iii. metodologi penelitian a. tempat penelitiandigilib.unila.ac.id/11379/13/bab 3.pdfiii. metodologi...
Post on 02-May-2019
226 Views
Preview:
TRANSCRIPT
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Lab.Proses Produksi, CNC dan material teknik
Jurusan Teknik mesin Universitas Lampung untuk pengukuran suhu luaran
vortex tube, proses pembubutan specimen uji dan proses pengukuran keausan
mata pahat.
B. Alat Dan Bahan
Adapun bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah:
1. Material baja karbon rendah ST41 dengan nilai kekerasan 44,70 HRA
(142,50 BHN). Dalam penelitian ini material yang digunakan adalah
panjang 50 cm dan diameter 5,80 cm.
Benda uji pada penelitian ini adalah baja karbon rendah, faktor utama
yang mempengaruhi sifat dari baja karbon adalah kandungan karbon dan
mikrostruktur yang ditentukan oleh komposisi baja, seperti : C, Mn, Si, S
dan P. Material ini mempunyai komposisi yang sesuai dengan sertifikat
material.
52
Tabel 3.1 Komposisi kimia paduan baja ST41
Unsur
Komposisi Kimia (%)
Karbon (C)
Mangan (Mn)
Silikon (Si)
Sulfur (S)
Phospor (P)
0,7 - 0,10
0,3 - 0,6
0,15 - 0,25
0,35
0,03
Gambar 3.1 Benda kerja baja ST41
2. Mata pahat HSS.
Pahat bubut High Speed Steels (HSS) merupakan paduan dari 0,75%-
1,5% Carbon (C), 4%-4,5% Chromium (Cr), 10%-20% Tungsten (W) dan
Molybdenum (Mo), 5% lebih Vanadium (V), dan Cobalt (Co) lebih dari
12% (Childs, dkk, 2000).
Gambar 3.2 Pahat HSS
50 cm
5,8 cm
53
Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
1. Mesin bubut
Mesin bubut adalah mesin perkakas yang banyak terdapat dibengkel
produksi. Mesin bubut ini digunakan untuk proses pembubutan specimen.
Gambar 3.3 Mesin Bubut
Spesifikasi mesin ini adalah:
No Deskripsi
1. Jenis Konvensional horisontal
2. Merek Pinocho
3. Tipe S-90/200
4. Tool size 25 x 25 mm
5. Putaran spindel 40–2200 rpm
6. Daya Mesin 4 kW
7. Maks. Turning Diameter 200 mm
54
2. Vortex tube
Digunakan untuk menyuplai udara dingin untuk proses pendinginan pada
dry machining.
Gambar 3.4 Vortex tube Frigid-Xtm
50015 H (Medium)
3. Stopwatch
Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu pemesinan yang dijalankan.
4. Termometer
Digunakan untuk pengukur suhu yang keluar dari vortex tube
5. Mikroskop VB
Mikroskop ini digunakan untuk melihat keausan yang dialami oleh mata
pahat dengan perbesaran 50 kali mikroskop VB .
Gambar 3.5 Mikroskop PEAK (VB)
Tabung vortex tube Saringan
air
Magnet Penyangga Nozzle (pipa semprot
udara dingin)
Katup
(putaran)
55
6. Kompresor
Digunakan untuk menyuplai tekanan udara masuk ke vortex tube,sehingga
menghasilkan udara dingin.
7. Kunci ragum
Digunakan untuk penguncian specimen dan mengatur posisi pahat pada
mesin bubut.
8. Jangka sorong
Jangka sorong digunakan untuk mengukur diameter benda kerja sebelum
dan setelah pemesinan pada tiap fase
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
demensi pada gambar :
Gambar 3.6 Baja ST41
Ada pun langkah-langkah pembuatan base material adalah sebagai berikut:
a. Mengalibrasi alat ukur panjang berupa jangka sorong.
50 cm
5,8 cm
56
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 dan vortex chamber ke mesin bubut.
Gambar 3.7 Instalasi Vortex Tube
3. Mengukur suhu luaran vortex tube
Pada tahapan ini berjutuan untuk mendapatkan data suhu luaran vortex
tube yang dipengaruhi oleh variasi tekanan udara input vortex chamber.
Proses pengukuran suhu dilakukan sebanyak 3 kali menggunakan
termometer pada masing-masing variasi tekanan udara input.
Adapun langkah yang perlu dilakukan adalah sebagai berikut :
sambungan udara masuk
Penyaringan & nozzle
Tabung vortex tube
57
a. Melakukan pengukuran suhu luaran pada votex tube pada variasi
tekanan input (P.gauge) sebesar 5,6 dan 7 bar.
b. Melakukan pengukuran suhu luaran pada bukaan katup vortex tube
dengan putran 360o,720
o,1080
o.
c. Melakukan pengukuran kembali pada poin a dan b, sebanyak 3 kali
untuk tiap tekanan udara input.
d. Untuk semua data hasil pengukuran dicatat dalam tabel sebagai
berikut:
Tabel 3.2 Pengukuran suhu udara panas keluaran vortex tube
No
Katup
(Putaran)
(Vortex Tube)
Parameter Tekanan
Pada Kompresor
(bar)
Udara panas
(oC)
Rata-rata
1 1 (360o)
5
6
7
2 2 (720o)
5
6
7
3 3 (1080o)
5
6
7
58
Tabel 3.3 Pengukuran suhu udara dingin keluaran vortex tube
No
Katup
(Putaran)
(Vortec Tube)
Parameter Tekanan
Pada Kompresor
(bar)
Udara dingin
(oC)
Rata-
rata
1 1 (360o)
5
6
7
2 2 (720o)
5
6
7
3 3 (1080o)
5
6
7
4. Proses pembubutan specimen
Pada Tahapan ini dilakukan Proses pembubutan specimen dilakukan
dengan kecepatan spindle 625 rpm, yang digunakan untuk memproses
pembubutan benda kerja dengan hasil atau bentuk penampang lingkaran
atau benda kerja berbentuk silinder, menggunakan udara pendingin (dry
machining) sebagai bendingin mata pahat.
Pelaksanaan penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh
parameter pemotongan terhadap hasil dari kemasan permukaan dengan
menggunakan vortex tube, dengan tahapan pelaksanaan sebagai berikut:
59
a. Melakukan uji jalan (set up) mesin bubut.
b. Menguji kemampumesinan dengan parameter potong pada kondisi
ekstrem
c. Menentukan kondisi pemotongan (v / a,f,d).
d. Meningkatkan pemesinan (pembubutan kering) ortogonal dengan
menggunakan pahat HSS benda kerja baja ST41 sebanyak tiga fase
untuk tiap kondisi pemotongan yang ditentukan.
e. mengamati dan menganalisa kondisi mata pahat dari tiap kondisi
pemotongan.
f. Mengumpulkan data hasil penelitian berupa waktu pemesinan dan
gambar pahat pada kondisi pemotongan.
g. Menentukan ragam kegagalan dan mekanisme aus yang terjadi pada
pahat.
5. Pengukuran keausan
Pada tahapan ini dilakukan pengukuran keausan mata pahat yang terjadi
pada proses pembubutan berupa pengukuran dimensi-dimensi yang
merupakan indikator penentu keausan menurut studi pustaka yang ada
menggunakan alat ukur mikroskop guna memperoleh dimensi yang lebih
akurat. Pada tiap-tiap pengukuran dimensi mata pahat dilakukan
pengukuran sebanyak 3 kali guna memperoleh hasil pengukuran yang
lebih akurat dan meminimalisir error.
60
Adapun langkah-langkah pengukuran dimensi keausan mata pahat adalah
sebagai berikut :
a. Kalibrasi mikroskop.
b. Pengukuran keausan mata pahat pada suhu vortex tube dengan
keluaran suhu optimum, maxsimum dan tanpa menggukan pedingin
dengan kecepatan putar mesin bubut standar untuk mengetahui
panjang umur pahat. Adapun keausan mata pahat dengan kedalam
0,3mm sesuai dengan studi pustaka yang ada.
Gambar 3.8 Keausan Mata Pahat
c. Semua data hasil pengukuran ditabulasi ke dalam tabel sebagai berikut:
61
Tabel 3.4 Pengukuran keausan mata pahat
No Suhu
Keausan
mata
pahat
Kecepatan
Potong/ v
Gerak
Makan/f
Kedalaman
potong/a
Panjang
Umur
Pahar
(mm) (m/min) (mm/rev) (mm) (menit)
1. ± 27oC (Suhu ruangan) 0,3 88,39 0,11 2
2.
± 14,67oC ( Katup I
Vortex Tube)
0,3 88,39 0,11 2
3.
± 18,5oC ( Katup II
Vortex Tube)
0,3 80,46 0,11 2
± 21,16oC ( Katup III
Vortex Tube)
0,3 72,61 0,11 2
62
D. Diagram Alir Penelitian
A
Pengukuran keausan mata pahat
tanpa pendingin dan menggunakan
pendingin vortex tube
Mulai
Pengajuan tema penelitian
dan penelusuran literatur
Survey ketersediaan alat :
• Vortex Tube
• Mesin bubut
• Mikroskop, dll
Penyediaan bahan :
• Baja ST41
• Pahat HSS
Proses Pembubutan :
Kondisi Pemotongan :
- v = 88,39 m/menit, 80,46 m/menit,
72,61 m/menit - f = 0,11 mm / rev
- a = 2 mm
Unjuk Kerja Vortex tube :
- Mengatur bukaan katup pada vortex tube
- Mengatur Tekanan kompresor, 5,6, dan 7 bar
Kalibrasi thermometer pada vortex tube :
- Suhu udara dingin
- Suhu udara panas
63
Gambar 3.9 Diagram alir (flow chart) penelitian
Foto Pengujian Keausan Mata Pahat
Data hasil pengujian
Analisa data dan Pembahasan
Simpulan dan Saran
Selesai
A
top related