Proseding Seminar Nasional Rekayasa (SNTR) II Tahun 2015 KEYNOTE SPEAKERS 1. Prof. H. Mohamad Nasir, Ph.D., Ak. (Menteri Riset, Teknologi dan Pendidikan Tinggi) 2. Prof. Ir. Samsul Rizal, M. Eng (Rektor Unsyiah) 3. H. Teuku Sama Indra, SH (Bupati Aceh Selatan)
REVIEWER: 1. Prof. Dr. Ir. Ahmad Syuhada, M. Sc 2. Prof. Dr. Ir. Khairil, MT 3. Prof. Dr. Ir. Yuwaldi Away 4. Dr. Ir. Marwan 5. Dr. Ir. Mirza Irwansyah, MLA, MBA 6. Dr. Ir. Taufik Saidi, M. Eng 7. Dr. Ir. HY. Sastra, DEA 8. Dr. M. Ilham Maulana, ST., MT 9. Dr. Ir. Yuhanis, DEA 10. Dr. Khairul Munadi, M. Eng 11. Dr. Taufik Gani, M. Eng.Sc 12. Dr. Abrar Muslim
i
Proseding Seminar Nasional Rekayasa (SNTR) II Tahun 2015 PANITIA PELAKSANA Penanggung jawab
:1. Dr. Muhammad Ilham Maulana, ST, MT 2. Nuzuli Fitriadi, ST, MT 3. Hardisal, ST
Ketua Pelaksana
: Rudi Arif Candra, ST, MT
Wakil Ketua
: Fransnazoan Sitorus, ST, MT
Bendahara
: Titi Penda, A.md
Koordinator Bidang Kesekretariatan
: Aida Fitri, A.Md
Koordinator Bidang Acara
: Khairuman, S.Kom, M.Kom
Koordinator Bidang Prossiding/Dokumentasi
: Yusrizal, ST, MT
Koordinator Bidang Transportasi dan Perlengkapan
: Saiful Bahri, A.Md
Koordinator Bidang Konsumsi
: Jasmanidar, A.Md
Koordinator Bidang Humas
: Asmaidi, S.Pd, M.Si
ii
Proseding Seminar Nasional Rekayasa (SNTR) II Tahun 2015 DAFTAR ISI Keynote Speakers
i
Reviewer
i
Panitia Pelaksana
ii
Kata Sambutan Direktur Politeknik Aceh Selatan
iii
Kata Sambutan Bupati Aceh Selatan
iv
Daftar Isi
vi DAFTAR PEMAKALAH
Cluster Mechanical Science
No 1 2
3
Authors Herdi Susanto Muhammad Tadjuddin, Teuku Firsa dan Muhammad Iqbal M. Ridha, T. Rizki Nanda S, Syifaul Huzni dan Syarizal Fonna
4
Pribadyo, Maidi Saputra
5
Ilham Hasbiullah
6
7
8
Suhaeri, Aziz Murdana, Muhammad Tadjuddin, Udink Aulia Muhammad Prima Syahputra, M. Dirhamsyah, Masri Ibrahim Fransnazoan Sitorus, Nuzuli Fitriadi
9
Syifaul Huzni, Hayyu Al Hadi, M.Ridha dan Syarizal Fonna
10
Pribadyo, Maidi Saputra
11
Darwin
12
13
Syarizal Fonna, Wicaksono Achmad Walid, Syaiful Huzni, dan M.Ridha Teuku Firsa, Muhammad Tadjuddin, Akram, Muhajir
Paper Title Rancang Bangun Alat Uji Impak Tipe Charpy Desain dan Manufaktur Mini Towing Tank untuk Pengujian Karaktristik Dinamik Autonamous Underwater Vehicle (AUV) Pengaruh Annealing dan Normalizing Terhadap Kurva Polarisasi Baja Karbon Sedang Pengaruh Kualitas Ketangguhan Briket Batubara Campur Biomassa Dengan Ukuran Mesh Yang Bervariasi Pengembangan Interface Mesin NC Compact 5-PC dengan Pendekatan Algoritma Bresenham Pengujian Kebulatan Produk Hasil Pemotongan Helical Interpolation Menggunakan Pahat Karbida pada Mesin Milling CNC AGMA A-8 Analisis Tingkat Kebisingan Pada Pemotongan Dengan Menggunakan Lingkaran Pola Lurus Pada Mesin Agma A8 Dengan Tiga (3) Jenis Mata Potongan Berbeda Penyelidikan Perilaku Pengelupasan Lapisan Pahat Karbila Berlapis Diamond-Film Pada Pemesinan Ramah Lingkungan Bahan Aluminium Paduan Evaluasi Laju Korosi Bangunan Beton Bertulang Menggunakan Linear Polarization Resistance di Daerah Peukan Bada – Aceh Besar Studi Analisis Potensi Energi Angin Sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Angin Di Kawasan Meulaboh Pengaruh Diameter Tabung Kaca dan Jumlah Pipa Absorber Terhadap Performansi Kolektor Surya Jenis Palung Setengah Silindris
Page 1 7
12
17 23 27
32
36
47
54
61
Resiko Korosi Rumah Penduduk Yang Terendam Tsunami 2004 di Kampung Jawa – Banda Aceh
69
Gaya Pemotongan Pada Proses Menggurdi Papan Lapis Block Board
76
vi
Proseding Seminar Nasional Rekayasa (SNTR) II Tahun 2015
Gaya Potong Pada Proses Gurdi Papan Blockboard Cutting Force in Drilling of Blockboard Teuku Firsa1, Muhammad Tadjuddin2, Akram3, Muhajir4 1234
Jurusan Teknik Mesin, Universitas Syiah Kuala Jl. Tgk. Syeh Abdurrauf No. 7 Darussalam – Banda Aceh 23111, INDONESIA e-mail:
[email protected]
Abstrak - Blockboard adalah kayu berbasis serat kayu biasa mirip dengan serat kayu jati atau yang terkenal dengan nama plywood. Proses gurdi adalah proses pemesinan yang paling umum digunakan pada industri mebel. Dalam industri mebel proses gurdi ini bertujuan untuk membuat beragam variasi lubang. Namun proses ini sering mengalami kerusakan yang yang berdampak kepada kualitas dari produk. Kerusakan ini dipengaruhi oleh parameter proses pemesinan. Keausan mata potong mempunyai pengaruh besar terhadap gaya potong pada pemesinan. Adapun Tujuan dari penelitian adalah untuk mengetahui pengaruh kondisi pemotongan terhadap gaya potong dan mengetahui bagaimana kondisi pemotongan yang tepat dan meminimalkan gaya potong tersebut. Proses gurdi dilakukan pada pusat mesin vertikal dengan menggunakan mata potong HSS. Tiga parameter pengeboran dipilih sebagai variabel bebas dengan tiga tingkat nilai masing-masing (kecepatan spindle: 1000, 3000, 5000 rpm, kecepatan pemakanan 75, 150, 225 mm/menit, dan ketiga variasi menggunakan diameter pahat potong 10 mm. Pengukuran gaya potong pada experiment ini menggunakan alat dynamometer kistler type 9272 dan dianalisa. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kecepatan spindle yang tinggi dengan kombinasi rendahnya kecepatan pemakanan meminimalkan gaya potong yang terjadi pada pelubangan kayu blockboard karena terjadi keausan mata potong. Kata kunci : Gaya potong, Keausan mata potong, papan lapis,
Abstract - Blockboard is a wood based ordinary wood fibers similar with fiber teak or famous with name of plywood. Drill is the most commonly used machining process in furniture industries. The drilling is to create vary holes in the furniture industry however the damages are often occurred which impact to the quality of product. The damages are significantly influenced by the machining parameters. Wear of tools have a major influence on thrust forces in machining. The objective of this study is to determine the effect of cutting conditions of the cutting forces and find out how the right cutting conditions and minimize the thrust forces. Drilling is made on the vertical machining centers using HSS tools. Three drilling parameters chosen as the independent variable with three levels each value (spindle speed: 1000, 3000, 5000 rpm, feeds rate: 75, 150, 225 mm/min, and three variations using tools diameter: 10 mm. The thrust force is measured of the experiments were using a dynamometer Kistler Type 9272 and analyzed. The results showed that high spindle speed with low feeds rate combination minimizes the thrust forces in drilling of blockboard due to tools wear is occurred. Keyword : Thrust Force, tool wear, blockboard
I.
Proses gurdi dimaksudkan sebagai proses pembuatan lubang bulat dengan menggunakan mata bor (twist drill). Proses gurdi digunakan untuk pembuatan lubang silindris. Pembuatan lubang dengan bor spiral di dalam benda kerja yang pejal merupakan suatu proses pengikisan dengan daya penyerpihan yang besar. Jika terhadap benda kerja itu dituntut kepresisian yang tinggi (ketepatan ukuran atau mutu permukaan) pada dinding lubang, maka diperlukan pengerjaan lanjutan dengan pembenam atau penggerek. Pada proses gurdi, geram (chips) harus keluar melalui alur helix pahat gurdi ke luar lubang. Ujung pahat menempel pada benda kerja yang terpotong, sehingga proses pendinginan menjadi relatif sulit. Proses pendinginan biasanya dilakukan dengan menyiram benda kerja yang dilubangi dengan cairan pendingin, disemprot dengan cairan pendingin, atau cairan pendingin dimasukkan melalui lubang di tengah mata bor.
Pendahuluan
Papan lapis (blockboard) adalah bahan dasar yang umum digunakan untuk pembuatan furniture. Harganya relatif lebih murah dari pada kayu solid. Kayu lapis jenis ini memiliki tiga lapisan kayu dan memiliki ukuran ketebalan yang bervariasi mulai dari 0,9-1,8 cm dengan panjang 122 cm dan lebar 244 cm [1]. Papan lapis (blockboard) terdiri dari satu lapisan kayu yang dilapisi dua lembar lapisan kayu yang lebih tipis di kedua sisinya. Lapisan blockboard mempunyai serat yang bermacam-macam, mulai dari serat kayu biasa atau yang kita kenal dengan nama tripleks, serat jati, melaminto atau lapisan berwarna putih yang licin dan sering digunakan sebagi lapisan permukaan untuk papan tulis yang menggunakan spidol serta serat-serat lain dengan berbagai corak/motif. Bagian tengah blockboard mempunyai lapisan paling besar, biasanya menggunakan kayu akasia dan miranti. Selain itu bahan blockboard tidak bisa dilengkungkan karena sifatnya yang solid (keras) [2].
76
Proseding Seminar Nasional Rekayasa (SNTR) II Tahun 2015 Gaya potong dalam proses permesinan merupakan hal yang sangat penting untuk diketahui. Gaya potong yang besar akan memperbesar getaran dalam proses permesinan serta meningkatkan gesekan antara pahat dan benda kerja, sehingga akan mempengaruhi kualitas produk yang dihasilkan, misalnya produk yang dihasilkan akan mengalami kerusakan atau retakan pada lubang hasil gurdi. Besar kecilnya gaya potong dipengaruhi oleh parameter pemotongan (kecepatan potong, rake angle, depth of cut, feed rate) dan geometri pahat potong. Gaya potong yang bekerja pada pahat dan benda kerja akan diteruskan pada bagianbagian mesin perkakas seperti spindel mesin, yang mengakibatkan lenturan pada spindel mesin tersebut. Lenturan tersebut dapat menyebabkan kesalahan geometri produk maupun menjadi sumber getaran yang dapat memperpendek umur pahat (Makmur, 2010).
unit dengan pemakanan per gigi (tooth) dan jumlah gigi pada cutter. Rumus kecepatan pemakanan adalah : 𝑉𝑓 = 𝑓𝑧. 𝑍. 𝑛 ; mm/min........................(2.2) dimana : 𝑓𝑧 = gerak pemakanan ; mm/put Z = jumlah mata potong ; buah pahat gurdi = 2 buah B. Gaya Potong Besarnya gaya potong merupakan faktor penting dalam perencanaan proses pemesinan, karena akan mempengaruhi kualitas pemotongan benda kerja. Gaya potong yang terjadi pada pahat dan benda kerja akan mengakibatkan lenturan. Meskipun lenturan ini relatif kecil mungkin sudah cukup untuk menjadi penyebab kesalahan geometri produk maupun sumber getaran yang dapat memperpendek umur pahat. Kondisi pemotongan dapat direncanakan dan dari hasil perhitungan daya pemotongan maka dapat ditentukan ukuran atau kemampuan mesin perkakas yang akan dipilih, atau mungkin juga diperlukan modifikasi kondisi pemotongan tersebut berhubung dengan keterbatasan daya mesin perkakas yang tersedia (Rochim, 1993).
II. Tinjauan Pustaka A. Elemen Dasar Parameter Proses Gurdi Spesifikasi geometri suatu produk merupakan aspek yang menjadikan pertimbangan pemilihan parameter proses pemesinan drilling. Untuk suatu tingkatan proses, ukuran objektif ditentukan dan pahat potong harus membuang sebagian material benda kerja sampai ukuran objektif tersebut tercapai. Hal ini dapat dilakukan dengan cara menentukan penampang dan kecepatan pembuangan chips supaya waktu pembuangan sesuai dengan yang dikehendaki. Untuk itu perlu dipahami beberapa elemen dasar parameter proses pemesinan drilling sebagai berikut (Rochim, 1993). Untuk itu perlu dipahami beberapa elemen dasar parameter proses pemesinan milling sebagai berikut :
C. Papan lapis (blockboard) Kayu lapis atau sering disebut tripleks adalah sejenis papan pabrikan yang terdiri dari lapisan kayu (veneer kayu) yang direkatkan bersama-sama. Kayu lapis merupakan salah satu produk kayu yang paling sering digunakan. Kayu lapis bersifat fleksibel, murah, dapat dibentuk, dapat didaur ulang, dan tidak memiliki teknik pembuatan yang rumit. Kayu lapis biasanya digunakan untuk menggunakan kayu solid karena lebih tahan retak, susut, atau bengkok.
a. Kecepatan potong (Vc) Kecepatan potong (Cutting Speed) biasanya diukur dalam satuan m/min atau m/s, yang mengindikasikan kecepatan permukaan (surface speed) pada mata cutter pada saat melakukan penyayatan pada benda kerja. Cutting speed merupakan data pemotongan yang penting untuk mendapatkan operasi pemesinan yang efektif. Harga cutting speed berhubungan dengan jenis dan bahan pahat yang digunakan dan bahan benda kerja yang dikerjakan.
Blockboard adalah balok-balok kayu berukuran 4 cm - 5 cm yang dipadatkan menggunakan mesin, setelah itu diberi pelapis, sehingga hasil akhirnya berupa lembaran seperti papan kayu. Blockboard terdiri dari 3 lapis yaitu lapis muka (face) yang berasal dari lembaran plywood setebal 0.52 mm, selanjutnya inti (core) yang terbuat dari kayu hutan seperti kayu meranti atau kayu rakyat seperti kayu albasia yang sudah dirajang serta dilaminating dan dibuat sedemikian rupa dengan ketebalan berkisar 10-14 mm dan yang terakhir adalah lapisan belakang (back) yang dibuat dari plywood lembaran setebal 0.52.0 mm [3].
Rumus kecepatan potong dalam m/min adalah
Vc =
π. D. n 1000
……………………. (2.1)
III. Metodologi
dimana : V D n
Penelitian dilakukan di laboratorium Desain dan Manufaktur Jurusan Teknik Mesin Universitas Syiah Kuala. Mesin dan alat yang digunakan pada penelitian ini adalah CNC Agma A-8 untuk proses gurdi dan alat Dynamometer kistler 9272 untuk mengukur gaya potong.
= kecepatan potong (m/min) = diameter tool (mm) = putaran spindel (rpm)
b. Kecepatan pemakanan (Vf) Kecepatan pemakanan (feed speed) biasanya diukur dalam mm/mnt, yang merupakan pemakanan pahat yang berkaitan dengan jarak benda kerja per time –
77
Proseding Seminar Nasional Rekayasa (SNTR) II Tahun 2015 IV. Hasil Dan Pembahasan A. Data Hasil Penelitian
B. Pembahasan Penelitian Dari data hasil penelitian ini, peneliti melakukan beberapa variasi kecepatan pemakanan dan putaran spindel, kemudian data hasil penelitian tersebut diplot ke dalam beberapa grafik sehingga memudahkan untuk melihat trend yang terjadi pada proses gurdi tersebut. Pada proses gurdi gaya yang sering diukur ada thrust force karena thrust force ada gaya yang terjadi pada arah Z axis dimana gaya tersebut merupakan gaya yang paling signifikan sehingga thrust force diasumsi sebagai gaya potong.
Gambar 3. Diagram alir penelitian A. Parameter pemotongan. a. Diameter pahat potong : 10 mm b. Kecepatan pemakanan : 75, 150, dan 225 (mm/min) c. Kecepatan spindel : 1000, 3000, dan 5000 (rpm)
4.2.1 Pengaruh Putaran Spindel (n) rpm Pada Kecepatan Pemakanan (Vf) mm/min
B. Alat dan bahan yang digunakan
Berdasarkan dari hasil pengujian pengaruh kecepatan spindel (n) terhadap kecepatan pemakanan (Vf) 75 mm/min ditunjukkan seperti pada gambar 4.1. Pada gambar tersebut dapat dilihat bahwa semakin besarnya kecepatan spindel maka semakin kecil gaya potong yang dihasilkan. Ini juga terlihat pada kecepatan pemakanan 150 mm/min dan 225 mm/min variasi putaran spindel juga mempengaruhi gaya potong.
Gambar 3.1 Mesin CNC agma A-8.
Gambar 3.2 Dynamometer Kistler 9272. Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Putaran Spindel (n) dan Kecepatan Pemakanan (Vf) 75, 150 dan 225 (mm/min) 4.2.2 Pengaruh Kecepatan Pemakanan (Vf) mm/min Terhadap Putaran Spindel (n) rpm Berdasarkan dari hasil pengujian pengaruh kecepatan (Vf) terhadap putran spindel (n) 1000 (rpm) ditunjukkan seperti pada gambar 4.4. Pada gambar
Gambar 3.3 Material benda kerja
78
Proseding Seminar Nasional Rekayasa (SNTR) II Tahun 2015 tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin kecil kecepatan pemakanan maka semakin kecil pula gaya potong yang dihasilkan. Ini juga terlihat pada gambar 4.5 dan gambar 4.6. Dimana pada putaran spindel 3000 (rpm) dan 5000 (rpm) maka variasi kecepatan pemakanan juga mempengaruhi gaya potong.
composite laminates, Compos. Sci. Technol. 67 (2007) 1939–1945. [8]. J. Dippon, H. Ren, F.B. Amara, Y. Altintas, Orthogonal cutting mechanics of medium density fibre boards, Forest Prod. J. 50 (7/8) (2000) 25– 30. [9]. V.N. Gaitonde, S.R. Karnik, J.P. Davim, Taguchi multiple-performance characteristics optimization in drilling of medium density fiberboard (MDF) to minimize delamination using utility concept, J. Mater. Process. Technol. 196 (2008) 73–78. [10]. M.W. Kelly, Critical literature review of relationships between processing parameters and physical properties of particleboard, Gen. Tech. Rep. FPL-10, Forest Products Laboratory, Forest Service, US, Department of Agriculture, USA, 1977, pp. 66. [11]. Rochim, Taufik. 1993. Teori dan Teknologi Proses Permesinan,
Gambar 4.4 Grafik Pengaruh Kecepatan Pemakanan (Vf) terhadap Putaran Spindel (n) 1000, 3000 dan 5000 (rpm) V. KESIMPULAN Berdasarkan hasil pengujian, kecepatan pemakanan (feed rate) sangat mempengaruhi gaya potong pada proses gurdi papan blockboard, semakin besar kecepatan pemakanan maka semakin besar pula gaya potong yang terjadi. 1. Putaran spindel sangat mempengaruhi gaya potong yang terjadi pada proses gurdi papan blockboard, semakin besar putaran spindel maka semakin kecil gaya potong yang terjadi. 2. Kecepatan pemotongan dan putaran spindel akan mempengaruhi umur pahat sehingga akan mempengaruhui kualitas produk. DAFTAR PUSTAKA [1].http://www.academia.edu/8086771/KayuLapis [2].https://bondanprihastomo.wordpress.com/seputararsitektur-interior/furnitur-dan-kayu-lapis/ [3]. http://www.saeworkshop.co.id/material/ [4]. A.M. Abrao, P.E. Faria, J.C. Campos Rubio, P. Reis, J.P. Davim, Drilling of fiber reinforced plastics: a review, J. Mater. Process. Technol. 186 (1) (2007) 1–7. [5]. S. Chen, X. Liu, L. Fang, R. Wellwood, Digital Xray analysis of density distribution characteristics of wood-based panels, Wood Sci. Technol. 44 (2010) 85–93. [6]. J.P. Davim, V.C. Clemente, S. Silva, Evaluation of delamination in drilling medium density fibre board, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: J. Eng. Manuf. 221 (2007) 655–658. [7]. J.P. Davim, J. Campos Rubio, A.M. Abrao, A novel approach based on digital image analysis to evaluate the delamination factor after drilling
79
