PENGARUH LAJU PEMAKANAN DAN KECEPATAN POTONG PAHAT CARBIDE TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN BENDA BUBUT S45C KONDISI NORMAL DAN DIKERASKAN

POLITEKNOLOGI VOL. 11 NO. 3, SEPTEMBER 2012

PENGARUH LAJU PEMAKANAN DAN KECEPATAN POTONG PAHAT CARBIDE TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN BENDA BUBUT S45C KONDISI NORMAL DAN DIKERASKAN Darius Yuhas Dosen Teknik Mesin Politeknik Negeri Jakarta, Telp.dan Fax 021-7863530, e-mail [email protected]

Abstract Surface roughness is an important factor for ensuring the quality of engine components. The quality of roughness can be affected by the type of material or workmanship process. This study, conducted with experimental methods, selected materials and turner S45C using chisels Carbide (Carbide Coated), both on the hardening conditions and normal conditions. Ingestion rate variation specified 8 feeding(f), namely; 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.35, and 0.4 mm/rev, and 3 variations of the cutting speed (V), namely; 100, 150, and 200 m/min. Chisel tip radius is 0.8 mm. Proved that, there is the effect of changing values ingestion rate and cutting speed, the value of surface roughness, both the material conditions of normal and hardened materials. Changes in surface roughness values to changes in feeding value, tends to increase, although the feeding 0.05 mm/rev surface feeding coarser than 0.1 mm/rev, and feeding 0.15 mm/rev. Further feeding above 0.2 mm/rev, increased roughness, and the largest in feeding 0.4 mm/rev. In general, the hardened material is better roughness values of the material under normal conditions, this is because the relative chisel tip radius is enlarge by the heat generated from friction. Optimum roughness value is 0.44 μm (normal conditions) and 0.47 μm (hardening conditions), the cutting speed (V) = 150 m/min, feeding (f) = 0.1 mm/rev. And the roughness of 2.1 μm to 4.75 μm highest on V=100, V=150, and V=200 m/min, with f= 0.25 to 0.4 mm/rev (either normal or hardening) Key words: Ingestion Rate, Cutting Speed and Surface Roughness Abstrak Kekasaran permukaan merupakan faktor sangat penting untuk menjamin mutu komponen mesin. Kualitas kekasaran dapat dipengaruhi oleh jenis material maupun proses pengerjaan. Penelitian ini, dilakukan dengan metoda eksperimental, dipilih bahan S45C dan dibubut menggunakan pahat Carbide (Coated Carbide), baik pada kondisi hardening maupun kondisi normal. Ditetapkan 8 variasi laju pemakanan (f) yaitu; 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.35, 0.4 mm/rev, dan 3 variasi kecepatan potong (cutting speed) yaitu; 100, 150, dan 200 m/min. Radius ujung pahat adalah 0.8 mm. Terbukti bahwa, ada pengaruh perubahan nilai laju pemakanan dan kecepatan potong, terhadap nilai kekasaran permukaan, baik pada kondisi bahan normal maupun bahan yang dikeraskan. Perubahan nilai kekasaran permukan terhadap perubahan nilai feeding, cenderung meningkat, meskipun pada feeding 0.05 mm/rev permukaan lebih kasar dibanding feeding 0.1 mm/rev, dan feeding 0.15 mm/rev. Selanjutnya feeding di atas 0.2 mm/rev, kekasarannya meningkat, dan terbesar pada feeding 0.4 mm/rev. Secara umum, bahan yang dikeraskan nilai kekasaran lebih baik dari pada bahan kondisi normal, ini disebabkan karena radius ujung pahat relative membesar akibat panas yang ditimbulkan dari gesekan. Nilai kekasaran optimum, adalah 0.44μm (kondisi normal) dan 0.47μm (kondisi hardening), dengan kecepatan potong (V)=150m/min, feeding (f)= 0.1mm/rev. Dan nilai kekasaran tertinggi 2.1μm hingga 4.75μm ada pada V=100, V=150, dan V=200m/min, dengan f= 0.25 hingga 0.4 mm/rev (baik normal maupun hardening)

233

Darius Yuhas, Pengaruh Laju Pemakanan ……………..

Kata kunci : Laju Pemakanan, Kecepatan Potong, dan Kekasaran Permukaan

4. Penghitungan waktu permesinan yang tidak benar, mengakibatkan perhitungan ongkos pemesinan tidak tepat.

I. PENDAHULUAN Kekasaran permukaan berperan penting untuk menjamin kualitas suatu komponen mesin atau alat. Kekasaran permukaan secara teoritis dipengaruhi oleh laju pemakanan (feeding), radius ujung pahat (nose radius tool). Secara praktis, kekasaran dipengaruhi oleh kecepatan potong (cutting speed), laju pemakanan (feeding), kekerasan benda kerja (work), dan kedalaman potong (depth of cut)

Hasil bubutan benda kerja, banyak ditemukan lebih kasar atau lebih halus dari spesifikasi kekasaran yang diminta. Penyebabnya sangat luas, namun setelah dilakukan pengamatan, penyebabnya bermacam-macam, diantaranya pahat tumpul, kecepatan potong rendah, ujung pahat sudah aus, tidak menggunakan pendingin. Namun ada pula yang disebabkan oleh ketidakpastian menetapkan laju pemakanan dan kecepatan potong pahat. Hal ini bisa dipahami, karena belum ada petunjuk atau standar operasional kerja untuk mengerjakannya.

Nilai kekasaran permukaan yang sesuai, dapat meningkatkan efisiensi fungsi suku cadang, selain itu juga dapat menghemat waktu proses pemesinan, karena tidak lagi memerlukan pengerjaan lanjut. Namun saat ini sering dijumpai pemesinan suku cadang baik di bengkel reparasi kecil, maupun peralatan besar, menyimpang dari nilai kekasaran yang diinginkan. Beberapa penyimpangan yang dijumpai;

Oleh karena itu, penulis melakukan penelitian untuk mengetahui nilai kekasaran yang disebabkan oleh pengaruh laju pemakan pahat dan kecepatan potong, pada bahan S45C, baik untuk bahan yang tidak dikeraskan maupun yang dikeraskan. Bahan S45C, banyak dipakai untuk poros mesin beban sedang, dan pasak-pasak (keys). Pengujian dilakukan menggunakan pahat Carbide dengan radius ujung pahat 0.8 mm.dan dalam pemakanan (depth of cut) 1 mm.

pemesinan

1. Kedalaman potong terlalu kecil, sehingga geram yang dihasilkan mempunyai bentuk yang terlalu lembut (bagaikan rambut), sehingga proses tersebut menjadi semakin tidak efisien.

Tujuan penelitian ini, adalah untuk mengetahui perbedaan nilai kekasaran terhadap;

2. Kecepatan potong yang terlalu rendah, yang mengakibatkan permukaan produk terlalu kasar. Dalam beberapa kasus, seperti pemesinan beban kejut, kecepatan potong yang terlalu rendah, dapat memperpendek umur pahat.

1. Laju pemakanan (feeding) dan kecepatan potong (speed) yang berubah; 2. Nilai dan Tingkat Kekasaran bahan S45C kondisi Normal, maupun Hardening.

3. Laju pemakanan yang terlalu pelan, untuk menghasilkan permukaan yang halus, padahal menurut spesifikasi permukaan yang relatif kasar pun sebenarnya sudah mencukupi.

3. Dengan diketahuinya nilai dan tingkat kekasaran yang dicapai oleh tiap laju pemakanan dankecepatan potong tertentu, maka dapat 234

POLITEKNOLOGI VOL. 11 NO. 3, SEPTEMBER 2012 dihitung waktu pemesinan yang optimal.

Kecepatan potong (V)=200 m/min Pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali. Hasil pengukuran dapat dilihat pada tabel 3

II. METODE PENELITIAN Metoda penelitian adalah eksperimental, yaitu melakukan pemesinan S45C langsung pada mesin bubut CNC. Hasil pemesinan lalu diukur kekasaran permukaannya. Pada penelitian ini ditetapkan 8 variabel laju pemakanan (feeding) yaitu; f =0.05; f= 0.1; f =0.15; f= 0.2; f =0.25; f =0.3; f= 0.35; dan f= 0.4 mm/rev; Sedang kecepatan potong ditetapkan V= 100 m/min; V= 150 m/min; dan V= 200 m/min. Variabel tetap dalam hal ini adalah kedalaman potong (a), yaitu= 1 mm.

Hasil pemesinan S45C dengan, kondisi bahan hardening (dikeraskan) Kecepatan potong (V)=100 m/min Pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali. Hasil pengukuran dapat dilihat tabel 4 Kecepatan potong (V)=150 m/min Pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali. Hasil pengukuran dapat dilihat tabel 5 Kecepatan potong (V)=200 m/min Pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali. Hasil pengukuran dapat dilihat tabel 6

Pemesinan dilakukan dalam dua kondisi yaitu kondisi bahan normal, dan kondisi bahan dikeraskan (hardening)

Pembahasan Pengaruh Laju Pemakanan dan Kecepatan Potong Kondisi S45C Normal

Kekasaran teoritis menjelaskan bahwa nilai kekasaran sebuah permukaan benda bubut tergantung kepada feeding dan radius ujung pahat. Sebagaimana dituliskan dalam rumus 1 berikut; ( μm)

Ra =

Setiap data yang diperoleh dari pengukuran, terlihat adanya perubahan nilai kekasaran permukaan. Secara umum, perubahan tersebut tidak menunjukkan kenaikan yang konstan,seperti nilai kekasaran teoritis, melainkan berubah-ubah. Dan selalu diawal laju pemakanan dengan feeding (f)=0.05 mm/rev, menunjukan nilai kekasaran yang tinggi, meskipun bukan yang tertinggi. Seperti ditunjukan dengan gambar 1.

[persamaan 1]

dengan; Ra

= nilai kekasaran (μm)

f

= feeding (mm/rev)

r

= radius ujung pahat (mm)

Pengaruh Laju Pemakanan dan Kecepatan Potong Kondisi S45C Hardening

III. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Hasil Hasil pemesinan S45C dengan, kondisi bahan normal (tidak dikeraskan) Kecepatan potong (V)=100 m/min Pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali. Hasil pengukuran dapat dilihat tabel 1

Sama seperti kondisi normal, kondisi hardening kenaikan nilai kekasaran terlihat tidak konstan, melainkan berubah disetiap feedingnya. Feeding dengan f=0.05 mm/rev, juga terlihat lebih kasar dibanding f=0.1 atau 0.15 mm/rev. Dan selalu diawal laju pemakanan dengan feeding (f)=0.05 mm/rev, menunjukkan nilai kekasaran yang tinggi, meskipun bukan yang tertinggi. Seperti ditunjukan dengan gambar 2.

Pengaruh Bahan S45C Kondisi Normal dengan Kondisi Hardening

Kecepatan potong (V)=150 m/min Pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali. Hasil pengukuran dapat dilihat pada tabel 2

Jika dianalisis data nilai kekasaran pada masing-masing kecepatan potong, perbedaan nilai kekasaran tidak terlalu besar. Hanya saja kualitas kekasaran agak lebih baik kondisi hardening, dibanding

235

Darius Yuhas, Pengaruh Laju Pemakanan …………….. kondisi normal. Hal ini disebabkan karena panas yang ditimbulkan akbibat gesekan pada ujung pahat, relative dapat mengubah radius ujung pahat menjadi lebih besar, sehingga hasil pemesinan lebih halus. Ini terlihat pada V=200 m/min (tabel 9). Selanjutnya melalui tabel 7, 8, dan 9 dapat dilihat perbandingan nilai kekasaran untuk setiap feeding dan kecepatan potong, terhadap kondisi bahan normal dan dikeraskan (hardening)

pahat lebih tinggi, sehingga radius ujung pahat mejadi besar. V. DAFTAR PUSTAKA [1] Rochim, Taufiq, 2007, Klasifikasi Proses, Gaya dan Daya Mesin, Laboratorium Teknik Industri dan Metrologi Industri, Jurusan Teknik Mesin, FTI, ITB Bandung. [2] Rochim, Taufiq, 2007, Perkakas dan Sistem Pemerkakasan, Umur Pahat, Cairan Pendingin Pemesinan, Laboratorium Teknik Industri dan Metrologi Industri, Jurusan Teknik Mesin, FTI, ITB Bandung. [3] Rochim, Taufiq, Bandung 2007, Optimasi Proses Pemesinan, Ongkos Operasi, Laboratorium Teknik Industri dan Metrologi Industri, Jurusan Teknik Mesin, FTI, ITB. [4] Tooley, John R. CS, 1986, Numerical Methodes in Engineering Practice,, Holt, Rinehart And Winston, Inc, New York, [5] Kiswanto, Ganjar dkk., 2005, Pengaruh Parameter Pemesinan Terhadap Kualitas Permukaan Baja DF-3 (AISI 01) Yang Dikeraskan, Jurnal Teknologi Prodi Teknik Mesin Kekhususan, Teknik Manufaktur Universitas Indonesia, Depok. [6] Jonoadji, Ninuk dan Dewanto, Joni, 1999, Pengaruh Parameter Potong dan Geometri Pahat Terhadap Kekasaran Permukaan Pada Proses Bubut, Jurnal Teknik Mesin, Fakultas Teknik Industri Universitas Kristen Petra, Jakarta. [7] Susanto, Heru, 2004, Pengaruh Radius Ujung Pahat, Kecepatan Potong, dan Laju Pemakanan Terhadap Kekasaran Permukaan Baja St70 Pada Proses Bubut CNC, Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah, Malang [8] Boothroyd, G., 1975, Fundamental of Metal Machining and Machine Tool, Hemisphere Publishing Co.

IV. KESIMPULAN Dilaju pemakanan ( feeding) 0.05 mm/rev pemesinan dengan kecepatan potong 100 m/min, 150 m/min, dan 200 m/min, selalu didapatkan permukaan lebih kasar, dan saat proses pemesinan, timbul suara berisik. Ini disebabkan karena tidak terjadi penyayatan sempurna, lebih dominan terjadi gesekan. Namun di atas feeding 0.1 mm/rev tidak timbul lagi suara berisik tersebut. Pemesinan bahan S45C dengan kecepatan potong 100m/min, dan feeding 0.05 mm/rev, baik pada kondisi hardening maupun normal, tingkat kekasaran yang terjadi cukup tinggi, seperti ditunjukan table-1 dan table-4. Permukaan benda kerja kasar dan bergaris. Nilai kekasaran terendah/kualitas permukaan paling halus terjadi pada kecepatan potong 150 m/min, dengan f =0.1, mm/rev. baik pada kondisi normal yaitu; 0.44μm maupun hardening, yaitu; 0.47 μm. Sebaliknya kualitas permukaan benda kerja paling kasar terjadi pada kondisi normal pemesinan dengan kecepatan potong 200 m/min dengan feeding 0.4 mm/rev, yaitu 4.75 μm. Pada umumnya pemesinan S45C kondisi hardening, memiliki tingkat kekasaran lebih halus dibanding pemesinan S45C kondisi normal, terutama pada V=200 m/min. Ini disebabkan karena gesekan pada ujung

236

POLITEKNOLOGI VOL. 11 NO. 3, SEPTEMBER 2012 [9] Daniel P., 2003, Hard Turning and

the Machine Tool, Hardinge Inc.

Tabel 1: Hasil Pengukuran Nilai Kekasaran S45C Kondisi Normal, dengan V= 100 m/min Pengukuran ke 1 2 3 Rata-Rata (μm)

0.05 1.581 1.714 1.641

0.1 1.314 1.545 1.763

0.15 1.095 1.137 1.104

feeding (f) mm/rev 0.2 0.25 0.3 1.273 2.065 2.761 1.304 2.069 3.09 1.221 2.199 2.848

0.35 3.821 3.207 3.722

0.4 4.21 4.498 4.155

1.645

1.541

1.112

1.266

3.583

4.288

2.111

2.900

Tabel 2: Hasil Pengukuran Nilai Kekasaran S45C Kondisi Normal, dengan V= 150 m/min Pengukuran ke 1 2 3 Rata-Rata (μm)

feeding (f) mm/rev

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

1.228 1.685 1.745

0.47 0.41 0.449

0.699 0.78 0.714

1.105 1.056 1.128

1.811 1.79 1.813

2.374 2.497 2.381

3.248 3.268 3.26

4.04 4.085 4.091

1.553

0.443

0.731

1.096

1.805

2.417

3.259

4.072

Tabel 3: Hasil Pengukuran Nilai Kekasaran S45C Kondisi Normal, dengan V= 200 m/min. Pengukuran ke 1 2 3 Rata-Rata (μm)

feeding (f) mm/rev 0.05 0.855 0.924 0.71

0.1 0.666 0.597 0.708

0.15 0.739 0.736 0.739

0.2 1.434 1.373 1.444

0.25 2.134 2.111 2.181

0.3 2.715 2.766 2.725

0.35 3.478 3.459 3.357

0.4 4.925 4.679 4.65

0.83

0.66

0.74

1.42

2.14

2.74

3.43

4.75

Tabel 4: Hasil Pengukuran Nilai Kekasaran S45C Kondisi Hardening, dengan V= 100 m/min Pengukuran ke 1 2 3 Rata-Rata (μm)

0.05 2.366 2.462 2.351

0.1 1.827 1.749 2.091

0.15 1.74 1.521 1.788

feeding (f) mm/rev 0.2 0.25 0.3 1.389 1.665 2.529 1.264 1.86 2.639 1.44 1.642 2.054

0.35 3.339 3.359 3.571

0.4 3.452 3.54 3.45

2.393

1.889

1.683

1.364

3.423

3.481

1.722

2.407

Tabel 5: Hasil Pengukuran Nilai Kekasaran S45C Kondisi Hardening, dengan V= 150 m/min Pengukuran ke 1 2 3 Rata-Rata (μm)

0.05 1.257 1.458 1.509

0.1 0.466 0.467 0.483

0.15 0.839 0.803 0.802

feeding (f) mm/rev 0.2 0.25 0.3 1.247 1.598 2.137 1.325 1.614 2.106 1.22 1.623 2.236

0.35 2.883 2.871 2.802

0.4 3.448 3.541 3.533

1.408

0.472

0.815

1.264

2.852

3.507

237

1.612

2.160

Darius Yuhas, Pengaruh Laju Pemakanan ……………..

Tabel 6: Hasil Pengukuran Nilai Kekasaran S45C Kondisi Hardening, dengan V= 200 m/min Pengukuran ke 1 2 3 Rata-Rata (μm)

0.05 0.945 0.88 0.98

0.1 0.635 0.611 0.643

0.15 0.655 0.719 0.689

feeding (f) mm/rev 0.2 0.25 0.3 1.369 1.731 2.249 1.293 1.741 2.332 1.286 1.709 2.326

0.35 3.034 2.96 3.004

0.4 4.22 4.369 4.401

0.935

0.630

0.688

1.316

2.999

4.330

1.727

2.302

7,00

Nilai Kekasaran (mikron)

6,00 5,00

Ra Teoritis V100 V150 V200 Poly. (Ra Teoritis) Poly. (V100) Poly. (V150) Poly. (V200)

4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 -8,33E-16 0,05

0,1

0,15 0,2 0,25 Feeding (mm/rev)

0,3

0,35

0,4

Gambar 1: Grafik Nilai Kekasaran S45C dengan kodisi Normal

Nilai Kekasaran (mikronmeter)

7,00 6,00 Ra Teoristis

5,00

V100

4,00

V150

3,00

V200 Poly. (Ra Teoristis)

2,00

Poly. (V100)

1,00

Poly. (V150)

0,00

Poly. (V200) 0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

Feeding (mm/rev)

Gambar 2: Grafik Nilai Kekasaran S45C dengan kodisi Hardening

238

POLITEKNOLOGI VOL. 11 NO. 3, SEPTEMBER 2012 Tabel 7: Perbandingan Nilai Kekasaran S45C kondisi Normal dan Kondisi Hardening

dengan V=100

m/min Kec.Potong (V) 100 m/min

feeding (f) mm/rev 0.05 0.1 0.15 1.645 1.541 1.112 2.393 1.889 1.683

0.2 1.266 1.364

0.25 2.111 1.722

0.3 2.900 2.407

0.35 3.583 3.423

0.4 4.288 3.481

Tabel 8: Perbandingan Nilai Kekasaran S45C kondisi Normal dan Kondisi Hardening

Kondisi S45C Normal Hardening

dengan V=150

m/min 150 m/min

1.553 1.408

0.443 0.472

0.731 0.815

1.096 1.264

1.805 1.612

2.417 2.160

3.259 2.852

4.072 3.507

Tabel 9: Perbandingan Nilai Kekasaran S45C kondisi Normal dan Kondisi Hardening

Normal Hardening

dengan V=200

m/min 200 m/min

0.83 0.935

0.66 0.630

0.74 0.688

1.42 1.316

2.14 1.727

239

2.74 2.302

3.43 2.999

4.75 4.330

Normal Hardening

Darius Yuhas, Pengaruh Laju Pemakanan ……………..

240