IS 2338 - 414X ISSN
Prosiding Konferensi Nasional Nasional Engineering Perhotelan IV I – 2013 27 – 28 Juni, 2013 Ketua Editor Dr. Ir. I K. G. Sugita, MT.
Editor Pelaksana Ainul Ghurri, S.T., M.T., Ph.D. I Made Gatot Karohika, S.T., M.T. I Ketut Adi Atmika, S.T., M.T. I G. Teddy Prananda, ST., MT. Dr. I Made Parwata, ST., MT.
Penyunting Ahli Prof.Dr. Tjok Gd. Tirta Nindhia (UNUD) Prof.Dr. ING Antara M.Eng. (UNUD) Prof.Dr.Ir. IGB Wijaya Kusuma (UNUD) Prof Johny Wahyuadi M, DEA (UI) Fauzun, S.T., M.T., Ph.D. (UGM) Dra. Ida Ayu Suryasih, M.Par .(Pariwisata,UNUD) Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, ST,MT. (UNS) Dr Sularjoko (UNDIP) Dr Caturwati (UNTIRTA) Prof.Dr.Ing. Mulyadi Bur (Sekjen BKSTM) Prof. Ir. I Nyoman Sutantra M.Sc., Ph.D. (ITS) Prof.Ir. ING Wardana, M.Eng., Ph.D. (UB) Prof.Ir. IA Dwi Giriantari, MEng.Sc., Ph.D. (Teknik Elektro, UNUD) Ir. IN Arya Thanaya, ME, Ph.D. (T. Sipil, UNUD) Dr. Ir. I Wayan Surata, MErg (UNUD) Hak Cipta @ 2013 oleh KNEP IV I – 2013 Jurusan Teknik Mesin – Universitas Udayana. Udayana Dilarang mereproduksi dan mendistribusi bagian dari publikasi ini dalam bentuk maupun media apapun tanpa seijin Jurusan Teknik Mesin – Universitas Udayana.
Dipublikasikan dan didistribusikan oleh Jurusan Jurusan Teknik Mesin – Universitas Udayana, Kampus Bukit Jimbaran, Bali 80362, Indonesia.
i
KATA PENGANTAR Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmatNya acara Konferensi Engineering Perhotelan IV (KNEP-IV) bisa terselenggara dengan sukses pada tanggal 27-28 Juni 2013 di Bali. KNEP-IV ini diselenggarakan oleh jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana dalam rangkaian kegiatan BKFT ke 48 dan Dies Natalis ke 51 Universitas Udayana, didukung oleh Badan Kerjasama Teknik Mesin (BKSTM) seluruh Indonesia. KNEP IV – 2013 ini merupakan forum untuk mendiskusikan dan mengkomunikasikan hasil-hasil penelitian terkini engineering dalam konteks perhotelan; dan topik-topik pendukung lain dalam lingkup Teknik Mesin. Disamping itu untuk meningkatkan kerja sama dengan organisasi profesi engineering perhotelan. Hasil yang dihapakan adalah meningkatnya mutu riset-riset yang akan dilakukan, meningkatnya daya kompetisi untuk mendapatkan grant penelitian, hubungan yang baik inter akademisi dan antara akademisi dengan praktisi. Konferensi ini mengangkat beberapa Grup topik yang meliputi: 1. Engineering perhotelan (EP): manajemen dan optimasi energi, manajemen air, AC dan Chiller, pompa, perpipaan, maintenance, elektrikal, sistem pengamanan, boiler, building service, bangunan hemat energi, dll. 2. Konversi energi (KE): Perpindahan panas, mekanika fluida, termodinamika, sumber energi alternatif. 3. Teknik dan manajemen manufaktur (TMM): proses permesinan, pembentukan, fabrikasi, sistem manufaktur, CAD-CAM, otomasi industri, sistem pengontrolan. 4. Teknologi, pengujian dan pengembangan material (TPPM): Korosi, pengelasan, pengecoran, polimer dan komposit, analisis kegagalan. 5. Bidang umum (BU): pendidikan Teknik Mesin, metode pengajaran, kebijakan energi, pengelolaan dampak lingkungan. Adapun jumlah artikel yang dipresentasikan dalam konferensi ini adalah sebanyak 87 makalah yang mencakup ke lima topik di atas. Kami mengucapkan terima kasih kepada Keynote speaker, para akademisi, peneliti, praktisi dan professional di bidang perhotelan yang telah mengirimkan artikelnya, serta semua pihak yang meliputi panitia pengarah, panitia pelaksana, scientific committee dan sponsor yang telah terlibat dan membantu terselenggaranya kegiatan ini dengan sukses.
Denpasar, Bali 28 Juni 2013
Dr. Ir. IKG Sugita, M.T. Ketua Panitia
ii
DAFTAR ISI ii iii
Kata Pengantar Daftar Isi Makalah KNEP IV - 2013
iii
Grup Engineering Perhotelan EP02 Studi perencanaan atap panel surya di hotel The Royale Krakatau Cilegon - Zawahar Islamy, Agung Sudrajad.
1
EP04 Aplikasi teknologi radio frequency identification (RFID) pada sistem monitoring kehadiran karyawan terintegrasi dengan teknologi informasi (TI) - N.M.A.E.D. Wirastuti, IGAK Diafari Djuni
5
Grup konversi energi KE01 Kaji eksperimental penurunan tekanan air dalam filter pasir aktif - Toto Supriyono, Herry Sonawan, Rizal A. P.
13
KE02 Koefisien Perpindahan Panas dan Kerugian Jatuh Tekanan Aliran di dalam Pipa - Rr. Sri Poernomo Sari, T. Aswinsyah Hassan, D. Saputra, R. Malau
21
KE03 Pengaruh variasi pembebanan terhadap efisiensi ideal dan aktual trubin gas unit Y.Z pada PLTGU X - Yusvardi Yusuf, Santoso Budi, dan Ian Hardiyanto
27
KE04 Metoda pengukuran performansi pengujian turbin angin di terowongan angin - Subagyo
33
KE05 Studi Eksperimental Medan Aliran Hilir Dibelakang Internal Flow Double Skewed Wall Cyclone (IFC2SW) - Gede Widayana, Herman Sasongko
37
KE06 analisa performa mesin dengan biodiesel terbuat dari virgin coconut oil pada mesin diesel Annisa Bhikuning
43
KE07 Pengaruh bentuk mur pengunci impeller terhadap karakteristik pompa sentrifugal tipe aliran radial - Allo Sarira Pongsapan, Syamsul Arifin, Syukri Himran, Hafrison Salamba
49
KE08 Studi eksperimental pemanfaatan temperatur gas buang dari kendaran bermotor roda dua untuk pemanas kotak makanan pada layanan pesan antar (delivery service box) - Ismail Thamrin, Surya Hadi
59
KE09 Analisa karakteristik kebisingan yang ditimbulkan oleh rem drum kendaraan bermotor Zulkarnain
67
iii
KE11 Frekuensi pola aliran Vortex disekitar geometri dek jembatan - Subagyo KE12 Peningkatan Kinerja Sepeda Motor 4 Tak Dengan Menambahkan Bubble Water Injection Pada Ruang Bakar Motor - NK. Caturwati KE13 Studi karakteristik bahan bakar solar emulsi air - Agung Sudrajad, Ahmad Gofur.
71
79
85
KE14 Studi kemampuan tanaman rumah dalam penyerapan panas matahari untuk mengatasi panas local - Ahmad Syuhada dan Dharma Dawood
89
KE15 Waktu Ekstraksi Polutan Formaldehyde oleh Ventilasi Mekanik Aliran Sederhana, Bagian Kamar Tidur 1 untuk Rumah Tinggal dengan Menggunakan Simulasi untuk Kondisi Cuaca Perancis dan Indonesia - Dwinanto, Erni Listijorini
97
KE16 Analysis of rewetting time and temperature distributions during cooling process in vertical rectangular narrow channel - IGN. Bagus Catrawedarma, Indarto, Mulya Juarsa
103
KE17 Pemanfaatan energi angin pantai Anyer sebagai pembangkit listrik skala kecil – Erwin, Slamet Wiyono,Andri nofa
109
KE18 Simulasi numerik pemisahan aliran dingin-panas di dalam tabung vortex - Radi Suradi K, Sugianto
115
KE19 Karakterisasi sifat biolistrik lengkeng diamond river (dimocarpus longan) tambulampot terhadap perbedaan cuaca hujan dan tidak hujan - Hamdan Akbar Notonegoro, Rina Lusiani, Najmi Firdaus
123
Ke20 Pengujian nozzle flow meter sederhana dengan variasi rasio diameter - Ainul Ghurri, AA Adhi Suryawan dan IG Teddy Prananda Surya
129
KE21 Analisis performansi kolektor surya terkonsentrasi menggunakan receiver berbentuk silinder Ketut Astawa, I Ketut Gede Wirawan, I Made Budiana Putra
137
KE22 The influence of compression ratio to performance of four stroke engine with used arak bali as a fuel - IGK. Sukadana, IKG. Wirawan
145
KE23 Study eksperimental geometri sirif kondensor terhadap unjuk kerja refrigerator - IGA Kade Suriadi, IGK. Sukadana
153
KE24 Pengaruh Besar Butiran Biji Jarak Dan Arang Sekam Padi Pada Briket Dengan Perekat Kanji Dan Tanah Liat Terhadap Kadar Air, Nilai Kalor Dan Laju Pembakarannya - Panca Sunu Pamungkas , I Wayan Joniarta, Made Wijana
161
iv
KE25 Pengaruh Penggunaan Cdi Standard Dangan Programmable Cdi terhadap Performance Sepeda Motor Empat Langkah 100 Cc - I GNP Tenaya, I GK Sukadana, Hendra Cipta
167
KE26 Kecepatan Api Laminar Pada Pembakaran Premixed Minyak Jatropha - I.K.G. Wirawan,I.N.G. Wardana, Rudy Soenoko, Slamet Wahyudi
175
KE27 Studi gasifikasi downdraft berbahan bakar biomasa - I Nyoman Suprapta Winaya, Made Sucipta, Nur Khotim Romadan
181
KE28 Evaluasi Sistem Pompa Booster (Studi Kasus : di PDAM Kota Denpasar) - Made Suarda, I Putu Yasa
189
Grup Teknik dan Manajemen Manufaktur TMM01 Redesain traktor capung meningkatkan kesehatan dan kepuasan petani di Subak Teba Mengwi Badung - I Ketut Widana
199
TMM02 Proses bubut pada berbagai jenis kayu untuk furniture - Rusnaldy, Achmad Widodo, Norman Iskandar, Berkah Fajar T.K
205
TMM03 Analisa kinerja traksi transmisi standar dan modifikasi pada berbagai kondisi jalan dengan kendaraan Suzuki Escudo 2.0 - Ketut Gunawan, I.N. Sutantra
211
TMM04 Analisa Stabilitas Kendaraan Dalam Rangka Meningkatkan Keamanan dan Kenyamanan Pengendara - Kadek Rihendra Dantes, I.N. Sutantra
219
TMM06 Pengaruh Perubahan Bentuk Bead Panel Kendaraan terhadap Frekuensi Alamiah pada Kondisi Batas Bebas-bebas - Sukanto I Made Miasa, R. Soekrisno
227
TMM07 Kaji Teoritik dan Eksperimental Defleksi Balok Dengan Penampang Yang Tidak Seragam - Mukhtar Rahman, Hammada Abbas, Ivonne Fredrika Yunita Polii
233
TMM08 Mesin pengasah batu permata - M. Yusuf dan Made Anom Santiana
241
TMM09 Online monitoring keausan cutting tool menggunakan audio signal - Ahmad Atif Fikri dan Muslim Mahardika, Teguh Pudji Purwanto, Andi Sudiarso, Herianto
247
TMM10 Pendekatan baru penentuan kemudahan proses m-EDM dengan menggunakan analisis dimensional teorema Buchingham π - Nidia Lestari dan Muslim Mahardika
253
v
TMM11 Identifikasi, pemodelan dan kompensasi ketidaktelitian pada konstruksi mesin CNC milling mini 5axis tipe tilt – rotary table - Eri Yulius Elvys, Herianto, Subarmono
259
TMM12 Analisa bentuk profil dan dimensi supporting profile terhadap defleksi dan tegangan pada base kondensor unit - Purna Anugraha Suarsana , Ahmad Hanif Firdaus, Ismi Choirotin, Moch. Agus Choiron
265
TMM13 Simulasi 2D dan 3D pada proses multi-pass equal channel angular pressing (ECAP) - Khairul Anam, Moch. Agus Choiron
273
TMM14 Pemodelan hyper elastic material untuk pengembangan desain baru gasket karet - Fikrul Akbar Alamsyah, Moch. Agus Choiron
279
TMM15 Analisa lebar kontak dan tegangan kontak untuk pengembangan desain gasket tipis - Moch. Agus Choiron, Avita Ayu Permanasari, I Made Gatot Karohika
285
TMM16 Analisis kekuatan struktur pallet menggunakan metode elemen hingga - Tria Mariz Arief, Sugianto
291
TMM17 Analisa kekuatan desain meja kursi lipat dengan simulasi computer - Jatmoko Awali, Dicky Adi Tyagita, dan Moch. Agus choiron
299
TMM19 Perancangan trolli barang yang ergonomis dan efisien untuk pramuniaga pertokoan Glodok Jakarta - I Wayan Sukania, Silvi Ariyanti, Ivan Wibowo
305
TMM20 Proses produksi pembuatan kapal layar phinisi untuk meminimalkan waktu produksi dengan model pert ( programming evaluation dan review technique ) - dirgahayu lantara
311
TMM21 karakteristik traksi dan kinerja transmisi pada sistem gear transmission dan gearless transmission - A.A.I.A. Sri Komaladewi, I Ketut Adi Atmika
319
TMM22 analisis sistem pengapian : distributor ignition system dan distributorless ignition system sebagai upaya meningkatkan kualitas pembakaran - Liza Rusdiyana, Bambang Sampurno, Syamsul hadi, I.N. Sutantra
325
TMM23 the dexterous of smooth motion for a three fingered robot gripper – Wayan Widhiada, S.S.Douglasand J.B.Gomm
333
TMM24 Teknologi Tepat Guna Peralatan Sterilisasi Baglog untuk Meningkatkan Kualitas Produk Jamur Tiram pada UKM Jamur Tiram Pacet Mojokerto - Liza Rusdiyana, Eddy Widiyono, Suhariyanto
343
vi
TMM25 Aplikasi Electronic Control MODULE (ECM) pada pengendalian emisi gas buang - I Ketut Adi Atmika
349
Grup Teknologi, Pengujian dan Pengembangan Material TPPM01 Pengaruh perlakuan quench temper 600oC ,640oC, 690oC dan pengelasan terhadap sifat mekanik dan struktur mikro baja perkakas untuk aplikasi mold dan dies - Abdul Azis
355
TPPM02 Analisis karakteristik getaran pada balok jepit bebas yang terbuat dari material komposit serat bamboo - Hammada Abbas dan Mukhtar Rahman
361
TPPM03 Penerapan metode sentrifugal pada proses pengecoran produk komponen otomotif dalam rangka peningkatan fasilitas praktikum di Laboratorium Bahan dan Metalurgi Polban - Waluyo M Bintoro, Undiana B, dan Duddy YP
369
TPPM04 Kekuatan tarik komposit matrik polimer berpenguat serat alam bambu gigantochloa apus jenis anyaman diamond braid dan plain weave - Sofyan Djamil, Sobron Y Lubis, dan Hartono
377
TPPM05 Analisis perubahan laju korosi dan kekerasan pada pipa baja ASTM A53 akibat tegangan dalam dengan metode C-ring - Johannes Leonard
385
TPPM06 Pengaruh proses penghalusan butir dengan metode pengerolan panas terkontrol dan pengerolan dingin-anil terhadap struktur mikro baja SCM 445 - I Gusti Bagus Eka Nitiya
389
TPPM07 Penambahan cil pada desain sistem saluran (gating system) low pressure die casting (LDPC) untuk mereduksi kebocoran akibat hole pada produk kran hotel dengan simulasi Procast V2008 Muhammad Fitrullah, Koswara, dan Ricky Parmonangan
395
TPPM08 Analisis J-Integral dengan ADVENTURE System - Irsyadi Yani TPPM09 Aplikasi Multichart Diagram Dalam Desain Dan Manufaktur Tungku Pengecoran Kuningan CuZn30 Menggunakan Bahan Bakar Briket Batubara Kalori Rendah - Diah Kusuma Pratiwi TPPM10 Seal performance of centrifugal pump mechanical seals - Cokorda Prapti Mahandari, Ariyanto
405
411
419
TPPM11 Pengaruh komposisi larutan, variasi arus dan waktu proses pelapisan Chrome pada plastik ABS terhadap kekerasannya - Ahmad Zohari, Kusmono, Soekrisno
425
TPPM12 Pengaruh Perlakuan Alkali pada Kekuatan Tarik Serat Kenaf - Henny Pratiwi, R. Soekrisno, Harini Sosiati
429
vii
TPPM13 Peningkatan kekuatan tekan dan impak material rotan dengan proses laminasi resin epoksi Agustinus P.Irawan, Frans J. Daywin, Fanando, Tommy A.
433
TPPM14 Perancangan dan pembuatan cetakan sampel multi komposisi untuk aplikasi blok rem komposit kereta api - Agus Triono, IGN Wiratmaja Puja, Satryo Soemantri B., Aditianto R.
437
TPPM16 Sifat mekanik dan struktur mikro paduan cu-sn bahan genta dengan metode investment casting – I Made Gatot Karohika, I Nym Gde Antara.
441
TPPM17 Sifat Mekanis Komposit Berpenguat Serat Tapis Kelapa Sebagai Bahan Alternatif Bumbung Gender Wayang - I Putu Lokantara, Ngakan Putu Gede Suardana, I Made Gatot Karohika
449
TPPM18 Pengaruh Komposisi Penguat SiC Wisker dan Al2O3 pada Aluminium Matrix Composite (AMC) terhadap Kekerasan Setelah Proses Sintering - Ketut Suarsana, Rudy Soenoko, Agus Suprapto, Anindito Purnowidodo, Putu Wijaya Sunu
459
TPPM19 Karakterisasi serbuk hasil produksimenggunakan metode atomisasi - M. Halim Asiri
465
TPPM20 identifikasi unsur utama penyusun permukaan bahan baja ringan dengan laser-induced breakdown spectroscopy (libs) - Hery Suyanto
473
TPPM21 Karakteristik kekuatan bending komposit polyester diperkuat serat pandan wangi dengan filler serbuk gergaji kayu 5% - Nasmi Herlina Sari, IGNK Yudhyadi, Emmy Dyah S
477
TPPM22 Analisa kekuatan impact komposit serat pandan wangi-polyester dengan filler serbuk gergaji kayu - IGNK Yudhyadi, Nasmi Herlina Sari
487
TPPM23 Distribusi Kekerasan Baja AISI 1045 Akibat Pemberian Proses Pack Carburizing dengan Media Karburasi Arang Batok Kelapa dan Arang Tulang Sapi - Dewa Ngakan Ketut Putra Negara, I Ketut Gde Sugita, I Dewa Made Kirshna Muku
495
TPPM24 uji fourier transform infrared spectroscopy tentang pengaruh perlakuan naoh dan koh pada serat arenga pinnata - Nitya Santhiarsa, Eko Marsyahyo, Achmad Assad Sonief, Pratikto
503
TPPM25 Keausan cylinder liner blok mesin kendaraan roda dua akibat beban kontak ring piston - I Made Widiyarta, Tjok Gde Tirta Nindhia dan Arif Widyanto
513
TPPM26 Analisis kegagalan Korosi Pada Tangki Penyimpan Air Panas Terbuat Dari Baja Nirkarat - Tjokorda Gde Tirta Nindhia, I Putu Widya Semara , I Wayan Putra Adnyana, I Putu Gede Artana
519
viii
TPPM27 Kekuatan Tarik dan Lentur Komposit Berpenguat Serat Bambu Orientasi Acak yang Dicetak dengan Teknik Hand Lay-Up - I Wayan Surata, I Putu Lokantara, Adhika Rakhmatullah
523
TPPM28 Fenomena beating padagamelan Bali sebagai local genius akustik musik tradisionalBali. I Ketut Gede Sugita, I Made Kartawan
529
TPPM29 Karakteristik sifat tarik dan mode patahan komposit polimer dengan penguat serat sabut kelapa I Made Astika, I Putu Lokantara, I Made Gatot Karohika dan I Gusti Komang Dwijana
535
TPPM30 Penerapan model ergo termal injektor udara pembakaran dapat mempercepat proses peleburan perunggu serta mengurangi kadar polutan pada perajin gamelan Bali di desa Tihingan – Priambadi, Si Putu Gede Gunawan Tista TPPM31 Sifat tarik komposit unsaturated polyester serat sisal local - NPG. Suardana, I Made Astika , Ikhsan Dwi Gusmanto
543
549
Grup Bidang Umum BU01 Analisis profesionalisme lulusan Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Bali yang bekerja pada industry - Made Anom Santiana dan M. Yusuf
555
BU02 Tingkat Pencemaran Udara Pada Areal Parkir Bawah Tanah Di Kota Denpasar - Cok Istri Putri Kusuma Kencanawati dan AAIA Sri Kumala Dewi
561
BU03 Penerapan desain sistem pembelajaran melalui model contextual teaching learning (CTL) untuk meningkatkan kualitas dan efektifitas pembelajaran mata kuliah fisika dasar II - I Made Dwi Budiana Penindra, I Gede Teddy Prananda Surya
565
BU04 Pengembangan media pembelajaran berbasis komputer guna meningkatkan pemahaman mahasiswa pada mata kuliah aljabar linier – I Made Gatot Karohika dan I Gusti Ngurah Putu Tenaya
571
BU05 Pembelajaran Ilmu Metrologi Industri Dengan Student Centered Learning Dan Multimedia - I Gede Putu Agus Suryawan
577
Jadwal Lengkap KNEP IV - 2013
x
ix
Pendekatan baru penentuan kemudahan proses μ-EDM dengan menggunakan analis dimensional teorema buckingham π Nidia Lestari dan Muslim Mahardika Jurusan Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada. Jalan Grafika No.2 55281, Yogyakarta, Indonesia
[email protected]
Abstrak Baru-baru ini, kemudahanpermesinanbenda kerjamenggunakan proses Electrical Discharge Machine(EDM) telah ditentukan oleh teori λ·θ·ρ. Berdasarkan teori λ·θ·ρ kemudahan proses EDM ditentukan oleh konduktivitas termal (λ), temperatur titik leleh (θ), dan tahanan listrik sebuahmaterial (ρ). Keuntungan menggunakan permesinan EDM adalah ketidakbergantungnya kekerasan sebuah material benda kerja untuk diproses. Namun dari teori λ·θ·ρ dibutuhkan energy yang berbeda untuk memproses 12 jenis material benda kerja.Studi kasus dari penelitian ini adalah menganalisa secara dimensional Teorema Buckingham π hubungan antara teori λ·θ·ρ dengan sifat fisik kekerasan sebuah material. Proses EDM tidak terlepas dari efek akibat adanya pemberian tegangan dan kapasitansi yang akibat proses ini terjadinya ionisasi yang menimbulkan stokastik termal. Performa sebuah material dikaitkan dengan titik leleh material tersebut. Pada saat titik leleh sebuah material tercapai maka akan ada gerakan atom, dimana akan menimbulkan dislokasi dan tegangan sisa pada material tersebut. Hasil menunjukkan bahwa ada koefisienkorelasi positifantara kekerasan dengan teori λ·θ·ρ dalam menentukankemudahanprosesEDM dan dengan menggunakan Teorema Buckingham π didapat formula matematika hubungan kekerasan dengan teori λ·θ·ρ. Kata kunci: electrical discharge machining; Buckingham π; teori λ·θ·ρ, kekerasan
1. Latar Belakang Berkembangnya teknologi terhadap industri menuntut para ilmuwan mencari karakteristik material baru yang sesuai dengan kebutuhan. Dengan ditemukan material baru, secara bersamaan perlu dikembangkan teknologi dalam pengerjaan (machining procces) sebuah raw material menjadi sebuah bentuk yang diinginkan. Electrical Discharge Machining (EDM) telah berkembang pada tahun 1943. EDM terkenal dalam hal kemampuannya untuk membuat bentuk kompleks pada logam-logam yang sangat keras. Penggunaan yang umum untuk Mesin EDM adalah dalam pembuatan dies perkakas potong dan cetakan (molds) yang terbuat dari baja yang telah dikeraskan, tungsten carbide, high speed steel, dan material lain. Mesin EDM juga dapat memproses ukuran produk yang sangat kecil (micro machining) yang tidak mungkin dikerjakan dengan metode konvensional. Removal material benda kerja dilakukan oleh loncatan bunga api (spark). Material removal rate-nya 3 sekitar 0.3 cm /min dengan overcut 0,020 mm sampai 0,63 mm.Proses permesinan non-konvensional ini tidak ada kontak langsung antara pahat dengan benda kerja, sehingga keausan pahat jadi sangat kecil. EDM merupakan suatu proses permesinan non-konvensional di mana pelepasan material terjadi karena adanya loncatan listrik yang melalui tool electrode ke benda kerja melalui cairan dielektrik. Keuntungan dari EDM adalah ketidakbergantungnya kekerasan sebuah material benda kerja untuk diproses. Semua material dapat di machining selama material tersebut bersifat konduktor, seperti: baja, baja paduan, grafit, material keramik [1,2].Berdasarkan teori λ·θ·ρ kemudahan proses EDM ditentukan oleh konduktivitas termal (λ), temperatur titik leleh (θ), dan tahanan listrik sebuah material (ρ) [2]. Teori ini lebih baik daripada teori sebelumnya yaitu teori λ·θ [3-6]. Studi kasus dari penelitian ini adalah menganalisa secara dimensional hubungan antara teori λ·θ·ρ dengan sifat fisik kekerasan sebuah material. Relaxation circuit dari proses EDM tidak terlepas dari efek akibat adanya pemberian tegangan dan kapasitansi yang akibat proses ini terjadinya ionisasi yang menimbulkan stokastik termal. Performa sebuah material dikaitkan dengan titik leleh material tersebut. Pada saat titik leleh sebuah material tercapai maka akan ada gerakan atom, di mana akan menimbulkan dislokasi dan tegangan sisa pada material tersebut [7]. Ini akan mengarah pada keterkaitan kekerasan dalam menentukan kemudahan proses EDM.
2. Prosedur Penelitian Dalam penelitian yang dilakukan oleh M. Mahardika, T.Tsujimoto, K.Mitsui [2], ada 12 jenis material yang digunakan: aluminium (AL), brass (Br), cooper (Cu), steel (Fe), molybdenum (Mo), nickel (Ni), platinum (Pt), silver (Ag), stainless steel (SS), tantalum (Ta), Titanium (Ti), tungsten (W). Diameter benda kerja 300 μm. Tungstensilver (Ag-W) dengan dimensi 10 mm × 10 mm × 1,2 mm sebagai tool electrode nya. Ag-W digunakan karena ketahanan dan banyak digunakan di industri. Melting point nya 3683 K, thermal conductivity 160 W/m.K dan -6 electrical resistivity 3.52 × 10 ohm.cm. Kedalaman potong permesinan 100 μm, dengan tegangan 110 V, kapasitansi 3300 pf dan feed rate 5 μm/s. Teori λ·θ·ρdigunakan dalam menentukan sulit atau mudahnya suatu material diproses dengan EDM dan energy yang digunakan dalam memproses benda kerja dinyatakan dalam hubungan:
E
………………….. (1)
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
253
semakin kecil hasil nilai λ·θ·ρ suatu material maka semakin kecil energy yang dibutuhkan untuk memproses material tersebut.
No
Tabel 1. Kemudahan permesinan dari 12 material berbeda berdasarkan Teori λ·θ·ρ Material λ (W/mK) θ(K) ρ(Ωcm) λ.θ.ρ (WΩ)
1
Al (aluminum)
210
934
2.30E-06
4.51E-03
2
Ag (silver)
419
1235
1.55E-06
8.02E-03
3
Br (brass)
109
1173
7.00E-06
8.95E-03
4
Cu (copper)
401
1356
1.70E-06
9.24E-03
5
Ni ( nickel)
60.7
1728
1.10E-05
1.15E-02
6
Fe (steel)
76.2
1808
9.70E-06
1.34E-02
7
Pt (platinum)
69.1
2042
1.06E-05
1.50E-02
8
Ti (titanium)
17
1943
5.54E-05
1.83E-02
9
SS (stainless steel)
16
1694
7.20E-05
1.95E-02
10
Ta (tantalum)
54.4
3269
1.25E-05
2.22E-02
11
Mo (molybdenum)
138
2890
5.70E-06
2.27E-02
12
W (tungsten)
163.3
3643
5.65E-06
3.36E-02
TeoremaBuckingham π merupakan salah satu cara menghasilkansetparameterberdimensi.Dengan melakukan analisis dimensional. Sebuah basis untuk ruang vektor yang diberikan simbol dimensi disebut satu set unit fundamental atau dimensi mendasar. Dimensi mendasar seperti M, L, dan T.
M i LjT k …..........……….…... (2) Persamaan (2) merupakan contoh dimensi sesuai dengan vektor (i, j, k). Ketika dijumlah, dikalikan atau dibagi dengan yang lain, unit dimensi mereka juga dikalikan atau dibagi, hal ini sesuai dengan penambahan atau pengurangan dalam ruang vektor. Masing-masing parameterλ·θ·ρharus didefinisikan terlebih dahulu dalam bentuk dimensi dasar. Perhitungan λ ditentukan oleh Cp d ………….…...(3) dimana α merupakan thermal diffusion coefficient, cp merupakan heat capacity, dan d merupakan density. Dimensidasar masing-masing variabel pada parameter λ adalah sebagai berikut:
L2 T
………….…............. (4)
L2 cp 2 T M L3
d
………….......…...(5)
………….................(6)
Sedangkandimensi dasar θ dan ρ adalah
T ………….…...............(7)
ML3 T 3I 2
…………..............(8)
Untuk melihat keterkaitan kekerasan dengan teori λ·θ·ρ, kekerasan (Hv) pun harus didefinisikan dimensi dasarnya.
Hv
M LT 2
………….......…...(9)
Prosiding KNEP IV 2013 • ISSN 2338 - 414X
254
Selanjutnya dimensional dasar dari variabel-variabel di atas dimasukan dalam matrikdimensionaldengan ketentuan variabel fisik sebagai kolom, dan dimensi dasar sebagai baris.seperti terlihat pada persamaan (9)
1 0 0 1 1 2 2 3 M 2 1 2 0 0 0 1 0 0 0 0 0
2 0 2 0 3 0 0 1 2 0
………….…...(10)
Sehingga, konstanta dimensional dari teorema Burckingham π nantinya didapat dalam bentuk
Hva a c p a d a a a 1
Untuk mendapatkan vektor
2
3
4
5
6
………….…...(11)
a a1 , a2 , a3 , a4 , a5 , a6 ………….…......(12)
dibutuhkan produk matrik M atas hasil vektor nol. Dalam aljabar linear, vektor ini dikenal sebagai Kernel dari matriks dimensi. Matrik Kernel berupa
(a1 , a2 , a3 , a4 , a5 , a6 ) R6
di mana:
a1 1 a 0 2 a 1 a 3 ………….…...................(13) a4 1 a5 0 a6 1 Matrik M dieliminasi dengan metoda Gauss-Jordan sehingga didapat matrik reduced row echelon form:
1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0
0 0 0 0 1
a1 1 0 a2 0 0 a 1 0 3 a 1 0 4 a 0 0 5 a6
………….…...(14)
Dari pesamaan (14) nilai vektor a adalah
a1 1 a 0 2 a 1 a 3 …………............…...(15) a4 1 a5 0 a6 1
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
255
Sehingga persamaan (11) menjadi
Hv1 0c p1d 1 0 1 ………….…... (16) Tabel 2. Data kekerasan 12 material berdasarkan urutan No Material λ.θ.ρ (WΩ) Hv (pa) 1
Al (aluminum)
4.51E-03
1.67E+08
2
Ag (silver)
8.02E-03
2.51E+08
3
Br (brass)
8.95E-03
9.10E+07
4
Cu (copper)
9.24E-03
3.69E+08
5
Ni ( nickel)
1.15E-02
6.38E+08
6
Fe (steel)
1.34E-02
1.20E+08
7
Pt (platinum)
1.50E-02
5.49E+08
8
Ti (titanium)
1.83E-02
9.70E+08
9
SS (stainless steel)
1.95E-02
1.80E+08
10
Ta (tantalum)
2.22E-02
8.73E+08
11
Mo (molybdenum)
2.27E-02
1.53E+09
12
W (tungsten)
3.36E-02
3.43E+09
Hv
Teori λ·θ·ρ terhadap Kekerasan 4.00E+09 3.50E+09 3.00E+09 2.50E+09 2.00E+09 1.50E+09 1.00E+09 5.00E+08 0.00E+00 0.00E+00
R² = 0.7274
1.00E-02
2.00E-02
3.00E-02
4.00E-02
λ.θ.ρ Gambar 1. Kekerasan dari material benda kerja yang berbeda berdasarkan teori
3. Hasil dan Diskusi Dari analisa dimensional yang telah dilakukan,diketahui bahwa ada beberapa variabel yang menghubungkan antara Teori λ·θ·ρ dengan kekerasan, yaitu heat capacity, density, dan melting point dari sebuah material. Logam yang memiliki titik leleh tinggi, kekuatan ikatan logamnya lebih kuat dan laju keausannya pun rendah [7] dan tentunya berkaitan erat dengan metallic bonding sebagai bentuk pengaruh dari density sebuah material. Jika salah satu dari 12 material tersebut dijadikan sebagai tool electrode-nya, maka dengan mengetahui nilai koefisienkorelasiantara kekerasan dengan teori λ·θ·ρ, efisiensi permesinan dengan EDM dapat tercapai. Seperti dalam menentukan kedalaman potong pada saat permesinan. Menggunakan Cu sebagai tool electrode-nya tidak akan jauh meleset dari pengaturan awal kedalaman potong dibandingkan jika menggunakan Al. Hal ini disebabkan karena Cu lebih keras dari pada AL. Dengan kata lain laju keausan Al lebih tinggi dibandingkan Cu.
4. Kesimpulan Perlu adanya tambahan variabel lain dalam menganalisa hubungan kekerasan dengan Teori λ·θ·ρ agar diperoleh formula matematika yang lebih tepat. Sehingganya dapat memberikan sumbangan ilmu kepada industri yang menggunakan EDM. Dengan mengetahui nilaikekerasan materialbaik itu sebagai benda kerja maupun tool electrode,laju keausan material tersebut dapat diprediksi yang akan berdampak pada keefisienan waktu dalam memasukan nilai parameter pemotongan.
Prosiding KNEP IV 2013 • ISSN 2338 - 414X
256
Daftar Pustaka [1] Ho KH, Newman ST, International Journal of Machine Tools and Manufacture 43:1287-1300, 2003. [2] Mahardika M, Tsujimoto T, Mitsui K, A new approach on the determination of ease of machining by EDM processes, International Journal of Machine Tools & Manufacture 48:746–760, 2008. [3] Mohri N, Fukusima Y, Fukuzawa Y, Tani T, Saito N, Layer generation process on work-piece in electrical discharge machining, Annals of the CIRP 52(1):157–160, 2003. [4] Mohri N, Fukuzawa Y, Tani T, Sata T, Some considerations to machining characteristics of insulating ceramics, Annals of the CIRP 51(1):161–164, 2002. [5] Mohri N, Suzuki M, Furuya M, Saito N, Electrode wear process in electrical discharge machining, Annals of the CIRP 44(1):165–168, 1995. [6] Berghausen PE, Brettschneider HD, Davis MF, Electrodischarge Machining Program, The cincinnati milling machine Co., Document AD0423199 for the US Department of Commerce, 1963. [7] Kapoor S, Liu R, Wu XJ, Yao MX, Temperature-Dependence of Hardness and Wear Resistance of Stellite Alloys, World Academy of Science, Engineering and Technology 67, 2012.
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
257
Prosiding KNEP IV 2013 • ISSN 2338 - 414X
258
