III. METODE PENELITIAN
A. Tempat Penelitian Penelitian sekaligus pengambilan data dilakukan di Laboratorium Produksi dan Laboratorium Metrologi Universitas Lampung serta Laboratorium Material ITB Bandung yang meliputi beberapa proses sebagai berikut: 1. Proses pemotongan dan pengukuran jenis material alumunium (Al-MgSi) seri 6063. 2. Proses pembuatan mata pahat. 3. Proses freis material benda kerja. 4. Proses pengeleman dan diberikan beban penekanan pada material benda kerja. 5. Proses pengujian benda kerja. 6. Proses pengambilan data.
B. Bahan dan Peralatan Penelitian
Adapun dalam penelitian ini penulis menggunakan beberapa peralatan dan bahanbahan sebagai berikut: 1. Bahan Penelitian Dalam penelitian ini, benda uji yang digunakan adalah 48 buah alumunium (Al-Mg-Si) seri 6063 dengan dimensi benda uji berdasarkan
33
standar ASTM D 905-9803 dengan tebal 19 mm, lebar 44,4 mm, dan panjang
50,8
mm
dengan
variasi
beban
penekanan
saat
penyambunganya adalah 6 kg, 9 kg, 12 Kg dan 15 kg. Besarnya beban penekanan saat penyambungan pada material merupakan variasi peubahnya, sementara kekasaran permukaan
benda kerja pada
penelitian ini merupakan variasi tetapnya dimana dalam penelitian ini variable-variabel proses pemesinan freis yang digunakan adalah: kecepatan makan (vf) sebesar 20 mm/menit kemudian kedalaman potong 1 mm sementara kecepatan potong (v) bergantung pada putaran poros utama. Dimana kecepatan putaran poros utama yang digunakan adalah 500 rpm dan 355 rpm. Komposisi kimia dari alumunium (Al-Mg-Si) seri 6063 dapat dilihat pada tabel 3.1 dan gambar geometri benda kerja dari alumunium (AlMg-Si) seri 6063 dapat dilihat pada gambar 3.1 dibawah ini.
Tabel 3.1. Komposisi kimia alumunium (Al-Mg-Si) seri 6063 Komposisi Kimia Si
0,7
Mg
1,2
Cr
0,25
Sumber : Supardi, 1997
34
Gambar 3.1. Geometri benda kerja berdasarkan standar ASTM D 905-9803.
Sedangkan pahat yang digunakan dalam penelitian ini adalah pahat HSS konvensional jenis M1. Spesifikasi pahat serta gambar tersebut dapat dilihat pada tabel 3.2 dan gambar 3.2 dibawah ini:
Gambar 3.2. Pahat freis
35
Tabel 3.2. Spesifikasi pahat No
Spesifikasi
Keterangan
1
Jenis
High Speed Steel (HSS)
2
Tipe
M1
3
Dimensi
D = 50 mm, L = 37 mm
4
Jumlah Gigi (z)
8 Buah
5
Sudut Clearence (α)
12o
6
Sudut Rake (γ)
16o
7
Sudut Heliks (λ)
35o
C. Peralatan Penelitian
Dalam melaksanakan penelitian ini, digunakan berbagai macam peralatan yang terdapat di Laboratorium Produksi dan Laboratorium Material yang bertujuan untuk membantu dalam penelitian ini antara lain: 1. Mesin freis Mesin freis yang digunakan adalah mesin freis vertikal yang berfungsi untuk memotong permukaan benda kerja sesuai dengan ukuran dan kondisi pemotongan yang akan diteliti. Dari hasil proses freis ini akan diperoleh perbedaan kekasaran permukaan benda kerja. Gambar 3.3 memperlihatkan gambar mesin freis vertikal/tegak.
36
Gambar 3.3. Mesin freis vertikal/tegak Spesifikasi mesin freis konvensional tipe universal milling machine Merk
: Milko 12
Type
: Vertikal
Buatan
: Spain
Komponen mesin
:
Meja
Langkah kerja
Spindle
Work Feeds
Permukaan kerja
: 800 x 225 mm
T. Slot (3)
: 14 mm
Both Side Swivel
: 45o
Longitudinal
: 525 mm
Cross
: 230 mm
Vertikal
: 400 mm
Standar Taper
: ISO – 40
Jumlah Kec. Putar
: 12 kecepatan putar
Range
: 50 – 1700 rpm
Jumlah feeds
: 8 kecepatan
Longitudinal (range) : 18 – 550 mm/min Motor
Motor utama
: 1,5 kW
Motor feeds
: 0,55 kW
Coolant motor
: 0,07 kW
37
2. Gergaji Alat yang digunakan untuk memotong benda uji dalam penelitian ini adalah mesin gergaji yang dapat dilihat pada gambar 3.4 .
Gambar 3.4. Mesin gergaji 3. Pencekam benda kerja Supaya benda kerja tidak bergerak/bergeser pada saat dipotong, maka digunakan/dibutuhkan pencekam untuk benda kerja. Dimana besarnya jarak benda kerja maksimal yang dapat dicekam adalah 150 mm. Alat tersebut dapat dilihat pada gambar 3.5.
Gambar 3.5. Pencekam benda kerja
38
4. Uji kekasaran permukaan (surface tester) Jenis alat ini digunakan untuk melihat kekasaran permukaan benda kerja hasil pemesinan apakah sesuai standar kualitas atau tidak. Dimana alat tersebut diperlihatkan pada gambar 3.6.
Gambar 3.6. Alat uji kekasaran permukaan (Suface Tester)
5. Timbangan digital Alat ini digunakan untuk mengetahui beban penekanan yang dibutuhkan dalam penelitian.
Gambar 3.7. Alat timbangan digital.
39
6. Beban yang dibutuhkan Beban ini digunakan untuk penekanan pada saat penyambungan yaitu 6 kg, 9, kg, 12 kg, 15 kg.
Beban 6 kg
Beban 9 kg
Beban 12 kg
Beban 15 kg
Gambar 3.8. Variasi beban penekanan
D. Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Persiapan bahan Dalam mempersiapkan bahan disiapkan 48 alumunium (Al-Mg-Si) seri 6063 sebagai benda kerja. Untuk alumunium dilakukan pemotongan dengan menggunakan mesin gergaji sehingga memiliki ukuran dimensi dengan panjang 50.8 mm, lebar 44.4 mm, tebal 19 mm dan variasi beban
40
tekanan saat penyambungannya dimana diberikan 4 (empat) variasi beban tekanan penyambungan sebesar 6 kg, 9 kg, 12 kg dan 15 kg. 2. Proses freis Mula-mula melakukan pemasangan pahat HSS pada pencekam (arbor) kemudian alumunium sebagai benda kerja/spesimen diletakkan pada pencekam yang terdapat pada meja mesin freis secara bergantian. Dimana pada posisi benda kerja yang dicekam harus memanjang agar saat pengujian dilakukan, getaran dapat diminimalkan dan benda kerja tidak bergeser sehingga perlakuan pemotongan pada benda kerja tersebut dapat dilakukan pada posisinya. Dimana posisi
awal dari pengujian
diperlihatkan pada gambar 3.9.
Gambar 3.9. Posisi awal pengujian
Kemudian dilakukan proses pemotongan dengan kecepatan makan (vf) sebesar 20 mm/menit, kemudian kedalaman potong 1 mm. Untuk menghasilkan
kekasaran
permukaan
yang
diinginkan
dengan
menggunakan alat surface tester maka didapatkan nilai kekasaran (Ra) benda kerja hasil freis dengan range kekasaran 1µm-2µm dan 2µm-3µm.
41
3. Model sambungan Setelah didapatkan data kekasaran permukaan hasil pengefreisan, aluminium-aluminium tersebut dikelompokan sesuai dengan range yang ditentukan. Setelah itu, dua buah aluminium tersebut disambung dengan metode sambungan tumpang (single lap joint). sesuai dengan range kekasaran permukaannya. Berikut ini gambar 3.10 menunjukkan metode sambungan tumpang (single lap joint). Dua buah mateial dan variasi beban penekanan 6 kg, 9 kg, 12 kg dan 15 kg.
Berikut ini gambar 3.10 menunjukkan metode sambungan tumpang (single lap joint) dua buah material.
1 3/4 in
3
/4 in 3
/4 in
1
/4
in
1 1/2 in
1
/4 in
2 in
Gambar 3.10. Model sambungan
42
4. Proses perekatan/pengeleman Proses pengeleman dilakukan untuk merekatkan dua buah material alumunium seri 6063, yang skema pengelemannya ditunjukkan pada gambar 3.11. Adapun cara pengeleman yang disesuaikan dengan aturan pemakaian adalah sebagai berikut: a.
Membersihkan setengah bagian salah satu permukaan material dari debu dan air.
b.
Tekan keluar epoxy dan hardener dalam jumlah yang sama.
c.
Aduk epoxy dan hardener hingga merata.
d.
Oleskan pada bagian yang telah dibersihkan dan dikeringkan pada permukaan alumunium.
e.
Tempelkan dua buah permukaan yang telah diolesi perekat.
f.
Tambahkan beban penekanan (6 kg, 9 kg, 12 kg dan 15 kg).
g.
Perekat akan mulai mengeras dalam 5 menit, dan untuk mendapatkan daya rekat yang maksimal tunggu sampai 16 jam.
Avian Epoxy
Gambar 3.11. Skema pengeleman
43
Alumunium
Alumunium
Gambar 3.12. Dua benda kerja yang telah di rekat tampak atas
Proses pengeleman dilakukan untuk merekatkan material alumunium seri 6063, dimana perekat yang digunakan adalah jenis “Avian” Epoxy yang dapat dilihat pada gambar 3.13.
Gambar 3.13. “Avian” Epoxy
5. Pengujian spesimen dengan uji geser Metode pengujian yang dilakukan sesuai dengan standar ASTM D 9053 – 9803 yaitu dengan menggunakan uji geser. Benda uji dijepit pada holder mesin uji kemudian beban static dinaikkan secara bertahap sampai benda uji bergeser dan terpisah, besarnya beban dan pertambahan panjang disambungkan langsung dengan plotter, sehingga diperoleh grafik antara
44
beban dan pertambahan panjang. Dari pengujian ini diperoleh tegangan ultimate geser dan modulus geser bahan. Adapun cara pemasangan spesimen uji dapat dilihat pada gambar 3.14 berikut:
Gambar 3.14. Pemasangan spesimen uji geser (shearing tool)
6. Pengambilan data uji geser Pengambilan data yang dilakukan pada pengujian adalah sebagai berikut: Table 3.3. Data kekuatan hasil uji geser Kekuat Range kekasaran 1-2 μm an Beban Penekanan (kg) geser yang dibutuh 6 9 12 15 kan τ (MPa) 1 2 3 Rata-rata
Range kekasaran 2-3 μm Beban Penekanan (kg) 6
9
12
15
45
E. Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian Alur penelitian yang dilakukan digambarkan pada diagram alir berikut ini: Mulai Persiapan benda kerja dan pahat
. Pembuatan benda kerja dan pahat
Hasil Proses Freis Range Kekasaran 1-2 (µm) dan 2-3 (µm)
Pengeleman benda kerja
Beban penekanan Beban 6 kg Beban 9 kg Beban 12 kg Beban 15 kg
Pengujian geser
Data Kekuatan Geser
Analisa
Simpulan
Selesai Gambar 3.15. Diagram alir penelitian
