studi pengaruh sudut potong (kr) pahat karbida pada
Post on 18-Jan-2017
234 Views
Preview:
TRANSCRIPT
1
NASKAH PUBLIKASITUGAS AKHIR
STUDI PENGARUH SUDUT POTONG (Kr) PAHAT KARBIDAPADA PROSES BUBUT DENGAN TIPE PEMOTONGAN
OBLIQUE TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN
Diajukan Untuk Memenuhi Tugas Dan Syarat - Syarat Guna MemperolehGelar Sarjana S1 Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta
Disusun oleh :
SINU HATNOLOD 200 07 0057
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2012
2
HALAMAN PENGESAHAN
NASKAH PUBLIKASI TUGAS AKHIR
Makalah berjudul “Studi Pengaruh Sudut Potong (Kr) dengan PahatKarbida pada Proses Bubut dengan Tipe Pemotongan Oblique TerhadapKekasaran Permukaan”, telah disetujui pembimbing dan disahkan oleh
ketua jurusan teknik mesin sebagai syarat untuk memperoleh gelar sarjana
S-1 Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
Dipersiapkan oleh :
Nama : SINU HATNOLO
NIM : D. 200.07.0057
Disetujui pada :
Hari : …………………..
Tanggal : …………………..
3
STUDI PENGARUH SUDUT POTONG (Kr) PAHAT KARBIDAPADA PROSES BUBUT DENGAN TIPE PEMOTONGAN
OBLIQUE TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN
Sinu Hatnolo, Muh Alfatih Hendrawan, SupriyonoJurusan Teknik Mesin Fakultas TeknikUniversitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. Ahmad Yani Tromol Pos 1 Pabelan, KartasuraEmail: sinuhafiz@yahoo.com
ABSTRAKSI
Proses pembubutan adalah salah satu proses pemesinan yang palingbanyak dijumpai, dari bengkel kecil sampai industri manufaktur. Dan jugabanyak dilakukan dalam proses penelitian-penelitian untuk mempengetahuipengaruh-pengaruh yang ada dalam proses permesian tersebut, salahsatunya adalah parameter sudut potong. Pemvariasian sudut potong biasadilakukan untuk menigkatkan jumlah produksi karena akan mempercepatproses permesinan. Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mengetahuipengaruh parameter sudut potong 850, 900, dan 950, putaran mesin 490 rpm,650 rpm dan 950 rpm, gerak makan (feeding) 0,11 mm/rev dan 0,21 mm/revterhadap kekasaran permukaan hasil pembubutan dengan tipe pemotonganoblique.
Material yang digunakan yaitu baja ST 37 dengan diameter 16 mmdan panjang 70 mm. Semua spesimen dibubut menggunakan mesin bubutmerk LA model 530x1100 buatan Taiwan dengan tipe pemotongan obliquedengan sudut potong 850, 900, dan 950, putaran mesin 490 rpm, 650 rpm dan950 rpm, gerak makan (feeding) 0,11 mm/rev dan 0,21 mm/rev. Pengujianyang dilakukan adalah uji kekasaran permukaan dengan Surfcorder SE 1700buatan Jepang.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa variasi sudut potong, putaranmesin dan gerak makan berpengaruh secara signifikan terhadap kekasaranpermukaan hasil pembubutan. Kondisi yang paling optimal terdapat padasudut potong 950 ,putaran mesin 950 rpm dan gerak makan 0,11 mm/revdengan nilai kekasaran 3,86 µm.
Kata Kunci : Oblique, Karbida, Kekasaran, Bubut, Sudut.
4
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Proses pembubutan adalahsalah satu proses pemesinanyang paling banyak dijumpai, daribengkel kecil sampai industrimanufaktur. Pada prosesnyamesin bubut memerlukan sebuahpahat yang berfungsi sebagaipenyayat bahan. Pergerakan pahatinilah yang akan menentukanbentuk dari produk sesuai denganyang diinginkan.
Pengaruh parameterpemesinan terhadap kualitaskekasaran permukaan Baja DF-3(AISI 01) yang dikeraskan. Hasildari analisa varian menunjukanbahwa kecepatan potong, lajupemakanan, kekerasan bendakerja dan kedalaman pemotongansecara statistik mempunyaipengaruh yang signifikan terhadapkekasaran permukaan. Interaksikecepatan potong dan kekerasanbenda kerja, kecepatan potong danlaju pemakanan serta kecepatanpotong dan kedalamanpemotongan juga tampakberpengaruh. Secara khususditemukan bahwa pada rangekekerasan 55.4 sampai 59.6 HRC.CBN mampu menghasilkankekerasan permukaan yang lebihbaik dibandingkan keramik,[Ganjar,dkk., 2005].
Hasil komponen prosespembubutan terutama kekasaranpermukaan sangat dipengaruhioleh sudut potong pahat,kecepatan makan (feeding),kecepatan potong (cutting speed),tebal geram (depth of cut), dll,[Rochim, 1993].
Tujuan Penelitian
1. Untuk mengetahui pengaruhparameter bubut dengan sudutpotong utama 850, 900, 950,putaran mesin 490 rpm, 650rpm, 950 rpm dan kecepatanmakan 0,11 mm/rev dan 0,21mm/rev terhadap kekasaranpermukaan dengan tipepemotongan oblique.
2. Mengetahui sudut potongutama yang paling optimal yangberpengaruh terhadap hasilkekasaran permukaan.
3. Mengetahui putaran mesinyang paling optimal yangberpengaruh terhadap hasilkekasaran permukaan.
4. Mengetahui gerak makan(feeding) yang paling optimalyang berpengaruh terhadaphasil kekasaran permukaan.
Batasan Masalah1. Material yang digunakan yaitu
jenis baja ST-37 dengandiameter 16 mm dan panjang70 mm.
2. Pahat menggunakan pahatkarbida, dimana kondisi pahat
5
dianggap selalu sama padasaat proses pengujian.
3. Tipe pemotonganmenggunakan tipe pemotonganOblique (miring).
4. Pembubutan menggunakanmesin bubut merk LA model530x1100 buatan Taiwandengan parameter sudutpotong utama, putaran mesindan kecepatan makan.
5. Putaran yang keluar dari mesindiasumsikan sesuai dengantabel mesin.
6. Pengujian hasil percobaanmenggunakan pengujiankekasaran permukaan denganmenggunakan alat ujikekasaran Surfcorder SE 1700buatan Jepang.
KAJIAN PUSTAKA
Tinjauan Pustaka
Jonoadji, N dan Dewanto, J(1999), dalam penelitiannyatentang pengaruh parameterpembubutan pada Baja S45Cdiameter 25,4 mm dan panjang 90mm dengan parameterpembubutan : untuk kecepatanpotong 150 m/menit, 175 m/menit,200 m/menit, untuk gerak makan0,1 mm/rev, 0,15 mm/rev, 0,12mm/rev dan radius pahat 0,4 mm,0,8 mm, 1,2 mm dan kedalamanpotong konstan 1 mm. Pengujianyang dilakukan uji kekasaranpermukaan (Surface Tester). Dari
hasil pengujian kekasaranpermukaan didapatkan hasilbahwa faktor yang paling besarpengaruhnya adalah gerak makandan yang paling kecil pengaruhnyaadalah kecepatan potong. Gerakmakan bertambah besar makaakan menaikkan nilai Ra
sedangkan radius pahat (noseradius) dan kecepatan potong yangbertambah besar akanmenurunkan nilai Ra.
Dasar Teori
Pada proses permesinanpahat bergerak relatif terhadapbenda kerja dan menghasilkangeram (chip). Pergerakan berupagerak potong dan gerak makan.Perumusan yang digunakan :-Kecepatan potong:
Vc =π.n.d/1000 (mm/menit)…(1)
-Kecepatan pemakanan:
Vf = f.n (mm/menit) ………….(2)
-Lebar pemotongan:
b = a/sin Kr (mm) ……………(3)
-tebal geram sebelum terpotong:
h= f.sin Kr (mm) …………….(4)
dimana :
- n = putaran spindle (rpm)
- d = diameter rat-rata (mm)
- f = gerak makan (mm/rev)
- a = kedalaman potong (mm)
6
- Kr = sudut potong utama (0)
Gambar 1. Proses Bubut
Sudut Potong
Gambar 3. Sudut Potong
Sudut potong utama yangsemakin kecil akan mengakibatkantebal geram sebelum terpotongmenjadi menurun dan menaikkanlebar geram. Dengan tebal geramyang kecil secara langsung akanmenurunkan temperaturpemotongan, sedangkan lebargeram yang semakin besar akanmempercepat proses perambatanpanas pada pahat sehinggatemperatur pahat akan relatifrendah. Dengan demikian unurpahat akan lebih tinggi atau
dengan kata lain kecepatan potongdapat dipertinggi untuk menaikkanproses produksi.
Pemotongan Miring (Oblique)
Oblique cutting dapatditerapkan apabila luaspenampang geram sebelumterpotong yang sama makapanjang pemotongan akan lebihpanjang bila sudut potong < 900.Hal tersebut akan menyebabkanbidang kontak antara geramdengan bidang geram pahatmenjadi lebih luas sehinggamempercepat laju pembuanganpanas dan temperatur pahatmenjadi tidak begitu tinggi. Matapotong yang aktif memotong dapatlebih diperpanjang lagi dengancara sedikit dimiringkan, sudutmiring.
Gambar 2. Pemotongan miring (Oblique)
Kekasaran Permukaan
Besarnya nilai kekasaranpermukaan yang terjadi dapatdihitung dengan rumus (Rochim,1993) :
Ra = ∫ 2.dx (µm) ……..(5)
Dimana:
7
Ra = kekasaran permukaan
s = panjang sampel yang diuji
hi = tinggi rata-rata kekasaran
Gambar 3. Kekasaran Permukaan
METODOLOGI PENELITIANTahap Penelitian
Gambar 4. Diagram Alir Penelitian
Langkah-langkah dalam penelitiansebagai berikut:1. Mencari referensi yang terkait
dengan permasalahan prosespembubutan.
2. Mempersiapkan bahan yangakan dilakukan pengujianbeserta alat ujinya.
3. Melakukan eksperimenpembubutan dengan parameteryang sudah ditentukan.
4. Melakukan pengujian denganbenda uji dan uji kekasaran.
5. Hasil pengujian diolah /dianalisis dan kemudian ditarikkesimpulan.
Bahan dan AlatBahan dan alat yang digunakanpada penelitian ini yaitu:1. Baja ST 37 dengan ukuran
panjang 70 mm dan diameter 16mm.
Gambar 5. Baja ST 37
2. Pahat karbida.
Gambar 6. Pahat Karbida
Mulai
Studi literatur
Persiapan bahan dan alat
n = putaranspindeln1 = 490 rpmn2 = 650 rpmn3 = 950 rpm
Persiapan spesimen
Proses pembubutan
a = Kedalamanpotonga = 1 mm
f = kecepatanmakanf1 = 0,11 mm/revf2 = 0,22 mm/rev
Pengukuran tingkat kekasaran
Analisis data
Kesimpulan
Kr = sudutpotongKr1 = 850
Kr2 = 900
Kr3 = 950
Selesai
8
3. Mesin Bubut
Gambar 7. Mesin Bubut
Merk : LA
Made in Taiwan
Model : 530 x 1100
Seri no : 08125
Date : 2009 . 10
Voltage : 380 Volt
4. Mesin Uji Kekasaran
Gambar 8. Mesin Uji Kekasaran
Spesifikasi : Surfcorder SE 1700Made in JapanNo. Code : ME – 15111 – 3Model : AS 1700Date : 1 – 1996
HASIL DAN PEMBAHASANAnalisis Grafis
Hasil dari penelitian yangsudah dilakukan didapatkanbeberapa spesimen kemudiandilakukan uji kekasaranpermukaan.
Tabel 1. Data hasil pengujiankekasaran permukaan.
Dari tabel 1. dapat dibuatgrafik pengaruh sudut potong,putaran mesin dan gerak makan(feeding) terhadap kekasaranpermukaan, didapatkan hasil:
7.09 6.29
4.346.78
6.154.3
6.2 5.22
3.86
012345678
85 90 95
Kek
asar
an P
erm
ukaa
n(µ
m)
Sudut potong (°)
Grafik pengaruh sudut potong terhadapkekasaran permukaan pada feeding 0,11
mm/revRpm490
Rpm650
Rpm950
No Putaran Gerak Sudut KedalamanKekasaran
Kekasaran Kekasaran
Mesin Makan Potong Pemakanan Pemukaan Permukaan Permukaan
n f Kr a Ra1 Ra2 Ra rata-rata
(rpm) (mm/rev) (0) (mm) (µm) (µm) (µm)
850 1 7,29 6,9 7,09
1 490 0,11 900 1 6,16 6,43 6,29
950 1 4,17 4,51 4,34
850 1 6,92 6,64 6,78
2 650 0,11 900 1 5,4 6,9 6,15
950 1 3,2 5,4 4,3
850 1 6,6 6,8 6,2
3 950 0,11 900 1 4,82 5,62 5,22
950 1 3,96 3,76 3,86
850 1 8,0 11,4 9,7
4 490 0,21 900 1 7,8 7,5 7,65
950 1 7,1 8,1 7,6
850 1 6,9 8,5 7,7
5 650 0,21 900 1 8,4 6,1 7,25
950 1 6,1 7,9 7
850 1 5,4 7,3 6,35
6 950 0,21 900 1 7,3 4,4 5,85
950 1 4,2 4,3 4,25
9
Gambar 9. Grafik pengaruh sudut potong(Kr) vs kekasaran permukaan (Ra)
Dari gambar 9. tersebutmaka terlihat bahwa grafikmempunyai pengaruh positifterhadap hasil kekasaranpermukaan, artinya semakin tinggisudut potong yang digunakanmaka semakin rendah hasilkekasaran permukaan yang terjadi.
Gambar 10. grafik pengaruh putaranmesin (n) vs kekasaran permukaan (Ra)
Dari gambar 10. tersebutmaka terlihat bahwa grafikmempunyai pengaruh positifterhadap tingkat kekasaranpermukaan, yang artinya semakintinggi putaran mesin yangdigunakan, maka tingkatkekasaran permukaan akanmenurun.
Gambar 11. grafik pengaruh feeding (f) vskekasaran permukaan (Ra)
Dari gambar 11. tersebut,dapat dilihat bahwa feedingmempinyai pengaruh negatifterhadap kekasaran permukaan.Artinya, semakin besar feedingyang digunakan maka semakinbesar kekasaran permukaan yangdihasilkan.
Analisis StatistikUntuk mengetahui pengaruh
secara signifikan dengan dasarstatistik apakah ketiga variasiparameter pemotongan benar-benar berpengaruh terhadapkekasaran permukaan dan tidakada hal lain yang mempengaruhihasil, maka dilakukan Analysis ofVariance (ANOVA) denganmenggunakan software statistik.Hasilnya sebagai berikut:Hipotesa model ini yaitu:
9.77.65 7.67.7 7.25 7
6.35 5.854.25
0123456789
1011
85 90 95
Kek
asar
an P
erm
ukaa
n(µ
m)
Sudut potong (°)
Grafik pengaruh sudut potong terhadapkekasaran permukaan pada feeding 0,21 mm/rev
Rpm490
Rpm650
Rpm950
7.09 6.786.26.29 6.15 5.22
4.34 4.33.86
012345678
490 650 950Kek
asar
an P
erm
ukaa
n(µ
m)
putaran mesin (rpm)
Grafik pengaruh putaran mesin terhadapkekasaran permukaan pada feeding 0,11
mm/revsudut85
sudut90
sudut95
9.77.7
6.357.65
7.25 5.857.6
7
4.25
0123456789
1011
490 650 950
Kek
asar
an P
erm
ukaa
n(µ
m)
putaran mesin (rpm)
Grafik pengaruh putaran mesin terhadapkekasaran permukaan pada feeding 0,21
mm/rev
sudut85
sudut90
sudut95
6.25.22
3.86
6.35 5.85
4.25
01234567
85 90 95Kek
asar
an P
erm
ukaa
n(µ
m)
sudut potong (°)
Grafik pengaruh feeding terhadap kekasaranpermukaan
feeding0,11
feeding0,21
10
H0 = memprediksi bahwaperubahan parameter (sudutpotong, putaran mesin danfeeding) tidak berpengaruhterhadap hasil uji kekasaran.
H1 = memprediksi bahwaperubahan parameter (sudutpotong, putaran mesin danfeeding) mempunyaipengaruh terhadap hasil ujikesaran.
Level kepercayaan = 95 %Tingkat kesalahan = 5 %
Dari hasil uji statistikdiperoleh hasil analisa sebagaiberikut:
Berdasarkkan analisa datadiatas dapat dilihat bahwa: Untuk perlakuan : sudut potong
H0 ditolak jika α > P-value.Karena α = 0,05 > 0,001 makaH0 ditolak dan H1 diterima.Artinya perubahan sudutpotong berpengaruh signifikanterhadap kekasaranpermukaan.
Untuk perlakuan : putaranmesinH0 ditolak jika α > P-value.Karena α = 0,05 > 0,003 makaH0 ditolak dan H1 diterima.Artinya perubahan putaran
mesin berpengaruh signifikanterhadap kekasaranpermukaan.
Untuk perlakuan : gerak makan(feeding).H0 ditolak jika α > P-value.Karena α = 0,05 > 0,001 makaH0 ditolak dan H1 diterima.Artinya perubahan feedingberpengaruh signifikanterhadap kekasaranpermukaan.
PembahasanSudut Potong
Dari analisa yang dilakukandisimpulkan bahwa pengaruhsudut potong dapat dilihat padagambar 9. Dari grafik dapat dilihatbahwa adanya peningkatankekasaran permukaan dari sudutpotong 850, 900 dan 950. Penelitianini menunjukan bahwa variasisudut potong berpengaruhterhadap kekasaran permukaan,dimana semakin kecil sudut potongyang digunakan maka tingkatkekasaran permukaan akansemakin tinggi. Hal ini dikarenakansudut potong yang kecil akanmenaikkan gaya radial Fx,. Gayaradial adalah gaya yang terjadipada mata potong pahat yang aktifmemotong benda kerja, sehinggasemakin kecil sudut potong utamamaka mata potong pahat yang aktifmemotong akan semakin besardan gaya radial yang terjadi padamata potong pun akan meningkat.Gaya radial yang terlalu besarmungkin menyebabkan lenturanyang terlalu besar atau getaran(chatter) sehingga menurunkanketelitian geometrik produk dan
General Linear Model: kekasaran permukaan versus sudut potong, putaranmesin, dan feeding...
Factor Type Levels Valuessudut potong fixed 3 85, 90, 95putaran mesin fixed 3 490, 650, 950feeding fixed 2 0.11, 0.21
Analysis of Variance for kekasaran permukaan rata-rata, usingAdjusted SS for
Tests
Source DF Seq SS Adj SS Adj MS F Psudut potong 2 13.4358 13.4358 6.7179 13.53 0.001putaran mesin 2 10.0050 10.0050 5.0025 10.07 0.003feeding 1 9.2737 9.2737 9.2737 18.68 0.001Error 12 5.9587 5.9587 0.4966Total 17 38.6732
S = 0.704667 R-Sq = 84.59% R-Sq(adj) = 78.17%
11
hasil pemotongan terlalu kasar.Dapat disimpulkan jikapenggunaan sistem pemotonganoblique dan sudut potong utamasemakin kecil maka akanberdampak negatif pada tingkatkekasaran permukaan benda kerja.
Putaran Mesin
Pengaruh putaran mesinterhadap kekasaran permukaandapat dilihat pada gambar 10.Adanya penurunan kekasaranpermukaan mulai dari putaran 490rpm, 650 rpm dan 950 rpm. Hal inidapat dijelaskan bahwapenggunaan putaran mesin yanglebih tinggi akan menghasilkantingkat kekasaran permukaan yanglebih rendah. Karena pada prosespembubutan (turning) putaranmesin yang tinggi akanmenghasilkan kecepatan potongyang tinggi dan mengakibatkangesekan antara pahat bubutdengan benda kerja berlangsungdengan cepat, sehinggatemperatur pada benda kerja akannaik yang menurunkanpemampatan geram danmenurunkan gaya potong.Sehingga karena adanyapenurunan gaya potong makakualitas kekasaran menjadi lebihhalus.
Gerak Makan (feeding)
Pengaruh gerak makan(feeding) terhadap kekasaranpermukaan dapat dilihat padagambar 11. Adanya peningkatankekasaran permukaan antarafeeding 0,11 mm/rev dan feeding
0,21 mm/rev. Hal ini dikarenakansemakin tinggi gerak makanmengakibatkan semakin tinggigaya potong yang terjadi. Gayapotong yang tinggi selainmengakibatkan getaran jugamengakibatkan lenturan (defleksi)baik pahat maupun benda kerja.Lenturan pahat dapatmempengaruhi ketelitian ukuranmaupun benda kerja dan jugameningkatkan kekasaran karenaadanya getaran. Oleh karena itusemakin tinggi gaya potongmenghasilkan kualitas permukaanyang kurang baik.
Pemotongan Oblique
Dari dasar teori yang adapemotongan oblique dapatditerapkan apabila luaspenampang geram sebelumterpotong yang sama makapanjang pemotongan akan lebihpanjang bila sudut potong < 900.Hal tersebut akan menyebabkanbidang kontak antara geramdengan bidang geram pahatmenjadi lebih luas sehinggamempercepat laju pembuanganpanas dan temperatur pahatmenjadi tidak begitu tinggi. Matapotong yang aktif memotong dapatlebih diperpanjang lagi dengancara sedikit dimiringkan, sudutmiring. Dari teori diatas didapatbahwa sistem pemotongan obliquetidak berpengaruh signifikanterhadap kekasaran permukaan,karena sistem ini memperluasbidang kontak antara geram danbidang geram sehinggamempercepat laju pembuanganpanas dan temperatur sehingga
12
hanya akan berdampak signifikanpada umur pahat menjadi lebihawet/lama.
KESIMPULAN DAN SARANKesimpulan
Dari hasil penelitian uraianpembahasan yang telah dilakukan,maka dapat disimpulkan:1. Variasi sudut potong (Kr),
putaran mesin (n) dan feeding(f) berpengaruh signifikanterhadap tingkat kekasaranpermukaan hasil proses bubut.
2. Kondisi yang paling optimalterjadi pada sudut potong 950
dengan nilai kekasaranpermukaan 3,86 µm.
3. Kondisi yang paling optimalterjadi pada putaran mesin 950rpm dengan nilai kekasaranpermukaan 3,86 µm.
4. kondisi yang paling optimalterjadi pada feeding 0,11 mmdengan nilai kekasaranpermukaan 3,86 µm.
5. Penggunaan sistempemotongan oblique padaproses bubut tidak berpengaruhsignifikan terhadap tingkatkekasaran permukaan, karenahanya berpengaruh pada lajurgeram dan umur pahat.
Saran
Saran yang dapat diberikanuntuk penelitian selanjutnya antaralain:
1. Mempersiapkan segalasesuatunya secara matangmulai dari alat sampai tempatmelakukan pengujian agardalam bereksperimen tidakmembuang waktu.
2. Lebih mengutamakankeselamatan dalam melakukaneksperimen.
3. Saat melakukan penelitiansebaiknya dilakukan secaraseteliti mungkin agardidapatkan hasil yang sebaikmungkin.
DAFTAR PUSTAKA
Dewanto dan Jonoadji. 1999., Pengaruh Parameter Pemotongan danGeometri Pahat terhadap Kekasaran Permukaan pada ProsesBubut., Jurnal Teknik Mesin., Universitas Kristen Petra Surabaya.
http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/Pengukuran%20Kekasaran%20Permukaan.pdf
Kiswanto, Gandjar; Danardono AS; Wiyono, Slamet., 2005., PengaruhParameter Pemesinan terhadap Kualitas Kekasaran PermukaanBaja DF-3 (AISI 01) yang dikeraskan., Jurnal Teknologi., FakultasTeknik., Universitas Indonesia.
Rochim, Taufiq., 1993., Teori & Teknologi Proses Permesinan., InstitutTeknologi Bandung., Bandung.
top related