PROSES MANUFAKTUR

CUTTING

(Pemotongan)

HERU SANTOSA

CUTTING

Definisi Pemotongan Logam (Metal Cutting)

Pemotongan Logam adalah suatu proses pemotongan atau lebih tepat disebut dengan

proses “perautan” logam dengan menggunakan sebuah pahat potong (cutting tool), yang

bertujuan untuk memperoleh bentuk-bentuk tertentu, toleransi, ataupun derajat kehalusan

permukaan (surface finished) dari benda kerja

Definisi Alat Potong Perkakas

Alat Potong Perkakas adalah suatu alat yang digunakan untuk memproses suatu benda kerja

untuk membetuk benda kerja tersebut sesuai dengan yang kita inginkan berdasarkan prosedur-

prosedur yang telah dibuat dan diteliti.

Material Alat Potong Logam

Sebelum kita menggunakan alat potong maka kita harus mengetahui dahulu bahan-

bahan atau material untuk membuat alat potong tersebut.

Faktor-faktor yang menentukan dalam pemilihan material alat potong :

1. Material atau bahan dari benda kerja/product.

2. Kualitas/kehalusan permukaan.

3. Kecepatan potong/Cutting Speed (Cs) yang dikehendaki.

4. Frekuensi penggunaan.

5. Harga.

Sifat Material Alat Potong

1. Keras / Hardness

Mampu mempertahankan kekerasannya dalam suhu pemotongan, sehingga tidak

deformasi.

2. Ulet / Toughness

Mampu menahan beban kejut akibat pemotongan maupun vibrasi.

3. Tahan aus / Wear resistance

Mampu digunakan pada umur pakainya sebelum terjadi kerusakan.

4. Tahan terhadap bahan kimia

Kemampuan untuk tidak bereaksi terhadap bahan-bahan kimia pada saat proses

pemotongan.

1. Keras / Hardness

Mampu mempertahankan kekerasannya dalam suhu pemotongan, sehingga tidak

deformasi.

2. Ulet / Toughness

Mampu menahan beban kejut akibat pemotongan maupun vibrasi.

3. Tahan aus / Wear resistance

Mampu digunakan pada umur pakainya sebelum terjadi kerusakan.

4. Tahan terhadap bahan kimia

Kemampuan untuk tidak bereaksi terhadap bahan-bahan kimia pada saat proses

pemotongan.

JENIS MATERIAL POTONG

Bahan Carbon High Speed Steel /

HSSBaja Paduan Alloy

tool steel

Carbide Alumina based ceramic

INTAN

Bahan HSS (High Speed Steel )

Pada tahun 1900 FW. Taylor dan Maunsel White menemukan HSS (High Speed Steel) atau baja kecepatan tinggi. Amstead (1977) menyempurnakan HSS dengan menambahkan tungsten 18% dan chromium 5,5% ke dalam baja paduan. Komposisi HSS biasanya terdiri dari paduan besi dengan karbon, tungsten, molybdenum, chromium dan vanadium bahkan kadang-kadang ada tambahan cobalt (ASM International Vol. 16, 1997). HSS dikategorikan sebagai HSS konvensional dan HSS spesial. HSS konvensional terdiri atas Molydenum HSS dan Tungsten HSS. Standar AISI dari HSS jenis ini adalah M1, M2, M7, M10, T1 dan T2. Sedangkan HSS spesial antara lain terdiri atas Cobalt Added HSS, High Vanadium HSS, High Hardness Co HSS, Cast HSS, Powder HSS dan Coated HSS (Rochim, 1993).

K Kandungan karbon : 0,70 % – 1,50 %. Penggunaan membuat alat-alat potong seperti drills, reamers, countersinks, lathe tool bits dan milling cutters. Disebut High Speed Steel karena alat potong yang dibuat dengan material tersebut dapat dioperasikan dua kali lebih cepat dibanding dengan carbon steel. Sedangkan harga dari HSS besarnya dua sampai empat kali daripada carbon steel andungan karbon : 0,70 % – 1,50 %. Penggunaan membuat alat-alat potong seperti drills, reamers, countersinks, lathe tool bits dan milling cutters. Disebut High Speed Steel karena alat potong yang dibuat dengan material tersebut dapat dioperasikan dua kali lebih cepat dibanding dengan carbon steel. Sedangkan harga dari HSS besarnya dua sampai empat kali daripada carbon steel

Baja karbon (Plain Carbon Steel)

Pahat ini mempunyai kadar karbon (0,5 _ 0,7 %)kekerasan akan berkurang pada suhu ±

250° karena itu hanya untuk membubut kecepatan rendah,sehingga pahat ini jarang

digunakan

Baja Paduan (Alloy tool steel)Baja paduan yang diklasifikasikan menurut kadar karbonnya dibagi menjadi:

•Low alloy steel, jika elemen paduannya ≤ 2,5 %

•Medium alloy steel, jika elemen paduannya 2,5 – 10 %

•High alloy steel, jika elemen paduannya > 10 %

•Baja jenis ini mengandung satu atau lebih logam-logam seperti nikel, chromium, manganese,

molybdenum, tungsten dan vanadium. Dengan menambahkan logam tersebut ke dalam baja

maka baja paduan tersebut akan merubah sifat-sifat mekanik dan kimianya seperti menjadi

lebih keras, kuat dan ulet bila dibandingkan

Baja

KARBIDA

Jenis karbida (Comented Carbides) merupakan bahan pahat yang

dibuat dengan cara menyinter (sintering) serbuk karbida (Nitrida,Oksida) dengan bahan pengikat yang

umumnya dari Cobalt (Co). dengan cara Carburizing masing-masing bahan dasar (serbuk) Tungsten

(Wolfram,W) Tintanium (Ti), Tantalum (Ta)dibuat menjadi karbida yang kemudian digiling (ball mill) dan

disaring. Salah satuatau campuaran serbuk karbida tersebut kemudian di campur dengan bahan

pengikat(Co) dan dicetak tekan dengan memakai bahan pelumas (lilin). Setelah itu dilakukan presintering

(1000°C pemanasan mula untuk menguapkan bahan pelumas) dankemudian sintering (1600°C) sehingga

bentuk keeping (sisipan) sebagai hasil proses cetak tekan ( Cold, atau HIP) akan menyusut menjadi sekitar

80% dari volume semula

KARBIDA

Jenis karbida yang “disemen” (Comented Carbides) merupakan bahan pahat yang

dibuat dengan cara menyinter (sintering) serbuk karbida (Nitrida,Oksida) dengan bahan pengikat yang

umumnya dari Cobalt (Co). dengan cara Carburizing masing-masing bahan dasar (serbuk) Tungsten

(Wolfram,W) Tintanium (Ti), Tantalum (Ta)dibuat menjadi karbida yang kemudian digiling (ball mill) dan

disaring. Salah satuatau campuaran serbuk karbida tersebut kemudian di campur dengan bahan

pengikat(Co) dan dicetak tekan dengan memakai bahan pelumas (lilin). Setelah itu

dilakukan presintering (1000°C pemanasan mula untuk menguapkan bahan pelumas) dankemudian

sintering (1600°C) sehingga bentuk keeping (sisipan) sebagai hasil prosescetak tekan ( Cold, atau HIP)

akan menyusut menjadi sekitar 80% dari volume semula

Pahat keramikDalam penelitian ini dua jenis bahan mata pahat digunakan yaitu mata pahatkarbida dan keramik. Mata pahat

karbida umumnya digunakan untuk melakukan pemotongan logam-

logam keras yang tidak mampu dipotong oleh pahat HSS,sedangkan pahat keramik memiliki sifat yang tahan

terhadap suhu tinggi dan memilikikekerasan yang tinggi sehingga mampu melakukan pemotongan logam keras

tanpamenggunakan cairan pendingin. Type mata pahat karbida yang digunakan berdasarkan standart ISO

yaitu TNMG 160408 dan TNGA 160408 untuk jenis mata pahat keramik

Intan (Diamond)

Intan digunakan pada pahat mata tunggal untuk pemotongan ringan danuntuk mengerjakan benda-benda

yang membutuhkan kecepatan tinggi (10 kali 20lebih cepat daripada pahat lain atau kecepatannya lebih dari

1000 m/menit)dan permukaannya yang sangat baik (kedalaman potong 0,02 - 0,06 mm).Sifatnya sangat keras,

rapuh, tahan aus tetapi harganya sangat mahal.Kekerasannya akan berkurang pada suhu 9000C (11730K).

Intan digunakanuntuk memotong benda kerja yang sulit dipotong dengan cutting tool yang lain, ataupun untuk

pemotongan ringan dengan kecepatan tinggi pada bahan yang lebih lunak

Holder karbide dan Keramik

Mesin potong (cutting plate )

1. BUBUT

Suatu proses pemotongan logam atau benda kerja dengan cara

memutar benda kerja, kemudian disayatkan dengan alat potong

atau pahat potong yang bergerak.

Prinsip kerja pada mesin bubut adalah :

Poros spindel akan memutar benda kerja melalui

piringan pembawa sehingga memutar roda gigi pada poros

spindel. Melalui roda gigi penghubung, putaran akan

disampaikan ke roda gigi poros ulir. Oleh klem berulir, putaran

poros ulir tersebut diubah menjadi gerak translasi pada eretan

yang membawa pahat. Akibatnya pada benda kerja akan

terjadi sayatan oleh pahat yang bergerak tadi.

Macam macam pahat bubut

Pahat iso 1 - 11

Pahat ulir

Pahat kartel

2.FRAIS (MILLING)

Suatu proses untuk mengikis permukaan agar diperoleh

permukaan benda kerja menjadi rata dengan menggunakan

pisau atau cutter mesin frais.

Prinsip kerja mesin Frais :

Prinsip kerja mesin frais adalah alat potong berputar pada

spindel, kemudian benda kerja digerakan sesuai dengan

perintah yang di inginkan untuk membentuk profil sesuai

dengan gambar bentuk benda kerja tersebut. Disini terjadi 2

gerakan pada meja mesin yaitu melintang dan membujur.

Sedangkan spindel gerakannya hanya naik turun.

Alat alat potong pada mesin frais

a. Cutter MillingCutter milling digunakan untuk proses milling seperti kontur, poket, sloting, dll. Dilihat dariprosesnya cutter milling terdiri dari 2 macam yaitucutter roughing dan finishing.

b. Twist DrillTwist drill digunakan untuk pembuatanlubang. Adapun standart besar point angle meliputi : 118°,130°,140°,dll sesuai dengan jenismaterial yang akan di lubangi.

c. Boring Head Arbor•Alat yang digunakan untuk memperbesarlubang dengan ukuran yang lebih presisi.

3. PEMOTONGAN LOGAM DENGAN LAS / GAS

Prinsip pemotongan dengan gas

Prinsip pemotongan dengan gas adalah

memotong besi atau baja dengan

menggunakan panas yang dihasilkan dari

pembakaran reaksi kimia berupa gas. Proses

pemotongan logam dengan gas adalah

memotong dengan cara memanaskan logam

sampai mendekati titik lumer (cair) kemudian

ditekan dengan semburan gas pada tekanan

tertentu sehingga logam yang akan mencair

tersebut terbuang sehingga logam terpotong.

4. Keuntungan dan kerugian pemotongan dengan gas

Keuntungan memotong logam dengangas :

Proses pemotongan cepat, berbagai bentuk

dapat dipotong dengan hasil baik. Proses

pemotongan dapat dilaukakan secara

otomatis dengan mesin atau secara manual

dengan tangan.

Kerugian memotong logam dengan gas :

Memerlukan alat dan perlengkapan yang

khusus, harganya mahal. Pada sisi bekas

pemotongan akan terjadi perubahan

struktur yang mengakibatkan perubahan

sifat logam yang dipotong.

Proses pemotongan mengunakan laser

Laser cutting

adalah sebuah teknologi yang

menggunakan laser untuk memotong

material dan biasanya diaplikasikan pada

industri manufaktur. Laser cutting bekerja

dengan cara mengarahkan laser

berkekuatan tinggi untuk memotong

material dan digunakan komputer untuk

mengarahkannya.

Jenis-jenis laser potong

Laser CO2

cocok untuk memotong, membuat boring, dan mengukir.

Laser Neodymium (Nd)

digunakan untuk membuat boring dimana dibutuhkan energi yang besar akan

tetapi memiliki repetisi atau pengulangan yang rendah.

Laser neodymium yttrium-aluminum-garnet (Nd-YAG)

digunakan dimana daya yang sangat tinggi dibutuhkan untuk membuatboring dan mengukir. Baik CO2 dan Nd atau Nd-YAG laser dapat digunakan untuk

pengelasan

Proses terjadinya sinar laser

Pembangkit sinar laser dilakukan dengan

cara menstimulasi bahan penguat oleh

pelepasan listrik atau lampu dalam wadah

tertutup. Ketika bahan penguat distimulasi,

sinar direfleksikan secara internal oleh cermin

parsial (reflector), sampai mencapai energiyang cukup untuk keluuar sebagai aliran

cahaya koheren monokromatik. Cermin atau

serat optik biasanya digunakan untuk

mengarahkan cahaya koheren ke sebuah

lensa, yang memfokuskan cahaya di zona

kerja. Bagian tersempit dari sinar

yang terfokus umumnya kurang dari 0,0125

inchi (0,3175 mm) dalam diameter.

Prinsip kerja alat

Laser cutting untuk industri dirancang untuk mengkonsentrasikan jumlah energi

yang tinggi ke tempat yang kecil. Biasanya sinar laser cutting berdiameter sekitar

0,003-0,006 inci ketika menggunakan laser dengan panjang gelombang pendek.

Energi panas yang dihasilkan oleh laser mencair, atau menguapkan bahan di daerah pengerjaan dan gas (atau campuran) seperti oksigen, CO2, nitrogen, atau

helium digunakan untuk membuang bahan yang menguap yang keluar dari

goresan. Energi cahaya yang diterapkan langsung tempat yang membutuhkan,

meminimalkan panas zonadi sekitar area yang dipotong.

Laser cutting bekerja dengan mengarahkan output dari laser dengan dayatinggi, oleh komputer, pada bahan yang akan dipotong. Bahan akan mencair,

terbakar, menguap, atau tertiup oleh jet gas, meninggalkan tepi dengan finishing

permukaan yang berkualitas tinggi.

Kelebihan dan Kekurangan

Keuntungan

keuntungan dari laser cutting dari

pemotongan mekanik adalah pengerjaan

lebih mudah dan mengurangi kontaminasi

benda kerja. Ketepatan pengerjaan

mungkin lebih baik, karena kemampuan

sinar laser tidak berkurang selama proses

tersebut. Ada juga kemungkinan penurunan

warping materi yang sedang dipotong,

karena sistem laser memiliki zona terkena

panas kecil.

Kerugian

Kerugian laser cutting adalah konsumsi

daya tinggi. Efisiensi laser cutting industri bisa

berkisar dari 5% sampai 15%. Konsumsi daya

dan efisiensi dari laser tertentu akan

bervariasi tergantung pada daya keluaran

dan parameter operasi. Ini akan tergantung

pada jenis laser dan seberapa cocok

penggunaan laser dengan pekerjaan.

Jumlah daya yang diperlukan laser cutting,

yang dikenal sebagai masukan panas, untuk

pekerjaan tertentu tergantung pada jenis

material, ketebalan, proses (reaktif / inert)

yang digunakan, dan tingkat pemotongan

yang diinginkan.

TERIMAKASIH