Kinerja Pahat CBN Pada Pemesinan Laju Tinggi, Keras Dan Kering Bahan AISI 4140

 4  57  84  2017-01-18 05:19:22 Report infringing document

KATA PENGANTAR

  Dalam suka dan duka ketika penyusunan tesis ini banyak bantuan, dorongan saran telah diberikankepada penulis dan untuk ini penulis menyampaikan terima kasih dan penghargaan kepada:Bapak Prof. Seluruh Dosen dan stafadministrasi Program Studi Magister Teknik Mesin Fakultas Teknik USU yang telah memberikan ilmu pengetahuan dan membantu terlaksananya prosespenyelesaian tesis ini serta rekan & para sahabat mahasiswa Program Studi Megister Teknik Mesin Fakultas Teknik USU.

RIWAYAT HIDUP

  Riwayat Pendidikan UmumNo Pendidikan Nama Sekolah Program Studi TahunLulus 1 3 SLTA SMK perjuangan 2 Mesin Otomotif 2003 4 S1 ITM Medan Teknik Mesin 2008 5 S2 USU Medan Teknik mesin 2011 2. DETAIL PENGALAMAN ORGANISASI DAN PEKERJAAN No Nama Organisasi/instansi Jabatan/Bidang Tahun Akhir Himpunan Mahasiswa Teknik 1 Kepala Bidang 2005Mesin ITM 2 POST ARCA 52 ITM Ketua Umum 2007Ikatan Keluarga besar 2 Mahasiswa Magister Teknik Sekretaris Umum 2010Mesin Supervisor 4 PT.

1. KARYA ILMIAH No Judul Kegiatan Tahun

  56 ABSTRAK Penelitian pemesinan laju tinggi, keras dan kering dengan tujuan untuk mengkaji umur pahat (Tc) dan kondisi pemotongan optimum menggunakan Metodepermukaan sambutan (Response Surface Methodology/RSM) telah dilakukan pada pahat CBN yang digunakan untuk membubut bahan AISI 4140 berkekerasan 55 HRC. Hasil optimasi menunjukkan pula bahwa kondisi pemotongan optimum yang diperoleh pada pemesinan AISI 4140 menggunakan pahat CBN pada keadaanpemesinan laju tinggi, keras dan kering adalah pada laju pemotongan 200 m/min, laju pemakanan 0.16 mm/rev dan kedalaman potong 1.1 mm dengan volumepembuangan geram 161.02 cm3.

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

  Pemesinan keras adalah proses pemotongan logam yang dicirikan oleh operasi pemesinan yang langsung dilakukan pada bahan yang memiliki sifat fisik yaitukekerasan bahan yang tinggi sebagaimana yang disyaratkan oleh produknya(Grezik & Wanat, 2006). Beberapa peneliti seperti Sutter (2004) yang belakangan ini melakukan kajian pemesinan laju tinggi pada bahan berkekerasan tinggi untuk meningkatkan Implementasi Pemesinan laju tinggi yang dilakukan pada bahan berkekerasan tinggi pada konsep pemesinan basah memang berhasil meningkatkanproduktifitasnya, namun dari aspek penyelamatan lingkungan, cairan pemotongan yang digunakan masih berpotensi mencemari lingkungan.

1.2 Perumusan Masalah

  Objek yang dikaji pada penelitian dengan topik pemesinan laju tinggi, keras dan kering subjek pada penelitian ini difokuskan pada kajian umur pahatdan kondisi pemotongan optimum yang dapat dilakukan oleh pahat tertentu terhadap benda kerja memiliki kekerasan tinggi. Menentukan kondisi pemotongan optimum pahat CBN pada saat pemotongan laju tinggi, keras dan kering dengan metode ResponseSurface methodology (RSM).

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Proses Pemotongan dengan Bubut

  Selain itu Proses pemotongan logam merupakan kegiatan terbesar yang dilakukan pada industri manufaktur, proses ini mampu menghasilkankomponen yang memiliki bentuk yang komplek dengan akurasi geometri dan dimensi tinggi. Proses ini bertujuan untuk membuang material dimana bendakerja dicekam menggunakan sebuah chuck atau pencekam dan berputar pada sebuah sumbu, alat potong bergerak arah aksial dan radial terhadap benda kerjasehingga terjadi pemotongan dan menghasilkan permukaan yang konsentris dengan sumbu putar benda kerja.

2.2 Material Pahat

  Keuletan yang rendah serta ketahanan beban kejut termal yang kecil mengakibatkan rusaknya mata potong maupun retak mikro yang menimbulkan Pada mulanya untuk memotong baja digunakan baja karbon tinggi sebagai bahan perkakas potong dimana laju pemotongan pada waktu itu hanya bolehmencapai sekitar 10m/menit. Berkat kemajuan teknologi, laju pemotongan ini dapat dinaikkan sehingga mencapai sekitar 700m/menit yaitu denganmenggunakan CBN (Cubic Boron Nitride) selain itu (taufiq rohim, 1993) pahat karbida dan keramik juga berfungsi dengan baik untuk laju pemotongan dantemperature kerja yang tinggi.

2.3 Konsep Pemesinan Terkini

  Proses bubut keras dapat menjadi solusi untuk mengurangi waktu produksi melalui pengurangan jumlah proses (tahapan), setup peralatan dan waktu untukinspeksi karena proses bubut keras dapat dilakukan pada mesin bubut yang sama dimana proses bubut konvensional dilakukan, peralatan yang sama dapatdigunakan dan tanpa membutuhkan tambahan sebuah mesin gerinda. Keuntungan yang sangat signifikan dari pahat potong bermata tunggal (single point cutting tool) sebagaimana yang digunakan pada proses bubut dapatdigunakan untuk pekerjaan dengan kontur permukaan yang rumit, tidak demikian halnya dengan proses gerinda.

2.4 Bahan Logam dan Bahan Rekayasa

  Bahan Logam ini terdiri dari logam ferro dan nonferro: 2.4.1 Bahan logam FerroBahan logam ferro adalah suatu logam yang memiliki dasar paduan besi (ferrous), sedangkan unsur lain hanyalah sebagai unsur tambahan untuk mendapatkan sifat bahan sesuai dengan aplikasi dalam penggunaannya. Kekerasan (hardness) adalah ketahanan suatu bahan untuk menahan pembebanan Kelelahan bahan adalah kemampuan suatu bahan untuk menerima beban yang berganti-ganti dengan tegangan maksimum diberikan pada setiap pembebanan.

2.5 Pemilihan Bahan

  Baja karbon yang memiliki satu ataulebih unsur paduan disebut baja paduan (alloy steel) unsur paduan utama adalah:Chromium (Cr), Nikel (Ni), Vanadium (V), Molibdenum (Mo), dan Tungsten(W), unsur-unsur paduan ini berpengaruh terhadap sifat mekanik baja (Alamsyah,1993). Landing gear pada pesawat terbang adalah komponen peralatan pada pesawat terbang yang terbuat dari baja perkakas.

2.6 Pemesinan Optimum

  Dewasa ini rancangan factorial, Response surface metodologi (RSM) dan Metode taguchi umum di Untuk memperoleh pemotongan optimum metode RSM di gunakan karena merupakan bagian dari teknik matematika dan statistik yang berfungsi untukpemodelan dan analisis dari masalah dimana response yang diteliti dan menentukan korelasi antara satu response atau lebih yang diukur adaalahmerupakan faktor yang sangat penting (Noordin et. Regresi dilakukan untuk menjelaskan data dikumpulkan dan dengan cara demikian variabel empiris yang diamati(response) di aproksidasi berdasarkan hubungan fungsional antara taksiran variabel yest dan satu atau lebih variabel regresor atau input X , X ,……X 1 2 k dapat digunakan untuk menjelaskan hubungan fungsional antara taksiran variabel yest dan variabel input X , X , XX dan X (Noordin et.al, 2004).

2.7 Response Surface Methodology (RSM)

  Response Surface Methodology (RSM) merupakan kumpulan teknik matematik dan statistik yang digunakan untuk modeling dan analisis permasalahan pada respon yang dipengaruhi oleh beberapa variabel dan bertujuanmemperoleh optimasi respon (Montgomery, 2001). X adalah 2 laju pemotongan (V) dengan level 200 m/min, 225 m/min dan 250 m/min; X adalah laju pemakanan (f) dengan level 0,1 mm/rev,0,125 mm/rev dan 0.15 3 mm/rev, X adalah kedalaman potong a=0.3 mm, 0.7 mm dan 1mm.

BAB II I METODE PENELITIAN

  3.1 Tempat dan Waktu Tempat dan waktu pengujian dilakukan pada beberapa tempat seperti terterapada Tabel 3.1 di baw ah ini: Tabel 3.1. Merbabu 3 mi nggu 3 Pengujian Politekinik 1.5 bu lan 4 Pengukuran Aus tepi (flank wear/VBc) Politeknik 2.5 bu lan 5 Pembuatan Laporan dan Analisa Medan 2 bulan 3.2 Bahan 3 .2.1 Material Benda UjiMaterial benda uji adalah AISI 4140, Baja paduan ini mampu dikeraskan antara 54-55 HRC, Pertimbangan pemilihannya adalah karena material baikdigunakan pada aplikasi yang memiliki kekerasan 55 HRC.

2 Elastis (N/mm ) 864

  Pahat PotongPahat Potong yang digunakan adalah CBN dimana pahat ini dibuat dengan o penekanan panas (HIP, 55 kbar, 1500 C) sehingga serbuk graphit putih NitrideBoron dengan struktur atom heksagonal berubah menjadi struktur kubik. Jenis pahat yang CBN yang digunakan adalah SANDVIK Coromnt yang direkomendasikan untuk proses bubut Pahat ini direkomendasikan untuk pemotongan baja dengan kekerasan yang tinggi Bentuk dan ukuran sesuai standar ISO yaitu TNGA155408S01030A7015 dengan Ge ometri pada Gambar 3.3.

3.3 Peralatan

  dengan spesifikasi pada Tabel 3.6: Gambar 3.6 Mesin Bubut Maximat V13 Tabel 3.6 Data Teknis Maximat V13 3.3.3 MikroskopUntuk mengambil data Gambar keausan yang terjadi pada pahat setelah proses pemesinan digunakan USB Digital Microscope Cameras DINO-R-LITEyang dilengkapi dengan Lensa dual Axis 27x/WO=8mm dan 100x/WO=2mm Micro-scope lense seperti Gambar 3.7. Uraian Nilai Dan Satuan 1 2 3 4 DayaPutaran maxDiameter penjepitan maksimumPanjang benda kerja maksimum 15 kW 2500 rpm 158 mm255 mm Gambar 3.7 USB Digital Microscope 3.3.4 Scaning Electron Microscopy (SEM)  Alat ini di pakai untuk melihat bentuk dari mikrostruktur dari pahat seperti pada Gambar 3.8.

3.4 Rancangan Kegiatan

  Kemudian ukur ketebalan pahat yang ada diGambar, lalu hasilpengukuran keausan dibagi dengan hasil pengukuran ketebalan Gambar dikalikan dengan tebal yang sebenarnya adalah 4,7 mm. X adalah 2 laju pemotongan (V) dengan level 200 m/min, 225 m/min dan 250 m/min;X adalah pemakananm (f) dengan level 0,1 mm/rev, 0,125 mm/r ev dan 0,15 3 m m/rev,X adalah kedalaman potong a=0.3 mm, 0,7 mm dan 1mm.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Pengujian

  Tingkat magnitude rendah adalah pada laju pemotongan 200 m/menit, tingkat magnitude sedang adalah pada laju pemotongan 225 m/menit dantingkat magnitude tinggi adalah pada laju pemotongan 250 m/menit. Data menunjukkan bahwa kriteria Aus pahat pada laju pemotongan 200 m/min hanya satu pengujian dihentikan karena keausan tepi mencapai 0.31 mmpada kekasaran permukaan 0.93 m dalam waktu 32 menit, sedangkan pada laju pemotongan yang sama pengujian dihentikan pada keausan tepi 0.14 mm hal inidisebabkan kekasaran permukaan sudah melebihi batas yang direkomendasikan untuk semi finishing 1,6 m (kalpakjian, 2003).

4.2. Pertumbuhan Aus Pahat (flank Wear)

  beberapa kurva petumbuhanaus tepi yang disajikan pada Gambar 4.3 dapat mewakili penjelasan dimaksud Gambar 4.3 Kurva 3 Fasa Pertumbuhan Aus Tepi Dari Gambar kurva pertumbuhan aus tepi pada Gambar 4.3 dapat dilihat bahwa trend yang dimaksud adalah kurva pertumbuhan aus pahat dapat dibagi kedalam 3fasa. Gambar 4.4 Grafik laju keausan CBN Laju pemotongan Vs umur pahat (dobel logaritma) Dari paparan data dan plot pada Gambar diatas dapat dilahirkan satu n model sebagaimana lazimnya disebut dengan model umur pahat taylor VT =C.

2 Dengan nilai r dari persamaan tersebut adalah = 0.6 persamaan model

  T = 312.12…………………………………………………….(4.4)Persamaan taylor tersebut artinya adalah bahwa pada laju pemotongan 312.12 maka umur pahat yang dihasilkan adalah 1 menit. Model tersebut akan diekspansi sehingga dapat mengakomodir variable yang lain yaitu laju pemakananf dan kedalaman potong a, untuk maksud tersebut digunakan metode regresi multi linier sebagaimana dipaparkan sebagai berikut.

4.5 Menentukan Kondisi Pemotongan Optimum dengan menggunakan Response Surface Metodology

  Response surface methodology (RSM) adalah sekumpulan metode matematika dan teknik-teknik statistik yang bertujuan untuk membuat model dan melakukananalisis mengenai respons umur pahat (Tc) yang dipengaruhi oleh beberapa variable V, f dan a. Dalam hal ini kondisi pemotongan optimum yang yang paling tepat dengan hasil percobaan adalah pada lajupemotongan 200 m/min laju pemakanan 0.16 mm/rev dan kedalaman potong 1.1 mm.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

  Dari analisis RSM kondisi pemotongan optimum yang diperoleh untuk kondisi pada penelitian ini adalah pada laju pemotongan V=225 m/min, laju pemakanan f=0.148mm/rev,kedalaman potong a=1.1 mm dan lajupemotongan V=200 m/min, laju pemakanan f=0.16 mm, kedalaman potong a=1.1mm. Volume yang terbuang (Qc) pada kondisi pemotongan optimum yang diperoleh selanjutnya dibandingkan dengan data pengujian maka kondisi pemotongan optimum yang yang paling tepat adalah pada lajupemotongan 200 m/min laju pemakanan 0.16 mm/rev dan kedalaman 3 potong 1.1 mm dengan volume pembuangan geram 161.02 cm .

5.2 Saran

  Dari hasil penelitian yang dilakukan kiranya perlu dilakukan penelitian lanjutan yang berkaitan dengan umur pahat (Tc) terhadap permukaan benda kerja(Ra) dan volume pembuangan geram (Qc). Pada proses pemesianan laju tinggi yang dilakukan pada bahan berkekerasan tinggi yang dilakukan dalam konseppemesinan kering yang selanjutnya mengacu kepada design manufaktur pahatCBN terhadap ketiga konsep pemesinan termaju.

DAFTAR PUSTAKA C

  Wear and tool life of tungsten carbide, PCBN and PCD cutting tools International Journal of Machine Tools & Manufacture 46 (2006) 482–491Kalpakjian. 2001 Rochim T, teori dan teknologi permesinan, HEDS.

Dokumen baru
Aktifitas terbaru
Penulis
123dok avatar

Berpartisipasi : 2016-09-17

Dokumen yang terkait

Kinerja Pahat CBN Pada Pemesinan Laju Tinggi,..

Gratis

Feedback