III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Proses Produksi Jurusan Teknik mesin Universitas Lampung untuk proses milling (frais) specimen uji dan Laboratorium Metrologi Industri Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung untuk uji kekasaran spesimen yang telah diberi perlakuan.
B. Alat Dan Bahan Adapun bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah: 1. Material yang digunakan paduan magnesium Adapun material yang digunakan pada penelitian ini adalah paduan magnesium. Dengan sifat-sifat fisik seperti yang terdapat pada tabel 3.1.
Gambar 3.1 Benda kerja Magnesium Dimensi benda kerja pada gambar 3.1 adalah adalah 30 x 15 x 10 cm.
36
Tabel 3.1. Sifat Fisik Magnesium Sifat fisik
Paduan Magnesium
Titik Cair, K
922 K
Titik Didih, K
1380 K
Energi Ionisasi 1
738 kJ/mol
Energi Ionisasi 11
1450 kJ/mol
Elektronegatifitas
1,31
Kerapatan massa (ρ)
1,74 g/cm3
Potensial reduksi standar
-2,38
Jari-jari atom
1,60 A
Kapasitas Panas
1,02 J/gK
Potensial Ionisasi
7,646 Volt
Konduktivitas Kalor
156 W/mK
Entalpi Penguapan
127,6 kJ/mol
Entalpi Pembentukan
8,95 kJ/mol
Sumber : www.efunda.com
Sifat Mekanik Paduan Magnesium Rapat massa magnesium adalah 1,738 gram/cm3. Magnesium murni memiliki kekuatan tarik sebesar 110 N/mm2 dalam bentuk hasil pengecoran (Casting).(www.efunda.com)
Sifat Kimia Paduan Magnesium 1. Magnesium oksida merupakan oksida basa sederhana. 2. Reaksi dengan air:
37
MgO
+ H2O --> Mg(OH)2
3. Reaksi dengan udara: menghasilkan MO dan M3N2 jika dipanaskan. 4. Reaksi dengan Hidrogen: tidak bereaksi 5. Reaksi dengan klor: M + X2 --> (dipanaskan) --> MX2 (garam) ( www.efunda.com)
Tabel 3.2 Komposisi kimia magnesium Unsur Mg Si
Cu
Al
Mn
%
0,0 03
0,00 3
0,00 0,00 17 1
99, 94
0,00 17
Cl
Na
Other Impurities
Total Impurities
0,0 03
0,016
0,06
Sumber : CV. Mitra Agung Jaya (2011)
Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah: 1.
Mesin freis Mesin ini digunakan untuk proses pemesinan spesimen. Mesin Freis yang digunakan adalah mesin freis vertical tipe mount and knee.
38 Penguat spindel Spindel Dudukan Meja Kerja Handle Tombol On/Of
Gambar 3.2 Mesin freis
Spesifikasi mesin ini adalah: Ø Ukuran meja kerja minimum 240 mm X 940 mm Ø Alur T meja kerja 16 mm X 65 mm X 3 mm Ø Kecepatan putar poros utama 100 Rpm- 1000 Rpm Ø Kecepatan asutan pada sumbu X dan Y : 3000mm/menit- Kecepatan asutan pada sumbu Z : 1500 mm/menit Ø Motor penggerak poros utama minimum : 1,5 kW,3 phase 380V Ø Ketelitian gerakan (yang tercantum pada display digital) 0,01 mm Ø Daerah kerja memanjang :450 mm Ø Daerah kerja melintang :300 mm Ø Daerah kerja vertikal : 400 mm
39
2. Alat uji kekasaran
Gambar 3.3. Alat Uji Kekasaran (sumber : degeshouse.blogspot.com) 3. Vortex tube Digunakan untuk menyuplai udara dingin untuk proses pendinginan pada dry machining. Pipa
Vortex Chamber
Pressure gauge Selang udara Katup
Gambar 3.4 Vortex tube (sumber : Wikipedia.org) 3. Stopwatch Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu pemesinan yang dijalankan.
4.Termometer Alat digital yang digunakan untuk pengukur suhu yang keluar dari vortex tube.
40
6.Pahat HSS Pahat HSS digunakan sebagai alat pengefreisan magnesium. Pahat yang digunakan ini adalah pahat freis end miling dengan empat mata pahat.
Gambar 3.5 Pahat HSS 5. Kompresor Digunakan untuk menyuplai tekanan udara masuk ke vortex tube,sehingga menghasilkan udara dingin.
Gambar 3.6 Kompresor 6. Kunci ragum Digunakan untuk penguncian specimen dan mengatur posisi pahat pada mesin bubut. 7. Jangka sorong Jangka sorong digunakan untuk mengukur diameter benda kerja sebelum dan setelah pemesinan pada tiap fase.
41
C. Prosedur Penelitian Prosedur penelitan pada tugas akhir ini tebagi menjadi beberapa tahapan antara lain sebagai berikut :
1. Persiapan Spesimen Pada tahapan ini dilakukan pembuatan specimen base material sesuai dimensi (30 x 15 x 10 cm) pada gambar :
Gambar 3.7 Magnesium Ada pun langkah-langkah pembuatan base material adalah sebagai berikut: a. Mengalibrasi alat ukur panjang berupa jangka sorong. b. Mengukur dan menandai material sesuai dimensi base material. c. Memotong material yang telah ditandai pada poin b menggunakan gergaji.
2. Instalasi vortex tube Pada tahapan ini dilakukan instalasi vortex tube berupa penyambungan antara kompresor, pressure gauge valve dan vortex chamber ke mesin freis.
42
Gambar 3.8 Instalasi Vortex Tube (sumber: degeshouse.blogspot.com)
3. Proses pengefreisan spesimen Tahapan ini dilakukan proses pengefreisan spesimen . Parameter tersebut digunakan untuk memproses pengefreisan benda kerja menggunakan udara kering dan pendingin (dry machining) sebagai pendingin mata pahat. Adapun tahapan pelaksanaan proses pengefreisan adalah sebagai berikut: a. Melakukan uji jalan (set up) mesin freis. b. Menguji kemampumesinan dengan parameter potong pada kondisi ekstrem. c. Menentukan kondisi pemotongan ( temperatur, tekanan vortex, kecepatan pemotongan, kecepatan makan, kedalaman potong ). d. mengamati dan menganalisa kondisi spesimen saat pemotongan e. Mengumpulkan data hasil penelitian berupa data nilai kekasaran saat proses pemesinan, seperti pada tabel berikut ini:
43
Tabel 3.3 Parameter Pengujian
Suhu Pendingin
No
Kecepatan Potong/ v
Gerak Makan/f
(m/min)
(mm/rev)
1.
15 oC,5 atm
22,86.n=910
0,15
2.
15 oC, 5 atm 32,15.n=1280
0,2
3.
15 oC, 5 atm
0,25
42,7.n=1700
4. Pengukuran kekasaran Pada tahapan ini dilakukan pengukuran kekasaran terhadap permukaan magnesium yang telah di mesin, yaitu berupa pengukuran kekasaran permukaan menggunakan alat surface tester. Pada tiap-tiap pengukuran kekasaran permukaan dilakukan sebanyak 3 kali. Hal ini guna memperoleh hasil pengukuran yang lebih akurat dan meminimalisir eror. Adapun langkah-langkah pengukuran kekasaran permukaan adalah sebagai berikut : a. Kalibrasi alat surface tester b. Pengukuran kekasaran permukaan spesimen dengan menggunakan surface tester. c. Semua data hasil pengukuran di scan untuk di olah dan dilakukan pembahasan. d. Hasil pengukuran kekasaran permukaan magnesium ditabulasikan kedalam tabel dibawah.
44
Tabel 3.4 Hasil Pengujian Suhu : 15 oC Kecepatan potong (m/min) : Gerak makan (mm/rev) : Kedalaman potong (mm) : Diameter pahat (mm) :
Waktu (menit)
Kekasaran ( mikronmeter)
45
D. Diagram Alir Penelitian Mulai
Pengajuan tema penelitian dan penelusuran literatur Survey ketersediaan alat : • Vortex Tube • Mesin freis • Mikroskop, dll
Penyediaan bahan : • Magnesium • Pahat
Menentukan suhu terbaik vortex tube, 15 C.
Proses Pengefreisan dengan kondisi yang telah ditentukan.
Persiapan thermometer untuk pengukuran suhu vortex tube
Foto pengujian pengefreisan magnesium
Pengukuran Kekasaran permukaan spesimen
Foto scan pengukuran kekasaran
Data hasil pengujian
Analisa data dan Pembahasan Simpulan dan Saran
Selesai
Gambar 3.9 Diagram alir (flow chart) penelitian
