Makalah menper - pembentukan logam

BAB I
PENDAHULUAN
Industri manufaktur adalah salah satu industri yang berpeluang besar
menguasai pasaran. Dalam kegiatannya industri tersebut selalu berhubungan dengan
pengerjaan logam, yaitu proses pembentukan logam, pemotongan logam atau proses
pemesinan menggunakan pahat potong. Meningkatnya permintaan konsumen untuk
menambah produktivitas, menuntut industri manufaktur untuk melakukan pemesinan
yang cepat maka dilakukan pemesinan dengan cara meningkatkan kecepatan
pemesinan dengan biaya produksi yang rendah. Pemesinan laju tinggi dan pemesinan
keras adalah dua metode yang dapat digunakan untuk meningkatkan produktivitas
industri manufaktur yang menghasilkan produk-produk dari operasi pemotongan
logam. Pemesinan keras lebih fleksibel, lebih ramah lingkungan dan memiliki kinerja
yang lebih baik dibandingkan proses gerinda dalam hal produktivitas. Namun untuk
kualitas permukaan khususnya kemasan permukaan masih dibawah proses gerinda.

1

BAB II
MEKANISME PROSES PEMOTONGAN
Hingga saat ini pemesinan laju tinggi dan pemesinan keras masih lazim
dilakukan pada keadaan pemesinan basah (wet machining). Pada metode ini sejumlah

cairan pemotongan dialirkan ke kawasan pemotongan selama proses pemesinan
dengan tujuan menurunkan suhu pemotongan dan melumasi bagian-bagian
pemesinan sehingga diharapkan permukaan pemesinan memiliki suatu keutuhan
permukaan (surface integrity) yang baik. Manfaat lain yang dapat diterima adalah
umur pahat yang relatif panjang karena laju aus yang dapat dikurangi. Selanjutnya,
permukaan mesin memperoleh manfaat dari keberadaan cairan pemotongan sebagai
media pelumas yang menyebabkan gesekan antara pahat dan benda kerja yang relatif
kecil.
Fenomena kegagalan pahat dan penggunaan cairan pemotongan merupakan
salah satu masalah yang telah banyak dikaji dan mendapat perhatian dalam kaitannya
yang sangat berpengaruh terhadap kekasaran permukaan hasil pengerjaan, ketelitian
geometri produk dan mekanisme keausan pahat serta umur pahat.

2

Gambar 2.1 (a) diagram spectrum kegagalan pahat
(b) ragam kegagalan pahat

Dari sudut pandang proses pemotongan logam, distorsi terhadap permukaan
benda kerja mesin dikaji melalui topik keutuhan permukaan (surface integrity).

Kajian keutuhan permukaan secara garis besar meliputi kajian topografi permukaan
dan metalurgi permukaan. Kajian keutuhan permukaan yang diprakarsai oleh Field &
Kahles (1971) melaporkan bahwa kajian ini begitu penting dilakukan, apalagi pada
benda kerja yang termasuk kepada produk yang akan digunakan sebagai komponen
berkehandalan tinggi.
Sebagai contoh Rech & Moisan (2003) pada pembubutan keras paduan baja
melaporkan masalah-masalah yang berkaitan dengan keutuhan permukaan seperti
kekasaran, tegangan sisa dan lapisan putih adalah sebagai bagian dari kajian keutuhan
permukaan. Hal yang menjadi pertimbangan bagi pemilihan bahan baja paduan AISI
4140 sebagai bahan komponen produk manufaktur yang akan diteliti pada kajian ini

3

adalah karena baja AISI 4140 ini sangat banyak mengalami peningkatan
pemakaiannya misalnya untuk komponen sistem hidrolik berkehandalan tinggi,
komponen pemesinan seperti untuk roller cyclo speed reducer sebagai komponen
cyclo speed reducer untuk keperluan industri, untuk komponen otomotif seperti shaft,
gears, crankshaft dan lain-lain serta dapat juga digunakan untuk komponen
transportasi udara seperti landing gear. Apabila konsep pemesinan laju tinggi, keras
dan kering dapat diimplementasikan untuk memproses bahan baja AISI 4140 ini

maka perlu dilakukan kajian keutuhan permukaan untuk memastikan hasil permukaan
mesin tersebut dapat dihasilkan dengan baik yaitu memenuhi aspek-aspek yang
disyaratkan oleh konsep keutuhan permukaan.

4

BAB III
PROSES PEMOTONGAN ORTHOGONAL DAN OBLIQUE
Sistem

pemotongan

tegak

merupakan

penyederhanaan

dari

sistem

pemotongan miring (obligue system) dimana gaya diuraikan menjadi komponen gaya
yang bekerja pada suatu bidang. Pemotongan tegak (Orthogonal cutting) merupakan
suatu sistem pemotongan dengan gerakan relatif antara mata pahat dan benda kerja
membentuk sudut potong tepat 90º atau yang dinamakan dengan sudut potong utama
(Kr), dan besarnya lebar mata pahat lebih besar dari lebar benda kerja yang akan
dipotong. Sudut potong utama (Kr) mempunyai peran antara lain :
1. Menentukan lebar dan tebal geram sebelum terpotong (b dan h)
2. Menentukan panjang mata potong yang aktif atau panjang kontak antara
geram dengan bidang pahat, dan
3. Menentukan besarnya gaya
Untuk kedalaman potong a dan gerak makan f yang tetap, maka dengan
memperkecil sudut potong utama (Kr) akan menurunkan tebal geram sebelum
terpotong h dan menaikkan lebar geram b.

Gambar 3.1 proses pemotongan orthogonal

5

Akan tetapi, pemakaian sudut potong utama yang kecil tidak selalu
menguntungkan sebab akan menaikkan gaya radial Fx. Gaya radial yang besar
mungkin menyebabkan lenturan yang terlalu besar ataupun getaran (chatter) sehingga
menurunkan ketelitian geometrik produk dan hasil pemotongan terlalu kasar.
Tergantung pada kekakuan (stiffness) benda kerja dan pahat serta metode
pencekaman benda kerja serta geometri benda kerja.
Sudut geram mempengaruhi proses pembentukan geram pada proses
pemotongan orthogonal. Untuk suatu kecepatan potong tertentu, sudut geram yang
besar akan menurunkan rasio pemampatan tebal geram (λh) yang mengakibatkan
kenaikan sudut geser (Ф).
Jenis material benda kerja juga akan mempengaruhi pemilihan sudut geram.
Pada prinsipnya, untuk material yang lunak dan ulet (soft & ductile) memerlukan
sudut geram yang besar untuk mempermudah proses pembentukan geram, sebaliknya
bagi material yang keras dan rapuh (hard & brittle) memerlukan sudut geram yang
kecil atau negatif untuk memperkuat pahat.

6

BAB IV
KEAUSAN PAHAT (CHIESEL WEAR)

Keausan pahat akan timbul dengan sendirinya dalam proses pemotongan
logam. Kompleksitas yang mengelilingi keausan pahat bersumber dari berbagai
faktor meliputi material yang diporses, alat pemesinan, alat potong, pendingin dan
kondisi pemotongan. Selama proses Pemesinan, alat potong berinteraksi langsung
dengan material. Geram dihasilkan dengan mengikis material, sementara panas yang
terbentuk dari deformasi plastis dari material dan gesekan antarpermukaan material
dan alat potong dipindahkan ke alat potong. Suhu pemotongan, kondisi kontraksi dan
tekanan pada permukaan alat kerja dan pahat, mempengaruhi keausan alat dan
mekanisme keausan. Hampir seluruh energi pemotongan diubah menjadi panas
melalui proses gesekan, antara geram dengan pahat dan antara pahat dengan benda
kerja\
Macam macam keausan alat potong
Keausan didefinisikan oleh ASTM sebagai kerusakan permukaan benda yang
secara umum berhubungn dengan peningkatan hilangnya material yang disebabkan
oleh pergerakan relatif benda dan sebuah substansi kontak. Keausan ini terjadi akibat
dari kontak material dari satu atau kedua permukaan secara rolling, relative sliding,
atau gerakan yang menghentak (impact motion).
Tipe – tipe keausan pahat berikut diidentifikasi pada alat potong titik tunggal :
1. Keausan Flank
Aus tepi yaitu keausan pada bidang utama/mayor. Keausan tepi dapat diukur

menggunakan mikroskop, dimana bidang mata potong diatur sehingga tegak
lurus sumbu optik. Dalam hal ini besarnya keausan tepi dapat diketahui
dengan
mengukur panjang VB (mm), yaitu jarak antara mata potong sebelum terjadi
keausan sampai ke garis rata-rata bekas keausan pada bidang utama.

7

Gambar 4.1 Flank wear
2. Keausan Crater
Keausan pada bidang geram disebut dengan keausan kawah (Crater
Wear). Keausan kawah hanya dapat diukur dengan mudah dengan memakai
alat ukurkekasaran permukaan. Dalam hal ini jarum/sensor alat ukur
digeserkan pada bidang geram dengan sumbu pergeseran diatur sehingga
sejajar bidang geram.
Darigrafik profil permukaan yang diperoleh dapat diukur jarak/kedalaman yan
g paling besaryang menyatakan harga KT (mm). Gambar di bawah ini adalah
gambar keausan tepidan keausan kawah:

Gambar 4.2 Crater Wear

3. Notch Wear

Gambar 4.3 Notch Wear

8

4. Built-up Edge
Built Up Edge terjadi karena material benda kerja menyatu dengan mata
pahat.Penumpukan lapisan material benda kerja pada bidang geram di daerah
dekat mata potong didalam proses pemesinan disebut BUE (Built Up Edge)
yang mengubahgeometri pahat karena berfungsi sebagai mata potong yang
baru dari pahat
yang bersangkutan. Karena telah mengalami regangan yang tinggi, BUE dala
m proses pemotongan baja akan menjadi sangat keras (strain hardened)
5. Deformasi plastis Nyata
Aus pahat berupa deformasi plastis disebabkan tekanan temperatur yang
tinggi pada bidang aktif pahat, dimana kekerasan dan kekuatan material pahat
akan turun bersamadengan naiknya temperatur
6. Edge Chipping
Penyerpihan merupakan bentuk cacat kecil pada pahat yang terletak pada sisi

mata pahat (cutting edge).
7. Perpatahan Nyata
Berdasarkan penjelasan mengenai keausan dan kerusakan pahat di atas dapat
disimpulkan bahwa penyebab keausan dan kerusakan pahat dapat merupakan
suatufaktor yang dominan atau gabungan beberapa faktor tertentu. Faktorfaktor penyebab tersebut antara lain

9

BAB V
KEMAMPUAN PERMESINAN (MACHINABILITY)

Kemampuan mesinan atau kemudahan suatu bahan untuk dipotong (machinability)
sangat dipengaruhi oleh jenis dan bentuk pahat yang digunakan. Pengujian
kemampuan mesinan harus diadakan dalam kondisi standar kalau hasilnya ingin
dapat diperbandingkan. Pengujian semacam itu menunjukkan tahanan bahan yang
akan dipotong, dan hasilnya ditentukan oleh komposisi, kekerasan, ukuran, butiran,
struktur mikro, karakteristik pengerasan kerja dan ukurannya.
Pengertian dasar proses permesinan :
Proses pemesinan adalah proses pemotongan material menjadi bentuk benda
kerja dengan menggunakan perkakas potong yang dipasangkan pada mesin perkakas.

Sedangkan mesin perkakas adalah suatu mesin dimana energi yang dihasilkan mesin
digunakan untuk mendeformasikan dan selanjutnya memotong material kedalam
bentuk dan ukuran dengan kekasaran sesuai dengan yang diinginkan.
Kecepatan pemotongan harus ditentukan agar waktu pemotongan sesuai
dengan yang diinginkan , permasalahan ini akan timbul dalam setiap perencanaan
proses pemesinan. Dalam proses pemesinan terdapat lima elemen dasar yang harus
diperhatikan dalam perencanan proses pemesinan agar diperoleh waktu pemotongan
yang efisien dan produktifitas tinggi.
Sangat perlu diperhatikan dalam proses pemesinan adalah pemilihan
kecepatan pemakanan dan kecepatan pemotongan, karena kecepatan pemakanan dan
kecepatan pemotongan akan menentukan kualitas permukaan komponen yang
dihasilkan dari proses pemesinan, termasuk gaya pemotongan yang dihasilkan akibat
hal tersebut.

10

Kecepatan makan dan kecepatan pemotongan yang semakin besar akan
menghasilkan permukaan yang kasar dan gaya potong yang berlebihan akan
mempercepat keausan cutter atau terjadi patah pada cutter saat proses pemesinan
berlangsung. Ada dua jenis material yang sering digunakan untuk cutter yaitu highspeed steel (HSS) dan karbida. Cutter dengan jenis material karbida lebih kuat untuk

menahan gaya yang terjadi pada proses pemesinan dibandingkan cutter yang terbuat
dari jenis material HSS. Oleh karena itu cutter karbida mampu bekerja pada kondisi
pemakanan dan kecepatan potong yang tinggi.

11

BAB VI
PENUTUP
pada mekanisme proses pemotongan terdapat aspek aspek yang harus
diperhatikan dengan benar seperti pelumasan pada pahat dan benda kerja dengan
suatu cairan pendingin yang biasa disebut bromus. dengan adanya pelumasan cairan
tersebut maka diharapkan menurunkan suhu pemotongan dan diharapkan umur pahat
akan relatif menjadi panjang dikarenakan laju aus yang dapat dikurangi.
pada mekanisme proses pemotongan orthogonal dan oblique terdapat aspek aspek lainya yaitu penentuan sudut potong yang tepat atau yang dinamakan dengan
sudut potong utama (Kr), dan besarnya mata pahat harus lebih besar dari benda kerja
yang akan dipotong. sudut potong utama (Kr) mempunyai peran sebagai penentu
lebar dan tebal geram sebelum terpotong, penentu panjang mata potong yang aktif
atau panjang kontak antara geram dengan bidang pahat dan menentukan besarnya
gaya. material dari benda kerja juga akan mempengaruhi pemilihan sudut geram pada
prinsipnya, untuk material yang lunak dan ulet memerlukan sudut geram yang besar
untuk mempermudah proses pembentukan geram, sebaliknya bagi material yang
keras dan rapuh memerlukan sudut geram yang kecil atau negatif
Keausan pahat akan timbul dengan sendirinya, hal ini terjadi dikarenakan
faktor yang meliputi material yang diproses, alat pemesinan, alat potong, pendingin,
dan kondisi pemotongan.

12

DAFTAR PUSTAKA

1) Abdul Haris Nasution, Armansyah Ginting, Tugiman, Alfian Hamsi (2009).
Analisis Parameter Pemotongan Besi Cor Di Industri Logam Kecil Menengah
Pada Peringkat Sensivitas. Medan
2) Maleki, R., Flexible Manufacturing Systems: The Technology and
Management. New York: McGraw-Hill, 1991.
3) Kalpakjian, Serope., Manufacturing Engineering and Technology – Third
Edition. Los Angeles: Addison-Wesley, 1996.

13