kecil artinya
permukaan benda kerja menjadi semakin halus.
2. Perbandingan penggunaan mata pahat potong HSS dan Karbida menunjukkan bahwa
pada proses pemotongan kecepatan dibawah 60 m/min mata pahat HSS menghasilkan
nilai kekesaran permukaan yang lebih halus, sedangkan pada kecepatan potong diatas
60 m/min tanpa menggunakan coolant, mata pahat Karbida menghasilkan nilai
kekasaran permukaan yang lebih halus.
3. Nilai kekasaran permukaan yang terendah diperoleh sebesar 1.92 mikron pada
kecepatan potong sebesar 68 m/min dengan menggunakan mata pahat jenis karbid.
4. Semakin besar nilai kekesaran permukaan benda kerja, maka besar jarak antar sayatan
yang terjadi pada topografi permukaan logam menunjukkan semakin besar terhadap
variasi parameter pemotongan dan material mata potong yang digunakan.
UCAPAN TERIMA KASIH
Peneliti mengucapkan terima kasih kepada Lembaga Penelitian dan Publikasi
Ilmiah Universitas Tarumanagara yang telah membiayai penelitian ini untuk semester
ganjil tahun akademik 2015/2016 dengan SPK NO.326-LPPI/5896/UNTAR/IX/2015
DAFTAR PUSTAKA
1. Rao.P.N. (2000). Manufacturing Technology: Metal Cutting & Machine Tools. Tata
Mc.Graw Hill. Publishing Company Limited. New Delhi.
2. Dong Yang, Zhanqiang Liu. (2015). Surface Topography and Cutting Parameters
Optimization for Peripheral Milling Titanium Alloy Ti-6Al-4V. Int.Journal of
Refractory Metals and Hard Materials. Vol 51. PP 192-200.
3. Yang W.H.P., Tang Y.S. (1998).Design Optimization of Cutting Parameters for
Turning Operation Based on The Taguchi Method. J.Materials Process Tech No.84 pp
122-129.
4. Bhattacharya, Aniban. (2009). Estimating the Effect of Cutting Parameters on Surface
Finish and Power Consumption During High Speed Machining of AISI 1045 Steel
Using Taguchi Design and ANOVA. Prod. Eng 3 (1) pp 31-40.
5. Ozel.T., Yigit.K.(2005) Predictive Modelling of Surface Roughness and Tool Wear in
Hard Turning Regression and Neural Network. Intl. Journal Mach.Tools.Manuf 45 (4)
pp 467-479.
TM-150
Riset Multidisiplin untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 21-22 April 2016
ANALISIS TOPOGRAFI PERMUKAAN LOGAM DAN OPTIMASI
PARAMETER PEMOTONGAN PADA PROSES MILLING
ALUMINIUM ALLOY
Sobron Yamin Lubis & Agustinus Christian
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Tarumanagara
Jl.Letjen. S.Parman No 1 Jakarta-11440.
e-mail: [email protected]
Abstrak
Ketika proses pemesinan dilaksanakan untuk meningkatkan laju produksi, maka dapat
dilakukan dengan peningkatan kecepatan potong, namun hal tersebut akan menyebabkan mata
pahat mengalami keausan yang lebih cepat, apabila proses berlangsung terus menerus, maka
pada suatu saat mata pahat akan rusak dan efeknya kondisi permukaan objek yang dihasilkan
menjadi lebih kasar. Kajian ini dilakukan untuk menganalisis topografi permukaan logam
pada proses pemesinan milling sebagai efek dari penggunaan variasi parameter pemotongan,
agar diketahui penggunaan parameter pemotongan yang optimal untuk menghasilkan kondisi
topografi permukaan logam yang baik. Penelitian ini dilakukan menggunakan mesin milling
CNC Mazak. Logam yang digunakan adalah Aluminium Alloy 6061 dengan dimensi panjang:
50 mm, lebar: 50 mm, tinggi: 50 mm. Lima variasi tingkat kecepatan pemotongan digunakan
antara lain 52, 56, 60, 64, dan 68 m / min, kedalaman potong 0,2 mm. Benda kerja yang
dihasilkan dari proses milling dilakukan pengukuran kekasaran permukaan menggunakan alat
ukur surface test Mitutoyo.Pengamatan topografi permukaan benda kerja dilakukan
menggunakan mikroskop digital. Dari hasil penelitian, diketahui bahwa kecepatan potong
memberi efek perubahan terhadap nilai kekasaran permukaan benda kerja, semakin tinggi
kecepatan potong yang digunakan maka nilai kekasaran permukaan yang dihasikan menjadi
lebih kecil. Pada kecepatan pemotongan dibawah 60 m/min, mata pahat HSS menghasilkan
nilai kekasaran permukaan yang halus, sedangkan pada kecepatan potong diatas 60 m/min
tanpa menggunakan pendingin, mata pahat potong karbida menghasilkan kekasaran
permukaan yang kecil. Nilai kekasaran permukaan yang terkecil diperoleh sebesar 1,92
mikron pada kecepatan potong dari 68 m/min menggunakan mata pahat karbida. Dari analisis
topografi permukaan benda kerja diketahui bahwa semakin besar nilai kekasaran permukaan
benda kerja, maka jarak sayatan yang terjadi pada topografi permukaan logam menunjukkan
semakin lebar.
Kata kunci: Topografi, kekasaran permukaan, kecepatan potong, proses milling.
PENDAHULUAN
Pemesinan logam merupakan salah satu proses pembentukan logam yang umum
digunakan dalam industry manufaktur. Proses pemotongan logam merupakan suatu proses
yang digunakan untuk merubah bentuk logam sehingga menjadi bentuk yang diinginkan
menggantikan bahan-bahan lain seperti kayu karena sifatnya yang lunak,mudah
dibentuk,serta tahan terhadap korosi sehingga membuat aplikasi aluminium membutuhkan
proses penanganan yang khusus dalam melakukan proses pemesinan.
Penggunaan kecepatan pemotongan yang tinggi akan mengakibatkan umur pahat
yang pendek, namun waktu produksi akan menjadi singkat dan kekasaran permukaan
menjadi lebih halus. Sedangkan peningkatan hantaran pemotongan akan mengakibatkan
kekasaran permukaan meningkat, begitu juga dengan peningkatan kedalaman potong akan
memberi efek terhadap meningkatnya gaya dan daya pemotongan. Oleh karena itu perlu
ditentukan suatu kombinasi parameter pemotongan yang sesuai untuk menghasilkan
kondisi permukaan benda kerja yang baik. Untuk setiap jenis benda kerja dan mata pahat
yang digunakan memiliki nilai parameter tersendiri, perubahan parameter pemotongan
akan memberi efek terhadap proses pemesinan dan hasil produk. Untuk itu perlu diketahui
TM-143
Seminar Nasional Mesin dan Industri (SNMI X) 2016
Riset Multidisiplin untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 21-22 April 2016
faktor-faktor pengaruh parameter pemotongan terhadap hasil proses pemesinan yakni
kekasaran permukaan benda kerja dan juga topografi permukaan yang terbentu. Hal ini
bertujuan untuk mengetahui penggunaan parameter pemotongan yang sesuai dalam
menghasilkan permukaan benda kerja logam yang baik dan mengetahui bentuk topografi
dari permukaan benda kerja yang dihasilkan.Secara umum objektif penelitian ini
menentukan karekteristik kondisi permukaan yang dihasilkan dengan mengukur dan
menganalisis topografi permukaan logam untuk memahami bagaimana kondisi permukaan
logam tersebut dipengaruhi oleh parameter proses pada proses milling, sehingga dapat
ditentukan opimalisasi penggunaan parameter pemotongan tersebut.
Permukaan yang di bentuk dengan proses pemesinan dengan topografi permukaan
yang berbeda bergantung pada factor berikut seperti kecepatan potong, keausan pahat, feed
rate, kedalaman potong radial ataupun axial, geometri dan jenis material pahat. Beberapa
metode yang digunakan untuk melakukan analisis karakteristik permukaan benda kerja
hasil pemesinan dilakukan dengan analisis teknologi dan pengukuran topografi permukaan.
Secara umum objektif dari karakteristik adalah untuk mengukur dan analisa topografi
permukaan guna memahami bagaimana topografi terbentuk oleh pengaruh kegiatan
sebelumnya.
Yang dan Tarar menggunakan metode Taguchi untuk menentukan parameter
pemotongan optimum.Mereka melakukan pembubbutan terhadap material S45C dengan
menggunakan mata pahat karbid. Parameter pemotongan yang dipilih adalah cutting speed,
feed rate, dan radial depth of cut. Analysis varian dan ratio noise dan signal Taguchi digunakan
untuk menentukan efek parameter pemotongan terhadap kekasaran permukaan [2].
Bhattacharya telah menyelidiki efek parameter pemotongan terhadap permukaan
benda kerja yang di proses melalui pemesinan dengan menggunakan metode Taguchi.
Hasil kajiannya menyatakan kecepatan potong memberikan suatu efek yang signifikan
terhadap kekasaran permukaan dan power consumption [3].
T.Ozel melakukan kajian metode regresi analysis untuk memprediksi kekasaran
permukaan dengan variasi kondisi pemotongan pada pembubutan finishing material logam
yang keras [4].
Ilhan Asilturk dkk berfokus mengembangkan pada suatu model analisis untuk
memprediksi kekasaran permukaan menggunakan regresi linier pada proses bubut. Mereka
menyelidiki impact dari feed, radial depth of cut dan spindle speed terhadap kekasaran
permukaan. Kesimpulan yang diperoleh adalah feed rate merupakan factor yang dominan
mempengaruhi kekasaran permukaan, diikuti kedalaman potong dan kecepatan potong [5].
METODE PENELITIAN
Bahan dan Peralatan
Untuk mencapai objektif dari penelitian ini, maka dilakukan percobaan
pemotongan logam dengan menggunakan mesin milling CNC Mazak sebagaimana
disampaikan pada gambar berikut:
Gambar 1. Mesin CNC Milling MazakMazatech V-414/22
TM-144
Seminar Nasional Mesin dan Industri (SNMI X) 2016
Riset Multidisiplin untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 21-22 April 2016
Bahan benda kerja yang digunakan adalah aluminium alloy 6061 dengan dimensi
panjang: 50 mm, lebar: 50 mm, dan tinggi 50 mm. Bahan benda kerja tersebut ditunjukkan
pada gambar berikut:
Gambar 2. Aluminium Alloy 6061
Mata pahat potong yang digunakan adalah material HSS dan Karbida yang memiliki
diameter 12 mm. Adapun mata pahat kedua mata pahat end mill ditunjukkan pada gambar
berikut:
Gambar 3. Mata Potong High Speed Steel dan Carbide
Permukaan benda kerja yang telah di mesin dengan proses milling selanjutnya
diamati untuk melihat topografi permukaan yang dihasilkan dengan menggunakan
mikroskop digital berikut:
Gambar 4. Mikroskop Digital
Pengukuran kekasaran permukaan benda kerja yang telah di milling dilakukan
dengan menggunakan alat ukur kekasaran permukaan sebagai berikut:
TM-145
Seminar Nasional Mesin dan Industri (SNMI X) 2016
Riset Multidisiplin untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 21-22 April 2016
Gambar 5. Surface Roughness Tester
Prosedur percobaan yang dilakukan dalam penelitian ini disampaikan pada Gambar 6:
Gambar 6. Diagram Alir Percobaan
TM-146
Seminar Nasional Mesin dan Industri (SNMI X) 2016
Riset Multidisiplin untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 21-22 April 2016
Kekasaran Permukaan (µm)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh Parameter Pemotongan Terhadap Nilai Kekasaran Permukaan
3.5
3.3
3.1
2.9
2.7
2.5
2.3
2.1
1.9
1.7
1.5
3.28
3.37
3.14
3.03
2.99
2.81
2.77
2.86
2.54
2.63
2.58
2.46
2.52
2.28
2.02
650 mm/min
670 mm/min
690 mm/min
52
56
60
64
68
Cutting Speed (m/min)
Gambar 7. Grafik Pengaruh Kecepatan Potong Terhadap Kekasaran Permukaan
Menggunakan Mata Potong End Mill HSS Ø12 mm
Kekasaran Permukaan (µm)
Pada Gambar 7 dapat diketahui peningkatan kecepatan potong memberi pengaruh
terhadap penurunan nilai kekasaran permukaan logam aluminium alloy 6061. Untuk nilai
kekasaran tertinggi dihasilkan dengan menggunakan parameter pemesinan cutting speed 52
m/min dengan feeding speed 690 mm/min yaitu sebesar 3.37 µm, dan nilai kekasaran
terendah dihasilkan dengan menggunakan parameter pemesinan cutting speed 68 m/min
dengan feeding speed 650 mm/min yaitu sebesar 1.02 µm.
Kekasaran permukaan terbentuk disebabkan oleh goresan mata pahat pada
permukaan benda kerja ketika terjadinya proses pemotongan. Gerakan mata pahat dan
putaran benda kerja menimbulkan gesekan pada permukaan benda kerja, gesekan ini
menimbulkan panas dan secara perlahan pada bahagian kontak antara pahat dan benda
kerja akan terkelupas sehingga terbentuk serpihan. Bekas geseran yang terjadi pada
permukaan benda kerja menimbulkan bekas yang disebut goresan.Goresan-goresan ini
terus terjadi setiap mata pahat saling bersinggungan, semakin tinggi kecepatan pemotongan
yang dilakukan maka goresan yang terjadi juga semakin cepat timbul.Peran sudut mata
pahat memegang peranan yang penting dalam pembentukan kekasaran permukaan
tersebut.Namun efek dari kecepatan potong yang dilakukan memberi pengaruh yang
signifikan terhadap perubahan-perubahan yang terjadi pada nilai kekasaran permukaan
logam.
3.5
3.3
3.1
2.9
2.7
2.5
2.3
2.1
1.9
1.7
1.5
3.33
3.21
3.03
3.19
3.04
2.96
2.75
2.64
2.73
2.46
52
56
60
2.38
2.15
64
2.37
2.12
1.92
650 mm/min
670 mm/min
690 mm/min
68
Cutting Speed (m/min)
Gambar 8. Grafik Pengaruh Kecepatan Potong Terhadap Kekasaran Permukaan
Menggunakan Mata Potong End Mill Carbide Ø12 mm
TM-147
Seminar Nasional Mesin dan Industri (SNMI X) 2016
Riset Multidisiplin untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 21-22 April 2016
Dari grafik dapat diketahui bahwa peningkatan kecepatan pemotongan memberi
pengaruh terhadap penurunan nilai kekasaran permukaan, hal ini sama dengan phenomena
yang terjadi pada proses pemotongan dengan menggunakan mata pahat HSS.
Pada Gambar.8 menjelaskan perbedaan hasil kekasaran permukaan pada
Aluminium Alloy 6061 menggunakan mata pahat jenis Carbide. Untuk nilai kekasaran
tertinggi diperoleh sebesar 3.33 µm pada parameter pemesinan cutting speed 52 m/min
dengan feeding speed 690 mm/min.Nilai kekasaran terendah diperoleh sebesar 1.92 µm
pada parameter pemesinan cutting speed 68 m/min dengan feeding speed 650 mm/min.
Kekasaran Permukaan (µm)
Pengaruh Jenis Material Pahat Terhadap Nilai Kekasaran Permukaan Logam.
Proses pemesinan dengan mata potong karbid dilakukan tanpa menggunakan
coolant (dry milling) sebagaimana diketahui bahwa kekuatan bahan mata pahat karbid
lebih keras berbanding bahan benda kerja aluminium, sehingga tidak diperlukan coolant
dalam proses pemotongannya. Dry milling akan membantu dalam upaya penjagaan
pelestarian lingkungan, karena tidak akan menimbulkan pencemaran yang disebabkan oleh
sisa coolan.
3.1
3
2.9
2.8
2.7
2.6
2.5
2.4
2.3
2.2
2.1
2
1.9
1.8
3.03
2.86
2.64
2.46
2.54
2.28
2.15
High Speed Steel
2.02
Carbide
1.92
52
56
60
64
68
Cutting Speed (m/min)
Gambar 9. Grafik Perbandingan Jenis Mata Potong Terhadap Nilai Kekasaran
Permukaan Logam Aluminium
Pada Gambar.9 menunjukkan bahwa adanya perbedaan hasil nilai kekasaran
terhadap penggunaan jenis material mata potong HSS dan karbid. Proses pemotongan dari
kecepatan potong 52, 56 dan 60 m/min menunjukkan bahwa penggunaan mata pahat HSS
menghasilkan nilai kekasaran permukaan yang lebih rendah dibandingkan mata pahat
karbida. Sedangkan pada kecepatan potong 60, 64, dan 68 m/min nilai kekasaran
permukaan mengalami penurunan yang lebih rendah menggunakan mata pahat karbid. Dari
data tersebut dapat disimpulkan bahwa pemotongan logam aluminium 6061 dengan
menggunakan pahat HSS menghasilkan nilai kekasaran permukaan yang lebih baik pada
kecepatan dibawah 60 m/min, sedangkan pada kecepatan potong diatas 60 m/min, mata
pahat karbida menghasilkan nilai kekasaran permukaan logam yang lebih baik
dibandingkan mata pahat HSS, dan pemotongan dengan menggunakan pahat karbida pada
keceparan tinggi dapat dilakukan tanpa menggunakan coolant.
Perbandingan Topografi Permukaan Material Aluminium Alloy 6061
Topografi benda kerja yang dihasilkan melalui proses milling dengan
menggunakan dua jenis mata pahat dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop
digital.Hasil pengamatan dapat dilihat pada Tabel 1.
TM-148
Seminar Nasional Mesin dan Industri (SNMI X) 2016
Riset Multidisiplin untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 21-22 April 2016
Tabel 1. Topografi Permukaan Aluminium Alloy 6061
Nilai Ra
Jenis Mata Potong
Topografi
(µm)
High Speed Steel
3.37
Carbide
3.33
High Speed Steel
2.02
Carbide
1.92
Pada tabel topografi di atas menunjukkan bahwa spesimen yang memiliki nilai
tingkat kekasaran permukaan (Ra) yang lebih tinggi menghasilkan jarak antar bekas
sayatan dengan jarak yang lebih renggang jika dibandingkan dengan spesimen yang
memiliki tingkat kekasaran permukaan (Ra) yang lebih rendah.
KESIMPULAN
Setelah dilakukan penelitian dan analisis terhadap data yang diperoleh, maka dapat
disimpulkan sebagai berikut :
1. Peningkatan kecepatan pemotongan pada proses milling memberi pengaruh terhadap
perubahan nilai kekasaran permukaan benda kerja logam, semakin tinggi kecepatan
TM-149
Seminar Nasional Mesin dan Industri (SNMI X) 2016
Riset Multidisiplin untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 21-22 April 2016
potong yang digunakan maka nilai kekasaran permukaan akan semakin kecil artinya
permukaan benda kerja menjadi semakin halus.
2. Perbandingan penggunaan mata pahat potong HSS dan Karbida menunjukkan bahwa
pada proses pemotongan kecepatan dibawah 60 m/min mata pahat HSS menghasilkan
nilai kekesaran permukaan yang lebih halus, sedangkan pada kecepatan potong diatas
60 m/min tanpa menggunakan coolant, mata pahat Karbida menghasilkan nilai
kekasaran permukaan yang lebih halus.
3. Nilai kekasaran permukaan yang terendah diperoleh sebesar 1.92 mikron pada
kecepatan potong sebesar 68 m/min dengan menggunakan mata pahat jenis karbid.
4. Semakin besar nilai kekesaran permukaan benda kerja, maka besar jarak antar sayatan
yang terjadi pada topografi permukaan logam menunjukkan semakin besar terhadap
variasi parameter pemotongan dan material mata potong yang digunakan.
UCAPAN TERIMA KASIH
Peneliti mengucapkan terima kasih kepada Lembaga Penelitian dan Publikasi
Ilmiah Universitas Tarumanagara yang telah membiayai penelitian ini untuk semester
ganjil tahun akademik 2015/2016 dengan SPK NO.326-LPPI/5896/UNTAR/IX/2015
DAFTAR PUSTAKA
1. Rao.P.N. (2000). Manufacturing Technology: Metal Cutting & Machine Tools. Tata
Mc.Graw Hill. Publishing Company Limited. New Delhi.
2. Dong Yang, Zhanqiang Liu. (2015). Surface Topography and Cutting Parameters
Optimization for Peripheral Milling Titanium Alloy Ti-6Al-4V. Int.Journal of
Refractory Metals and Hard Materials. Vol 51. PP 192-200.
3. Yang W.H.P., Tang Y.S. (1998).Design Optimization of Cutting Parameters for
Turning Operation Based on The Taguchi Method. J.Materials Process Tech No.84 pp
122-129.
4. Bhattacharya, Aniban. (2009). Estimating the Effect of Cutting Parameters on Surface
Finish and Power Consumption During High Speed Machining of AISI 1045 Steel
Using Taguchi Design and ANOVA. Prod. Eng 3 (1) pp 31-40.
5. Ozel.T., Yigit.K.(2005) Predictive Modelling of Surface Roughness and Tool Wear in
Hard Turning Regression and Neural Network. Intl. Journal Mach.Tools.Manuf 45 (4)
pp 467-479.
TM-150