PENGARUH VARIASI CUTTING SPEED TERHADAP KEKASARAN

PERMUKAAN SS 316L PADA PROSES LASER CUTTING

SKRIPSI

TEKNIK MESIN KONSENTRASI TEKNIK MANUFAKTUR

Diajukan untuk memenuhi persyaratan

memperoleh gelar Sarjana Teknik

RIO MARINDANA OGANA

NIM. 135060207111019

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

FAKULTAS TEKNIK

MALANG

2018

i

KATA PENGANTAR

Puji syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT yang telah

memberikan rahmat dan hidayahnya sehingga dapat menyelesaikan laporan skripsi dengan

judul “Pengaruh Variasi Cutting Speed Terhadap Kekasaran Permukaan SS316l pada

Proses Laser Cutting”.

Penulisan skripsi ini di ajukan untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan untuk

memperoleh gelar Sarjana Teknik. (S-1) Universitas Brawijaya Malang. Dalam penulisan

skripsi ini tidak lepas dari hambatan dan kesulitan, namun berkat bimbingan, bantuan,

nasehat dan saran serta kerjasama dalam berbagai pihak, khususnya pembimbing, segala

hambatan tersebut dapat diatasi dengan baik.

Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada semua pihak

yang telah banyak membantu hingga terselesaikannya skripsi ini, terutama kepada:

1. Nabi Muhammad SAW, atas ajaran Beliau mengenai perjuangan, konsistensi,

tanggung jawab, kewajiban, kejujuran, amanah dan lainnya yang bermanfaat bagi

penulis.

2. Bapak dan Ibu yang telah memberikan bimbingan hidup serta motifasi yang sangat

berarti dan berguna untuk kehidupan penulis.

3. Bapak Bayu Satriya Wardhana, ST., M.Eng., beserta Bapak Khairul Anam, ST.,

M.Sc., selaku dosen pembimbing satu dan dua yang telah memberikan pengarahan,

ilmu dan bimbingan selama proses penyusunan skripsi ini.

4. Teman-teman M13 yang selalu bersama memberikan semangat dan menjadi motivasi

untuk menjadi jauh lebih baik

5. Keluarga ARM yang selalu menjadi keluarga dengan memberikan kebersamaan dalam

menyelesaikan masalah apapun.

6. Saudara Zhaenal Arifin, Andik Kurniawan dan Andro P Harianja selaku menjadi tim

Laser Beam Machining telah membantu dan memberi semangat dalam penyelesaian

skripsi ini.

7. Seluruh Keluarga Besar Mahasiswa Mesin (KBMM) Fakultas Teknik Universitas

Brawijaya Malang.

8. Semua pihak yang telah membantu terselesaikannya skripsi ini, yang tidak bisa penulis

sebutkan satu-persatu.

ii

Penulis menyadari bahwa skipsi ini masih banyak kekurangan, untuk itu penulis

mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak agar

terciptanya karya tulis yang lebih baik. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi

pembaca dan menjadi bahan acuan untuk penelitian selanjutnya.

Malang, Juni 2018

Penulis

iii

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR .......................................................................................................... i

DAFTAR ISI ....................................................................................................................... iii

DAFTAR TABEL ................................................................................................................ v

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................................... vi

DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................................... vii

RINGKASAN .................................................................................................................... viii

SUMMARY ......................................................................................................................... ix

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ....................................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah .................................................................................................. 2

1.3 Batasan Masalah..................................................................................................... 2

1.4 Tujuan Penelitian ................................................................................................... 2

1.5 Manfaat Penelitian ................................................................................................. 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Penelitian Sebelumnya .......................................................................................... 5

2.2 Permesinan Non Konvensional ............................................................................. 6

2.3 Laser Cutting ......................................................................................................... 7

2.3.1 Konfigurasi Mesin ....................................................................................... 7

2.3.2 Bagian-bagian Pada Laser Cutting .............................................................. 8

2.3.3 Kelebihan dan Kekurangan ........................................................................ 10

2.3.4 Prinsip Kerja Alat ...................................................................................... 10

2.4 Parameter Proses Permesinan Pada Laser Cutting ............................................. 11

2.5 Jenis-jenis Stainless Steel .................................................................................... 12

2.6 SS316L ................................................................................................................ 16

2.7 Kekasaran Permukaan ......................................................................................... 18

2.7.1 Perbedaan Permukaan dan Profil ............................................................... 19

2.7.2 Parameter Kekasaran Permukaan............................................................... 19

2.8 Hipotesis .............................................................................................................. 22

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Metode Penelitian ............................................................................................... 23

3.2 Waktu dan Tempat Penelitian ............................................................................. 23

iv

3.3 Variabel Penelitian .............................................................................................. 23

3.4 Alat dan Bahan .................................................................................................... 24

3.5 Dimensi Benda Kerja .......................................................................................... 26

3.6 Prosedur Penelitian ............................................................................................. 26

3.7 Rancangan Penelitian .......................................................................................... 27

3.8 Diagram Alir Penelitian ...................................................................................... 27

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Pengujian ........................................................................................... 29

4.1.1 Data Hasil Pengujian Kekasaran dengan Variasi Cutting speed................ 29

4.1.2 Tingkat Kekasaran Pada Laser Cutting Variasi Cutting Speed secara

horisontal ................................................................................................... 30

4.1.3 Tingkat Kekasaran Pada Laser Cutting dengan Kedalaman Pemotongan

secara vertikal ............................................................................................ 31

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ......................................................................................................... 33

5.2 Saran ................................................................................................................... 33

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

v

DAFTAR TABEL

No. Judul Halaman

Tabel 2.1 Kandungan bahan Stainless steel ...................................................................... 16

Tabel 2.2 Nilai kekasaran permukaan0(Ra) ...................................................................... 18

Tabel 4.1 Data pengujian kekasaran permukaan dengan variasi cutting speed

Secara horisontal ............................................................................................... 29

Tabel 4.2 Data pengujian kekasaran permukaan dengan Kedalaman Pemotongan Secara

vertikal ............................................................................................................... 31

vi

DAFTAR GAMBAR

No. Judul Halaman

Gambar 2.1 Permesinan non konvensional ....................................................................... 6

Gambar 2.2 Komponen Laser Cutting .................................................................................. 8

Gambar 2.3 Komponen Laser beam machining ................................................................ 9

Gambar 2.4 Laser beam machining ................................................................................. 11

Gambar 2.5 Material SS316L .......................................................................................... 18

Gambar 2.6 Tabel ketidakteraturan permukaan profil0................................................... 19

Gambar 2.7 Panjang sempel0dan posisi profil ................................................................ 20

Gambar 2.8 Kekasaran0Rata-rata, Ra0............................................................................ 21

Gambar 2.9 Kekasaran0permukaan Rz ........................................................................... 22

Gambar 2.10 Kedalaman0Total dan0Kedalaman Perataan0 ............................................. 22

Gambar 3.1 Personal Komputer ...................................................................................... 24

Gambar 3.2 Digital Kamera............................................................................................. 25

Gambar 3.3 Surface Roughness Tester ............................................................................ 25

Gambar 3.4 Dimensi benda kerja .................................................................................... 26

Gambar 3.5 Diagram alir penelitian ................................................................................ 28

Gambar 4.1 Titik Pengambilan Nilai Kekasaran permukaan secara horisontal. ............. 29

Gambar 4.2 Grafik0Hubungan Cutting Speed0Terhadap Kekasaran0Permukaan secara

horisontal...................................................................................................... 30

Gambar 4.3 Titik Pengambilan Nilai Kekasaran permukaan secara vertikal. ................. 31

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Kedalaman Pemotongan Terhadap Kekasaran Permukaan

secara vertikal .............................................................................................. 31

vii

DAFTAR LAMPIRAN

No. Judul

Lampiran 1 Hasil Pengujian Kekasaran Permukaan

viii

RINGKASAN

Rio Marindana Ogana, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya,

Juni 2018, Pengaruh Variasi Cutting Speed Terhadap Kekasaran Permukaan SS316l Pada

Proses Laser Cutting: Bayu Satriya Wardhana, Khairul Anam.

Proses pemotongan logam adalah suatu proses yang sering digunakan dalam dunia

industri untuk menghasilkan suatu produk yang diinginkan. Seiring perkembangan zaman

mesin-mesin pemotongan logam mengalami perubahan untuk meningkatkan produktifitas.

Laser beam machining adalah suatu proses permesinan non konvensional yang bekerja

dengan mengarahkan output dari laser dengan daya tinggi, oleh komputer, pada bahan

yang akan dipotong. Dalam proses pemotongan ini diperlukan parameter permesinan yang

sesuai agar menghasilkan kualitas yang baik dan sesuai dengan keinginan. Parameter

permesinan yang ada pada laser beam machining antara lain adalah tekanan gas, cutting

speed dan laser power.

Dalam hal ini pemotongan ditujukan untuk memotong plat stainless steel 316L untuk

pengaplikasian dunia medis pembuatan Implan. Implan sendiri mempunyai fungsi yaitu

sebagai bahan untuk pemulihan patah tulang pada tubuh manusia. Biasanya terbuat dari

baja tahan karat, atau baja karbon tinggi. Sedangkan material stainless steel 316L banyak

dikenal penggunaannya pada sektor industri dan dunia medis karena karakteristiknya yang

menguntungkan seperti tahan korosi, berkekuatan tinggi dan rendah perawatan. Untuk itu

dengan semua keunggulan dari stainless steel 316L sangat cocok diaplikasikan pada

pembuatan Implan dengan proses pemotongan menggunakan laser beam machining.

Pada penelitian ini menggunakan parameter permesinan cutting speed. Variabel bebas

yang digunakan dengan variasi cutting speed adalah 60 mm/min, 70 mm/min, 80 mm/min,

90 mm/min, 100 mm/min.Variabel terkontrol yang digunakan untuk penelitian ini adalah

tekanan gas yang bernilai 21 bar. Tujuan yang didapat dari penelitian ini adalah untuk

mengetahui nilai kekasaran permukaan dari spesimen stainless steel 316L dengan variasi

cutting speed. Dari hasil penelitian didapat grafik pengaruh cutting speed terhadap nilai

kekasaran permukaan.

Kata kunci: Kekasaran permukaan, Stainless steel 316L, Laser Beam Machining, Cutting

Speed.

ix

SUMMARY

Rio Marindana Ogana, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering,

Universitas Brawijaya, June 2018, Effect of Cutting Speed Variation on Surface

Roughness of SS316l In Cutting Laser Process: Bayu Satriya Wardhana, Khairul Anam.

The process of cutting metal is a process that is often used in the industrial world to

produce a desired product. As the times of the metal-cutting machinery undergo changes to

increase productivity. Laser beam machining is a non conventional machining process that

works by directing the output of a laser with high power, by the computer, on the material

to be cut. In this cutting process required appropriate machining parameters to produce

good quality and in accordance with the wishes. Machining parameters that exist in laser

beam machining include gas pressure, cutting speed and laser power.

In this case the cut is intended to cut the 316L stainless steel plate for the application of the

medical world of Implant manufacture. Implants themselves have a function that is as an

ingredient for recovery of fractures in the human body. Usually made of stainless steel, or

high carbon steel. While 316L stainless steel material is widely known for its use in the

industrial sector and medical world because of its favorable characteristics such as

corrosion resistance, high-strength and low maintenance. For that with all the advantages

of 316L stainless steel is very suitable applied to the manufacture of Implants with a

cutting process using laser beam machining.

In this research use cutting speed machining parameters. The independent variables used

with cutting speed variation are 60 mm / min, 70 mm / min, 80 mm / min, 90 mm / min,

100 mm / min. The controlled variables used for this study are gas pressure which is 21

bar. The purpose of this research is to know the surface roughness value of stainless steel

316L specimen with variation of cutting speed. From the research results obtained graph of

the effect of cutting speed to the value of surface roughness.

Keywords: Surface roughness, SS316L, Laser Beam Machining, Cutting Speed.

Scanned by CamScanner

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pemesinan laju tinggi (High Speed Machining/HSM) merupakan suatu proses

pemotongan logam yang dilaksanakan pada laju pemotongan yang tinggi dimana nilai laju

pemotongannya ditentukan oleh jenis bahan yang dipotong (Morikawa et al, 1997).

Kelebihan HSM dibandingkan dengan pemotongan konvensional ialah akurasi pemotongan

sehingga meningkatkan kualitas benda kerja, serta efisiensi proses pemotongan sehingga

dapat mengurangi biaya produksi. Contoh proses permesinan berbasis HSM antara lain

plasma cutting, water jet cutting, abrasive water jet cutting dan laser cutting. Pemilihan

jenis proses permesinan ditentukan oleh jenis material dan kualitas hasil pemotongan yang

ingin diperoleh. Sebagai contoh pembuatan alat medis untuk pemulihan patah tulang dimana

dikehendaki kepresisian yang tinggi dan kualitas pemotongan yang baik, maka permesinan

yang cocok digunakan adalah laser cutting menggunakan bahan biomaterial. Biomaterial

adalah suatu material yang digunakan sebagai perangkat medis dan mampu berinteraksi

dengan sistem biologis (Hiench L. L.,1980).

Laser cutting adalah teknologi yang menggunakan laser untuk memotong bahan, dan

biasanya digunakan untuk aplikasi industri manufaktur. Laser cutting bekerja dengan cara

memancarkan sinar laser berkekuatan tinggi untuk memotong material dan digunakan

komputer untuk mengarahkannya (Yenny Toguan S et al, 2013). Laser cutting dapat

memotong benda logam seperti besi, stainless steal dan baja serta dapat memotong benda

non logam seperti kayu dan acrylic. Material SS 316L merupakan logam yang banyak

dikenal penggunaannya pada sektor industri dan dunia medis karena karakteristiknya yang

menguntungkan seperti tahan korosi, berkekuatan tinggi dan rendah perawatan (Cahyo

Sutow o et al, 2014). Aplikasi SS316L dalam dunia medis adalah sebagai pembuatan implan

yang merupakan alat untuk pemulihan patah tulang. Implan biasanya terbuat dari baja yang

memiliki kekasaran permukaan yang baik. Dengan proses laser cutting dan menggunakan

SS 316L akan membuat implan menjadi lebih baik meskipun dengan produksi yang sangat

banyak.

Pada aplikasinya, parameter potong yang mendapat perhatian dalam suatu pemotongan

adalah cutting speed. Parameter cutting speed pada mesin laser cutting berpengaruh terhadap

hasil pada pemotongan material. Pemotongan material dengan mesin lasser cutting harus

1

2

berada pada jarak titik fokus yang tepat, sebab jika tidak maka intensitas laser yang

ditembakkan pada material tidak maksimal sehingga menyebabkan pemotongan tidak

sempurna. Sedangkan cutting speed pada mesin laser cutting berpengaruh juga pada

kekasaran permukaan yang dihasilkan dari pemotongan. Sehingga dengan menggunakan

parameter pemotongan yang tepat pada suatu jenis material, maka akan dapat mengurangi

kerugian akibat cacat atau kerusakan yang timbul akibat pemotongan. Selain parameter

potong, untuk mendapatkan hasil yang lebih baik dalam pengembangan aplikasi mesin laser

cutting perlu dilakukan penelitian dengan mengidentifikasi sifat fisik material hasil

pemotongan. Penelitian dengan mengidentifikasi sifat fisik material dapat berupa melakukan

pengujian kekasaran permukaan hasil pemotongan atau mengukur diameter dari laser yang

ditembakkan ke material. Diharapkan dengan melakukan analisa terhadap sifat fisik material

hasil pemotongan tersebut, maka dapat mengetahui parameter laser cutting yang tepat untuk

material tersebut.

Berdasarkan uraian di atas maka diperlukan suatu penelitian tentang cutting speed pada

laser cutting untuk material SS316L. Sebagai material implan diharapkan pada penelitian

ini dapat menghasilkan hasil0pemotongan yang mempunyai nilai kekasaran0yang baik

sesuai dengan standar kebutuhan.

1.2 Rumusan Masalah

Pada penelitian ini rumusan masalah yang akan dibahas adalah besar pengaruh cutting

speed terhadap pengujian kekasaran permukaan dengan menggunakan lasser cutting pada

material SS316L.

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah pada penelitian ini meliputi:

1. Temperatur ruang pemotongan laser cutting di anggap sama setiap pemotongan.

2. Panas mesin laser cutting tidak mempengaruhi proses pemotongan material.

3. Pengambilan panjang sempel pengujian kekasaran permukaan di sisi yang sama.

1.4 Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui variasi cutting speed serta kekasaran

permukaan terhadap material SS316L dengan menggunakan mesin laser cutting.

3

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah:

1. Dapat digunakan0sebagai dasar dalam meningkatkan pemotongan logam terutama pada

SS316L.

2. Mengembangkan model produk yang sudah ada dengan bantuan mesin laser cutting

menjadi produk baru yang lebih sempurna.

3. Memberikan masukan kepada industri manufaktur untuk meningkatkan kualitas produk.

4. Memberikan referensi tambahan bagi penelitian lebih lanjut mengenai mesin laser

cutting.

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Penelitian Sebelumnya

Derzija, et al (2014) dalam0penelitian studi eksperimental kekasaran permukaan pada

Abrasive Water jet Cutting menunjukan bahwa hasil cutting speed memiliki efek yang besar

pada kekasaran permukaan di bagian bawah hasil potong. Dalam penelitian ini dapat dilihat

bahwa kekasaran permukaan meningkat dengan meningkatnya cutting speed. Pada

alumunium dengan tebal 3 mm nilai kekasaran permukan (Ra) yang awalnya 3.9 meningkat

menjadi 6.3 dengan meningkatnya cutting speed.

Badgujar, et al (2014) dalam0penelitian analisis kekasaran permukaan pada Abrasive

Water jet Cutting dari stainless steel mengutarakan bahwa parameter-parameter0permesinan

dalam Abrasive0Water jet Cutting dapat0mempengaruhi kekasaran0permukaan

Stainless0Steel tipe 304. Dimana hasil dari hubungan antara kekasaran permukaan dan

kecepatan nozzle pada kecepatan 25 mm/min mempunyai nilai kekasaran 1,1 µm dan nilai

kekasaran terus meningkat sampai kecepatan nozzle 300 mm/min dimana nilai kekasarannya

1,5 µm kekasaran akan terus meningkat seiring dengan meningkatnya kecepatan nozzle.

Akkurt.A (2014) dalam penelitian pengaruh proses pemotongan pada kekerasan dan

mikrostruktur paduan aluminium murni Al 6061 menunjukkan bahwa variasi0cutting

speed0tidak memberikan pengaruh0yang signifikan0terhadap kualitas0kekerasan

pada0hasil pemotongan. Abrasive water jet merupakan metode yang dapat digunakan secara

efektif dalam aplikasi industri dimana tidak ada perubahan mikrostruktur dan penurunan

kekerasan yang merupakan hal yang sangat penting.

Rakasita R, Kurniawan B.W (2016) dengan peneletian “optimasi parameter mesin laser

cutting terhadap kekasaran dan laju pemotongan pada sus 316L menggunakan taguchi grey

relational analysis method” Parameter titik fokus sinar laser, tekanan gas cutting dan cutting

speed memiliki konstribusi dalam mengurangi variasi dari respon kekasaran dan laju

pemotongan yaitu untuk titik fokus sinar laser memiliki konstribusi 29.01% dan tekanan gas

cutting memiliki konstribusi paling besar dengan 50.36%. Sedangkan cutting speed tidak

memiliki konstribusi yang signifikan dalam mengurangi variasi dari respon kekasaran dan

laju pemotongan.

6

2.2 Permesinan Non-Konvensional

Merupakan0suatu proses0permesinan non0konvensional dimana0saat pengerjaannya

menggunakan0 proses0 pemotongan 0material0 tidak0 menggunakan0 pahat,0melainkan

menggunakan0energi untuk0memotongnya.

Dalam penggunaanya proses0permesinan non konvensional0mempunyai beberapa alasan,

yaitu:

1. Dalam pemotongannya untuk memperoleh kehalusan tidak meninggalkan geram pada

proses pemotongannya dan mempunyai toleransi yang baik.

2. Dapat memperoleh bentuk yang tidak dapat dikerjakan dengan permesinan

konvensional.

3. Tidak perlu dilakukan proses finishing karena pemotongannya yang halus.

Permesinan non konvensional dapat diklasifikasikan berdasarkan prinsip penggunaan

energi. Berikut bagan dari macam- macam energi permesinan non konvensional:

Gambar 2.1 Pemesinan Non-Konvesional

Sumber: Dokumentasi Pribadi

Pemesinan Non-

Konvesional

Proses Energi

Mekanik

Ultrasonic

Machining

(USM)

Water Jet

Cutting (WJC)

Abrasive Water

Jet Cutting

(AWJC)

Abrasive Jet

Machining

(AJM)

Electric

Discharge

Processes

(EDM) Electric

Discharge Wire

Cutting

(EDWC)e

Laser Beam

Machining

Proses Energi

Termal

7

2.3 Laser Cutting

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.

Ada tiga jenis laser yang digunakan dalam laser cutting. Laser CO2 cocok untuk

memotong, membuat boring, dan mengukir. Neodymium (Nd) digunakan untuk membuat

boring dimana dibutuhkan energi yang besar akan tetapi memiliki repetisi atau pengulangan

yang rendah. Sedangkan laser neodymium yttrium-aluminum-garnet (Nd-YAG) digunakan

dimana daya yang sangat tinggi dibutuhkan untuk membuat boring dan mengukir. Baik CO2

dan Nd atau Nd-YAG laser dapat digunakan untuk pengelasan.

2.3.1 Konfigurasi Mesin

Pada umumnya ada tiga konfigurasi yang berbeda dari mesin laser cutting. Moving

material, hybrid, dan flying optics system. Ini semua mengacu pada bagaimana sinar laser

bergerak di atas material untuk dipotong atau diproses. Untuk semua ini, sumbu gerak

biasanya ditunjuk sumbu X dan Y. Jika kepala pemotong dapat dikendalikan, hal ini ditunjuk

sebagai sumbu-Z.

Moving material laser memiliki kepala pemotong yang tidak bergerak, yang bergerak

adalah material yang akan diproses. Metode ini memberikan jarak yang konstan dari

generator laser ke benda kerja. Mesin ini membutuhkan lebih sedikit optik, benda kerja yang

bergerak, dan proses produksi paling lambat.

Hybrid laser menyediakan meja kerja yang dapat bergerak pada satu sumbu (biasanya

sumbu X) dan kepala pemotong bergerak pada sumbu Y. Ini menghasilkan penyaluran

cahaya yang lebih konstan dari pada mesin flying optics dan dapat menggunakan penyaluran

sinar yang lebih sederhana. Hal ini menyebabkan pengurangan tenaga pada saat sistem

penyaluran dari pada mesin flying optics.

Laser flying optics menyediakan meja kerja yang tidak bergerak dan kepala potong yang

bergerak di atas benda kerja. Pemotong flying optics menjaga benda kerja tetap diam selama

proses dan sering tidak membutuhkan klem. Mesin flying optics adalah model yang paling

cepat dan memiliki kelebihan dalam memotong benda kerja yang tipis.

8

Di atas ditulis tentang sistem sumbu X Y untuk memotong bahan datar. Pembahasan

yang sama berlaku untuk mesin dengan lima dan enam sumbu, yang mengizinkan

pemotongan benda kerja yang berbentuk dan membentuk benda kerja.

2.3.2 Bagian-bagian pada Laser Cutting

Laser (Light Amplification hy Stimulated Emission of Radiation) adalah suatu sumber

radiasi yang memancarkan karakteristik sinar radiasi elektromagnetik diantara panjang

gelombang ultraviolet dan infrared. Tidak semua laser memancarkan radiasi yang dapat

dilihat oleh mata manusia (batas penglihatan manusia antara 400-750 urn). Laser

mempunyai komponen-komponen yang memungkinkan terbentuknya suatu sinar laser,

yaitu:

1. Medium Laser Medium laser adalah suatu material dalam bentuk atom-atom, molekul

molekul, atau ion-ion yang dibangkitkan dengan suatu energi sehingga dapat

memancarkan suatu sinar laser. Medium laser dari laser C02 adalah campuran gas antara

gas N2, C02, dan He. Gas CO? bcrfungsi sebagai medium laser aklif, gas N2 dibutuhkan

sebagai pembangkit energi atom C02, sedangkan gas He digunakan untuk pengeluaran

panas / pendingin. Sistem pompa Pompa sebagai sumber energi dari sinar laser, yang

berfungsi untuk membangkitkan atom-atom ke tingkat energi yang lebih tinggi dengan

menggunakan frekuensi yang tinggi sekitar (13,56 MHz).

2. Resonator Resonator merupakan tempat terbentuknya sinar laser. Pada resonator ini

medium laser diletakan diantara dua buah cermin, yaitu rear mirror dan output mirror.

Susunan kedua cermin mempunyai kemampuan untuk memastikan gelombang sinar

dipancarkan dalam arah yang benar. Pada rear mirrorf sinar laser dipantulkan,

sedangkan pada ouput mirror 40-50% dari sinar laser itu akan dipancarkan keluar dari

resonator.

Gambar 2.2 Komponen Laser Cutting

Sumber: Cahyati & Suroso, 2006

9

Laser dapat dikelompokan menjadi beberapa kelas berdasarkan medium yang

digunakan untuk menghasilkan berkas sinar. Bahan ini bisa berbentuk padat, cair, gas dan

semi konduktor. Jenis-jenis laser, yaitu:

1. Solid state laser adalah jenis laser yang dihasilkan karena pantulan dari warna yang

dihasilkan oleh kristal, salah satunya asalah laser ruby.

2. Dye laser adalah sejenis laser yang terbuat dari cairan berwarna yang akan

menghasilkan berkas laser jika diberi energi oleh kilau lampu atau laser lainnya.

3. Gas laser adalah jenis laser dengan medium gas campuran. Diantaranya adalah laser

HeNe, laser Ar dan laser C02.

4. Semi conductor atau Diode laser umumnya berukuran kecil dan biasa terdapat pada

perangkat elektronik seperti VCD, printer, atau alat komunikasi

Gambar 2.3 Komponen Laser beam machining

Sumber: Dubay & Yadava, 2007

1. Medium pemompaan: Media dibutuhkan yang mengandung sejumlah besar atom. Atom

media digunakan untuk menghasilkan laser.

2. Flash Tube / Flash Lamp: Flash tube atau lampu flash digunakan untuk memberikan

energi yang diperlukan ke atom untuk merangsang elektron mereka.

3. Power Supply: Sumber daya tegangan tinggi digunakan untuk menghasilkan cahaya

pada tabung senter.

4. Kapasitor: Kapasitor digunakan untuk mengoperasikan mesin sinar laser pada mode

pulsa.

5. Mencerminkan Cermin: Dua jenis cermin digunakan, yang pertama adalah 100% yang

mencerminkan dan yang lainnya sebagian mencerminkan. Cermin refleksi 100%

disimpan di satu ujung dan sebagian mencerminkan cermin berada di

10

2.3.3 Kelebihan dan Kekurangan

Kelebihan dari laser cutting dari pemotongan mekanik adalah pengerjaan lebih mudah

dan mengurangi kontaminasi benda kerja. Ketepatan pengerjaan 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. Beberapa bahan juga sangat sulit atau tidak mungkin untuk dipotong dengan

cara yang tradisional. Laser cutting untuk logam memiliki keunggulan dibandingkan

plasma cutting, yaitu pengerjaan menjadi lebih tepat dan penggunaan energi yang lebih

sedikit ketika memotong lembaran logam, bagaimanapun juga, kebanyakan mesin laser

cutting untuk industri tidak dapat memotong logam tebal seperti yang dilakukan oleh mesin

plasma cutting. Mesin laser cutting baru yang beroperasi pada daya yang lebih tinggi (6000

watt, kontras dengan laser cutting awal dengan daya 1500 watt) sedang mendekati mesin

plasma dalam kemampuan mereka untuk memotong bahan tebal, tetapi biaya modal mesin-

mesin tersebut jauh lebih tinggi daripada mesin plasma cutting.

Kekurangan utama dari 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.

2.3.4 Prinsip kerja alat

Laser cutting dapat dibandingkan dengan memotong dengan miniatur obor yang

dikendalikan oleh komputer. 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.

11

Laser cutting bekerja dengan mengarahkan output dari laser dengan daya tinggi, 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.

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, sampai mencapai energi yang 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.

Gambar2.4. laser beam machining

Sumber: PT. Surya Jaya Perkasa Surabaya

2.4 Parameter proses permesinan pada Laser cutting.

Parameter yang dapat digunakan untuk proses permesinan pada alat laser cutting adalah

sebagai berikut :

1. Gas yang di gunakan

Gas yang digunakan dalam mesin laser cutting terdiri dari tipe macam gas yaitu CO2,

Ne dan He.

2. Tekanan laser

12

Tekanan laser pada alat ini sangat menentukan kualitas hasil akhir dari benda kerja yang

dilakukan proses permesinan.

3. Cutting speed

Cutting speed0adalah teknik permesinan0yang bisa didefinisikan0sebagai

jarak0tempuh pemotongan0suatu alat potong terhadap0benda kerja, baik

dalam0gerakan lurus atau0gerakan melingkar (Shunli Xu,2005 p.35). Semakin0besar

nilai cutting speed tersebut0maka area pemakanan0yang dilakukan akan semakin besar

dalam0satuan waktu. Yang0mengakibatkan kepresisian dan0kualitas yang

dihasilkan0akan semakin buruk.

2.5 Jenis jenis Stainless Steel

Stainless steel merupakan baja paduan yang mengandung sedikitnya 11,5% krom

berdasar beratnya. Stainless steel memiliki sifat tidak mudah terkorosi sebagaimana logam

baja yang lain. Stainless steel berbeda dari baja biasa dari kandungan kromnya. Baja karbon

akan terkorosi ketika diekspos pada udara yang lembab. Besi oksida yang terbentuk bersifat

aktif dan akan mempercepat korosi dengan adanya pembentukan oksida besi yang lebih

banyak lagi. Stainless steel memiliki persentase jumlah krom yang memadahi sehingga akan

membentuk suatu lapisan pasif kromium oksida yang akan mencegah terjadinya korosi lebih

lanjut.

Untuk memperoleh ketahanan yang tinggi terhadap oksidasi biasanya dilakukan dengan

menambahkan krom sebanyak 13 hingga 26 persen. Lapisan pasif chromium (III) oxide

(Cr2O3) yang terbentuk merupakan lapisan yang sangat tipis dan tidak kasat mata, sehingga

tidak akan mengganggu penampilan dari stainless steel itu sendiri. Dari sifatnya yang tahan

terhadap air dan udara ini, stainless steel tidak memerlukan suatu perlindungan logam yang

khusus karenalapisan pasif tipis ini akan cepat terbentuk kembali katika mengalami suatu

goresan. Peristiwaini biasa disebut dengan pasivasi, yang dapat dijumpai pula pada logam

lain misalnya aluminium dan titanium.

Ada berbagai macam jenis dari stainless steel. Ketika nikel ditambahkan sebagai

campuran, maka stainless steel akan berkurang kegetasannya pada suhu rendah. Apabila

diinginkan sifat mekanik yang lebih kuat dan keras, maka dibutuhkan penambahan karbon.

Sejumlah unsur mangan juga telah digunakan sebagai campuran dalam stainless steel.

Stainless steel juga dapat dibedakan berdasarkan struktur kristalnya menjadi: austenitic

stainless steel, ferritic stainless steel, martensitic stainless steel, precipitation-hardening

stainless steel, dan duplex stainless steel.

13

1. Austenitic Stainless Steel

Austenitic stainless steel memiliki paduan yang cukup untuk menstabilkan austenite

pada suhu ruang. Baja ini bersifat non ferromagnetic. Baja tahan

karat austenitic memiliki sifat mampu bentuk dan keuletan pada suhu rendah yang

sangat baik. Selain itu baja tahan karat austenitic juga memiliki sifat mampu las dan

ketahanan karat yang sangat baik. Baja tahan karat jenis ini sangat cocok diterapkan

pada sistem dengan suhu tinggi.

a. Tipe 304

Yang paling umum dari Tipe 304 adalah mengandung sekitar 18 % kromium dan

8 % nikel. Hal ini digunakan untuk peralatan pengolahan kimia, industri makanan,

susu, dan minuman, untuk penukar panas, dan untuk bahan kimia ringan .

b. Tipe 316

Berisi 16 % sampai 18 % kromium dan 11 % sampai 14 % nikel . Hal ini juga

molibdenum ditambahkan dengan nikel dan krom dari 304. molibdenum ini

digunakan sebagai pengontrol. Tipe 316 digunakan dalam proses kimia, industri

pulp dan kertas, makanan dan minuman pengolahan dan dispensing dan dalam

lingkungan yang lebih korosif . Molibdenum harus minimal harus 2 %.

c. Tipe 317

Berisi persentase yang lebih tinggi dari molibdenum dari 316 untuk lingkungan

yang sangat korosif. Ini harus memiliki minimal 3 % ” moly ”. Hal ini sering

digunakan dalam tumpukan yang berisi scrubber.

d. Tipe 317L

Membatasi kadar karbon maksimum 0.030 % dan silikon menjadi 0,75 % max

untuk tambahan ketahanan korosi.

e. Tipe 317LM

Membutuhkan isi molibdenum min 4,00 %.

f. Tipe 317LMN

Membutuhkan isi molibdenum min 4,00 % dan nitrogen 0,15 %.

g. Tipe 321

Jenis ini telah dikembangkan untuk ketahanan korosi untuk paparan intermiten

titanium

h. Tipe 347

Dibuat dengan penambahan tantalum / columbium . Tipe ini terutama digunakan

dalam industri pesawat terbang

14

2. Martensitic Stainless Steel

Martensitic stainless steel dikembangkan untuk memberikan sekelompok paduan

stainless yang akan tahan korosi dan hardenable oleh perlakuan panas Tingkatan

martensit yang baja kromium lurus yang tidak mengandung nikel . Mereka magnet dan

dapat dikeraskan dengan perlakuan panas . martensitic stainless steel terutama

digunakan di mana kekerasan, diperlukan kekuatan , dan pememakai resistensi.

a. Tipe 410.

Basic Group martensit , yang berisi paduan terendah dari tiga dasar baja tahan

karat (304, 430, dan 410). Biaya rendah, kegunaan umum, heat treatable

stainless steel. Digunakan secara luas di mana korosi tidak parah ( udara, air,

beberapa bahan kimia, dan makanan berasam). Aplikasi untuk bagian bagian

yang sangat menekankan sehingga membutuhkan kombinasi kekuatan dan

ketahanan korosi seperti pengencang.

b. Tipe 410S

Mengandung karbon lebih rendah dari tipe 410, menawarkan perbaikan

weldability tapi hardenability lebih rendah. Jenis 410S adalah korosi tujuan

umum dan tahan panas baja kromium yang direkomendasikan untuk aplikasi

tahan korosi.

c. Tipe 414

Ditambahakan Nikel ( 2 % ) untuk meningkatkan ketahanan korosi. Aplikasi

yang umum termasuk spring dan cuttlery.

d. Tipe 416

Berisi tambahkan fosfordan sulfur untuk meningkatkan machinability. Aplikasi

yang umum termasuk bagian-bagian sekrup mesin.

e. Tipe 420

Berisi peningkatan karbon untuk meningkatkan sifat mekanik . Aplikasi yang

umum termasuk instrumen bedah.

f. Tipe 431

Berisi peningkatan kromium untuk ketahanan korosi yang lebih besar dan sifat

mekanik yang baik. Aplikasi yang umum termasuk bagian kekuatan tinggi

seperti katup dan pompa.

g. Tipe 440

Kenaikan lebih lanjut kromium dan karbon untuk meningkatkan ketangguhan

dan ketahanan korosi. Aplikasi yang umum termasuk instrumen.

15

3. Ferritic Stainless Steel

Ferritic stainless steel telah dikembangkan untuk kelompok stainless steel yang tahan

terhadap korosi dan oksidasi, sementara sangat tahan terhadap stress corrosion cracking.

Baja ini bersifat magnetis tetapi tidak dapat dikeraskan atau diperkuat Sebagai

kelompok , stainless steel lebih tahan korosi dari pada grade martensit , tetapi secara

umumnya lebih rendah dari pada grade austenitic . Seperti grade martensit, ini adalah

Cromium straight steel tanpa nikel. Mereka digunakan untuk garis hiasan dekoratif ,

wastafel, dan aplikasi otomotif, khususnya sistem pembuangan

a. Tipe 430

Basic tipe feritik, dengan ketahanan korosi sedikit kurang dari Tipe 304. Jenis

ini menggabungkan resistensi yang tinggi terhadap korosif seperti asam nitrat,

gas sulfur, dan banyak organik dan asam makanan.

b. Tipe 405

Memiliki kromium rendah dan menambahkan aluminium untuk mencegah

pengerasan ketika didinginkan dari tinggi suhu. Aplikasi yang umum termasuk

penukar panas.

c. Tipe 409

Berisi kadar krom terendah dari semua baja tahan karat dan juga yang paling

mahal. Awalnya dirancang untuk muffler stock dan juga digunakan untuk bagian

eksterior lingkungan yang tidak kritis korosifnya.

d. Tipe 434

Memilik, ditambahkani molibdenum untuk meningkatkan ketahanan korosi.

Aplikasi yang umum termasuk untuk otomotif dan pengencang.

e. Tipe 436

Tipe 436 columbium telah ditambahkan untuk korosi dan tahan panas. Aplikasi

yang umum termasuk bagian bagian ditarik.

f. Tipe 442

Memiliki peningkatan kromium untuk meningkatkan ketahanan terhadap

scalling. Aplikasi yang umum termasuk tungku dan pemanas bagian.

g. Tipe 446

Berisi lebih kromium ditambahkan untuk lebih meningkatkan korosi dan

ketahanan scalling pada. Terutama baik untuk ketahanan oksidasi dalam

atmosfer bersulfat.

16

4. Duplex Stainless Steel

Baja tahan karat duplex merupakan baja dengan paduan chromium, nickel, dan

molybdenum yang memiliki campuran (duplex) struktur mikro dengan

persentase ferrite dan austenite hampir sama (keduanya sekitar 50%). Sifat tahan

karat dari baja tahan karat duplex mirip dengan baja tahan karat austenitic. Baja tahan

karat duplex memiliki kekuatan yang lebih tinggi daripada baja tahan karat

austenitic. Selain itu, baja tahan karat duplex juga memiliki ketahanan retak akibat

karat yang lebih baik daripada baja tahan karat austenitic. Sifat lain dari baja tahan

karat duplex antara lain lebih ulet serta memiliki sifat mampu bentuk dan mampu las

yang lebih baik.

5. Precipitation hardening stainless steel

Precipitation hardening stainless steel merupakan baja tahan karat yang memiliki

kekuatan dan keuletan tinggi melalui penambahan aluminium, titanium, niobium,

tantalum, vanadium, atau nitrogen. Pada baja tahan karat jenis ini, pengendapan

terbentuk selama proses perlakuan panas. Struktur mikro yang terbentuk pada

Precipitation hardening stainless steel bisa martensitic maupun austenitic tergantung

dari komposisi dan proses pembuatannya.

Tabel 2.10

Kandungan bahan Stainless steel

SS Type Stainless Steel Ingredients (%)

C Mn Si P S Cr Ni Mo N

304 0.08 2.0 0.75 0.045 0.03 16-18 10.0-14.0 2.0-

3.0

0.1

304L 0.03 2.0 0.75 0.045 0.03 16-18 10.0-14.0 2.0-

3.0

0.1

316 0.08 2.0 1.0 0.045 0.03 18-20 8.0-10.5 - -

316L 0.03 2.0 1.0 0.045 0.03 18-20 8.0-10.5 - -

Sumber: Mubarok (2015)

2.6 SS316L

SS316L sendiri adalah jenis stainless steel yang termasuk golongan stainless steel

austenitic. Disebut Stainless steel austenitic karena kandungan materialnya cukup untuk

dapat menstabilkan austenite pada suhu ruang. Golongan ini memiliki sifat non magnetic.

Salah satu dari golongan tersebut adalah dengan tipe 316L. Tipe ini memiliki keunggulan

yaitu mampu tahan karat dan mampu las karena memiliki kandungan carbon yang rendah.

Kandungan karbon yang dimiliki oleh 316L adalah berkisar 0,03%. SS316L sendiri dapat

17

dikategorikan sebagai Food Grade metal . Artinya adalah stainless steel tersebut layak

digunakan untuk alat perlengkapan makanan/minuman, mesin pengolah makanan/minuman

dan lain-lain. Bahan Logam tersebut tidak akan memindahkan, mengkontaminasi atau

mencemari makanan/minuman dengan zat-zat kimia logamnya, seperti perubahan warna dan

rasa / bau.

Berbagai paduan unsur yang terkandung pada SS316L yaitu:

1. Karbon, elemen stabilisator austenit yang kuat dan juga pembentuk karbida yang

biasanya terjadi pada batas butir. Karbon merupakan elemen yang penting yang terlibat

dalam sensitisasi. Kestabilan karbida meningkat dengan cepat dengan bertambahnya

kadar karbon.

2. Kromium, ditambahkan terutama untuk mencegah korosi pada baja. Dengan

penambahan kromium, stoikiometri oksida terbentuk pada permukaan baja. Kehadiran

kromium akan meningkatkan kestabilan oksida karena tingginya afinitas terhadap

oksigen dibandingkan denganiron

3. Mlibdeum, merupakan unsur pembentuk karbida yang dalam pemakaiannya akan

meningkatkan kecenderungan pengendapan karbida pada batas butir.

4. Mangan, merupakan suatu elemen penstabil austenit terutama pada temperature rendah

karena dapat mencegah transformasi martensit. Mangan dapat berinteraksi dengan

sulfur membentuk mangan sulfida, dimana morfologi dan komposisi dalam sulfida ini

dapat memberikan efek yang baik pada ketahanan korosi.

5. Nikel, fungsi utama nikel adalah untuk mem- promotefasa austenit. Dengan

menambahkan nikel, fasa austenit dapat secara luas terekspansi sehingga austenitdapat

stabil pada dan di bawah temperatur ruang.

6. Silikon, terdapat pada semua jenis baja tahan karat dan terutama ditambahkan untuk

deoksidasi selama pelelehan (melting ). Untuk meningkatkan ketahanan terhadap

korosi, silikon ditambahkan 4-5 %wt dan jika ditambahkan pada beberapa paduan

tahan panas 1-3 %wt dapat meningkatkan ketahanan terhadap scalling oksida pada

temperatur elevated. Keberadaan silikon di batas butir merusak oksidasi lingkungan.

18

Gambar2.5. Material SS316L

Sumber: PT Surya Jaya Perkasa Surabaya

2.7 Kekasaran Permukaan

Menurut0ISO 1302 - 1978 yang0dimaksud dengan0kekasaran permukaan adalah

penyimpangan0rata-rata aritmetik dari0garis rata-rata profil. Definisi ini0digunakan untuk

menentukan0harga dari rata-rata0kekasaran permukaan. Dalam dunia0industri, kebutuhan

yang diinginkan0masing-masing perusahaan0berbeda,sesuai dengan kebutuhan0yang

diinginkan. Nilai0kekasaran permukaan sendiri0memiliki nilai0kualitas (N) yang0berbeda.

Dimana0menurut ISO, nilai kualitas0kekasaran permukaan0dapat diklasifikasikan0dari

yang paling0kecil adalah N1 dengan0nilai kekasaran0permukaan (Ra) 0,025µm

hingga0nilai tertinggi0adalah N12 dengan nilai0kekasaran permukaan0(Ra) 50µm.

Tabel 2.20

Nilai kekasaran permukaan0(Ra)

Sumber: Munadi (1980:230)0

Kelas Kekasaran Harga Ra

(µm) Toleransi (µm) (+50% & - 25%)

Panjang sampel

(mm)

N1 0,025 0,02 – 0,04 0,08

N2 0,05 0,04 – 0,08

0,25 N3 0,1 0,08 – 0,15

N4 0,2 0,15 – 0,03

N5 0,4 0,03 – 0,06

0,8 N6 0,8 0,06 – 1,2

N7 1,6 1,2 – 2,4

N8 3,2 2,4 – 4,8

N9 6,3 4,8 – 9,6 2,5

N10 12,5 9,6 – 18,75

N11 25 18,75 – 37,5 8

N12 50 37,5 – 75,0

19

2.7.1 Perbedaan0Permukaan dan0Profil

Permukaan0adalah suatu titik0yang membatasi antara0sebuah benda padat0dengan

lingkungan0sekitarnya (Munadi,1980 p.223). Apabila dilihat0dengan skala kecil0pada

dasarnya konfigurasi0permukaan produk0juga termasuk0karakteristik geometrik0yang

tergolong0dengan golongan0mikrogeometrik. Permukaan0produk yang membentuk0rupa

dapat disebut0golongan makrogeometrik. Sebagai0contohnya adalah: poros,0sisi, lubang,

dan0sebagainya.

Sedangkan0profil adalah sebuah0garis tiruan permukaan0yang mengsimulasikan

keadaaan permukaan0bidang dari benda kerja0tersebut ketika dipotong0secara normal atau

serong (Munadi,1980 p.224). Karena dalam0pembuatan benda0kerja dapat terjadi

penyimpangan0maka pada permukaan0geometri ideal tidak0dapat dibuat. Didunia kerja,

perancang tersebut0akan menuliskan syarat0permukaan pada0gambar teknik. Suatu keadaan

permukaan yang0diberi syarat pada0gambar teknik disebut0permukaan nominal (nominal

surface). Macam-macam0contoh dari bentuk0profil adalah pada gambar0berikut.

Tingkat pertama.

Adalah tingkat yang menunjukkan adanya kesalahan bentuk

(form error) seperti tampak pada gambar disamping. Faktor

penyebabnya antara lain karena lenturan dari mesin perkakas

dan benda kerja, pengaruh proses pengerasan (Hardening).

Tingkat kedua

Adalah profil permukaan yang berbentuk gelombang.

Penyebabnya antara lain karena adanya kesalahan bentuk pada

pisau (pahat) potong, posisi senter kurang tepat, adanya getaran

pada waktu proses pemotongan.

Tingkat ketiga

Adalah profil permukaan yang berbentuk alur (grooves).

Penyebabnya antara lain karena adanya bekas-bekas proses

pemotongan akibat bentuk pisau potong yang salah atau gerak

pemakanan yang kurang tepat (feed).

Tingkat keempat

Adalah profil permukaan yang berbentuk serpihan (flakes).

Penyebabnya antara lain karena adanya tatal (beram) pada

proses pengerjaan, pengaruh proses electroplating.

Gambar2.6. Tabel ketidak0teraturan permukaan profil0

Sumber0: Munadi (1980:225)0

2.7.2 Parameter0Kekasaran Permukaan0

Ada 40parameter yang0digunakan untuk0menentukan kekasarna0permukaan, yakni

1. Ra adalah0penyimpangan rata-rata0dari garis rata-rata0profil.

20

Kekasaran0Rata-rata Aritmetis0(Mean Roughness Indec/Center Line Average, CLA),

merupakan0harga-harga rata-rata0secara aritmetis0dari harga0absolut0antara harga

profil0terukur dengan0profil tengah.

Ra.= 1

l∫ Hi.dx. (μm)

l.

0 (2-1)

Sumber: Taufiq Rochim (2001, p56)0

Dimana:

Ra0 = Penyimpanagan0rata-rata

𝑙 =0Panjang sempel

Hi0 = Kordinat kurva profil

Gambar 2.7.Panjang sempel0dan posisi profil

Sumber: Taufiq Rochim (2001:56)0

Ada0beberapa cara untuk0menentukan kekasaran0rata-rata (Ra) dapat pula

dilakukan0secara grafis. Adapun0caranya adalah sebagai0berikut.

a. Pertama, gambar0sebuah garis 0lurus pada penampang0permukaan

yang0diperoleh dari pengukuran0(profil terukur) yaitu0garis X – X

yang0posisinya tepat menyentuh0lembah paling0dalam.

b. Kedua, ambillah0beberapa sampel0panjang pengukuran0sepanjang L yang0dapat

memungkinkan0memuat sejumlah0bentuk gelombang yang0hampir sama.0

c. Ketiga, ambilah luasan0daerah A di bawah0kurva dangan menggunakan0metode

ordinat. Dengan0demikian diperoleh0jarak garis center C – C terhadap0garis X

– X secara tegak0lurus yang0besarnya adalah:

Hm. =.daerah A

L (2-2)

Sumber: Munadi (1980,p.229)

d. Keempat,0sekarang diperoleh garis0yang membagi profil 0terukur menjadi 0dua

bagian yang0hampir sama0luasnya, yaitu luasan0daerah 0di atas (P1+ P2+P3+ ...

21

dan seterusnya) dan0luasan daerah0di bawah (Q1+ Q2 +Q3+ ... + dan seterusnya).

Dengan0demikian maka Ra0dapat ditentukan0besarnya yaitu :

Ra0=Luas daerah P.+Luas daerah Q.

L x

1000

Vv (μm.) (2-3)

Sumber: Munadi (1980:229)

Dengan0:

Vv0 = Perbesaran0vertikal. Luas P dan Q0dalam milimeter0

L = Panjang0sampel pengukuran0dalam milimeter0

Gambar2.8. Kekasaran0Rata-rata, Ra0

Sumber: Munadi (1980:229)0

2. Rz0adalah ketidak0rataan ketinggian0pada sepuluh0titik.

Rz sebetulnya0hampir sama dengan0kekasaran rata-rata0 0aritmetis Ra, tetapi

cara0menentukan 0Rz adalah0lebih mudah 0daripada menentukan0Ra. Gambar 2.4

menunjukkan0cara menentukan0Rz. Sampel pengukuran0diambil sejumlah 0profil

yang memuat, misalnya 010 daerah yaitu 5 daerah 0puncak dan 5 daerah0lembah.

Kemudian 0buat garis 0lurus horizontal0di bawah 0profil permukaan.0Tarik garis

tegak0lurus dari masing-masing0ujung puncak dan0lembah ke garis0horizontal.

Dengan cara ini0maka diperoleh0harga Rz yang0besarnya adalah :

22

Gambar2.9. Kekasaran0permukaan Rz0

Sumber0: Munadi (1980 ,p229)

𝑅𝑧 =1

5. (𝑅1+. 𝑅3+. 𝑅5 + 𝑅7 + 𝑅9) −

1

5(𝑅2+. 𝑅4 + 𝑅6+. 𝑅8 + 𝑅10) 𝑥0

1000

𝑉𝑣 ....... …(2-4)0

3. Kekasaran0perataan (Rp) merupakan0jarak rata-rata antara0garis referensi0dengan

garis terukur.0

4. Rt,0kedalaman total0adalah besar0jarak dari profil0referensi hingga profil dasar

dengan satuan0µm.

Gambar2.10. Kedalaman0Total dan0Kedalaman Perataan0

Sumber0: Munadi (1980 p.227)0

2.8 Hipotesis

Dalam penelitian ini dapat diambil hipotesis bahwa dengan0bertambahnya

nilai0cutting speed0pada proses0pemotongan laser cutting0nilai kekasaran0pada

permukaan0potong akan0semakin meningkat0hal itu0disebabkan karena pada

material0yang0terpotong akan0semakin besar0atau waktu yang digunakan untuk memotong

menjadi semakin singkat sehingga waktu yang semakin singkat menyebabkan kekasaran

permukaan meningkat.

23

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Metode Penelitian

Pada penelitian ini digunakaan metode penelitian eksperimental nyata (True

experimental research) yang bertujuan untuk meneliti dan mengetahui pengaruh cutting

speed pada laser cutting terhadap kekasaran permukaan pada spesimen SS316L. Metode ini

yaitu untuk melakukan pengamatan dalam mencari data sebab dan akibat dalam suatu proses

melalui eksperimen sehingga dapat mengetahui nilai perbandingan kekasaran permukaan

dari variasi yang di gunakan.

3.2 Waktu dan Tempat Penelitian

Dalam0penelitian ini0dilakukan dalam0dua tahapan yaitu, tahap pertama proses

pemotongan spesimen SS316L dengan mesin laser cutting dan tahap kedua adalah pengujian

kekasaran permukaan dengan menggunakan Surface Roughness tester untuk mengetahui

hasil kekasaran permukaan yang diharapkan setelah pemotongan dengan laser cutting.

1. Waktu Penelitian

Bulan september 2017 s/d selesai

2. Tempat Penelitian

Tempat penelitian untuk proses mesin laser cutting dilaksanakan di PT. Surya Jaya

Perkasa, Surabaya. Sedangkan untuk pengujian kekasaran permukaan dilakukan di

Laboratorium Metrologi Industri Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya.

3.3 Variabel Penelitian

Variabel yang digunakan dalam penelitian ini ada tiga yaitu, variable bebas, variable

terikat dan variable terkontrol.

1. Variabel Bebas

Variabel Bebas adalah Variabel yang tidak terpengaruh oleh variabel lain. Variabel yang

digunakan dalam penelitian ini adalah dengan cutting speed 60 mm/min, 70 mm/min,

80 mm/min, 90 mm/min, 100 mm/min

2. Variabel Terikat

24

Variabel terikat adalah variabel yang dipengaruhi oleh variabel bebas yang telah

ditentukan. Variabel terikat yang digunakan adalah kekasaran permukaan.

3. Variabel Terkontrol

Variabel terkontrol adalah variabel yang nilainya dijaga konstan dalam penelitian.

Variabel terkontrol yang digunakan adalah:

a. Diameter Nozzle : 2,0 mm

b. Sudut Nozzle : 90 o

c. Tekanan Gas : 21 bar

3.4 Alat dan Bahan

Alat – alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah seperti yang dijelaskan dibawah

ini:

1. Spesifikasi Mesin Laser Cutting

a. Model : EAGLE3015

b. Cutting area : 3000x1500 mm

c. Laser power : 1000 W

d. Serial number : FE572-SP

e. Production date : November 2014

2. Personal0Komputer000

Digunakan0untuk pembuatan0laporan dan0pembuatan desain0benda kerja.

Gambar 3.1 Personal0Komputer00

Sumber : Dokumentasi Pribadi0

25

3. Digital0Kamera000

Digunakan0untuk dokumentasi0pribadi

Gambar 3.20Digital Kamera

Sumber: Dokumentasi Pribadi

4. Surface Roughness0Tester

Digunakan0untuk menguji0kekasaran permukaan pada0benda kerja0

Spesifikasi:

a. Merk00 : Mitutoyo00

b. Jenis : Surface Roughness Tester00

c. Model : SJ-21000

Gambar 3.3 Surface Roughness Tester

Sumber: Laboratorium Metrodologi Industri Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas

Brawijaya

26

5. Spesifikasi Benda Kerja Stainless Steel 316L

a. UTS : 558 MPa

b. Hardness Rockwell : B79

c. Density : 7,99 g/cm3

d. Specific Heat (0-100ºC) : 0,50 KJ/kg.K

e. Thermal Conductivity (100ºC) : 16,2 W/m.K

f. Modulus Elastisitas : 193x103 Mpa

g. Komposisi:

1) Carbon : 0,03 %

2) Manganese : 2 %

3) Phosporus : 0,045 %

4) Sulfur : 0,03 %

5) Silicon : 0,75 %

6) Nitrogen : 0,10 %

7) Cromium : 16 – 18 %

8) Nikel : 10 – 14 %

9) Molybdenum : 2 – 3 %

3.5 Dimensi Benda Kerja

Berikut merupakan dimensi benda kerja.

30 mm

3mm

30mm

Gambar 3.4 Dimensi benda kerja

Sumber: Dokumentasi Pribadi

3.6 Prosedur Penelitian

Pada penelitian ini, dilakukan langkah-langkah sebagai berikut.

1. Menyiapkan material yaitu SS316L dengan dimensi 30 cm x 30 cm.

2. Menyiapkan mesin Laser Cutting.

27

3. Melakukan proses pemotongan sesuai dengan parameter yang telah ditentukan

berdasarkan variabel yang digunakan adalah:

a. Diameter Nozzle : 2,0 mm

b. Gas : Nitrogen

c. Tekanan : 21 bar

d. Sudut Nozzle : 90 o

4. Melakukan penandaan terhadap material yang telah selesai dilakukan pemotongan.

5. Melakukan pengulangan langkah ke 3 dan 4 dengan variabel yang telah ditentukan

yaitu tekanan konstan: 21 bar; dan Cutting Speed: 60 mm/min, 70 mm/min, 80

mm/min, 90 mm/min, 100 mm/min.

6. Setelah di potong spesimen di resin salah satu sisinya agar bisa berdiri tegak saat di

lakukan pengujian kekasaran permukaan.

7. Melakukan pengukuran kekasaran permukaan pada tiap spesimen dengan metode

Roughness tester.

8. Analisa dan pengolahan data serta pembahasan secara statistik dan kajian pustaka

sebagai hasil penelitian.

9. Memberikan kesimpulan terhadap hasil penelitian yang didapat.

3.7 Rancangan Penelitian

Pengolahan data yang menggunakan model regresi ganda dimaksud untuk menjelaskan

hubungan antara variabel bebas dan variabel terikat dengan tujuan menjawab hipotesis. Data

yang diperoleh dari pengukuran cutting speed dan pengujian kekasaran permukaan diubah

menjadi grafik dan dilakukan pembahasan.

3.8 Diagram Alir Penelitian

Diagram alir penelitian disajikan pada Gambar 3.5

28

Mulai

Studi Literatur dan

membuat hipotesis

Persiapan alat dan

bahan

Pemilihan parameter

Proses cutting

Pengukuran kekasaran

permukaan

Pengambilan data

Apakah data

mencukupi?

Analisis data dan

pembahasan

Kesimpulan dan

Saran

Selesai

Ya

Tidak

Gambar 3.5 Diagram alir penelitian

Sumber: Dokumentasi Pribadi

29

BAB IV

00HASIL DAN PEMBAHASAN00

4.1 Data0Hasil Pengujian

Data hasil penelitian disebutkan pada subbab berikut.

4.1.1 Data Hasil Pengujian kekasaran dengan variasi Cutting Speed

Setelah dilakukan proses pemotongan dengan laser cutting maka dilakukan pengujian

kekasaran permukaan di Laboratorium Metrologi Industri di Jurusan Mesin Universitas

Brawijaya. Dari hasil pengujian kekasaran dengan variasi cutting speed 60 mm/min, 70

mm/min, 80 mm/min, 90 mm/min, 100 mm/min pada laser cutting0di dapat0data kekasaran

permukaan0sebagai berikut.

Gambar 4.1 Titik Pengambilan Nilai Kekasaran permukaan secara horisontal

Tabel 4.1

Data0Pengujian Kekasaran0Permukaan dengan0Variasi Cutting Speed secara Horisontal

No.

Variasi

cutting

speed

(mm/min)

Kekasaran Permukaan (µm) ∑

(µm) Rata-rata (µm)

1 2 3

1 60 3.794 3.266 3.524 10.584 3.528

2 70 4.486 4.181 3.805 12.427 4.157

3 80 5.265 4.353 4.604 14.222 4.741

4 90 5.404 4.486 5.508 15.398 5.133

5 100 5.692 5.975 5.593 17.260 5.753

30

4.1.2 Tingkat Kekasaran Pada Laser Cutting Variasi Cutting Speed Secara Horisontal

Gambar04.2 Grafik0hubungan cutting speed0terhadap kekasaran0permukaan secara horisontal.

Pada Gambar 4.2 menjelaskan0tentang grafik hubungan0antara pengaruh0Cutting

Speed terhadap0nilai kekasaran0permukaan secara horisontal yang0dihasilkan

dengan0proses pemotongan menggunakan0mesin Laser Cutting. Dengan variasi0Cutting

Speed0yang saya0berikan antara060 mm/min, 70 mm/min, 80 mm/min, 90 mm/min, 100

mm/min menghasilkan0nilai kekasaran0permukaan yang nilainya0terus

mengalami0peningkatan. Dari0Cutting Speed 60 mm/min0memiliki nilai0Ra

secara0horisontal sebesar03,528 μm kemudian0mengalami kenaikan0pada Cutting0Speed

70 mm/min dengan0nilai kekasaran secara0horisontal sebesar 4,157 μm. Dan0ketika

nilai0Cutting Speed0100 mm/min, nilai kekasaran0permukaan hasil0pemotongan yang

dihasilkan0akan terus0meningkat pula0dengan nilai0kekasaran0secara horisontal0sebesar

5,753 μm.

Alasan mengapa dengan seiring bertambahnya cutting speed kekasaran permukaan

meningkat. Dalam proses laser cutting, semakin cepat cutting speed mengakibatkan waktu

untuk memotong semakin singkat sehingga energi panas laser yang menumbuk bidang kerja

tidak maksimal, serta gas pada laser cutting yang menumbuk bidang kerja semakin tidak

rata seiring bertambahnya cutting speed. Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa

dengan diberikannya variasi cutting speed menghasilkan nilai kekasaran yang semakin lama

semakin meningkat dengan seiring bertambahnya nilai cutting speed.

3.528

4.157

4.7415.133

5.753

0

1

2

3

4

5

6

7

50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

Kek

asar

an P

erm

ukaa

n (

µm

)

Cutting Speed (mm/min)

31

Gambar 4.3 Titik Pengambilan Nilai Kekasaran permukaan secara vertikal.

Tabel 4.2

Data Pengujian Kekasaran dengan Kedalaman Pemotongan secara Vertikal

No. Variasi Cutting speed

(mm/min)

Kekasaran Permukaan (µm)

Garis 1 Garis 2 Garis 3

1 60 0.735 0.907 0.917

2 70 1.024 1.035 1.197

3 80 1.425 1.608 1.927

4 90 2.431 2.721 2.913

5 100 3.873 3.905 3.930

4.1.3 Tingkat Kekasaran Pada Laser Cutting Dengan Kedalaman Pemotongan Secara

Vertikal.

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Kedalaman Pemotongan Terhadap Kekasaran Permukaan secara

vertikal.

Pada Gambar 4.4 menjelaskan0tentang grafik hubungan0antara pengaruh Kedalaman

Pemotongan terhadap0nilai kekasaran0permukaan yang0dihasilkan dengan0proses

pemotongan menggunakan0mesin Laser Cutting. Dengan variasi0Cutting Speed0yang

saya0berikan antara060 mm/min, 70 mm/min, 80 mm/min, 90 mm/min, 100 mm/min

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

50 60 70 80 90 100 110

Ke

kasa

ran

Per

mu

kaan

(µ

m)

Cutting Speed (mm/min)

Garis 2

Garis 3

Garis 1

32

menghasilkan0nilai kekasaran0permukaan yang nilainya0terus mengalami0peningkatan dan

semakin dalam pemotongan kekasaran meningkat. Dari0Cutting Speed 60

mm/min0memiliki nilai0Ra secara0vertikal pada garis 1 sebesar00.735 μm

kemudian0mengalami kenaikan0pada garis 2 dengan0nilai kekasaran secara vertikal sebesar

0.907 μm. Pada garis 3, nilai kekasaran0permukaan hasil0pemotongan yang

dihasilkan0akan terus0meningkat pula0dengan nilai0kekasaran0secara vertikal0sebesar

0.917 μm. Dan pada setiap Cutting Speed juga mengalami kenaikan pada setiap garis 1, garis

2, garis 3

Alasan mengapa setiap garis 1, garis 2, garis 3 pada setiap Cutting speed saat proses

pemotongan antara Kedalaman Pemotongan dengan Kekasaran Permukaan semakin

meningkat, hal ini di sebabkan karena semakin dalam pemotongan maka waktu yang di

perlukan juga akan semakin lama. Dengan lamanya waktu pemotongan dan tekanan yang

konstan, laser power yang bekerja akan semakin rendah yang menyebabkan energi dan daya

semakin rendah sehingga kekasaran permukaan pada material meningkat.

33

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dalam proses pemotongan lasser cutting di dapatkan nilai kekasaran permukaan secara

horisontal dengan variasi cutting speed dan secara vertikal dengan kedalaman pemotongan.

Kekasaran terendah secara horisontal terdapat pada cutting speed 60 mm/min dengan nilai

kekasaran 3,528 µm dan kekasaran tertinggi pada cutting speed 100 mm/min dengan nilai

kekasaran 5,753 µm. Kekasaran terendah secara vertikal dari0Cutting Speed 60

mm/min0memiliki nilai0Ra pada garis 1 sebesar00.735 μm. Kekasaran tertinggi pada garis

3 nilai Ra sebesar 0.917 μm. Dan pada setiap Cutting Speed juga mengalami kenaikan pada

setiap garis 1, garis 2, garis 3. Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa secara horisontal

dengan diberikannya variasi cutting speed menghasilkan nilai kekasaran yang semakin lama

semakin meningkat dan secara vertikal semakin dalam pemotongan kekasaran semakin

meningkat.

5.2 Saran

Berikut merupakan saran dari penelitian ini.

1. Perlu adanya penelitian yang lebih lanjut mengenai laser cutting karena masih banyak

parameter yang dapat digunakan.

2. Untuk PT Surya Jaya Perkasa lebih diperhatikan mengenai K3 atau Kesehatan dan

Keselamatan Kerja.

34

DAFTAR PUSTAKA

Abbas Allawi A., 2014. Optimization Of Parameters Of Laser Non-Linear Inclined Cutting

On Stainless Steel Metal. The Requirements for the Award of the Master of Mechanical

Engineering. Malaysia: Faculty of Mechanical and Manufacturing Engineering

University Tun Hussein.

Cahyati Sally dan Suroso, 2006. Pemanfaatan Metoda Jaringan Syaraf Tiruan Back

Propagation Pada Analisis Pengaruh Parameter Pemotongan Terhadap Kemiringan

Sisi Potong Hasil Pemotongan Dengan Laser C02. Jurnal Teknik Mesin. (Online), 8 (2):

122-123, (https://scholar.google.co.id/citations?user=S_OpbRwAAAAJ&hl=id),

diakses 24 Juni 2017.

Cahyo Sutowo et al, 2014. Sintesis, Analisis Korosi dan Toksititas pada Material

Biokompatibel Co- Cr-M.

Dubey Avanish K. and Yadava Vinod, 2008. Laser Beam Machining. International Journal

of Machine Tools & Manufacture. (Online),Vol 48: 608-628,

(http://www.sciencedirect.corr), diakses pada 25 Juni 2017.

Hiench L. L. 1980. Biomaterials. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/6246576 , diakses

3 maret 2017.

Samarya Yenny Toguan, et all. 2013 . Aplikasi Laser Co2 Untuk Pemotongan (Cutting)

Material Menggunakan Mesin Cnc (Control Numeric Computer). Departemen Fisika

FMIPA USU. (Online), 5 (1): 1-2,

(https://jurnal.usu.ac.id/index.php/sfisika/article/view/4886), diakses 25 Juni 2017.

Schulz H., Moriwaki T. 1992. High-speed machining, Annals of the ClRP Vol. 41/2/1992

(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0007850607632508) diakses 19

september 2017.

Sudji Munadi. (1980). Dasar-Dasar Metrologi Industri. Jakarta : Proyek Pengembangan

Lembaga Pendidikan Tenaga Kependidikan.

Yenny Toguan Samarya. 2016. Aplikasi Laser Co2 Untuk Pemotongan (Cutting) Material

Menggunakan Mesin CNC (Control Numeric Computer), Departemen Fisika Fmipa. Di

akses pada tanggal 17 september 2017.