92049-10-375725624085_oke

modul 10 Genap 2008/2009

Program Studi Teknik Industri,

Fakultas Teknologi Industri,

Universitas Mercu Buana

PROGRAM KULIAH KARYAWAN

MODUL KULIAH KE – 10

Mata Kuliah : Proses Produksi

Dosen : Mahfudz Al Huda

PROSES GERINDA

(GRINDING PROCESSES)

I. Abrasive Machining Processes

Abrasive machining (proses pemesinan abrasive) adl proses pemotongan

bagian kecil benda kerja memakai partikel abrasive (gosok) yg keras,

biasanya berbentuk roda (batu gerinda) dan lembaran (kertas ampelas). Yg

termasuk proses ini adalah: gerinda (grinding), honing, lapping, super-

finishing, polishing, dan buffing.

Proses-2 ini biasanya digunakan utk kegiatan penyelesaian permukaan

(surface finishing). Meskipun ada juga yg mampu melakukan pemesinan

besar.

Proses abrasive penting secara komersial dan teknologi karena hal-hal

berikut:

o Dapat digunakan utk berbagai jenis bahan benda kerja, mulai dari

logam lunak hingga baja dikeraskan serta bahan non logam seperti

keramik dan silicon.

o Beberapa proses abrasive dpt digunakan utk menghasilkan

permukaan yg sangat halus, mencapai kekasaran (roughness)

permukaan dibawah 0.025 µm.

o Untuk proses abrasive tertentu mampu menghasilkan toleransi

dimensi yg sangat tinggi.

Abrasive water jet cutting dan ultrasonic machining kadang

dikelompokkan dalam proses abrasive karena pemotongan bahan dilakukan

dg proses abrasive (menggosok). Tetapi biasanya dimasukkan sbg proses

non-traditional machining.

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Dr. Mahfud Al-Huda

PROSES PRODUKSI 1


II. Grinding

Grinding adl proses pemesinan dimana partikel abrasive terikat dalam batu

gerinda yg diputar pada kecepatan permukaan sangat tinggi. Batu gerinda

biasanya berbentuk pring (disk), dan dibuat dg kesetimbangan yg baik karena

kecepatan putar tinggi.

Grinding mirip dg proses milling, dimana pemotongan terjadi pada

permukaan keliling luar batu gerinda serupa dg proses peripheral dan face

milling. Peripheral grinding lebih banyak digunakan dibanding face grinding.

Dalam sebuah batu gerinda yg berputar terdapat banyak sekali ujung potong

(partikel abrasive), dan benda kerja diumpankan relative thd batu gerinda

sehingga terjadi proses pemotongan. Disamping beberapa kemiripan tadi,

terdapat perbedaan besar antara grinding dan milling, yaitu:

1. Butiran partikel abrasive pada batu gerinda jauh lebih kecil dan

berjumlah banyak dibandingkan gigi-gigi potong pada pahat milling.

2. Kecepatan potong pada grinding jauh lebih tinggi dibanding milling.

3. Partikel abrasive pada batu gerinda tersebar secara random (acak)

dan menonjol keluar dg rata-rata sudut rake negatif besar.

4. Batu gerinda memiliki sifat mampu menjadi tajam sendiri, yaitu jika

partikel abrasive terluar mengalami aus partikel akan menjadi tumpul

dan pecah membentuk ujung potong baru yg tajam atau terlepas dari

batu gerinda sehingga akan muncul partikel berikutnya yg masih

tajam.

III. Grinding Wheel

A grinding wheel (batu gerinda) terdiri dari partikel abrasive dan bahan

perekat (bonding material). Bahan perekat melekatkan partikel abrasive dan

menjaga bentuk serta struktur batu gerinda.

Parameter-parameter yg menentukan kualitas batu gerinda adalah:

o Abrasive material (bahan partikel abrasive)

o Grain size (ukuran partikel)

o Bonding material (bahan perekat)

o Wheel grade (tingkatan batu gerinda)

o Wheel structure (struktur batu gerinda)


PROSES PRODUKSI 2


Parameter-2 ini dapat dianalogikan seperti bahan dan bentuk pahat pada

proses pemesinan konvensional. Untuk mendapatkan hasil yg optimal, tiap

parameter harus dipilih secara cermat.

IV. Abrasive Materials

Pemilihan bahan abrasive (abrasive materials) harus disesuaikan dg bahan

benda kerja. Karakter umum bahan abrasive yg digunakan utk batu gerinda

adl: kekerasan tinggi, tahan aus, kuat/ulet (toughness), dan friability. Friability

adl kemampuan bahan abrasive utk patah ketika ujung potong partikel

menjadi tumpul, sehingga menampilkan ujung yg tajam.

Beberapa bahan abrasive yg penting adalah:

1. Aluminum oxide (Al2O3). Merupakan bahan abrasive yg paling

banyak dipakai. Digunakan utk menggerinda baja dan besi paduan

berkekuatan tinggi. Kekerasan mencapai 2100 HK.

2. Silicon carbide (SiC). SiC lebih keras dibanding Al2O3, tetapi kurang

kuat/ulet. Digunakan utk menggerinda logam ulet (ductile) seperti

aluminium, kuningan, dan baja stainless, juga logam getas (brittle)

seperti besi cor dan keramik. Kurang baik untuk menggerinda baja

karena unsur karbon pada SiC memiliki afinitas yg kuat thd unsur Fe

pada baja. Kekerasan sekitar 2500 HK.

3. Cubic boron nitride (CBN). Batu gerinda CBN digunakan untuk

menggerinda bahan keras seperti baja perkakas yg dikeraskan dan

paduan aerospace. Kekerasannya mencapai 5000 HK.


PROSES PRODUKSI 3


4. Diamond. Diamond dihasilkan secara alami maupun dibuat secara

sintetis. Batu gerinda diamond biasanya digunakan untuk

menggerinda bahan yg keras dan abrasive, seperti keramik,

cemented carbide, dan kaca (glass). Kekerasannya mencapai 7000

HK.

Ukuran partikel abrasive (grain size) merupakan parameter penting yg

menentukan kehalusan penyelesaian permukaan (surface finish) dan besar

material removal rate (MRR). Ukuran partikel yg kecil menghasilkan

permukaan yg halus, sebaliknya ukuran besar meningkatkan efektivitas

pemesinan. Penentuan besar partikel juga mempertimbangkan jenis bahan

yg digerinda. Semakin keras bahan memerlukan ukuran pertikel kecil untuk

dapat memotong secara efektif, sebaliknya untuk bahan yg relatif lunak lebih

efektif memakai partikel besar.

V. Screen Mesh Procedure

Grit size (ukuran partikel) diukur memakai cara screen mesh procedure.

Cara ini menggunakan jaring dg ukuran lobang (mesh) berbeda. Penulisan

ukuran ditentukan oleh jumlah mesh yg terdapat dalam jarak sepanjang satu

inchi. Ukuran 200 menunjukkan dalam 1 inchi terdapat 200 mesh, karena

mesh berbentuk bujur sangkar maka juml total dlm 1 inchi persegi adl

2002=40,000. Jadi semakin besar angka menunjukkan semakin kecil partikel.

Jika dianggap besar partikel sama dengan besar ukuran mesh, maka

particle size, PS dapat dinyatakan sebagai:

dimana MC: jumlah mesh sepanjang 1 inchi, and tw: tebal kawat jaring (inch).

Metode screening ini hanya efektive digunakan hingga MC = 400, karena

untuk membuat jaring yg halus sangat sulit, dan partikel halus cenderung

menggumpal. Untuk itu digunakan cara lain seperti teknik microscopy dan

teknik X-ray.


PROSES PRODUKSI 4

PS= 1MC

−tw


VI. Bonding Materials

Bonding material (bahan perekat) merekatkan butiran abrasive dan

memberi bentuk serta menjaga integritas struktur batu gerinda. Bahan ini

harus memiliki sifat: strength, toughness, hardness, dan temperature

resistance. Bahan ini harus dapat menahan gaya sentrifugal dan suhu tinggi

selama proses grinding. Selain itu menjaga batu gerinda tidak pecah karena

benturan saat pemasangan, dan menahan butiran gerinda tidak lepas saat

memotong permukaan benda kerja sementara butiran yg tumpul karena aus

dapat terlepas untuk menampilkan butiran baru.

Beberapa bahan yg biasa digunakan utk batu gerinda adalah:

o Vitrified bond. Bahan ini terdiri dari tanah liat yg dibakar (baked clay)

dan keramik. Digunakan pada batu gerinda kebanyakan. Memiliki sifat


PROSES PRODUKSI 5


kuat dan rigid, serta tahan terhadap suhu tinggi, dan relatif tidak

terkontaminasi oleh air atau minyak yg digunakan sebagai grinding

fluid.

o Silicate bond. Bahan ini terdiri dari sodium silicate (Na2SO3).

Aplikasinya biasanya terbatas pada situasi dimana panas yg timbul

harus diminimalkan seperti saat menggerinda pahat potong.

o Rubber bond. Rubber (karet) adl bahan yg paling flexible. Digunakan

utk cut-off wheel.

o Resinoid bond. Dibuat dari berbagai thermosetting resin materials,

spt: phenol-formaldehyde. Memiliki kekuatan sangat tinggi dan

digunakan utk gerinda kasar dan operasi cut-off.

o Shellac bond. Batu gerinda dg Shellac-bonded relatif kuat tapi

kurang rigid. Sering digunakan untuk penyelesaian yg baik/halus

(good finishing).

o Metallic bond. Metal bonds, biasanya perunggu, banyak dipakai utk

batu gerinda diamond dan CBN. Teknik proses metalurgi serbuk

digunakan utk merekatkan butiran abrasive dg bahan ini hanya pada

keliling bagian luar dari batu gerinda, sehingga menghemat pemakain

bahan abrasive yg mahal.

VII. Wheel Structure & Wheel Grade

Wheel structure menunjukkan jarak antar butiran abrasive pada batu

gerinda. Batu gerinda selain berisi butiran abrasive dan bonding materials,

juga rongga udara. Perbandingan volume ketiga unsur itu dapat dinyatakan

dg: Pg + Pb + Pp = 1.0

dimana Pg: proporsi jumlah butiran abrasive thd volume total, Pb: proporsi

bond material, & Pp: proporsi rongga udara.

Wheel structure diukur dg skala berkisar antara ‘open’ (terbuka) and

‘dense’ (rapat). Struktur terbuka (open structure) adalah Pp relatif besar,

dan Pg relatif kecil. Sehingga terdapat lebih banyak rongga dan sedikit butir

abrasive dalam batu gerinda. Sebaliknya struktur rapat (dense structure)

adalah Pp relatif kecil, dan Pg relatif besar. Secara umum, struktur terbuka

digunakan jika besar pemotongan lebih diperlukan (roughing), sedangkan


PROSES PRODUKSI 6


struktur rapat digunakan untuk menghasilkan permukaan yg lebih halus dan

tolernasi dimensi yg lebih tinggi (finishing).

Wheel grade menunjukkan kekuatan perekat (bond) batu gerinda untuk

mencegah butiran abrasive terlepas saat memotong permukaan benda kerja.

Hal ini sangat tergantung dg jumlah bonding materials yg terdapat pada satu

batu gerinda, Pb. Grade diukur dg skala antara ‘soft’ (lunak) and ‘hard’

(keras). Soft wheels (batu gerinda lunak) mudah melepaskan butir abrasive,

sedangkan hard wheels (batu gerinda keras) kuat menahan butir abrasive.

Soft wheel biasa digunakan untuk proses yg meminta MRR kecil dan

menggerinda bahan keras. Hard wheels biasanya digunakan untuk mencapai

MRR besar dan menggerinda bahan lunak.

VIII. Grinding Wheel Specification

Spesifikasi batu gerinda biasanya dinyatakan dg kode standar yang

menunjukkan parameter batu gerinda. Sebagai contoh sistem pengkode-an

menurut ANSI menggunakan angka dan huruf untuk menyatakan jenis

butiran abrasive,, grit size, grade, structure, dan bond material.

Pengkodean utk batu gerinda biasa berdasarkan ANSI B74.13-1977:

30 A 46 H 6 V XX

o Prefix: Manufacturer’s symbol for abrasive

(optional)

A Abrasive type: A = Aluminum oxide, C = Silicon carbide

Grain size: Coarse = 8 – 24. Medium = 30 – 60. Fine = 70 –

180. Very fine = 220 – 600.

H Grade: Scale ranges from A to Z: A = soft, M = medium, Z = hard.

Structure: Scale ranges from 1 to 15: 1 = very dense, 15 =

very open

V Bond type: B = Resinoid, BF = resinoid reinforced, S = Silicate, V =

Vitrified.

XX Manufacturer’s private marking for wheel (optional).

Pengkodean untuk batu gerinda diamond and CBN berdasarkan ANSI

B74.13-1977:

XX D 150 P YY M ZZ 3

XX Prefix: Manufacturer’s symbol for abrasive (optional)


PROSES PRODUKSI 7


D Abrasive type: D = Diamond, B = Cubic boron nitride

Grain size: Coarse = 8 – 24. Medium = 30 – 60. Fine = 70 – 180. Very fine =

220 – 600.

P Grade: Scale ranges from A to Z: A = soft, M = medium, Z = hard.

YY Concentration: Manufacturer’s designation. May be number or symbol.

M Bond type: B = Resin, M = Metal, V = Vitrified.

ZZ Bond modification: manufacturer’s notation of special bond type or

modification.

Depth of abrasive = working depth of abrasive

IX. Grinding Wheel Shapes

Konfigurasi (a), (b), & (c) adalah peripheral grinding wheel, dimana pemotongan

dilakukan oleh keliling teluar batu gerinda. Batu gerinda utk proses cut-off

dinyatakan pd (d), juga merupakan peripheral cutting. Batu gerinda (e), (f), & (g)

adalah face grinding wheels, dimana permukaan datar dari batu gerinda

melakukan pemotongan permukaan benda kerja.


PROSES PRODUKSI 8



PROSES PRODUKSI 9


Referensi.

1. Fundamentals of Modern Manufacturing, Materials, Processes, and

Systems; Second Edition, Mikell P. Groover; John Wiley & Sons, Inc.

2. Teknologi Mekanik, Sriati Djaprie, Penerbit Erlangga. Terjemahan dari:

Manufacturing Process, B.H. Amstead, Philip F. Ostwald, Myron L. Begeman

John Wiley & Sons

3. Manufacturing Process I, Kenji Asakura, Fumio Hasimoto, Kyouritsu Syuppan,

2002.

4. Teknologi Mekanik Jilid 2, Bambang Priambodo, Penerbit Erlangga.

Terjemahan dari: Manufacturing Process, B.H. Amstead, Philip F. Ostwald,

Myron L. Begeman John Wiley & Sons

5. Manufacturing Process II, Kenji Asakura, Fumio Hasimoto, Kyouritsu Syuppan,

2002

6. Manufacturing Processes for Engineering Materials, Fourth Edition, Serope

Kalpakjian and Steven R. Schmid, Prentice Hall, New Jersey, 2003.


PROSES PRODUKSI 10

92049-10-375725624085_oke

Documents

Transcript of 92049-10-375725624085_oke