PENGARUH CAIRAN PENDINGIN BERTEKANAN TINGGI TERHADAP GAYA POTONG, KEAUSAN TEPI

PAHAT, DAN KEKASARAN PERMUKAAN PADA PROSES BUBUT MATERIAL AISI 4340

TUGAS AKHIRTEKNIK MANUFAKTUR

(TM091486)

•2107 100 629

ANDI PURWANTO

• Ir. Bobby Oedy P. Soepangkat, M.Sc, PhD.

DOSEN PEMBIMBING

LATAR BELAKANG

LATAR BELAKANG

Kamruzzaman et al. (2007)

Penelitian-penelitian yang pernah dilakukan

Mazurkiewicz et al. (1989)

• Meneliti tentang pengaruh cairan pendingin bertekanan tinggi pada prosespemesinan.

• Kesimpulan; bahwa pendinginan bertekanan tinggi dapat mengurangikoefisien gesek pada bidang geram dan bidang utama pahat sehinggadapat mengurangi gaya pemotongan dan meningkatkan umur pahat.Cairan pendingin bertekanan tinggi juga dapat mengurangi konsumsicairan pendingin sebesar 50 % .

• Meneliti pengaruh cairan pendingin bertekanan tinggi terhadap keausanpahat, umur pahat, dan kekasaran permukaan.

• Kesimpulan; bahwa CPBT lebih efektif dalam menurunkan keausan pahatdan kekasaran permukaan, serta meningkatkan umur pahat dibandingkantanpa pendinginan.

Penelitian-penelitian yang pernah dilakukan

Kamruzzaman et al. (2008)

• Meneliti pengaruh cairan pendingin bertekanan tinggi pada proses bubutterhadap keausan pahat, umur pahat, dan kekasaran permukaan.

• Kesimpulan; bahwa CPBT dapat mengurangi keausan tepi pahatsehingga dapat meningkatkan umur pahat, dengan CPBT pertumbuhankekasaran permukaan selama pemesinan semakin rendah sehinggameningkatkan kualitas produk.

Perumusan Masalah

Apakah penggunaan cairan pendingin bertekanantinggi (CPBT) dapat lebih menurunkan gaya potong,kekasaran permukaan, dan keausan tepi pahat,dibandingkan dengan penggunaan cairan pendingintanpa tekanan (CPTT).

Tujuan Penelitian

Batasan masalah dan asumsi

Batasan masalah

1. Tidak membahas masalah biaya selama proses pemesinan.2. Tidak menghitung waktu pemesinan selama proses

pemesinan.3. Penelitian dilakukan sesuai dengan batas kemampuan dari

mesin yang digunakan.4. Proses pembubutan yang dilakukan adalah proses bubut

silindris semi orthogonal5. Digunakan cairan pendingin yang sama untuk proses

pemesinan dengan menggunakan CPTT dan CPBT.

Batasan masalah dan asumsi

Asumsi

1. Variabel-variabel yang tidak diteliti dianggap selalu konstan dantidak berpengaruh secara signifikan terhadap hasil penelitian.

2. Benda kerja maupun pahat memiliki komposisi kimia yanghomogen.

3. Alat ukur yang digunakan dalam keadaan terkalibrasi dan layakdigunakan.

4. Mesin dan operator diasumsikan bekerja dengan baik selamaproses pemesinan.

Manfaat Penelitian

Sebagai bahan referensi bagi penelitian sejenisnyadalam rangka pengembangan pengetahuan tentangpengaruh CPBT pada proses bubut.

Sebagai masukan dan informasi dalammeningkatkan kualitas produk dari proses bubutkaitannya dengan CPBT.

Metodologi Penelitian

Mulai

Studi Pustaka

Perumusan Masalah

Penentuan TujuanPenelitian

Perencanaan eksperimen:Variabel proses: Variabel respon:- Gerak makan - Gaya potong- Kecepatan potong - Kekasaran permukaan- Kedalaman potong - Keausan tepi pahat- Cairan pendingin

Persiapan percobaan: Mesin bubut, bendakerja, pahat dan Alatukur

A

Ya

Tidak

Transformasi model

A

Pengambilan data:Proses bubut CPTTProses bubut CPBT

Pembuatan model statistik

−Pengujian kesesuaian model−Pengujian asumsi residual

ApakahModel sesuai

& asumsiterpenuhi ?

Pembahasan hasil

Selesai

Kesimpulan dan saran

Penentuan Kapasitas pendinginan

Grafik Penurunan Temperatur

Proses Persamaan Regresi

CPBT Temperatur = 419 - 13.6 waktu

CPTT Temperatur = 437 - 8.26 waktu

Data Hasil Percobaan

d1 = 1 mm d2 = 1,5 mm d3 = 2mm

Fv1 Fv2 Fv1 Fv2 Fv1 Fv2

(kg) (kg) (kg) (kg) (kg) (kg)

CPBT

V1 = 79.128

m/menit

f1 = 0,1 mm/put 33.30 33.78 45.47 45.42 58.40 58.02

f2 = 0,15 mm/put 42.56 42.70 54.01 53.77 63.88 64.96

f3 = 0.2 mm/put 43.73 43.83 55.65 56.10 73.73 74.17

V2 = 115.552

m/menit

f1 = 0,1 mm/put 27.39 28.05 43.95 44.04 53.47 54.02

f2 = 0,15 mm/put 34.97 35.11 55.28 54.78 63.98 64.85

f3 = 0.2 mm/put 53.77 55.76 73.81 75.37 85.74 85.53

V3 = 157

m/menit

f1 = 0,1 mm/put 27.86 28.08 37.86 35.04 56.45 56.84

f2 = 0,15 mm/put 36.45 36.30 57.87 58.31 62.76 63.40

f3 = 0.2 mm/put 47.30 47.93 65.36 64.22 77.50 78.88

Data Gaya Potong Pada Proses CPBT

Data Hasil Percobaan

Data Gaya Potong Pada Proses CPTT

d1 = 1 mm d2 = 1,5 mm d3 = 2mm

Fv1 Fv2 Fv1 Fv2 Fv1 Fv2

(kg) (kg) (kg) (kg) (kg) (kg)

CPTT

V1 = 79.128

m/menit

f1 = 0,1 mm/put 36.38 36.09 49.18 48.99 63.10 68.19

f2 = 0,15 mm/put 45.40 44.84 61.50 61.69 77.74 79.45

f3 = 0.2 mm/put 45.74 47.17 80.89 80.57 94.70 95.11

V2 = 115.552

m/menit

f1 = 0,1 mm/put 37.15 37.32 44.61 45.21 58.89 59.97

f2 = 0,15 mm/put 35.26 35.66 54.90 55.57 72.40 73.30

f3 = 0.2 mm/put 56.69 51.81 84.33 84.39 97.84 97.74

V3 = 157 m/menit

f1 = 0,1 mm/put 37.28 37.50 44.28 44.98 59.47 56.07

f2 = 0,15 mm/put 42.72 44.11 54.44 54.62 72.60 73.05

f3 = 0.2 mm/put 54.34 55.03 69.66 70.53 83.98 83.93

Data Hasil Percobaan

Data Gaya Makan Pada Proses CPBT

d1 = 1 mm d2 = 1,5 mm d3 = 2mm

Ff Ff1 Ff Ff1 Ff Ff1

(kg) (kg) (kg) (kg) (kg) (kg)

CPBT

V1 = 79.128

m/menit

f1 = 0,1 mm/put 19.35 19.49 24.71 24.82 33.69 32.40

f2 = 0,15 mm/put 21.62 21.53 27.61 27.54 32.47 32.46

f3 = 0.2 mm/put 23.36 23.20 27.80 27.01 33.14 34.33

V2 = 115.552

m/menit

f1 = 0,1 mm/put 17.84 17.54 22.80 23.80 27.62 29.17

f2 = 0,15 mm/put 18.06 19.07 25.43 25.68 33.75 33.52

f3 = 0.2 mm/put 21.97 22.77 28.38 27.53 35.64 34.42

V3 = 157

m/menit

f1 = 0,1 mm/put 18.07 18.35 24.96 24.08 34.34 33.66

f2 = 0,15 mm/put 17.04 17.19 27.76 27.92 33.51 34.01

f3 = 0.2 mm/put 23.00 20.48 33.75 33.21 36.08 37.39

Data Hasil Percobaan

Data Gaya Makan Pada Proses CPTT

d1 = 1 mm d2 = 1,5 mm d3 = 2mmFf Ff1 Ff Ff1 Ff Ff1

(kg) (kg) (kg) (kg) (kg) (kg)

CPTT

V1 = 79.128 m/menit

f1 = 0,1 mm/put 23.04 23.58 31.70 31.31 42.51 45.11

f2 = 0,15 mm/put 26.54 26.42 35.94 35.99 49.14 49.44

f3 = 0.2 mm/put 27.24 27.77 43.31 43.23 57.69 56.58

V2 = 115.552 m/menit

f1 = 0,1 mm/put 24.74 26.67 30.60 28.78 36.84 37.49

f2 = 0,15 mm/put 25.51 25.72 31.32 32.15 43.63 43.78

f3 = 0.2 mm/put 28.74 28.69 38.28 38.38 54.96 54.51

V3 = 157 m/menit

f1 = 0,1 mm/put 22.51 23.39 30.50 30.65 39.76 37.39

f2 = 0,15 mm/put 24.91 24.82 32.19 32.23 43.37 43.41

f3 = 0.2 mm/put 29.12 29.58 36.33 36.80 48.75 50.42

Data Hasil Percobaan

Data Kekasaran Permukaan Pada Proses CPBT

d1 = 1 mm d2 = 1,5 mm d3 = 2mm

Ra Ra1 Ra Ra1 Ra Ra1

μm μm μm μm μm μm

CPBT

V1 = 79.128 m/menit

f1 = 0,1 mm/put 1.2 1.2 1.0 1.1 1.2 1.3

f2 = 0,15 mm/put 1.7 1.7 1.6 1.7 1.8 1.9

f3 = 0.2 mm/put 2.6 2.5 2.5 2.3 2.7 2.7

V2 = 115.552 m/menit

f1 = 0,1 mm/put 0.9 0.8 1.0 0.9 1.1 1.0

f2 = 0,15 mm/put 1.5 1.4 1.5 1.4 1.6 1.5

f3 = 0.2 mm/put 2.3 2.4 2.3 2.1 2.4 2.3

V3 = 157 m/menit

f1 = 0,1 mm/put 0.9 1.1 0.9 0.8 1.0 0.9

f2 = 0,15 mm/put 1.2 1.3 1.7 2.0 1.3 1.2

f3 = 0.2 mm/put 1.7 1.8 2.0 1.9 2.1 1.9

Data Hasil Percobaan

Data Kekasaran Permukaan pada Proses CPTT

d1 = 1 mm d2 = 1,5 mm d3 = 2mm

Ra Ra1 Ra Ra1 Ra Ra1

μm μm μm μm μm μm

CPTT

V1 = 79.128 m/menit

f1 = 0,1 mm/put 1.5 1.2 1.7 1.6 1.3 1.4

f2 = 0,15 mm/put 1.8 2.1 1.7 1.0 1.7 1.6

f3 = 0.2 mm/put 3.0 2.9 2.5 2.6 3.4 3.4

V2 = 115.552 m/menit

f1 = 0,1 mm/put 1.3 1.2 1.3 1.2 1.0 1.2

f2 = 0,15 mm/put 1.9 2.1 1.7 1.5 1.5 1.5

f3 = 0.2 mm/put 2.7 2.8 2.6 2.7 3.1 3.3

V3 = 157 m/menit

f1 = 0,1 mm/put 0.9 1.0 1.1 1.2 0.9 1.1

f2 = 0,15 mm/put 1.6 1.7 1.7 1.9 1.6 1.8

f3 = 0.2 mm/put 2.3 2.3 3.1 3.0 3.2 3.0

Analisis dan Pembahasan

•FV = 123.03 f0.607 d0.797

•Ff = 30.90 f0.231 d0.746

•Ra = 72.44 V-0.351 f1.14CPBT

•Fv = 141.25 f0.616 d0.818

•Ff = 48.98 f0.342 d0.813

•Ra = 39.81V-0.160 f1.21CPTT

Pemodelan Matematis

Analisis dan Pembahasan

Respon Variabel prosesPangkat dari variabel bila memotong dengan-

Persentase penurunan pangkat

CPBT CPTT

Gaya potong f 0.607 0.616 1.461

d 0.797 0.818 2.5672

Gaya makan f 0.231 0.342 32.4561

d 0.746 0.813 8.2411

Kekasaran V -0.351 -0.16 54.416

permukaan f 1.14 1.21 5.7851

Tabel Harga Koefisien gesek

Analisis dan Pembahasan

a1 = 1 mm a2 = 1,5 mm a3 = 2mmμ μ μ μ μ μ

CPBT

V1 = 79.128 m/menit

f1 = 0,1 mm/put 0.25 0.24 0.22 0.22 0.24 0.23f2 = 0,15 mm/put 0.19 0.19 0.19 0.19 0.19 0.18f3 = 0.2 mm/put 0.17 0.17 0.17 0.17 0.16 0.17

V2 = 115.552 m/menit

f1 = 0,1 mm/put 0.16 0.15 0.13 0.15 0.13 0.15f2 = 0,15 mm/put 0.08 0.10 0.09 0.09 0.17 0.16f3 = 0.2 mm/put 0.11 0.10 0.11 0.09 0.16 0.15

V3 = 157 m/menit

f1 = 0,1 mm/put 0.11 0.12 0.14 0.13 0.19 0.19f2 = 0,15 mm/put 0.04 0.05 0.12 0.13 0.15 0.15f3 = 0.2 mm/put 0.10 0.06 0.17 0.15 0.15 0.16

CPTT

V1 = 79.128 m/menit

f1 = 0,1 mm/put 0.29 0.30 0.30 0.29 0.32 0.31f2 = 0,15 mm/put 0.25 0.25 0.25 0.25 0.29 0.28f3 = 0.2 mm/put 0.26 0.25 0.21 0.21 0.27 0.26

V2 = 115.552 m/menit

f1 = 0,1 mm/put 0.31 0.35 0.33 0.29 0.28 0.28f2 = 0,15 mm/put 0.36 0.36 0.24 0.25 0.27 0.26f3 = 0.2 mm/put 0.19 0.23 0.14 0.14 0.23 0.23

V3 = 157 m/menit

f1 = 0,1 mm/put 0.27 0.28 0.33 0.33 0.32 0.31f2 = 0,15 mm/put 0.25 0.23 0.26 0.26 0.26 0.26f3 = 0.2 mm/put 0.21 0.21 0.20 0.20 0.25 0.26

Keausan Tepi Pahat

Analisis dan Pembahasan

Proses Persamaan Regresi

CPBT VB = 0.0107 + 0.0106 Waktu

CPTT VB = 0.0242 + 0.0126 Waktu

Analisis Bentuk Geram

Gambar geram hasil proses bubut dengan CPBT Gambar geram hasil proses bubut dengan CPTT

Kesimpulan

Kesimpulan

Prosentase penurunan pangkat dari variabel proses pada model gaya potong untuk f dan d sebesar 1.5% dan 2.5%, model gaya makan ubtuk f dan d sebesar 32.5% dan 8.4%, dan pada model kekasaran permukaan untuk V dan f sebesar 54.5% dan 5.7%.

Keausan tepi pahat yang terjadi pada proses bubut dengan CPBT mempunyai kecenderungan yang lebih rendah bila dibandingkan dengan CPTT.

Pembubutan dengan menggunakan CPBT menghasilkan geram yang tipis dan terputus-putus, sedangkan dengan menggunakan CPTT menghasilkan geram yang tebal dan kontinyu.

Kesimpulan dan Saran

Saran

Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya dilakukanpengukuran temperatur pemotongan yang sebenarnya.