Keutuhan Permukaan Baja AISI 4140 Pada Pemesinan Laju Tinggi, Keras Dan Kering Menggunakan Pahat CBN

 5  68  110  2017-01-18 05:19:22 Report infringing document

KATA PENGANTAR

  Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa dan Maha Pengasih atas limpahan berkat dan karuniaNya yang telah diberikan kepada penulis sehingga tesisini dapat diselesaikan dengan baik dengan judul “Keutuhan Permukaan Baja AISI 4140 Pada Pemesinan Laju Tinggi, Keras Dan Kering Menggunakan Pahat CBN”. Tidak ada yang sempurna di dunia ini, oleh sebab itu penulis mohon saran dan kritik yang membangun dari pihak-pihak yang terlibat untuk dapat membantumemperbaiki dan melengkapi kesempurnaan tesis ini.

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

  13.5 Uji Kekakuan dan Uji Lentur terhadap Baja Lunak (Mild Steel) yang dijual dipasaran Kotamadya Medan, tahun 2003. Karya Ilmiah yang dipublikasikan di majalah JURNAL ILMU dan REKAYASATEKNOLOGI INDUSTRI (JIRTI) yang diterbitkan Fakultas Teknologi IndustriUniversitas Mpu Tantular, Jakarta adalah sbb: 14.1.

DAFTAR ISI

  Dampak kecepatan potong, laju pemakanan dan kedalaman potong terhadap kekasaranpermukaan (Ra) dan terhadap topografi permukaan yaitu corak permukaan (lay) dan cacat permukaan (defect) yang terjadi pada permukaan benda termesin akan diteliti . Kondisi pemotongan yang direkomendasikan untuk pemotongan logamAISI 4140 yang berkekerasan ~ 55 HRC dengan pahat CBN dengan kondisi pemesinan laju tinggi dan kering adalah pada kondisi pemotongan tingkat magnitudeminimum.

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Padametode ini sejumlah cairan pemotongan dialirkan ke kawasan pemotongan selama proses pemesinan dengan tujuan menurunkan suhu pemotongan dan melumasi Fenomena kegagalan pahat dan penggunaan cairan pemotongan merupakan salah satu masalah yang telah banyak dikaji dan mendapat perhatian dalam kaitannyayang sangat berpengaruh terhadap kekasaran permukaan hasil pengerjaan, ketelitian geometri produk dan mekanisme keausan pahat serta umur pahat (Ginting, 2003). Pemesinan laju tinggi, keras dan kering berpotensi memberikan kontribusi yang kontra produktif bagi produk yang dihasilkan sebababsennya cairan pemotongan (pemesinan kering) dan operasi pemesinan yang ekstrim(pemesinan laju tinggi dan keras) akan menyebabkan terjadinya peristiwa tribologi Dari sudut pandang proses pemotongan logam, distorsi terhadap permukaan benda kerja termesin dikaji melalui topik keutuhan permukaan (surface integrity).

1.2 Perumusan Masalah

  Pada proses pemesinan laju tinggi, keras dan kering ada kecendrungan mempengaruhi morphologi pembentukan serpihan dan daya hantar panas yang baikmaka akan sangat mempengaruhi mekanisme kegagalan pahat karena lebih mudah terbentuknya Built Up-Edge (BUE) dan BUE ini akan cenderung lebih berpengaruhapalagi bila temperatur pemotongan meningkat, BUE dapat mengakibatkan kualitas permukaan benda kerja pemesinan menjadi buruk. Beberapa aspek yang terlibat dalam keutuhan permukaan adalah kekasaranpermukaan (roughness), corak permukaan (lay) dan cacat permukaan (defect) sebagai aspek dalam topografi permukaan dan perubahan sub permukaan (kekerasan Masalah utama yang akan dibahas dari objek pada penelitian ini adalah keutuhan permukaan termesin AISI 4140 dari aspek topografi permukaan yaitu kajianlebih diarahkan pada kekasaran permukaan (roughness), corak permukaan (lay), dan cacat permukaan (defect).

BAB II TINJAUAN PUSTAKA Mekanika proses pemotongan logam membutuhkan parameter yang melibatkan

  kondisi pemotongan dan geometri serta kemampuan pahat potong. Dalam prosespemesinan, untuk mencapai kondisi pemotongan yang optimal dan stabil sangat perlu diperhatikan adanya kombinasi besaran kecepatan potong, laju pemakanan, dantebal atau kedalaman pemotongan yang sangat erat kaitannya terhadap umur pahat serta kualitas permukaan bahan termesin.

2.1 Proses Pemotongan Dengan Mesin Bubut

  Proses ini bertujuan untuk membuang material dimana benda kerjadicekam menggunakan sebuah chuck atau pencekam dan berputar pada sebuah sumbu, alat potong bergerak arah aksial dan radial terhadap benda kerja sehinggaterjadi pemotongan dan menghasilkan permukaan yang konsentris dengan sumbu putar benda kerja. Kecepatan potong adalah kecepatan keliling benda kerja dengan satuan(m/min), laju pemakanan adalah perpindahan atau jarak tempuh pahat tiap satu putaran benda kerja dengan satuan (mm/put), kedalaman potong adalah tebal materialterbuang pada arah radial dengan satuan (mm).

2.2 Kondisi pemesinan

  Laju pembuangan geram (material removal rate) :MRR ( /min) Gambar 2.3 Proses bubut Geometri benda kerja: do = diameter awal (mm) dm = diameter akhir (mm)lt = panjang pemesinan (mm) o Geometri pahat: )кr = sudut potong utama ( o o = sudut geram ( ) 2.2.1 Kecepatan potong (V)Untuk memperoleh putaran mesin atau kecepatan potong digunakan persamaan sebagai berikut: . Untuk nilai laju pemakanan(f) dan kedalaman potong (a) yang tetap maka sudut ini akan mempengaruhi lebar pemotongan (b) dan tebal geram sebelum terpotong (h) adalah sebagai berikut: Dengan demikian penampang geram sebelum terpotong adalah: 2 A = f .

2 A = f . a (mm )

  Gambar 2.4 Pengaruh gerak makan dan radius ujung pahat terhadap gaya geser dan gaya makan Tingkat pemakanan dan geometri radius ujung pahat adalah dua faktor utama yang mempengaruhi kekasaran permukaan. Metode pengukuran kekasaran permukaanPemeriksaan kekasaran dengan mata telanjang hanya memungkinkan untuk membandingkan permukaan yang satu lebih kasar dari permukaan yang lainnya sertacara ini hanya untuk perbedaan yang menyolok, sementara untuk membedakan kekasaran yang sangat kecil sulit dideteksi dengan indera mata dan tidak dapatdiketahui seberapa besar kekasarannya.

2.4 Konsep Pemesinan Terkini

  Gambar 2.6 Kecepatan potong pada proses laju tinggi Seperti yang dikemukakan oleh Salomon pada tahun 1931 menyatakan bahwa proses pemesinan kecepatan tinggi adalah proses pemesinan dengan kecepatan potongsebesar 5 – 10 kali lebih besar dari pada proses konvensional. Fenomena kegagalan pahat dan penggunaan cairan pemotongan merupakan salah satu masalah yang telah banyak dikaji dan mendapat perhatiandalam kaitannya yang sangat berpengaruh terhadap kekasaran permukaan hasil pengerjaan, ketelitian geometri produk dan mekanisme keausan pahat serta umurpahat (Ginting, 2003).

2.5 Pahat Potong

  Agar dapat menetapkan jenis pahat yang tepat, maka perlu pertimbanganpemilihan berdasarkan pada sifat-sifat pahat yang berhubungan dengan kekerasan, ketahanan aus, kekuatan dan ketangguhan seperti yang tertera pada Gambar 2.7 dan 2.8. Keausan yang terjadi dapat menimbulkan peningkatan gaya pemotongan sehingga akan berdampak pada kerusakan pahat yang lebih fatal, kerusakan mesinperkakas, dan kerusakan pada benda kerja, oleh karena itu perlu ditetapkan batas harga keausan yang dianggap sebagai batas kritis dimana pahat tidak boleh digunakanlagi.

2.6 Bahan Teknik

  Elastisitas ini penting pada semua struktur yang mengalami bebanyang berubah-ubah terlebih pada alat-alat dan mesin-mesin presisi. Selain untuk landing gear, baja AISI 4140 ini digunakan jugauntuk roller cyclo speed reducer pada cyclo speed reducer (Gambar 2.11 & 2.12), untuk single cavity valve body (Gambar 2.13) dan masih banyak lagi penggunaanbaja AISI 4140 ini.

BAB II I METODE PENELITIAN

  Bahan pahat ini dipilih dengan alasan bahwakualitas produk untuk komponen alat transportasi udara dan komponen otomotif tertentu memerlukan ketelitian dan kualitas yang tinggi sehingga untuk mewujudkanproduk tersebut melalui proses pemesinan keras, kering dan kelajuan tinggi kandidat bahan pahat yang paling beralasan adalah CBN. Gambar 3.2 Pahat CBN Gambar 3.3 Geometri Pahat CBN Keterangan : r ε = 0,8 mm ; I = 9,52 mm ; s = 4.7 mm ; ød = 3.81 mm Tabel 3.3 Sifat mekanik pahat CBN Sifat Mekanik Nilai SatuanKekerasan 93 (GPa)Modulus young 900 (GPa)Modulus bulk 385 (GPa)Ketangguhan patah 2,8 (MPa) 3.2.3 Pemegang pahat (tool holder)Pemegang pahat yang digunakan adalah jenis DTGNR 2020M 16 (91 ⁰) yang dikhususkan untuk proses bubut.

3.3 Peralatan

  Gambar 3.7 Alat Pengukur Kekasaran Permukaan 3.3.3 MikroskopUntuk mengambil data gambar keausan yang terjadi pada pahat setelah proses pemesinan digunakan USB Digital Microscope Cameras DINO-R-LITE yangdilengkapi dengan Lensa Dual Axis 27x/WO=8mm dan 100x/WO=2mm Micro-scope lense. USB Digital Microscope 3.3.4 Scaning Electron Microscopy (SEM)Alat ini di pakai untuk pengamatan corak (lay) dan cacat (defect) pada permukaan benda kerja termesin.

3.4 Metode Penelitian

  Sesuai dengan tujuan utama dan hasil penelitian yang ingin diperoleh, yaitu analisa untuk mendapatkan keutuhan permukaan benda kerja termesin dari aspektopografi maka metode pengukuran kekasaran permukaan dan pengamatan aus pahat yang digunakan pada penelitian ini adalah pengamatan langsung dengan kondisiperlakuan pemesinan miring (oblique). Untuk pengukuran dan pengamatan lay dan cacat yang terjadi pada permukaan benda kerja termesin, sampel diambil dari potongan permukaanbenda kerja termesin dari setiap kondisi pemotongan lalu dibentuk dan diproses sedemikian rupa sehingga dapat diamati menggunakan mikroskopoptic dan mikroskop electron scanning (SEM).

3.5 Teknik Pengukuran, Pengolahan dan Analisa Data

  Gambar 3.12 Grafik kekasaran permukaan vs waktu pemotongan Gambar 3.13 Grafik kekasaran permukaan vs keausan pahat Data yang dihasilkan dari penelusuran surface roughness stylus profilometer pada sampel permukaan benda termesin tersebut ditabelkan lalu dibuat grafiknya terhadapwaktu pemotongan dan terhadap keausan pahat. 3.5.3 Pengolahan dan analisa dataPengolahan data kekasaran permukaan dilakukan secara kuantitatif terhadap variabel yang diamati untuk menentukan parameter mana yang paling berpengaruhterhadap kekasaran permukaan baja paduan AISI 4140 yang dibubut pada proses pemesinan laju tinggi, keras dan kering menggunakan pahat CBN.

1. Pemesinan laju tingg (PLT), V >>> Pemesinan kering

  Pemesinan keras , HRC >>> cairan pemotongan <<< Pakar-pakar pemesinanmerekomendasikan PLT, keras dan kering. Variabel bebas : terikat: Variabel V, f, a = konstan Ra, VB, tc = kuantitatifHRC, cairan pemotongan (-) = konstan Lay dan defects = kualitatifAISI 4140, CBN = konstan Bubut = konstan Selesai Hasil  yang diperoleh  adalah  keutuhan permukaan:o Kekasaran permukaan dalam parameter Ra o Corak permukaan ( lay) benda kerja termesin.o Dan cacat yang ada pada permukaan benda kerjatermesin Gambar 3.14.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Data Hasil Pengujian. Dari 20 data yang seharusnya disediakan berdasarkan desain pengujian CCF

  Kurva karakteristik Ra versus VB tingkat maksimum-2 Secara grafis hubungan kekasaran permukaan terhadap waktu pemotongan ditunjukkan pada Gambar 4.11 dan hubungan kekasaran permukaan terhadap keausanpahat pada kondisi maksimum-2 ini ditunjukkan pada Gambar 4.12. Pemeriksaan permukaan benda kerja termesin memperlihatkan bahwa lay (corak permukaan) dari permukaan baja AISI 4140 yang dikerjakan dengan pahat CBNadalah memiliki pola arah yang sejajar dengan kecepatan potong (V) dan tegak lurus dengan kecepatan umpan (Vf) seperti ditunjukkan pada Gambar 4.24 .

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

  Corak yang lebih signifikan diberikan oleh kondisi pemotongan tingkat magnitude medium dan maksimum terutama pada kecepatan potong (V) dan laju pemakanan (f) yang tinggi. Topografi permukaan untuk kecacatan (defect) paling banyak ditemukan pada tingkat magnitude medium dan maksimum terutama pada kecepatan potongmaksimum yaitu pada V = 250 m/min banyak ditemukan cacat feed mark dan tearing surface.

5.2. Saran

  Perlu adanya penelitian lebih lanjut untuk mengetahui hubungan perilaku kondisi pemotongan laju tinggi, keras dan kering serta temperatur potongterhadap efek homogenitas kekerasan mikro dari pada benda kerja. E x p e r i m e n t a l i n v e s t i g a t i o n o f c u t t i n g t o o l p e r f o r m a n c e i n h i g h s p e e d c u t t i n g o f h a r d e n e d X 2 1 0 C r 1 2 c o l d - w o r k t o o l s t e e l ( 6 2 H R C ) M a t e r i a l s a n d D e s i g n 2 6 ( 2 0 0 5 ) 2 1 - 2 7 .

Dokumen baru
Aktifitas terbaru
Penulis
123dok avatar

Berpartisipasi : 2016-09-17

Dokumen yang terkait

Keutuhan Permukaan Baja AISI 4140 Pada Pemesi..

Gratis

Feedback