STUDI EXPERIMEN PENGARUH KEKERASAN MATERIAL TEHADAP KARATERISTIK PERMUKAAN BENDA KERJA PADA PROSES BUBUT Rosehan ∗ E-mail:
[email protected] ABSTRACT The machining process are included to determine cutting tools and machining parameters for the raw materials. This machining processes will determining the surface quality of the work piece. The machining parameters are obtainable from CAD/CAM or CNC system, automatically. if the application program is not including the database, this machining parameters should get as manual. Surface roughness of the work pieces as surface characteristic will be very significant to design the part of machine. Many factors that have effect for surface characteristic, such as; machining parameters, tool wear, cutting force, tool geometry, temperature and raw material hardness. This research about the effect of surface roughness against raw material hardness. The data of this research base on surface roughness, the load of respective axis and chips thickness with the same machining parameters, and to analyze the effect of raw material hardness against surface roughness. Keywords: surface roughness, material hardness
PENDAHULUAN Parameter pemesinan secara teoritis dapat dikalkulasi menggunakan persamaan yang sudah ada, namun untuk memastikan hasil dari proses pemesinan seperti halnya kualitas permukaan benda kerja tertentu tidak dapat diprediksi dengan cara teoritis. Kualitas permukaan merupakan salah satu dari karateristik permukaan benda kerja yang diukur dengan tingkat kekasaran permukaan. Karateristik suatu permukaan berperanan penting dalam perancangan elemen mesin. Secara eksperimental kecepatan potong (Vc) berpengaruh terhadap kekasaran permukaan (Ra) benda kerja, pada kecepatan potong antara 600 m/min sampai 1350 m/min, kekasaran permukaan menurun tajam dan tidak terpengaruh dengan geometri pahat [1]. Dan berdasarkan suatu simulasi dinamik yang merupakan fungsi kecepatan potong, kedalaman potong (ap), gerak makan (fn), radius pahat (rβ) dan frekwensi pribadi (x). dapat didefinisikan profil puncak ke profil dasar (hmax) [2]. Pada makalah ini dibahas pengaruh material terhadap kekasaran permukaan benda kerja, dengan menggunakan parameter dan pahat potong yang sama untuk dua macam material benda uji, sehingga diharapkan dapat menganalisis data yang diperoleh dari pengujian. TINJAUAN PUSTAKA 1.
Kekasaran permukaan Kekasaran permukaan dihasilkan oleh proses pemesinan adalah pengaruh kombinasi dari dua bagian terpisah, yaitu: - Kekasaran ideal (ideal roughness), yang diakibatkan dari geometri pahat dan gerak makan (feed) terjadi ketidakrataan yang diakibatkan oleh proses pemesinan. - Kekasaran sesungguhhnya (natural roughness) yang terjadi, diesbabkan oleh beberapa faktor, selain geometri pahat dan gerak makan, juga karena formasi BUE (Built-Up Edge) dan getaran pada mesin itu sendiri.
1.1. Kekasaran Ideal ∗
Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Tarumanagara.
1
Kekasaran ideal menunjukan hasil akhir yang baik dapat diberikan oleh proses pemesinan, sesuai dengan geometri pahat dengan menggunakan pahat tanpa radius atau pahat radius [3]. Tinggi maksimum ketidakrataan dapat dihitung dengan. persamaan: Tinggi maksimum, dengan pahat tanpa radius [4]: fn hmax = cot κ + cot γ (1) Tinggi maksimum, dengan pahat radius [3]: fn2 h max = 8 ⋅ rβ (2) 1.2. Kekasaran sesungguhnya Pada operasi sebenarnya, beberapa variasi faktor yang merugikan mempengaruhi hasil akhir. Diantaranya yang sangat penting adalah pembentukan dari BUE dan getaran. Bila kondisi pemotongan dipilih dengan tepat, chatter (getaran) dapat dihindari. Setelah formasi BUE tergantung pada kondisi pemotongan (kering atau basah) dan kecepatan potong itu diperkirakan. Untuk suatu kondisi pemotongan, kekasaran sesungguhnya akan berubah-ubah terhadap kecepatan potong. Kecuali untuk kecepatan potong sangat rendah, intensitas formasi BUE berkurang terhadap kecepatan potong, dan juga tinggi maksimum dari ketidakrataan permukaan juga diakibatkan penurunan kecepatan potong [3]. Nilai hmax didapat berdasarkan pada suatu simulasi sebagaimana ditunjukan pada persamaan berikut ini [2]: Untuk x lebih besar 150 Hz: 2 124.3 ⋅ f n hmax = rβ 1.3
(3) Parameter permukaan
Untuk memperoleh profil suatu permukaan, maka jarum peraba (stylus) dari alat ukur harus digerakkan mengikuti lintasan yang berupa garis lurus dengan jarak yang telah ditentukan terlebih dahulu. Panjang lintasan ini disebut dengan panjang pengukuran (tranversing length). Sesaat setelah jarum bergerak dan sesaat sebelum jarum berhenti maka secara elektronis alat ukur melakukan perhitungan berdasarkan data yang dideteksi oleh jarum peraba. Bagian dari panjang pengukuran dilakukan analisis dari profil permukaan disebut dengan panjang sampel (sampling length). Berdasarkan profil-profil seperti pada gambar, maka dapat didefinisikan beberapa parameter permukaan, yaitu yang berhubungan dengan dimensi pada arah tegak, [8]: 1) kedalaman total (peak to valley height/total height), Rt (µm); adalah profil referensi profil tengah jarak antara profil referensi dan R referensi dasar, profil terukur 2) kedalaman perataan (depth of profil dasar surface smoothness/peak to mean panjang sampel, L(mm) line), Rp (µm); adalah jarak ratarata antara profil referensi dengan profil tengah, [8] Gambar 1. Ilustrasi profil permukaan p
3) kekasaran rata-rata aritmetis (mean roughness index/center line average, CLA), Ra (µm); adalah harga rata-rata aritmetis dari harga absolutnya jarak antara profil terukur dengan profil tengah, Tabel 1. Beberapa profil teoritis dengan harga parameter [8] 2
Bentuk profil teoritis
Rp
Ra
Rg
Rt
Rt
Rt
Ra
0.5
0.318
0.353
1.11
Rg
profil sinusiodal profil segitiga profil parabolis orde ke 2
0.5
0.25
0.289
1.15
0.33 0.667
0.256 0.256
0.298 0.298
1.16 1.16
profil parabolis orde ke 4
0.2 0.8
0.214 0.214
0.266 0.266
1.23 1.23
profil distribusi gauss
0.5
0.25
0.33
1.25
4) kekasaran rata-kwadratis (root mean square height), Rg (µm); adalah akar dari jarak kwadrat rata-rata antara profil terukur dengan profil tengah. Secara teoritis dapat dimisalkan bentuk suatu profil permukaan, kemudian meng-hitung parameter permukaan berdasarkan rumus matematisnya. Tabel 1. berikut ini adalah contoh beberapa bentuk profil teoritis dengan perbandingan harga-harga parameter.
2. Analisa Model Regresi Garis regresi populasi dalam praktek tidak dapat ditentukan secara tepat, oleh karena itu perlu dicari estimatsi dari garis tersebut dengan menggunakan data yang ada. Sehingga garis estimasi dapat dihitung dengan persamaan eksponen sebagai berikut;
y = c ⋅ e b⋅ x (4) Koefisien determinasi R2, merupakan proporsi variabilitas dependen dari sampel yang diterangkan oleh hubungan linier dengan variabel independen. Dan nilai R2 adalah kuadran koefisien korelasi sampel. Koefisien determinasi R 2 = 1 − (SSE SST ) (5) di mana: SSE = (Yi − Yˆi ) 2
∑
dan SST = (
∑Y
i
2
) − ((
∑Y ) I
2
/ n)
Sehingga untuk mencari hubungan antara x dan y dapat digunakan model regresi. Untuk itu perlu dicari nilai estimasi-nya diperoleh menggunakan prosedur yang sudah dibahas atau juga digunakan program komputer. METODE PENELITIAN Penelitian ini dititik beratkan pada proses pembubutan dengan berbagai kecepatan potong terhadap material benda kerja berbentuk silindris, dengan tujuan untuk memperoleh korelasi antara kekasaran permukaan dan material benda kerja. Penelitian ini terdiri dari tiga tahap percobaan, yaitu: 1) Percobaan pertama, melakukan proses pembubutan memanjang dengan parameter, kedalam potong (ap) konstan dan gerak makan sedangkan kecepatan potong (Vc) bervariasi, melakukan pembacaan beban sumbu-sumbu mesin. 2) Percobaan Kedua, melakukan pengukuran terhadap benda kerja dan melakukan analisis terhadap data yang diperoleh dari hasil pengukuran. 3) Percobaan Ketiga, melakukan pengukuran tebal geram dari hasil pemotongan. 1.
Alat dan material digunakan
Alat digunakan dalam penelitian ini adalah mesin bubut CNC, alat ukur kekasaran permukaan, outside micrometers, pahat potong dan material benda kerja.
3
1.1 Data alat: 1.1.1. Mesin perkakas Mesin bubut CNC Tipe Kontrol
: Mazak : Turn 8N : Mazatrol T Plus
1.1.2. Alat ukur kekasaran Pembuat Tipe Cut-off length
: Mitutoyo : Mitutoyo / Surftest-211 : 0.25 mm, 0.8 mm, dan 2.5 mm
1.2 Data pahat: Pembuat / Material Kode sisipan / Grade Kode pemegang pahat
: Sandvik Coromont / Cemented Carbide : CNMG 12 04 08-WF / New GC4015 : PCLNR 2020K12
1.3 Material benda kerja Tabel 2. Data material benda kerja Material Kekerasan Tegangan tarik Bentuk Dimensi
S25C 85 BHN 283 N/mm2 silindris dia. 90 mm, panjang 160mm
S50C 177 BHN 297 N/mm2 Silindris dia. 90 mm, panjang 160mm
2. Parameter pemesinan: Kecepatan potong (Vc) Gerak makan (fn) Kedalaman potong (ap) Diameter material (d) Panjang potong (L) Kriteria penggantian pahat
: 600 m/min s/d 1350 m/min : 0.2 mm/r : 0.5 mm : 58 mm s/d 88 mm : 80 mm : beban pemotongan
PENGOLAHAN DATA Mesin perkakas yang digunakan dalam mengerjaan akhir (finishing) pada proses pemesinan pembubutan memanjang (turning) digunakan mesin bubut CNC dengan kontrol mesin dilengkapi kontrol beban pada sumbu-sumbunya. 1.3. Data hasil pengujian Data hasil pengujian berikut ini adalah data hasil pembacaan rata-rata dari lima sampel pengukuran setiap percobaan yang dilakukan. Percobaan dilakukan sebanyak delapan kali untuk setiap tingkat kecepatan potong. Data pengamatan pada tabel 3 merupakan hasil rata-rata.
4
Tabel 3. Data pengamatan material kekerasan tegangan tarik
material kekerasan tegangan tarik
: S25C : 85 BHN : 283 N/mm2
: S50C : 177 BHN : 597 N/mm2
No.
Vc [m/min]
Px [%]
Pz [%]
Ps [%]
Ra’ [mm]
hc [mm]
Px [%]
Pz [%]
Ps [%]
Ra” [mm]
hc [mm]
1
1350
10.90
15.30
103.00
0.28
0.322
15.90
15.90
120.38
0.32
0.333
2
1300
11.00
15.40
104.00
0.34
0.330
16.00
14.60
114.63
0.34
0.337
3
1250
11.10
15.10
102.00
0.44
0.333
16.10
14.00
117.25
0.41
0.341
4
1200
11.30
15.00
97.50
0.61
0.345
16.40
14.10
115.50
0.57
0.351
5
1150
11.50
14.30
95.60
0.63
0.353
16.60
14.90
108.00
0.62
0.342
6
1100
11.40
14.30
89.40
0.66
0.363
17.00
13.30
104.38
0.66
0.349
7
1050
12.10
14.00
85.00
0.69
0.359
17.60
12.50
98.75
0.77
0.364
8
1000
12.30
14.10
82.50
0.70
0.363
18.60
12.40
97.38
0.82
0.365
9
950
12.40
12.80
79.30
0.70
0.388
19.00
12.40
94.50
0.88
0.361
10
900
11.90
13.30
76.10
0.72
0.378
19.80
12.00
88.63
0.94
0.351
11
850
12.00
12.50
72.90
0.75
0.380
19.10
12.00
85.00
0.98
0.381
12
800
12.50
12.30
69.10
1.25
0.413
19.80
11.90
80.75
1.00
0.383
13
750
12.40
11.80
65.00
1.29
0.413
20.10
12.30
79.38
1.07
0.384
14
700
12.60
11.90
62.10
1.40
0.387
21.90
11.50
65.50
1.11
0.389
15
650
12.80
11.80
56.90
1.32
0.389
21.40
11.60
62.38
1.28
0.378
16
600
13.10
12.00
52.80
1.24
0.395
22.20
11.40
57.40
1.38
0.383
1.4.
Data prediksi
Menggunakan persamaan (4), dapat dihitung data prediksi seperti pada tabel 4. berikut ini: Tabel 4. Data Prediksi material kekerasan tegangan tarik
: S25C : 85 BHN : 283 N/mm2
material kekerasan tegangan tarik
: S50C : 177 BHN : 597 N/mm2
No.
Vc [m/min]
Px [%]
Pz [%]
Ps [%]
Ra’[mm]
hc [mm]
Px [%]
Pz [%]
Ps [%]
Ra” [mm]
hc [mm]
1
1350
11.38
15.49
134.90
0.36
0.328
14.97
14.95
151.62
0.39
0.337
2
1300
11.50
15.18
125.78
0.40
0.333
15.35
14.65
141.37
0.43
0.340
3
1250
11.61
14.88
117.28
0.44
0.338
15.74
14.36
131.81
0.47
0.344
4
1200
11.73
14.59
109.35
0.48
0.343
16.13
14.08
122.90
0.51
0.347
5
1150
11.85
14.30
101.96
0.53
0.348
16.54
13.80
114.59
0.56
0.351
6
1100
11.97
14.01
95.06
0.59
0.353
16.96
13.53
106.84
0.61
0.354
7
1050
12.09
13.74
88.64
0.64
0.358
17.39
13.26
99.62
0.67
0.358
8
1000
12.21
13.46
82.64
0.71
0.364
17.83
12.99
92.88
0.73
0.361
9
950
12.33
13.20
77.06
0.78
0.369
18.28
12.74
86.60
0.80
0.365
10
900
12.46
12.94
71.85
0.86
0.375
18.74
12.49
80.75
0.88
0.369
11
850
12.58
12.68
66.99
0.94
0.381
19.22
12.24
75.29
0.96
0.372
12
800
12.71
12.43
62.46
1.04
0.386
19.71
12.00
70.20
1.05
0.376
13
750
12.83
12.18
58.24
1.14
0.392
20.20
11.76
65.45
1.15
0.380
14
700
12.96
11.94
54.30
1.25
0.398
20.75
11.53
61.03
1.26
0.384
15
650
13.09
11.71
50.63
1.38
0.404
21.24
11.30
56.90
1.38
0.388
16
600
13.23
11.47
47.21
1.51
0.410
21.78
11.07
53.06
1.51
0.391
1.5.
Kekasaran permukaan rata-rata
Kekasaran permukaan pada tabel 4. dengan kekerasan material 85 BHN dan 177 BHN dilakukan perhitungan nilai tengah atau nilai rata-rata pada kondisi dan parameter pemotongan yang sama, untuk pemeriksaan dihitung persentasi penyimpangan terhadap nilai tengah, menggunakan persamaan berikut: Kekasaran permukaan rata-rata:
Ra =
Ra '+ Ra " 2
(6)
5
di mana:
Ra’ Ra”
: Kekasaran permukaan material 85 BHN : Kekasaran permukaan material 177BHN
∆Ra = ( Ra '− Ra " )( Ra '− R " )
Penyimpangan: (7)
E∆ =
Persentasi penyimpangan:
∆Ra ⋅ 100% R
(8) Hasil perhitungan seperti pada tabel berikut: Tabel 5. Hasil perhitungan nilai tengah dan penyimpangan kekasaran permukaan
No. 1
Vc [m/min] 1350
2
1300
3
1250
4 5
Material Kekerasan Kekerasan 85 BHN 177 BHN Ra” [µm] Ra’ [µm]
Hasil perhitungan Kekasaran rata-rata Ra [µm] 0.375
Penyimpangan ∆Ra [µm] 0.015
E∆ [%] 4.000
0.36
0.39
0.40
0.43
0.415
0.015
3.614
0.44
0.47
0.455
0.015
3.297
1200
0.48
0.51
0.495
0.015
3.030
1150
0.53
0.56
0.545
0.015
2.752
6
1100
0.59
0.61
0.600
0.010
1.667
7
1050
0.64
0.67
0.655
0.015
2.290
8
1000
0.71
0.73
0.720
0.010
1.389
9
950
0.78
0.80
0.790
0.010
1.266
10
900
0.86
0.88
0.870
0.010
1.149
11
850
0.96
0.950
0.010
1.053
12
800
1.04
1.05
1.045
0.005
0.478
13
750
1.14
1.15
1.145
0.005
0.437
14
700
1.25
1.26
1.225
0.005
0.398
15
650
1.38
1.38
1.380
0.000
0.000
16
600
1.51
1.51
1.510
0.000
0.000
0.94
ANALISA 1.
Beban pemesinan
Beban pemesinan sangat berarti sekali pada karateristik dari proses pemotongan, beban pemesinan ini memberikan informasi beban mekanik pada pahat potong dan juga energi dipindahkan pada proses pemotongan. Pengukuran beban pemesinan merupakan fungsi kecepatan potong, yang diambil dari beban terhadap sumbu X, sumbu Z, dan poros utama seperti pada tabel 6, gambar 2 dan 3. Tabel 6. Perbandingan beban pada sumbu X, Z dan poros utama terhadap kecepatan potong. Vc [m/min] 600 1000 1350
Px [%] 13.23 12.21 11.38
Material 85 BHN Pz [%] 11.47 13.20 15.49
Ps [%] 47.21 77.06 134.90
Px [%] 22.70 18.59 15.60
Material 177 BHN Pz [%] 11.37 12.82 14.24
Ps [%] 53.06 92.88 151.62
Pada gambar 2 dan 3, terlihat seperti pada tabel 6, Beban sumbu Z dan beban poros utama hampir tidak mengalami kenaikan yang berarti. Sedangkan beban sumbu X kenaikan sangat berarti. Jika pahat telah mengalami keausan, maka beban sumbu X meningkat sampai beberapa kali. Beban sumbu Z dan beban poros utama meningkat sedikit yang seharusnya menurun pada saat kecepatan potong turun. Dari beban sumbu X, Z dan poros utama, ditentukan penggantian pahat dilakukan.
6
Px [%] Expon. (Px [%])
Pz [%] Expon. (Pz [%])
Px [%] Expon. (Px [%]) 23
R2 = 0.9437
15.00
Beban sumbu; Px, Pz [%]
Beban sumbu; Px, Pz [%]
16.00
Pz [%] Expon. (Pz [%])
14.00 13.00 12.00 11.00 R2 = 0.8969
10.00 500
650 800 950 1100 1250 Kecepatan potong; Vc [m/min]
21
R 2 = 0.9642
19 17 15 R2 = 0.857
13 11 9 500
1400
650
800 950 1100 1250 Kecepatan potong; Vc [m/min]
1400
a. Material 85 BHN b. Material 177BHN Gambar 2. Beban sumbu X, Z terhadap kecepatan potong Expon.(Ps [% ])
Ps [% ] 140
110
130 Beban poros utama; Ps
Beban poros utama; Ps [%]
Ps [% ]
120
100 90 80 70
2
R = 0.9771
Expon.(Ps [% ])
120 110 100 90 80 70
60
R 2 = 0.9364 60
50 500
650
800 950 1100 1250 Kecepatan potong; Vc [m/min]
50 500
1400
650
800 950 1100 Kecepatan potong;V c [m /m in]
1250
1400
a. Material 85 BHN b. Material 177BHN Gambar 3. Beban poros utama terhadap kecepatan potong Pengurangan beban sumbu Z (Pz) pada kecepatan potong tinggi berpengaruh positip terhadap kehalusan permukaan pada kasus gerak makan memanjang. Penurunan beban sumbu Z berpengaruh dengan pengurangan beban mekanik pada pahat potong di zona geser pada tepi potong (cutting edge) pahat. 2.
Sudut geser
Sudut geser merupakan tempat terjadi proses geser terus menerus setiap mulai memotong pada bentuk yang baru, yang merupakan proses deformasi plastis. Sebelum terbentuk deformasi plastis pada benda kerja terlebih dahulu terjadi proses yield, yaitu antara elastis dan plastis. Semakin besar sudut geser terbentuk maka lapisan yield akan semakin mendekati titik potong pahat. Sudut geser diperoleh dari data tebal geram terpotong. Tebal geram dihasilkan sangat tergantung pada kecepatan potong lihat pada α tabel 2 Data penelitian. Berdasarkan data tebal (90°-φ+α) hc geram dapat dihitung sudut geser, kecepatan Vg Vs geram dan kecepatan geser. Dengan (90°) α h φ φ menggunakan persamaan berikut: Vc Rasio pemampatan tebal geram [3]: λ h = h / hc (9) Gambar 4. Skema ilustrasi pembentukan geram dan diagram kecepatan. Sudut geser [3]: λ ⋅ cos α tan φ = h 1 − λh ⋅ sin α (10 maka kecepatan geram (Vg) dan kecepatan geser (Vs) dapat dihitung dengan persamaan berikut: Kecepatan geram [7]:
7
Vg = Vc ⋅ λh (11)
Kecepatan geser [8]:
Vs =
Vg ⋅ cos α sin φ
(12) Dari persamaan di atas dapat dihitung sudut geser, kecepatan geram dan kecepatan geser, seperti pada tabel 7 di bawah ini: Tabel 7. Perbandingan kecepatan geram dan kecepatan geser pada kedua material. Vc [m/min] 600 1000 1350
Material 85 BHN Vg [m/min] Vs [m/min] 292.68 649.0 549.59 1106.9 823.17 1531.4
φ [ o] 26.737 29.68 32.427
Material 177 BHN Vg [m/min] Vs [m/min] 306.91 673.9 554.02 1143.2 801.20 1521.0
φ [ o] 27.10 28.98 31.70
Dari tabel 7; terlihat sudut geser, kecepatan geram, kecepatan geser dari kedua material tidak begitu berbeda. Pengaruh kecepatan potong sangat berarti sekali pada kecepatan geram dan kecepatan geser. Kecepatan geram jauh lebih kecil dari kecepatan potong ini disebabkan oleh terjadinya pemampatan geram pada zona geser. Sedangkan kecepatan geser dari hasil penjumlahan vektor kecepatan geram dan kecepatan potong dengan sudut geser yang terbentuk relatif terhadap benda kerja. Bila dibandingkan pada kecepatan 600 m/min, maka pada kecepatan potong 1350 m/min kenaikan terjadi pada sudut geser, kenaikan sudut geser mengakibatkan kenaikan pada kecepatan geser. Kecepatan geser lebih besar dibandingkan dengan kecepatan potong, ini disebabkan sudut geram negatif empat derajat, terlihat pada tabel 7. 3.
Kekasaran permukaan
Seperti yang telah dibahas kekasaran permukaan sangat dipengaruhi oleh geometri pahat, pengaruh ini disebut dengan kekasaran permukaan ideal. Kekasaran sesungguhnya diakibatkan banyak faktor antara lain, kecepatan potong, geometri pahat, parameter pemesinan, kekerasan material benda kerja dan kondisi pemotongan. Dengan membandingkan kedua material yang berbeda, nilai kekasaran permukaan terjadi tidak begitu berarti perbedaannya, terlihat pada tabel 5. dan gambar 5. Ra [um ]
Expon.(Ra [um ])
Ra [um ]
Kekasaran permukaan; Ra
Kekasaran permukaan; Ra
1.40 1.25 R 2 = 0.8877
1.10 0.95 0.80 0.65 0.50 0.35 0.20 500
Expon.(Ra [um ])
1.6
1.55
650
800 950 1100 1250 Kecepatan potong;V c [m /m in]
1.4
1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 500
1400
R 2 = 0.929
1.2
650
800 950 1100 Kecepatan potong;V c [m /m in]
1250
1400
a. Material 85 BHN b. Material 177BHN Gambar 5. Kekasaran permukaan terhadap kecepatan potong Mengingat kekasaran permukaan terjadi bukan merupakan kekasaran ideal, maka persamaan 1 dan 2 tidak dapat digunakan untuk memprediksi kekasaran sesungguhnya. Salah satu pengaruh kekasaran permukaan adalah kekerasan material benda kerja, ini terlihat pada tabel 5. Perbedaan kekasaran permukaan antara kedua material tidak begitu besar, berkisar antara 0% sampai 4% terhadap nilai rata-rata. Kekasaran permukaan rata-rata untuk material dengan kekerasan antara 85 BHN dan 177 BHN dapat dilihat pada tabel 5, menggunakan trendline program Excel dapat diperoleh persamaan berikut:
8
y = (4.5979) ⋅ e ( 0.0019⋅ x ) KESIMPULAN 1. 2. 3.
Kualitas akhir permukaan untuk kedua material sedikit berbeda (lihat tabel 5. dan gambar 5), dimana kecepatan geser dan sudut geser geram pada tingkat kecepatan yang diuji tidak terlalu berbeda (lihat tabel 7). Sudut geser sedikit meningkat akibat kecepatan potong pada kedua material. Hal ini yang mengakibatkan pengaruh terhadap kekasaran permukaan pada kedua benda kerja tidak terlalu berbeda. Kekasaran permukaan material baja carbon kekerasan 85 BHN sampai 177BHN pada kecepatan potong antara 600 m/min sampai 1350 m /min dengan persentasi penyimpangan ± 4%, sebagai berikut: Ra = (4.5979) ⋅ e ( 0.0019⋅Vc )
DAFTAR PUSTAKA [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]
Rosehan, Pengaruh kecepatan potong tinggi terhadap kualitas permukaanbenda kerja pada proses bubut, Jurnal Ilmiah Teknik Mesin POROS, Vol. 4 No. 2 (2001) Jang. D.Y. and Seireg. A, Machining Parameter Optimization for Specified Surface Condition, Journal Engineering for Industry, Vol. 114, (1992) Ghosh. A. end Mallik A.K. Manufacturing Science, Ellis Horwood Limited, England, (1986) Venkatesh. V.C, Kattan. I.A, Hoy. D, Ye. C.T. and Vankirk. J.S, An Analysis Cutting Tools with Negative Side Cutting Edge Angles, Journal Materials Processing Technology, Vol. 58, (1996) Mazak, Operating Manual for Quick Turn 8 N, Yamazaki Mazak Corporation, publication no. H147SG0010E, (1994) Sandvik Coromant, Metalworking Products Turning Tools, Denmark, Stibo Graphic, (2001) Kalpakjian. S., Manufacturing Engineering and Technology, Addison Wesley Publishing Company, Chicago, (1995) Rochim Taufiq, Teori & Teknologi Proses Pemesinan. Bandung, FTI ITB, (1993)
DAFTAR SIMBOL
α γ κ λh φ ap d fn h hc hmax L
: sudut geram : sudut sudut potong bantu : sudut.potong utama : rasio pemampatan geram : sudut geser : kedalaman potong : diameter : gerak makan : tebal geram sebelum dipotong : tebal geram : tinggi maksimum ketidakrataan : panjang potong
[ °] [ °] [ °]
Px Ps Pz Ra Rg Rp Rt rβ Vc Vf Vg Vs
[ °] [mm] [mm] [mm/r] [mm] [mm] [µm] [mm]
9
: beban sumbu X : beban poros utama : beban sumbu Z : kekasaran permukaan : kekasaran rata-kwadratis : kedalaman perataan : kedalaman total : radius pahat : kecepatan potong : kecepatan gerak makan : kecepatan alir geram : kecepatan geser
[%] [%] [%] [µm] [µm] [µm] [µm] [mm] [m/min] [m/min] [m/min] [m/min]
