BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

Laporan Tugas Akhir

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

4.1. Pengumpulan Data 4.1.1. Bahan Uji Bahan uji yang digunakan sebagai objek penelitian adalah weight balancer stang. Weight balancer stang yang digunakan sebagai acuan adalah weight balancer stang sepeda motor Suzuki Shogun 125.

Gambar 4.1 Weight balancer stang sepeda motor Suzuki Shogun 125 Edhi Susanto (41309010006) Teknik Mesin

37

Laporan Tugas Akhir

Gambar 4.2 Sample Objek penelitian (weight balancer stang)

4.1.2. Menghitung berat jenis sample objek penelitian (weight balancer stang) a. Mencari massa (berat) sample objek penelitian (weight balancer stang) yang diperoleh dari penimbangan menggunakan timbangan digital yaitu : m = 0,095 kg = 95 g b. Berat Jenis ….........................................................................................(4.1) Dimana, BJ = Berat jenis material sample benda kerja (

)

m = massa sample benda kerja (kg) V = Volume sample benda kerja (

)

 Volume benda kerja mengacu pada gambar (4.2) Maka, =

Edhi Susanto (41309010006) Teknik Mesin

–

–

.......................(4.2)

38

Laporan Tugas Akhir

Gambar 4.3 Kerucut Terpancung

Gambar 4.4 Tabung 1

Gambar 4.5 Tabung 2

…..........................................(4.3)

.....................................................................................(4.4)

….................................................................................(4.5)


39

Laporan Tugas Akhir

Dari persamaan (4.3), (4.4) dan (4.5) diperoleh :

Jadi, berat jenis sample objek penelitian (weight balancer stang) tersebut sesuai dengan persamaan (4.1)

4.1.3. Material Selection Mengacu dari bentuk sample objek penelitian (weight balancer stang) pada gambar (4.2) dan hasil perhitungan berat jenis pada persamaan (4.7), maka diperoleh list material dari lampiran tabel berat jenis. Tabel 4.1 List Material Material Cast Iron Iron Stainless Steel Tin Steel-Rolled Babbitt Monel Nickel Zinc


kg/cu.m 6800 - 7800 7850 7480 - 8000 7280 7850 7272 8360 - 8840 8800 7135

40

Laporan Tugas Akhir

Dari gambar (4.2) dan list material pada tabel (4.1) diatas kemudian dipilih material yang akan digunakan pembuatan weight balancer stang menggunakan sistem material selection yang dapat dilihat seperti pada tabel (4.2) dan tabel (4.3)

Zinc

Nickel

Monel

Babbitt

Stell-rolled

Tin

Stainless Steel

Iron

Cast Iron

Tabel 4.2 Proses eliminasi berdasarkan geometris

Sand Casting Investment Casting Die casting

Solidification

Injection Molding

Processes

Structural Foam Molding Blow Molding (ext.) Blow Molding (inj.) Impact Extrusion Cold Heading

Bulk

Closed Die Forging

Deformation

Powder Metal Processing

Processes

Hot Extrusion Machining (from stock)

Material

ECM

Removal

EDM

Processes

Wire EDM

Profilling

Sheet Metal (Stamp/bend) Thermoforming

Sheet Forming

Metal Spinning

Processes

Normal Parctice

Not Aplicated

Less Common


41

Laporan Tugas Akhir

Zinc

Nickel

Monel

Babbitt

Stell-rolled

Tin

Stainless Steel

Iron

Cast Iron

Tabel 4.3 Seleksi akhir berdasarkan proses / material

Sand Casting Investment Casting Die casting

Solidification

Injection Molding

Processes

Structural Foam Molding Blow Molding (ext.) Blow Molding (inj.) Rotational Molding Impact Extrusion Cold Heading

Bulk

Closed Die Forging

Deformation

Powder Metal Processing

Processes

Hot Extrusion Rotary Swaging Machining (from stock)

Material

ECM

Removal

EDM

Processes

Wire EDM

Profilling

Sheet Metal (Stamp/bend) Thermoforming

Sheet Forming

Metal Spinning

Processes

Normal Parctice

Not Aplicated

Less Common


42

Laporan Tugas Akhir

Dari tabel (4.3) diatas, maka dapat ditentukan hal-hal sebagai berikut :  Material yang dipilih Material yang dipilih untuk digunakan sebagai material bahan pembuatan weight balancer stang adalah Stainless Steel, alasannya yaitu memiliki keunggulan sebagai berikut : - Tahan karat, sehingga membuat logam ini menjadi tahan lama. - Tahan terhadap perubahan suhu, oleh karena itu logam ini dapat diandalkan meskipun diluar ruangan. - Mudah difabrikasi, logam ini ini juga mudah untuk dimodifikasi guna berbagai kepentingan. - Benda kerja yang dihasilkan tidak perlu diproses lagi, misal : di cat atau di chroom.  Pemilihan Proses Proses yang digunakan untuk pembuatan weight balancer stang adalah proses pemesinan karena proses machining merupakan proses yang banyak digunakan untuk proses pembentukan produk. Proses pemesinan memiliki keunggulan-keunggulan dibanding proses pembentukan lainnya (casting, powder metallurgy) yaitu : - Keragaman material kerja yang dapat diproses, hampir semua logam dapat dipotong. Plastik dan komposit juga dapat dipotong, kecuali untuk ceramic sulit untuk dipotong karena keras dan getas. - Keragaman geometri potong, misal untuk fitur standar: lubang, slot, step dan untuk fitur non-standar: tap hole, T slot.


43

Laporan Tugas Akhir

- Lebih ekonomis dan hasil yang diperoleh dari proses pemesinan lebih rapi.

4.1.4. Menghitung jumlah kebutuhan bahan

.......................................................................(4.6)

Kebutuhan dimensi bahan adalah

Keterangan, Ø = Diameter bahan (inchi). l = Panjang bahan yang dibutuhkan (mm). n = jumlah benda kerja yang akan dibuat. h = panjang benda kerja (mm). t = tebal pemotongan (mm).


44

Laporan Tugas Akhir

Setelah diketahui jumlah kebutuhan material bahan dari persamaan (4.6), selanjutnya adalah mencari material yang telah ditentukan yaitu stainless steel 304 di pasaran. Jadi, dapat diambil keterangan dari pemilhan bahan dan proses yaitu material bahan benda kerja adalah Stainless Steel 304

untuk

pembuatan weight balancer stang dan proses pengerjaannya menggunakan proses pemesinan CNC turning.

4.2. Pengolahan Data 4.2.1. Proses Pemesinan CNC Dari tabel (4.3), proses pemesinan yang digunakan adalah proses pemesinan CNC turning dengan menggunakan mesin CNC turning type Mazak Quick Turn 8N

Gambar 4.6 Mazak Quick Turn 8N Edhi Susanto (41309010006) Teknik Mesin

45

Laporan Tugas Akhir

Adapun langkah-langkah dalam proses pemesinan CNC adalah sebagai berikut : a. Membuat Job Sheet Weight Balancer Stang

Gambar 4.7 Job Sheet Weight Balancer Stang b. Menentukan jenis Insert Melihat dari katalog yang terlampir, maka jenis Insert yang digunakan untuk pengerjaan material stainless steel adalah insert yang berasal dari bahan cermet yaitu Kyocera DNMG 150404 dengan grades PV90 dan mempunyai 4 sudut mata potong.

Gambar 4.8 Insert


46

Laporan Tugas Akhir

c. Menentukan Parameter Pemesinan Dalam menentukan parameter pemesinan seperti kecepatan potong, kecepatan putar mesin, dan feed rate (kecepatan pemakanan) harus berdasarkan material benda kerja dan jenis insert yang digunakan. Dibawah ini merupakan tabel-tabel data yang digunakan untuk menentukan parameter pemesinan: Tabel 4.4 Material Group

(Sumber : www.findthatdoc.com ) Edhi Susanto (41309010006) Teknik Mesin

47

Laporan Tugas Akhir

Tabel 4.5 Machining Recommendation for Turning

(Sumber : : www.findthatdoc.com ) Dari tabel (4.4) dan tabel (4.5) maka diperoleh perhitungan parameter pemesinan sebagai berikut :  Cutting Speed (Kecepatan Potong) Cutting Speed = Cs = 250 SFM, 550 SFM, dan 700 SFM Dipilih cutting speed yang medium yaitu 550 SFM. Dari datuan SFM (Surface Feet Per Minute) di konversikan menjadi Surface Meter per Minute) = SFM × 0,3048 .........................................................................(4.7) Edhi Susanto (41309010006) Teknik Mesin

48

Laporan Tugas Akhir

Maka, Vc = SFM × 0,3048 = 550 × 0,3048 = 167, 64 m/menit ≈ 170 m/menit  Feed Rate (Kecepatan Pemakanan) f = 0,004 – 0,012 (IPR) Dari IPR (Inchi Per Revolution) dikonversikan menjadi mm/putaran (millimeter per putaran) = IPR × 25,4 (mm/putaran) ...............................(4.8) f minimum = 0,004 × 25,4 = 0,1016 mm/putaran f maksimum = 0,012 ×25,4 = 0,3048 mm/putaran Maka rentang f = 0,1 – 0,3 (mm/putaran), dari rentang tersebut diambil sebagai faktor dan level penelitian untuk digunakan pada proses pemesinan yaitu f = 0,1- 0,2 (mm/putaran) karena mengacu pada nose radius dari Insert yaitu 0,4 mm. Tabel 4.6 Faktor dan level penelitian Faktor Feed rate (f)

Level 1 0,1 mm/put

Level 2 0,125 mm/put

Level 3 0,15 mm/put

Level 4 0,175 mm/put

Level 5 0,2 mm/put

 Kecepatan Putar Mesin Untuk menghitung kecepatan putar mesin, sesuai dengan persamaan (2.2), dimana diameter benda kerja dipakai 25 mm karena titik mulai pemakanan finishing kontur tirus.


49

Laporan Tugas Akhir

≈ dibuat maksimum 2300 rpm

 Depth Of Cut Untuk nilai depth of cut (ketebalan pemakanan) pada proses finishing ditentukan yaitu 0,5 mm.

d. Pembuatan Program Program di bawah ini hanya merupakan program proses pengerjaan bagian permukaan luar weight balancer stang, karena yang diperlukan sebagi bahan penelitian hanya bagian luarnya khususnya bagian tirus weight balancer stang. Untuk proses pengerjaan bagian dalam, dalam penelitian ini diabaikan karena bagian dalam dapat dikerjakan dengan mesin konvensional atau juga program CNC. Berikut ini program dari gambar (4.7) Job Sheet Weight Balancer Stang %

Pembatas awal program

00010

Nama program

N01 G21 G90

mm Units, Program Absolute

N02 G50 X50 Z50

Penetapan posisi awal tool/titik referensi

N03 G50 S2300

Set maximum spindle speed (rpm)

N04 G28 U0 W0

Titik Referensi

N05 T0300

Penggantian tool center drill

N06 G99 G96 S170 M03 M08

Feed Unit selection mm/putaran, Pengaturan putaran spindle untuk constant surface (rpm), spindle berputar, collant ON


50

Laporan Tugas Akhir

N07 G00 X0 Z5 N08 G01 Z-2 F0.07

Proses Drilling Face dengan Center Drill

N09 G00 Z2 N10 G28 U0 W0

Kembali ke titik referensi

N11 T0400

Pergantian tool untuk proses drilling Ø6mm

N12 G00 X0 Z5 N13 G74 Z-27.5 K10 F0.2

Proses Drilling Ø6mm dengan kedalaman 26mm

N14 G00 Z5 N15 G28 U0 W0


N16 T0100

Pergantian tool untuk proses roughing

N18 G00 X40 Z2

Gerakan untuk memulai pemakanan

N19 G71 P20 Q23 D0.5 U0.5 W0 F0.1 N20 G00 X25 Z2 N21 G01 Z-3 F0.1

Proses roughing

N22 X32 Z-25.5 N23 Z-29 N24 G00 Z2 N25 G01 X19 Z0 F0.1

Proses pembuatan profil radius

N26 G03 X25 Z-3 R3 F0.07 N27 G28 U0 W0


N28 T0200 M09

Pergantian tool untuk proses finishing, coolant OFF

N29 G70 P20 Q22

Proses finishing

N30 G28 U0 W0


N31 T0600 M08

Pergantian tool untuk proses grooving, Coolant ON


51

Laporan Tugas Akhir

N32 G97 S1500

Pengaturan Fixed putaran spindle (rpm)

N33 G00 X40 Z-27.5 Proses grooving

N34 G75 X0 I2 F0.05 N35 G00 X40 N36 G28 U0 W0


N37 M30

program berakhir

%

Pembatas akhir program

e. Proses pengerjaan benda kerja pada mesin CNC turning

Gambar 4.9 Proses Pemesinan Proses pemesinan dalam pembuatan weight balancer stang adalah sebagai berikut :


52

Laporan Tugas Akhir

 Memasukkan data program ke mesin - Mesin telah ON dan telah disetting - Tekan tombol PROG - Tekan tombol Data In/Out - Ketik nama program yang belum ada di mesin Contoh : 00010……..INPUT, dan tulis program part sesuai dengan job sheet, untuk pindah ke line berikutnya tekan INPUT. - Simulasi Program  Setting benda kerja dan alat potong Setting yang digunakan adalah setting dengan metode absolute sebagai berikut : 1) Ukurlah diameter benda kerja dan catat diameter benda kerja, misal 38 mm. 2) Pasang benda kerja pada cekam, kunci dengan kuat. 3) Putar cekam dengan kecepatan yang sesuai dan yakinkan putaran sudah senter dan stabil tidak oling. 4) Pasang alat potong pada revolver dengan ketentuan T0100 (Roughing Tool), T0200 (Finishing Tool), T0300 (Center Drill Tool), T0400 (Drilling Tool), T0600 (Grooving Tool). 5) Setting masing-masing tool terhadap benda kerja (a) Setting terhadap sumbu X : - Gerakan tool mendekati permukaan benda kerja, atur kecepatan penyayatan pelan-pelan.


53

Laporan Tugas Akhir

- Sentuhkan ujung tool pada permukaan benda kerja dan yakinkan tool sudah menyentuh permukaan benda kerja dan lihat harga X, missal X = 60, hapus harga X dengan tombol DELETE sehingga harga X menjadi nol (00). - Tekan tombol dan tulis harga diameter benda kerja X = 38 kemudian tekan INPUT dan setting tool terhadap sumbuX sudah selesai. (b) Setting terhadap sumbu Z - Bebaskan ujung tool dari permukaan benda kerja dan gerakan bebas ke kanan mendekati permukaan samping kanan benda kerja. - Gerakkan ujung tool ke permukaan samping sisi kanan benda kerja dengan kecepatan sayat pelan-pelan. - Sentuhkan ujung tool pada permukaan benda kerja dan yakinkan sudah menyentuh permukaan benda kerja. Lihat harga Z pada monitor, missal Z = 20, hapus harga Z dengan tombol DELETE sehingga harga Z=0. - Gerakkan tool ke kanan sesuai titik awal yang dikehendaki, missal Z=50. - Setting kedudukan tool terhadap sumbu Z sudah selesai.  Eksekusi Program - Facing - Drill Face - Drilling Edhi Susanto (41309010006) Teknik Mesin

54

Laporan Tugas Akhir

- Roughing - Pembuatan profil radius - Finishing - Grooving Pada proses finishing, kecepatan potong, kecepatan putar spindel dan depth of cut constant, sedangkan untuk nilai f dilakukan perubahan yaitu pada masing-masing percobaan 3 benda kerja, jadi ada 15 benda kerja dalam percobaan ini. F= 0,1 mm/putaran  3 benda kerja  1 sudut mata potong (insert). F= 0,125 mm/putaran  3 benda kerja  1 sudut mata potong (insert). F= 0,15 mm/putaran  3 benda kerja  1 sudut mata potong (insert). F= 0,175 mm/putaran  3 benda kerja  1 sudut mata potong (insert). F= 0,2 mm/putaran  3 benda kerja  1 sudut mata potong (insert).

4.2.2. Pengukuran Kekasaran Permukaan Dalam pengukuran kekasaran permukaan dilakukan pengukuran secara prediksi dan secara pengujian guna membandingkan anatara hasil dari kekasaran permukaan prediksi dan kekasaran permukaan real hasil pengujian. 4.2.2.1. Kekasaran Permukaan Prediksi (Ri) Untuk menentukan suatu kekasaran permukaan prediksi, maka dipergunakan persamaan (2.12) mengingat bahwa nose radius insert lebih besar daripada feed yaitu : Diketahui dari tabel 4.6 faktor dan level penelitian f = 0,1-0,125-0,15-0,175-0,2 (mm/purtaran) dan nose radius dari insert = 0,4 mm Edhi Susanto (41309010006) Teknik Mesin

55

Laporan Tugas Akhir

maka, 1) Ri untuk f = 0,1 mm/putaran

2) Ri untuk f = 0,125 mm/putaran




56

Laporan Tugas Akhir


Dari hasil perhitungan persamaan di atas diperoleh nilai Ri untuk masing-masing f seperti ditunjukkan pada tabel (4.7). Tabel 4.7 Kekasaran permukaan prediksi (Ri)

No 1 2 3 4 5

Feed rate (f = mm/put) 0,1 0,125 0,15 0,175 0,2

Kekasan Permukaan Teoritis (Ri = μm) 0,78 1,22 1,76 2,39 3,13

4.2.2.2. Kekasaran Permukaan Rata-rata Hasil Pengujian (Ra)

Gambar 4.10 Pengukuran Ra Edhi Susanto (41309010006) Teknik Mesin

57

Laporan Tugas Akhir

 Alat-alat yang digunakan untuk pengujian - Surface Roughness Tester - Sterofoam - Voltage Regulator 9 v - Spidol - Ballpaint - Kertas  Langkah-langkah pengujian kekasaran permukaan - Pasang rangkaian surface roughness tester - Setting posisi sample 0.8 - Pilih satuan mm - Pilih satuan JIS - Pilih pengukuran Ra - Lakukan kalibrasi gain, adjust sampai menunjukkan 2,95µm sesuai dengan sample kalibrasi Ra. - Lakukan pengukuran Ra pada setiap benda kerja. Pengukuran Ra dilakukan pada setiap benda kerja dimana setiap benda kerja dilakukan 8 titik pengukuran Ra. Dibawah ini merupakan data-data kekasaran permukaan (Ra) yang diperoleh dari pengukuran permukaan pemesinan finishing dengan menggunakan alat ukur surface roughness tester pada panjang sample 0,8 mm, dimana pengukuran ini dilakukan pada 8 titik uji pada setiap benda kerja, dan untuk masing-masing level feed rate (f) ada 3 sample benda kerja.


58

Laporan Tugas Akhir

1) Data Ra dengan f = 0,1 mm/put

Gambar 4.11 Benda Kerja A

Gambar 4.12 Benda Kerja B

Gambar 4.13 Benda Kerja C

Tabel 4.8 Kekasaran permukaan pada f = 0,1 mm/put

No

Titik Uji 1 2 3 4 5 6 7 8

I II III IV V VI VII VIII

Kekasaran Permukaan Benda Kerja (μm) A B C 2,26 1,73 2,37 1,79 1,75 2,63 2,35 1,71 1,7 2,7 1,92 1,65 2,35 2,18 1,33 1,8 2,31 1,33 1,9 1,63 1,21 2,11 2,57 2,67






59

Laporan Tugas Akhir


No Titik Uji 1 2 3 4 5 6 7 8


Kekasaran Permukaan Benda Kerja (μm) A B C 2,49 2,08 2,15 2,34 2,95 2,32 2,35 2,42 1,79 2.22 2,15 2,08 2,68 2,94 3,12 2,24 2,56 3,27 2,06 1,99 2.72 2,47 1,82 2,94






No Titik Uji 1 2 3 4 5 6 7 8



Kekasaran Permukaan Benda Kerja (μm) A B C 3,25 3,24 3 2,55 3,44 2,51 2,44 2,07 3 3,47 2,71 3,59 2,41 3,02 2,21 2,89 1,95 2,78 2,66 2,62 2,92 3,2 2,87 3,84

60

Laporan Tugas Akhir






No Titik Uji 1 2 3 4 5 6 7 8


Kekasaran Permukaan Benda Kerja (μm) A B C 2,81 3,4 3 2,14 2,27 2,24 3,37 2,57 2,48 2,48 3,33 3,17 3,02 3,11 3,26 2,66 2,91 2,53 3,02 3,14 2,9 2,49 3,49 2,99






61

Laporan Tugas Akhir


No Titik Uji 1 2 3 4 5 6 7 8


Kekasaran Permukaan Benda Kerja (μm) A B C 2,37 2,97 3,65 3,54 2,85 3,37 3,41 3,12 2,62 3,81 3,02 4,05 2,59 2,94 2,87 3,3 3,4 3,27 2,75 3,88 2,81 2,82 3,04 2,61

Dari data yang telah dikumpulkan dari hasil pengukuran pada table (4.7, 4.8, 4.9, 4.10 dan 4.11) selanjutnya dicari nilai kekarasan rata-tara sementara (Ras) kemudian dari perhitungan Ras digunakan untuk mencari kekasaran ratarata (Ra) pada setiap feed rate. a. Kekasaran rata-rata sementara (Ras) Kekasaran rata-rata sementara (Ras) merupakan kekasaran rata-rata pada tiap lokasi uji. ...............................................................................................(4.9) dimana, Ras = Rata-rata sementara (

)

n = Jumlah titik uji (n=8) Rai = Nilai Ra pada lokasi uji (

)

1) Ras untuk f = 0,1 mm/putaran  Pada benda kerja A


62

Laporan Tugas Akhir

 Pada benda kerja B

 Pada benda kerja C



63

Laporan Tugas Akhir





64

Laporan Tugas Akhir





65

Laporan Tugas Akhir





66

Laporan Tugas Akhir



Dari hasil perhitungan rata-rata kekasaran sementara pada persamaan di atas , dapat dikelompokkan ke dalam bentuk tabel seperti pada tabel (4.13). Tabel 4.13 Nilai kekasaran permukaan sementara Ras pada tiap titik uji No.

f (mm/put)

Ras ( ) A

1 2 3 4 5

0,1 0.125 0,15 0,175 0,2


B

2,16

1,97

C 1,86

2,36

2,36

2,55

2,86

2,74

2,98

2,75

3,03

2,82

3,07

3,15

3,16

( ) 5,99 7,27 8,58 8,60 9,38

67

Laporan Tugas Akhir

b. Kekasaran Rata-Rata (Ra) Kekasaran rata-rata (Ra) yaitu Jumlah rata-rata sementara dibagi banyaknya pengujian.

........................................................................................................(4.10)

dimana, Ra = Kekasaran rata-rata (

)

Ras = Kekasaran rata-rata sementara (

)

N = banyaknya pengujian (N = 3 Benda Kerja) 1) Ra untuk f = 0,1 mm/putaran

2) Ra untuk f = 0,125 mm/putaran



68

Laporan Tugas Akhir



Hasil perhitungan pada persamaan Ra di atas merupakan data rata-rata kekasaran permukaan dari hasil pengukuran pada masing-masing feed rate yaitu seperti pada tabel (4.14). Tabel 4.14 Nilai kekasaran permukaan rata-rata (Ra)

No 1 2 3 4 5

Feed rate (f = mm/put) 0,1 0,125 0,15 0,175 0,2


Kekasan rata-rata (Ra = μm) 2,00 2,42 2,86 2,87 3,13

69

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

Recommend Documents