SIDANG TUGAS AKHIR METALURGI TEKNIK MESIN - ITS

SIDANG TUGAS AKHIR METALURGI TEKNIK MESIN - ITS

PENGARUH PROSES PEMOTONGAN MENGGUNAKAN WIRE-EDM TERHADAP LAPISAN RECAST DAN HEAT AFFECTED ZONE (HAZ) PADA BAJA HIGH SPEED STEEL (HSS) BOHLER MO RAPID EXTRA 1200 : SANDI SUBAKTI 2104 100 054 OLEH

Dosen Pembimbing :

LATAR BELAKANG

 Baja High Speed Steel (HSS) banyak digunakan sebagai produk pahat potong

 Proses pemotongan baja HSS dengan menggunakan wire-EDM

 Timbulnya lapisan baru pada permukaan baja HSS akibat proses pemotongan dengan menggunakan wire-EDM

TUGAS AKHIR

RUMUSAN MASALAH

Pada penelitian kali ini akan diamati pengaruh dari pemotongan Baja High Speed Steel (HSS) dengan menggunakan wire-EDM terhadap tebal lapisan recast, Heat Affected Zone (HAZ), nilai kekerasan pada setiap lapisan dan

perubahan metalografi logam.

TUGAS AKHIR

TUJUAN PENELITIAN 1. Untuk mengetahui adanya pengaruh penggunaan wire-EDM pada pemotongan material baja HSS terhadap tebal lapisan recast, heat affected zone, nilai kekerasan pada setiap lapisan yang timbul dan perubahan metalografi logam.

2. Membandingkan perbedaan nilai kekerasan pada setiap lapisan material baja HSS setelah proses pemotongan menggunakan wire-EDM ditinjau dari tiga bagian yaitu bagian atas (upper line), tengah (middle line), dan bawah (lower line).

TUGAS AKHIR

HIGH SPEED TOOL STEEL - Unsur utamanya adalah Tungsten (W) dan Molybdenum (Mo) - Kadar karbon : 0,70% - 1,0% C, untuk beberapa tipe : 1,5% Tabel komposisi kimia baja HSS. Sumber AISI

Gambar Pahat Potong

TUGAS AKHIR

PROSES PEMESINAN EDM Electrical Discharge Machining (EDM) adalah proses pengerjaan material oleh loncatan bunga api listrik diantara dua elektroda yaitu elektroda benda kerja dan elektroda pahat yang memanfaatkan aliran cairan dielektrik selama proses berlangsung (Pandey dan Shan, 1980)

Klasifikasi Proses Pemesinan EDM

Gambar Skema ilustrasi proses wire-EDM

TUGAS AKHIR

PRINSIP DASAR WIRE-EDM

TUGAS AKHIR

MEKANISME PENGERJAAN MATERIAL 1

2

4

3

TUGAS AKHIR

LAPISAN RECAST Lapisan recast adalah lapisan putih pada permukaan benda kerja yang terbentuk akibat pengaruh panas yang ditimbulkan oleh loncatan bunga api listrik (Guitrau, 1997). (a)

(b)

Gambar (a) Struktur material setelah proses pemotongan dengan wire-EDM beserta distribusi kekerasan dari permukaan hingga material induk. (b) Perbedaan tebal lapisan recast.

TUGAS AKHIR

PEMBAGIAN DAERAH PENGUKURAN

(b) (a) Gambar (a) Material /Benda kerja. (b) Terjadinya perbedaan tegangan kawat (wire) dibagian tengah (middle) pada saat proses pemotongan berlangsung.

TUGAS AKHIR

DIAGRAM ALIR

TUGAS AKHIR

FAKTOR-FAKTOR PENELITIAN Faktor Kontrol : a. On time (ON) b. Off time (OFF) c. Arc on time (AN) d. Open voltage (OV) e. Servo voltage (SV)

: 4÷8 (µs) : 12÷18 (µs) : 3÷6 (amp) : 6÷8 (volt) : 38÷45 (volt)

Faktor Konstan : a. Low power (LP) : 10 (AC/DC) b. Arc off time (AFF) : 11 (amp) c. Feedrate override (FR): 14 (mm/sec) d. Wire feed (WF) : 4 (mm/sec) e. Wire Tension (WT) : 8 (g) f. Water flow (WL) : 6 (kg/cm²) g. Feedrate mode (FM) : 0 (servo) h. Feedrate (F) : 1 (mm/min)

Respon : a. Tebal lapisan recast b.Distribusi kekerasan c. Metalografi logam TUGAS AKHIR

BAHAN PENELITIAN Benda kerja Material Kekerasan Dimensi

: Bohler Mo Rapid Extra 1200 : 64,67 HRC : 200 x 25 x 8 mm

Gambar Material benda kerja

Kawat elektroda Seiki Denko HSD-25P-5RT, berbahan kuningan (brass) dengan diameter kawat 0,25 mm

Gambar Kawat elektroda

TUGAS AKHIR

PERALATAN PENELITIAN Mesin Wire-EDM CHMER CW23F Arah Pergerakan : lima sumbu (x,y,z,u,v) Diameter kawat : 0,25 mm Kecepatan kawat maksimal : 250 mm/detik Dimensi meja kerja : 600mm x 400mm

Mesin wire-EDM

Panel kontrol mesin wire-EDM

TUGAS AKHIR

PERALATAN PENELITIAN ALAT UKUR MICROHARDNESS

ALAT UKUR TEBAL RECAST

Microhardness Type HMZ Merk SHIMADZU

Microscope Olympus Type BX 60M

TUGAS AKHIR

PENGUKURAN & PENGAMBILAN DATA Lapisan recast

Material induk

n µm

titik pengukuran tebal lapisan recast , sebanyak 25 titik pada setiap benda kerja n µm

n µm

n µm

Pengukuran Tebal Tipis Lapisan Recast

Pengukuran Distribusi Kekerasan

TUGAS AKHIR

HASIL PENGAMATAN TEBAL RECAST Eksperimen ke- On Time (µs) 1 4 2 4 3 4 4 4 5 4 6 4 7 4 8 4 9 8 10 8 11 8 12 8 13 8 14 8 15 8 16 8

Open Voltage 6 6 6 6 8 8 8 8 6 6 6 6 8 8 8 8

Arc On Time (amp) Off Time (µs) Servo Voltage (volt) Tebal Recast (µm) 3 12 38 4,21 3 18 38 4,11 6 12 38 5,00 6 18 38 4,64 3 12 38 7,05 3 18 38 6,27 6 12 38 8,84 6 18 38 9,94 3 12 45 11,02 3 18 45 9,07 6 12 45 12,17 6 18 45 11,76 3 12 45 13,72 3 18 45 14,17 6 12 45 14,25 6 18 45 14,48

TUGAS AKHIR

Pengaruh Arc On Time & Open Voltage Terhadap Tebal Recast

3

3

6

6

ON Time Open Voltage OFF Time Servo Voltage

: 4 µs :6 : 12 µs : 38 volt


: 4 µs :8 : 12 µs : 38 volt


: 8 µs :6 : 12 µs : 45 volt


: 8 µs :8 : 12 µs : 45 volt

TUGAS AKHIR

Pengaruh Arc On Time, On Time & Servo Voltage Terhadap Tebal Recast

2

2

1 1

38

3

6


: 4 µs : 6 volt : 12 µs : 38 volt


: 8 µs : 6 volt : 12 µs : 45 volt

45

TUGAS AKHIR

Pengaruh Open Voltage, On Time & Servo Voltage Terhadap Tebal Recast

2

2

ON Time Arc On Time OFF Time Servo Voltage

: 4 µs : 3 amp : 12 µs : 38 volt

ON Time Arc On Time OFF Time Servo Voltage

: 8 µs : 3 amp : 12 µs : 45 volt

1

1

38

45 6

8

TUGAS AKHIR

HASIL PENGAMATAN DISTRIBUSI KEKERASAN

Eksperimen ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

On Time Open Voltage Arc On Time (µs) (amp) 4 6 3 4 6 3 4 6 6 4 6 6 4 8 3 4 8 3 4 8 6 4 8 6 8 6 3 8 6 3 8 6 6 8 6 6 8 8 3 8 8 3 8 8 6 8 8 6

Off Time (µs) 12 18 12 18 12 18 12 18 12 18 12 18 12 18 12 18

RECAST HEAT AFFECTED ZONE (HAZ) BASE METAL

Servo Voltage (volt) 38 38 38 38 38 38 38 38 45 45 45 45 45 45 45 45

Recast 13,84 - 32,7 30,17 - 33,16 17,82 - 32,8 42,12 - 47.1 34,75 - 43,2 30,78 - 34,1 21,43 - 39,2 50,24 - 55,42 36,12 - 43,21 35,83 - 50,46 40,11 - 46,2 29,75 - 35,7 30,85 - 42,1 32,43 - 55.6 30,92 - 38,2 31,23 - 57,1

Kekerasan (HRC) HAZ 63,6 - 58,9 64,6 - 60,5 66,5 - 58,3 68,3 - 60,8 67,8 - 62,4 68,5 - 55,1 66,5 - 60,1 66,8 - 62,1 68,2 - 61,4 69,6 - 62,4 68,7 - 61,4 68,5 - 62,7 69,2 - 63,2 69,5 - 63,7 68,1 - 60,1 69,5 - 62,5

Logam Induk 62,3 - 64,5 61,2 - 63 62,2 - 63 63,3 - 65 63,6 - 64,47 63,1 - 63,4 63,9 - 64,7 64,8 - 65 64,8 - 65,3 65,2 - 66 65,1 - 65,22 65,1 - 66,1 65,1 - 65,3 64,9 - 66 64,2 - 64,7 64,2 - 65

: 31,77 – 42,89 HRC : 60,98 – 67,7 HRC : 63,9 – 64,8 HRC

TUGAS AKHIR

DISTRIBUSI KEKERASAN BAGIAN ATAS (UPPER LINE) Spesimen ( atas ) Titik Indentasi HRC 1 42.1 0 49.2 -1 69.6 -2 65.4 -3 65 -4 54.3 -5 60.2 -6 63.4 -7 61.9 -8 63.7 -9 63.9 -10 64.7 -11 65.1 -12 65.7 -13 64.6 -14 65.1 -15 65.3 -16 65.9 -17 66.3 -18 66.3 -19 66.7 -20 65.9 -21 65.2

BAGIAN TENGAH (MIDDLE LINE) Spesimen ( tengah ) Titik Indentasi HRC 1 35.8 0 62.3 -1 67.1 -2 66.5 -3 64.2 -4 58.9 -5 53.7 -6 62.4 -7 63.3 -8 62.1 -9 63.7 -10 64.2 -11 64.7 -12 65.2 -13 64.3 -14 64.5 -15 65.9 -16 66.1 -17 65.2 -18 65.7 -19 66.1 -20 66.6 -21 65.1

BAGIAN BAWAH (LOWER LINE) Spesimen ( bawah ) Titik Indentasi HRC 1 50.4 0 60.3 -1 68.9 -2 66.3 -3 65.4 -4 60.2 -5 63.4 -6 61.7 -7 64.1 -8 64.6 -9 64 -10 64.9 -11 64.4 -12 64.6 -13 64.3 -14 64.5 -15 65.9 -16 65 -17 65.5 -18 66 -19 66.7 -20 65.9 -21 65.3

TUGAS AKHIR

DISTRIBUSI KEKERASAN

GRAFIK BAGIAN ATAS (UPPER LINE)

Eksperimen ke 10

On Time (µs) 8

Open voltage 6

GRAFIK BAGIAN BAWAH (LOWER LINE)

Arc On Time (amp) Off Time (µs) 3 18

Servo Voltage (volt) 45

TUGAS AKHIR

DISTRIBUSI KEKERASAN

GRAFIK GABUNGAN BAGIAN ATAS & BAWAH

Eksperimen ke 10

On Time (µs) 8

Open voltage 6

GRAFIK BAGIAN TENGAH (MIDDLE LINE)

Arc On Time (amp) Off Time (µs) 3 18

Servo Voltage (volt) 45

TUGAS AKHIR

DISTRIBUSI KEKERASAN GRAFIK TREND ANALYSIS GRAFIK BAGIAN ATAS (UPPER LINE)

GRAFIK BAGIAN BAWAH (LOWER LINE)

TUGAS AKHIR

DISTRIBUSI KEKERASAN GRAFIK TREND ANALYSIS GRAFIK GABUNGAN BAGIAN ATAS & BAGIAN BAWAH

GRAFIK BAGIAN TENGAH (MIDDLE LINE)

TUGAS AKHIR

DISTRIBUSI KEKERASAN TEBAL HAZ GRAFIK BAGIAN ATAS (UPPER LINE)

GRAFIK TREND ANALYSIS BAGIAN ATAS (UPPER LINE)

a

b

c

Keterangan : a = Rehardened Layer b = Tempered Layer c = Base Metal

TUGAS AKHIR

DISTRIBUSI KEKERASAN TEBAL HAZ GRAFIK TREND ANALYSIS BAGIAN ATAS (UPPER LINE)

a

b

c

Keterangan : Jarak antar titik indentasi = 0,010 mm Tebal HAZ = 0,080 mm = 80 µm

TUGAS AKHIR

DISTRIBUSI KEKERASAN TEBAL HAZ GRAFIK BAGIAN TENGAH (MIDDLE LINE)

GRAFIK TREND ANALYSIS BAGIAN TENGAH (MIDDLE LINE)

a b c


TUGAS AKHIR

DISTRIBUSI KEKERASAN TEBAL HAZ GRAFIK BAGIAN BAWAH (LOWER LINE)

GRAFIK TREND ANALYSIS BAGIAN BAWAH (LOWER LINE)

a b

c


TUGAS AKHIR

METALOGRAFI LOGAM MARTENSITE TEMPERED

SHEROIDAL CARBIDE

RECAST LAYER

RETAINED AUSTENITE

TUGAS AKHIR

PENUTUP KESIMPULAN 1. Faktor-faktor pada mesin wire-EDM CHMER CW32F yang memiliki kontribusi paling besar dalam menghasilkan tebal recast adalah on time, open voltage, arc on time dan servo voltage. 2. Eksperimen ke-2 memiliki tebal recast paling kecil dengan nilai faktor kontrol : ON Time = 4 µs Open Voltage = 6 volt Arc On Time = 3 amp Off Time = 18 µs Servo Voltage = 38 volt 3. Dari pengujian kekerasan, didapatkan nilai kekerasan yang paling rendah adalah pada lapisan recast, dengan nilai kekerasan sebesar 31,77 – 42,89 HRC, dan nilai kekerasan yang paling tinggi adalah pada Heat Affected Zone (HAZ), dengan nilai kekerasan sebesar 60,98 – 67,7 HRC.

TUGAS AKHIR

PENUTUP SARAN

1. Untuk penelitian selanjutnya, dapat menggunakan parameter tebal benda kerja yang berbeda-beda, sehingga dapat diketahui apakah ada pengaruh terhadap tebal lapisan recast dan heat affected zone (HAZ) 2. Untuk penelitian selanjutnya, jarak antar pemotongan tidak harus sama, bisa divariasikan satu dengan yang lain.

TUGAS AKHIR

SIDANG TUGAS AKHIR METALURGI TEKNIK MESIN - ITS

TERIMA KASIH ATAS PERHATIAN DAN DUKUNGANNYA METALURGI - TEKNIK MESIN ITS

SIDANG TUGAS AKHIR METALURGI TEKNIK MESIN - ITS

Recommend Documents