Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST) 2014 Yogyakarta, 15 November 2014
ISSN: 1979-911X
EFFECT OF CUTING SPEED USING MATERIAL HSS TOOL AND CARBIDE TOOL FOR LATHE PRICESS OF MATERIAL AISI 1010 FOR QUALITY LATHE TOOL WEAR 1
Joko Waluyo1 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Industri, Institut Sains & Teknologi AKPRIND Jalan Kalisahak No. 28 Yogyakarta
ABSTRACT
The development of type lathe tool carbide and High speed steel used in the workshop. High speed steel tool and carbide type can be used for greather cutting depth and the cutting speed is given in accordance with the material worked. Basically tool High Speed Steel and tool carbide in order to obtain optimum quality by taking into account the characteristics of the workpiece turned with lathe cutting speed on the process. The aim of this study was to determine the effect of cutting speed cutting tool material using tool high speed steel (HSS) and carbide tool in the process of turning lathe quality AISI 1010. The methodology of this study is 150 mm long lathe turner material AISI 1010 with selected cutting speed 40 m/minute, 50 m/minute and 60 m/minute for HSS tool material and cutting speed for carbide material is 75 m/minute, 100 m/minute was to determine the effect of cutting speed and 120 m/minute. Feed and cutting thick materials used for both the feed of 0.08 mm/rotation and dept 0,5 mm, and the test result roughness testing using test equipment with brand surflom 120 A. The result using the measuring tool roughness with brand surflom 120 A in mm using tool lathe High Speed Steel (HSS) with cutting speed 40m/minute, 50 m/minute and 60 m/menit respectively the magnitude of roughness Ra is 0,0814 mm, 0,0646 mm and 0,0462 mm, while the result of the study by using a tool material carbide with cutting speed of 75 m/minute, 100 m/minute and 120 m/minute Ra is 0,0602 mm, 0,0492 mm and 0,033 mm and tool wear test result before and after weight reduction used lathe tool an avarege of of 0,046 grams for HSS and carbide tool for the avarege of reduction of 0,014 grams Keywords: Roughness, High Speed Steel, Carbide.
PENDAHULUAN Pahat HSS merupakan baja karbon tinggi yang mengalami proses perlakuan panas (heat treatment) sehingga kekerasan menjadi cukup tinggi dan tahan terhadap temperatur tinggi tanpa menjadi lunak (Rochim 1993). Pahat bubut High Speed steel (HSS) merupakan paduan dari 0,75% - 1,5% Carbon (C), 4 %-4,5% Chromium (Cr), 10 % - 20% Tungten (W) dan Molbdenum (Mo) 5% lebih serta Vanadium (V) dan Cobalt (Co) lebih dari 12 % (childs, 2000). Selanjutnya pahat mesin bubut dapat dibuat dari berbagai macam bahan, diantaranya adalah (Dieter, G.E) baja karbon tinggi, dengan kandungan karbon sekitar 0,8 sampai dengan 2% dapat digunakan untuk semua benda kerja dan karbida, Apabila pada saat proses pembubutan pahat dapat bekerja dengan baik maka hasil dari pembubutan tersebut juga baik . Pada kontak antara pisau pahat dan benda kerja terdapat pemakanan dari benda kerja. Di mana pada daerah tersebut berpotensi untuk mempunyai temperatur tinggi yang diakibatkan kontak antara pahat dan benda kerja sehingga menimbulkan panas sehingga pahat cepat aus dan kulitas pembubutan tidak optimum. Pada proses pembubutan kekasaran dari hasil pekerjaan merupakan hal yang sangat penting. Kualitas pembubutan logam sangat dipengaruhi oleh jenis pahat yang digunakan seperti misalnya pahat bubut High Speed steel (HSS) dan karbida .Karena perbedaan sifat fisik dan mekaniknya maka kekasaran permukaan material yang dibubut juga berbeda(Ida Bagus 2013) . Salah satu parameter pemotongan yang dapat berpengaruh terhadap kekasaran permukaanantara lain adalah jenis pahat, kecepatan potong dan material yang dikerjakan (Kalpakjian 1995). Pada penelitian ini penulis menggunakan 2 macam jenis pahat yaitu pahat HSS dengan kecepatan potong 40 m/menit, 50 m/menit dan 60 m/menit dan pahat karbida dengan menggunakan kecepatan potong 75 m/menit, 100 m/menit dan 120 m/menit penentuan kecepatan potong tersebut disesuaikan dengan material yang dipotong/dibubut (Amstead 1985). B-87
Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST) 2014 Yogyakarta, 15 November 2014
ISSN: 1979-911X
Tingkat kekasaran permukaan masing-masing komponen adalah tidak sama, dan pada umumnya ditentukan fungsi komponen tersebut. Besarnya kekasaran permukaan ini biasanya dicantumkan pada gambar kerja yang akan dibubut. Di industri -industri logam yang memproduksi komponen mesin umumnya untuk mendapatkan tingkat kekasaran permukaan yang minimum diperoleh dengan cara meningkatkan putaran spindle mesin bubut disertai dengan meminimumkan tebal pemotongan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui kekasaran yang dihasilkan pada proses pembubutan dengan menggunakan kedua bahan pahat HSS dengan ukuran 5/8 inch x 5/8 inch dan 6 inch serta pahat karbida material yang dibubut adalah baja AISI 1010 dengan panjang pembubutan 100 mm, feed = 0,08 mm/putaran dan tebal pemotongan 0,5 mm. Adapun mesin bubut yang digunakan diasumsikan tidak mengalami penurunan unjuk kerja dan setup pahat terhadap benda kerja dan pencekaman benda kerja untuk setiap pengambilan data dalam kondisi yang sama. METODOLOGI PENELITIAN Metodologi penelitian ini dimulai dengan studi pustaka. Dalam studi pustaka ini banyak menggunakan beberapa literature, di antaranya buku pegangan, jurnal,artikel dan lain sebagainya. Setelah studi pustaka dilakukan proses pembubutan dengan menggunakan material bahan baja AISI 1010 dengan menggunakan bahan pahat karbida dan HSS ,untuk pahat HSS dengan kecepatan potong 40 m/menit, 50 m/menit dan 60 m/menit dan untuk pahat karbida dengan kecepatan potong 75 m/menit, 100 m/menit dan 120 m/menit adapun kekasaran permukaan benda kerja dengan menggunakan Pengukuran kekasaran dengan alat kekasaran Roughness dengan merek surflom 120 A. Setelah data diperoleh , maka dianalisa dan selanjutnya adalah menarik kesimpulan dan membuat laporan. Adapun alur penelitian tersebut dapat dilihat pada diagram alir seperti pada Gambar 1 di bawah ini. Start 1. Bahan baja AISI 1010 2. Pahat karbida 3. Pahat HSS 5/8 x 5/8 x 6
Pelaksanaan penelitian 1. Pembubutan material dengan pahat HSS dengan kecepatan potong 40 m/menit, 50 m/menit dan 60 m/menit. 2. Penbubutan material dengan pahat karbida dengan kecepatan potong 75 m/menit, 100 m/menit dan 120 m/menit 3. Pengukuran alat kekasaran Roughness dengan merek surflom 120 A Pembahasan Kesimpulan
Berhenti Gambar 1. Diagram alir penelitian
B-88
Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST) 2014 Yogyakarta, 15 November 2014
ISSN: 1979-911X
Bahan yang digunakan di dalam penelitian ini adalah bahan baja AISI 1010 dengan kekuatan tarik 37 kg/mm2 dan komposisi kimianya adalah sebagai berikut : 0,08 – 0, 13% C, 99,18% - 99,62 % Fe 0,3-0,6 % Mn. Peralatan mesin bubut yang digunakan seperti pada gambar di bawah ini didalam penelitian ini panjang pembubutan 150 mm bahan yang dibubut AISI 1010 dengan kecepatan potong yang dipilih adalah 40 m/menit, 50 m/menit dan 60 m/menit untuk bahan pahat HSS dan kecepatan potong yang dipilih untuk bahan karbida adalah 75 m/menit, 100 m/menit dan 120 m/menit, feed dan tebal pemotongan yang digunakan untuk kedua bahan pahat tersebut besarnya 0,08 mm/putaran dan 0,5 mm.
Gambar 2. Mesin Bubut Pada pengujian tingkat kekasaran, benda kerja setelah proses pembubutan diuji tingkat kekasaranya dengan alat Roughness dengan merek surflom 120 A Pemakaian pahat terus menerus dapat mengakibatkan keausan pada pahat, Untuk mengetahui keausan pahat dilakukan dengan cara pahat ditimbang sebelum proses pembubutan dan setelah proses pembubutan dan pengambilan sampel foto mikro sebelum dan sesudah proses pembubutan untuk mengetahui tingkat keausan pahat. Untuk penyiapan pahat dan benda kerja, pada proses pembubutan ini dengan material pahat HSS dan pahat karbida adapun panjang pembubutan 100 mm dan kedalaman pemotongan 0,5 mm dan feed 0,08 mm/putaran. Adapun setting pahat terhadap benda kerja seperti pada Gambar 3.
Gambar 3. Proses pembubutan PEMBAHASAN Kondisi pemotongan pada peringkat sensitivity dilakukan untuk mendapatkan performa pahat secara acak. Adapun kondisi kecepatan potong pembubutan material dengan pahat HSS dengan kecepatan potong 40 m/menit, 50 m/menit dan 60 m/menit, sedangkan pembubutan dengan material pahat karbida dengan kecepatan potong 75 m/menit, 100 m/menit dan 120 m/menit. Kekasaran permukaan merupakan salah satu parameter yang turut menentukan kualitas yang dihasilkan dari proses pembubutan. Untuk itu banyak penelitian dilakukan agar kekasaran permukaan yang dihasilkan dari suatu proses pembubutan dapat memenuhi spesifikasi kekasaran permukaan yang B-89
Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST) 2014 Yogyakarta, 15 November 2014
ISSN: 1979-911X
ditetapkan. Adapun di dalam penelitian ini menggunakan Roughness dengan merek surflom 120 A. Adapun hasil kekasaran dari pengukuran untuk pahat HSS dapat dilihat pada grafik 1 dan untuk pahat karbida dapat dilihat pada grafik 2. Kekasan terbaik di dapatkan pada kecepatan potong 60 m/menit yaitu sebesar 0,0363 mm dan kekasaran terbesar pada kecepatan 40 m/menit yaitu sebesar 0,0714 mm hal ini disebabkan karena laju pemotongan yang terlalu rendah menyebabkan hasil pembubutan kasar sedangkan laju pembubutan yang cepat menyebabkan hasil pembubutan mempunyai kekasaran yang rendah. Sedangkan untuk pahat karbida kualitas kekasaran sama dengan pahat HSS yaitu untuk kualitas terbaik terjadi pada kecepatan potong 120 m/menit 0,023 mm dan kekasaran terendah pada kecepatan potong 75 meter/menit sebesar 0,0502 mm. Adapun hasil pengujian kekasaran untuk tiaptiap kecepatan dapat dilihat pada grafik 1 dan grafik 2.
Grafik 1 Kekasaran dengan menggunakan Roughness untuk pahat HSS
Grafik 2 kekasaran dengan menggunakan Roughness untuk pahat karbida
B-90
Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST) 2014 Yogyakarta, 15 November 2014
ISSN: 1979-911X
Pada proses pembubutan keausan pahat dapat disebabkan beberapa factor yaitu beban yang bekerja pada pahat, temperatur yang ditimbulkan karena gesekan, dan gesekan antara pahat dan material yang dibubut, keausan tergantung pada jenis material dan pahat yang dibubut dan benda kerja yang dipilih, geometri pahat bubut dan fluida yang digunakan sebagai pendingin (Kalpakjian, 1995). Keausan pahat dapat dilihat dengan dua cara yaitu dengan cara ditimbang dengan timbangan Sarorius Merk LC 1205 dengan kapasitas 120 gram. Adapun data- hasil uji berat sebelum dan sesudah pembubutan untuk kecepatan 40 m/menit, 50 m/menit dan 60 m/menit untuk pahat HSS rata-rata terjadi pengurangan 0,046 gram sedangkan untuk pahat karbida untuk kecepatan 75 m/menit, 90 m/menit dan 120 m/menit rata-rata terjadi pengurangan 0,014 gram.sedangkan hasil uji foto micro setelah proses pembubutan dapat dilihat pada gambar 4 dan 5 di bawah ini, tahapan keausan pahat dapat dianaliasa keausan bagian muka sepanjang muka pahat dan keausan pada bagian sisi yang terbentuk akibat gesekan benda kerja dengan feeding tertentu.
Gambar 4. Pahat HSS setelah pembubutan
Gambar 5. Pahat karbida setelah pembubutan
Sebagaimana kita ketahui bahwa setiap industri selalu berusaha agar biaya produksi dapat ditekan sekecil mungkin untuk mendapatkan keuntungan yang lebih besar. Keausan pahat merupakan salah satu faktor yang sangat perlu untuk dipertimbangkan karena dalam industri yang memproduksi secara masal, keausan pahat perlu ditekan sehingga umur pahat lebih panjang, dengan demikian biaya yang diperlukan untuk membeli pahat dapat diirit. Pada gambar 4 dan 5 keausan pahat untuk HSS dan karbida masih dibawah 0,3 mm menurut ISO 3685 apabila pahat telah mempunyai keausan sebesar 0,3 mm maka pemotongan dihentikan namun karena pemotongan yang dilakukan didalam penelitian ini hasilnya masih di bawah 0,3 mm artinya proses pembubutan tersebut masih dalam kondisi yang diijinkan. KESIMPULAN Dari hasil penelitian dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Kekasaran terbaik untuk pahat HSS dengan kecepatan 60 meter/menit sebesar 0,0363 mm dan kekasaran terendah sebesar 0,0714 mm dengan kecepatan 40 meter/menit 2. Kekasaran terbaik untuk pahat karbida sebesar 0,023 mm dengan kecepatan 120 meter/menit dan kekasaran terendah sebesar 0,0502 mm dengan kecepatan 75 meter/menit 3. Keausan untuk pahat HSS dan karbida masih dalam batas yang diijinkan karena keausan dibawah 0,3 mm. 4. Keausan yang diukur dengan pengurangan berat pahat sebelum dan sesudah pembubutan rata-rata untuk pahat HSS terjadi pengurangan sebesar 0,046 gram dan karbida terjadi pengurangan sebesar 0,014 gram.
B-91
Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST) 2014 Yogyakarta, 15 November 2014
ISSN: 1979-911X
DAFTAR PUSTAKA Amstead, BH, Ostwald, dan Begemen , 1985, Manufakturing Proccesses, Seventh Edition John Wiley & Sons , New York. Child, T, Maekawa, K Obikawa, T and Yamane, 2000 Metal Machining Theory and Aplication by Jonh Wiley & Sons Inc, New York, Toronto Dieter GE, 1988, Mechanical Metallurgy Mc Graw – Hill Book Company. ISO 3685, Tool-life testing with single point turning tool, second edition, 1993 Ida Bagus dkk 2013, Pengaruh jenis pahat bubut terhadap kekasaran permukaan hasil pembubutan pada bahan Stainlees steel, Jurnal Energi dan manufaktur Vol 6, No1 April. Kalpakajian 1995, Manufakturing Engenering and Tecnology, Addisoon Wesley.Thrid edition Copyright. Rochim Taufik, 1993, teori & teknologi Proses permesinan laboratorium Produksi dan metalurgi industri, Jurusan Teknik Mesin ITB Bandung.
B-92
