Download - ANALISIS KEAUSAN PAHAT PADA PEMESINAN …digilib.unila.ac.id/30303/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfANALISIS KEAUSAN PAHAT PADA PEMESINAN BUBUT MENGGUNAKAN PAHAT PUTAR MODULAR (MODULAR

Transcript

ANALISIS KEAUSAN PAHAT PADA PEMESINAN BUBUT

MENGGUNAKAN PAHAT PUTAR MODULAR

(MODULAR ROTARY TOOLS) UNTUK MATERIAL

TITANIUM 6Al-4V ELI

(Skripsi)

Oleh

MUHAMMAD RIFAI

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2018

ABSTRAK

ANALISIS KEAUSAN PAHAT PADA PEMESINAN BUBUTMENGGUNAKAN PAHAT PUTAR MODULAR

(MODULAR ROTARY TOOLS) UNTUK MATERIALTITANIUM 6Al-4V ELI

Oleh

MUHAMMAD RIFAI

Titanium paduan (Ti 6Al-4V ELI) merupakan material yang banyak digunakanuntuk implan biomedis, industri aeronautika, tangki nuklir dan industri lepas pantaikarena sifatnya yang ringan, tahan korosi dan tahan retak pada suhu tinggi. Tetapimaterial ini juga memiliki sifat konduktivitas termal yang rendah, sehingga padapemesinan Titanium suhu pahat akan terlokalisasi pada satu titik dan keausan pahatlebih cepat. Hal ini akan menurunkan efisiensi pemesinan dan memperbesar biayaproduksi. Metode Pemesinan menggunakan pahat putar modular ( Modular RotaryTool) berpotensi untuk memperlambat keausan pahat dan memperpanjang umurpahat potong. Pemesinan ini memanfaatkan putaran pahat untuk mendinginkan areamata potong saat tidak melakukan kontak terhadap benda kerja. Pada penelitian inidilakukan analisis pengaruh dan optimalisasi parameter pemesinan bubutmenggunakan pahat putar modular untuk Ti 6Al-4V ELI terhadap keausan pahatdengan metode Taguchi dan Analisis Varian. Selain itu persamaan umur pahatTaylor modifikasi pada pemesinan Titanium menggunakan pahat putar dan matapotong karbida dapat disusun menggunakan variabel-variabel yang berpengaruhpada analisis varian. Hasil yang diperoleh berdasarkan analisis taguchi dan analisisvarian didapatkan parameter yang berpengaruh terhadap keausan pahat adalahkecepatan potong (Vc) dengan kontribusi 86,26%, sudut inklinasi (β) dengankontribusi 9,34% dan diameter pahat (D) dengan kontribusi 1,64%. Hasil optimumumur pahat didapatkan pada pemesinan dengan variasi kecepatan potong 60m/menit, Sudut Inlinasi 15o dan diameter pahat 20 mm dan sampai terjadi keausantepi (VB) 0,2 mm umur pahat telah mencapai 36 menit. Persamaan umur pahat padaproses pemesinan Ti 6Al-4V ELI menggunakan pahat putar modular dan matapahat karbida didapatkan T = 45,76743. −0,626259402. 0,399796042. , denganerror rata-rata 8% terhadap kondisi aktual.

Kata kunci: Titanium 6Al-4V ELI, rotary tool, keausan pahat, pahat karbida

ABSTRACT

ANALYSIS OF TOOL WEAR IN TURNING TITANIUM 6Al-4V ELI

USING MODULAR ROTARY TOOLS

By

MUHAMMAD RIFAI

Titanium alloy (Ti 6Al-4V ELI) is a material that is widely used to biomedicalimplants, aeronautical industry, nuclear tank and offshore industry since due to itslightness, corrosion resistance and crack resistance at high temperatures. Howeverthese materials also have low thermal conductivity properties, so in Titaniummachining tool temperature will be localized at one point and the wear occursrapidly. That will decreases the machining efficiency and increases the productioncosts. Turning method using modular rotary tool is potentially to decrease the toolwear and extend tool life. This machining utilised tool’s rotation to cooling cuttingedge area when not in contact with the workpiece. This research analyzed the effectand optimization of turning parameters Ti 6Al-4V ELI using modular rotary toolon tool wear with Taguchi Method and Analysis of Variants. In addition,modification of Taylor’s tool life equation on turning titanium using rotary tool andcarbide tool can be arranged using variables that influence on the analysis ofvariant. The results obtained based on Taguchi and analysis of variants obtainedparameters that affect the tool wear is cutting speed (Vc) with a contribution of86,26%, inclination angle (β) whit a contribution of 9,34% and tool diameter (D)whit a contribution of 1,64%. The optimum result of tool life obtained onmachining process with variation of cutting speed 60 m/menit, inclination angle15o and tool diameter 20 mm and until flank wear (VB) occurs 0,2 mm when toollife has reached 36 minutes. Tool life equation on machining process for Ti 6Al-4VELI using modular rotary tool and carbide tool areT = 45,76743. , . , . , with an average error of 8%against actual conditions.

Key word: Titanium 6Al-4V ELI, rotary tool, tool wear, carbide tool

ANALISIS KEAUSAN PAHAT PADA PEMESINAN BUBUT

MENGGUNAKAN PAHAT PUTAR MODULAR

(MODULAR ROTARY TOOLS) UNTUK MATERIAL

TITANIUM 6Al-4V ELI

Oleh

MUHAMMAD RIFAI

Skripsi

Sebagai satu syarat untuk mencapai gelar

SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2018

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Ngawi pada tanggal 31 Oktober 1994,

sebagai anak pertama dari pasangan Bapak Tumingin dan Ibu

Panirah. Penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar di

SD Negeri Semen 5 Kecamatan Paron Kabupaten Ngawi pada

tahun 2006, pendidikan Sekolah Menengah Pertama di SMP

Negeri 2 Paron pada tahun 2009, pendidikan Sekolah Menengah Atas di SMA

Negeri 1 Ngawi pada Tahun 2012, dan pada tahun 2012 penulis terdaftar sebagai

Mahasiswa Teknik Mesin Universitas Lampung melalui Seleksi Nasional Masuk

Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN).

Selama menjadi mahasiswa, penulis juga aktif dalam organisasi internal kampus,

yaitu sebagai pengurus Himpunan Mahasiswa Teknik Mesin (HIMATEM)

sebagai Sekretaris Bidang Pendidikan dan Pelatihan pada tahun 2013-2014,

menjadi pengurus Himpunan Mahasiswa Teknik Mesin (HIMATEM) sebagai

Sekretaris Umum pada tahun 2014-2015, menjadi pengurus UKMF Cremona

Fakultas Teknik sebagai Pimpinan Redaksi pada tahun 2013-2014.

Pada bidang akademik, penulis melaksanakan Kerja Praktik (KP) di PT. Indal

Steel Pipe yang berlokasi di kawasan Industri Maspion Unit V Gresik Jawa Timur

pada tahun 2015. Pada tahun 2017 penulis melakukan penelitian pada bidang

konsentrasi Produksi dengan judul tugas akhir “Analisis Keausan Pahat pada

Pemesinan Bubut Menggunakan Pahat Putar Modular (Modular Rotary Tools)

untuk Material Titanium 6Al-4V ELI” dibawah bimbingan Dr. Eng.

Suryadiwansa Harun, M.T. dan Dr. Ir. Yanuar Burhanuddin, M.T.

Bandar Lampung, 23 Januari 2018

Penulis

Muhammad Rifai

MOTTO

“Barang siapa yang mengerjakan amal shaleh, baik laki-laki maupun

perempuan dalam keadaan beriman, maka sesungguhnya

akan kami berikan kepadanya kehidupan yang baik”

(Q.S. An-Nahl:97)

“Dan bahwasanya seseorang manusia tidak memperoleh selain apa

Yang telah diusahakannya”

(Q.S. An-Najm:39)

“Berfikirlah untuk tujuan yang besar dan mulailah dengan hal-hal kecil”

(Penulis)

PERSEMBAHAN

Dengan Kerendahan Hati meraih Ridho Illahi Robbi Kupersembahkan karya

Kecilku ini untuk orang-orang yang aku sayangi

Ibu dan Bapak

Kedua orang tua, Bapak Tumingin dan Ibu Penirah atas segala pengorbanan

yang tak terbalaskan, doa, kesabaran, keikhlasan, cinta dan kasih sayangnya

yang tidak ada putusnya.

Adikku

Kepada Kedua adikku Enggar Setiawan, dan Diajeng Listiani H.T.W. sebagai

sumber inspirasi, semangat, keceriaan dan kebanggan dalam hidupku

Dosen Teknik Mesin

Yang selalu membimbing, mengajarkan, memberikan saran serta saran baik

secara akademis maupun non akademis

Tim Lab. CNC dan Lab. Teknologi Produksi

Yang selalu membantu, memberikan semangat, teman belajar menuju

keberhasilan

Sahabat Mesin ‘12

Yang selalu memberi semangat dan berdiri tegap disampingku saat suka maupun

duka, berbagi nasihat dan keceriaan

SANWACANA

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Alhamdulillahirobbilalamin, puji syukur kehadirat Allah SWT yang senantiasa

melimpahkan rahmat dan hidayah, serta inayah-Nya kepada penulis sehingga

penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir dengan mempersembahkan

judul “Analisis Keausan Pahat pada Pemesinan Bubut Menggunakan Pahat

Putar Modular (Modular Rotary Tools) untuk Material Titanium 6Al-4V ELI”

dengan sebaik-baiknya.

Shalawat beriring salam selalu tercurah kepada junjungan seluruh alam Nabi

Muhammad SAW, sahabatnya, serta para pengikutnya yang selalu istiqomah

diatas jalan agama islam hingga hari ajal menjemput.

Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis banyak mendapat bimbingan, motivasi

dan bantuan baik moral maupun materi oleh banyak pihak. Untuk itu dengan

sepenuh ketulusan hati penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Ibuku tercinta Panirah dan Bapakku Tumingin yang tak pernah henti-hentinya

memberikan dukungan moril dan materilnya serta doa dan kasih sayangnya.

2. Bapak Ahmad Suudi, S.T.,M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

Universitas Lampung.

3. Bapak Harnowo Supriadi, S.T.,M.T selaku Sekretaris Jurusan Teknik Mesin

Universitas Lampung.

4. Bapak Dr. Eng. Suryadiwansa Harun, S.T.,M.T selaku dosen pembimbing

utama tugas akhir ini, yang banyak memberikan waktu, ide pemikiran dan

semangat serta motivasi bagi penulis.

5. Bapak Dr. Ir. Yanuar Burhanuddin,M.T. selaku pembimbing kedua tugas

akhir ini, yang telah banyak memberikan waktu dan pemikiran bagi penulis.

6. Bapak Tarkono,S.T.,M.T. selaku dosen pembahas yang telah banyak

memberikan kritik dan saran yang bermanfaat bagi penulis.

7. Seluruh dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung berkat ilmu yang

telah diajarkan kepada penulis selama penulis menjalani masa studi di

perkuliahan.

8. Staf Akademik serta Asisten Laboratorium yang telah banyak membantu

kepada penulis, sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

9. Saudaraku tercinta Enggar Setiawan dan Diajeng Listiani H.T.W. yang selalu

memberikan dukungan baik berupa doa maupun materil dan sekaligus

menjadi penyemangat serta inspirator bagi penulis untuk menyelesaikan tugas

akhir ini.

10. Rekan–rekan Lab. Produksi dan Lab. CNC/CAM yang turut membantu dalam

pelaksanaan tugas akhir. Muchdy Kurniawan, Fransiskus, Wakhid Van Java,

dan Iqbal Fabregas, terimakasih atas waktu dan tenaga yang diberikan untuk

pelaksanaan tugas akhir.

11. Seluruh rekan-rekan Griya 77 Kiki Eko Suwanto, Abdul Aziz, Komang

Suariandi, Wahyu Adi S., Saiful Zuhri, Mas Salpa, Kiyai Dwi Novriadi,

terimakasih atas kebersamaannya. Semoga Silaturahmi kita akan tetap terjaga

sampai kapanpun.

12. Seluruh rekan-rekan teknik mesin khususnya rekan seperjuangan angkatan

2012, Dedi, Fariz, Dara, Anggun, Purnadi, Opi, Imam, Cristian, Fakhrizal,

Donni, Raziz, Agus, Bima, Faisal, Akbari, Yusuf, Aldi, dll yang tidak dapar

saya sebutkan semua, terimakasih untuk kebersamaan yang telah dijalani.

Tiada kata yang dapat penulis utarakan untuk mengungkapkan perasaan

senang dan bangga menjadi bagian dari angkatan 2012.“Salam Solidarity

Forever”.

13. Dan semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan tugas akhir ini

yang tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu.

Akhir kata, Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan,

akan tetapi sedikit harapan semoga yang sederhana ini dapat berguna dan

bermanfaat bagi kita semua.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Bandar Lampung, 23 Januari 2018

Penulis,

Muhammad RifaiNPM. 1215021055

xii

DAFTAR ISI

ABSTRAK ........................................................................................................i

HALAMAN JUDUL ........................................................................................iii

HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................iv

HALAMAN PENGESAHAN ..........................................................................v

PERNYATAAN PENULIS .............................................................................vi

RIWAYAT HIDUP ..........................................................................................vii

HALAMAN MOTO .........................................................................................ix

HALAMAN PERSEMBAHAN ......................................................................x

SANWACANA .................................................................................................xi

DAFTAR ISI .....................................................................................................xii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................xv

DAFTAR TABEL ............................................................................................xx

DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................xi

BAB I. PENDAHULUAN ................................................................................1

1.1. Latar Belakang ...................................................................................11.2. Tujuan ................................................................................................41.3. Batasan Masalah ................................................................................41.4. Sistematika Penulisan ........................................................................5

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA .....................................................................7

2.1. Proses Pemesinan ..............................................................................72.2. Pemesinan Bubut ...............................................................................8

2.2.1.Parameter Proses Bubut ...........................................................82.2.2.Suhu Pemesinan .......................................................................11

2.3. Metode Pemesinan dengan Pahat Berputar .......................................12

xiii

2.4. Pahat ..................................................................................................132.5. Material Pahat ....................................................................................16

2.5.1.High Speed Steel ......................................................................162.5.2.Paduan Cor Kobalt (Cast-cobalt Alloys) ..................................172.5.3.Karbida (carbide) .....................................................................182.5.4.Keramik (ceramik) ...................................................................202.5.5.Cubic Boron Nitride (CBN) .....................................................202.5.6. Intan (Diamond) .......................................................................21

2.6. Keausan Pahat ...................................................................................222.6.1.Keausan Tepi (Flank Wear) .....................................................232.6.2.Keausan Kawah (Creater Wear) ..............................................252.6.3.Mekanisme Keausan Pahat ......................................................25

2.7. Umur Pahat ........................................................................................262.7.1.Persamaan Umur Pahat Taylor ................................................27

2.8. Titanium dan Paduannya ...................................................................282.8.1.Titanium Paduan Ti 6Al-4V ELI .............................................282.8.2.Pemesinan pada Titanium ........................................................30

2.9. Metode Taguchi .................................................................................342.9.1.Ortogonal Array .......................................................................342.9.2.Karakteristik kualitas Taguchi .................................................352.9.3.Analisis Varian Taguchi ...........................................................36

BAB III. METODE PENELITIAN ................................................................38

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ...........................................................383.2. Alur Penelitian ...................................................................................383.3. Alat dan Bahan Penelitian .................................................................403.4. Prosedur Penelitian ............................................................................45

3.4.1. Setup Pemesinan Titanium 6Al-4V ELI ...................................463.4.2. Pengukuran keausan pahat .......................................................493.4.3. Pengambilan Data ....................................................................503.4.4. Pengolahan Data .......................................................................51

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................59

4.1. Data Hasil Pengujian .........................................................................594.1.1.Progres Keausan Pahat .............................................................604.1.2.Data Progres Getaran Pemotongan ..........................................70

4.2. Pembahasan .......................................................................................794.2.1.Analisis Metode Taguchi .........................................................804.2.2.Analisis Varian (ANOVA) .......................................................834.2.3.Efek Perubahan Kecepatan Potong dan Sudut Inklinasi Pada

Umur Pahat Potong ..................................................................904.2.4.Efek Perubahan Diameter pada umur Pahat Potong ................97

xiv

4.2.5.Perubahan Kecepatan Pahat Potong .........................................994.2.6.Permuakaan Hasil Pemotongan ................................................1004.2.7.Keausan dan Getaran pada Pemotongan Terhadap Build Up Edge

...................................................................................................1044.2.8.Efek Build Up Edge pada Kekasaran Permukaan ....................112

4.3. Persamaan Keausan Pahat Potong .....................................................114

BAB V. SIMPULAN DAN SARAN ................................................................122

5.1. Simmpulan .........................................................................................1225.2. Saran ..................................................................................................123

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Ilustrasi proses pemesinan bubut dengan pahat putar....................3

Gambar 2.1 Mesin Bubut .................................................................................8

Gambar 2.2 Skematis proses bubut ..................................................................9

Gambar 2.3 Distribusi suhu pada pahat area potong ........................................12

Gambar 2.4 Ilustrasi Pemesinan bubut dengan pahat putar ..............................13

Gambar 2.5 Grafik skematik perubahan keausan dan perbedaan daerahnya ...23

Gambar 2.6 Keausan Tepi ................................................................................24

Gambar 2.7 Keausan Pahat ...............................................................................25

Gambar 2.8 Mekanisme evolusi keausan tepi pada pahat ................................26

Gambar 2.9 (a). Kurva keausan dibandingkan waktu dan (b) tool life .............27

Gambar 2.10 Struktur Kristal Titanium ............................................................29

Gambar 2.11 Efek kecepatan potong terhadap umur pakai pahat pada kecepatanpemakanan konstan untuk material Titanium 6Al-4V ELI ........32

Gambar 3.1 Flowchart Penelitian .....................................................................40

Gambar 3.2 Titanium 6Al-4V ELI ...................................................................40

Gambar 3.3 Mesin bubut konvensional ............................................................42

Gambar 3.4 Sistem Pahat Putar Modular .........................................................43

Gambar 3.5 USB mikroskop ............................................................................45

Gambar 3.6 Setup sudut inklinasi pahat ...........................................................46

Gambar 3.7 Set-up pemesinan Titanium 6Al-4V ELI dengan sistem pahat

putar ..............................................................................................48

Gambar 3.8 Posisi pengukuran dan pengambilan gambar keausan .................50

Gambar 3.9 Minitab 1 .......................................................................................52

xvi

Gambar 3.10 Minitab 2 .......................................................................................53

Gambar 3.11 Minitab 3 .......................................................................................53

Gambar 3.12 Minitab 4 .......................................................................................54

Gambar 3.13 Minitab 5 .......................................................................................54

Gambar 3.14 Minitab 6 .......................................................................................55

Gambar 3.15 Minitab 7 .......................................................................................55

Gambar 3.16 Minitab 8 .......................................................................................56

Gambar 3.17 Worksheet .....................................................................................56

Gambar 3.18 Jendela Session .............................................................................57

Gambar 3.19 Grafik Main Effects S/N rasio .......................................................57

Gambar 3.20 Model interaksi antar faktor ..........................................................58

Gambar 3.21 Tabel hasil Analisi Varian ............................................................58

Gambar 4.1 Pengukuran Keausan Tepi Pahat 20 mm ........................................60

Gambar 4.2 Grafik Progres Keausan Pahat pada Paramater 16-5-60-100 .........61

Gambar 4.3 Grafik Progres Keausan Pahat pada Paramater 16-5-140-700 .......61

Gambar 4.4 Grafik Progres Keausan Pahat pada Paramater 16-5-210-1500 .....62

Gambar 4.5 Grafik Progres Keausan Pahat pada Paramater 16-10-60-100 .......62

Gambar 4.6 Grafik Progres Keausan Pahat pada Paramater 16-10-140-700 .....63

Gambar 4.7 Grafik Progres Keausan Pahat pada Paramater 16-10-210-1500 ....63

Gambar 4.8 Grafik Progres Keausan Pahat pada Paramater 16-15-60-700 .......64

Gambar 4.9 Grafik Progres Keausan Pahat pada Paramater 16-15-140-1500 ...64

Gambar 4.10 Grafik Progres Keausan Pahat pada Paramater 16-15-210-100 ....65

Gambar 4.11 Grafik Progres Keausan Pahat pada Paramater 20-5-60-1500 ......65

Gambar 4.12 Grafik Progres Keausan Pahat pada Paramater 20-5-140-100 ......66

Gambar 4.13 Grafik Progres Keausan Pahat pada Paramater 20-5-210-700 ......66

Gambar 4.14 Grafik Progres Keausan Pahat pada Paramater 20-10-60-700 ......67

Gambar 4.15 Grafik Progres Keausan Pahat pada Paramater 20-10-140-1500 ..67

Gambar 4.16 Grafik Progres Keausan Pahat pada Paramater 20-10-210-100 ....68

Gambar 4. 17 Grafik Progres Keausan Pahat pada Paramater 20-15-60-1500 ...68

xvii

Gambar 4.18 Grafik Progres Keausan Pahat pada Paramater 20-15-140-100 ....69

Gambar 4.19 Grafik Progres Keausan Pahat pada Paramater 20-15-210-700 ....69

Gambar 4.20 Grafik Kecepatan Getar pada Parameter 16-5-60-100 ..................70

Gambar 4.21 Grafik Kecepatan Getar pada Parameter 16-5-140-700 ................70

Gambar 4.22 Grafik Kecepatan Getar pada Parameter 16-5-210-1500 ..............71

Gambar 4.23 Grafik Kecepatan Getar pada Parameter 16-10-60-100 ................71

Gambar 4.24 Grafik Kecepatan Getar pada Parameter 16-10-140-700 ..............72

Gambar 4.25 Grafik Kecepatan Getar pada Parameter 16-10-210-1500 ............72

Gambar 4.26 Grafik Kecepatan Getar pada Parameter 16-15-60-700 ................73

Gambar 4.27 Grafik Kecepatan Getar pada Parameter 16-15-140-1500 ............73

Gambar 4.28 Grafik Kecepatan Getar pada Parameter 16-15-210-100 ..............74

Gambar 4.29 Grafik Kecepatan Getar pada Parameter 20-5-60-1500 ................74

Gambar 4.30 Grafik Kecepatan Getar pada Parameter 20-5-140-100 ................75

Gambar 4.31 Grafik Kecepatan Getar pada Parameter 20-5-210-700 ................75

Gambar 4.32 Grafik Kecepatan Getar pada Parameter 20-10-60-700 ................76

Gambar 4.33 Grafik Kecepatan Getar pada Parameter 20-10-140-1500 ............76

Gambar 4.34 Grafik Kecepatan Getar pada Parameter 20-10-210-100 ..............77

Gambar 4.35 Grafik Kecepatan Getar pada Parameter 20-15-60-1500 ..............77

Gambar 4.36 Grafik Kecepatan Getar pada Parameter 20-15-140-100 ..............78

Gambar 4.37 Grafik Kecepatan Getar pada Parameter 20-15-210-700 ..............78

Gambar 4.38 Grafik S/N ratio rata-rata untuk setiap level faktor .......................81

Gambar 4.39 Plot Interaksi antar faktor ..............................................................82

Gambar 4.40 Output Normal Probability ............................................................83

Gambar 4.41 Residual fitted................................................................................84

Gambar 4.42 Plot Titik Optimum umur pahat.....................................................89

Gambar 4.43 Surface Plot Umur Pahat Vs Kecepatan Potong dan Sudut InklinasiPahat ..............................................................................................90

Gambar 4. 44 Grafik evolusi keausan tepi ( VB) sebagai fungsi waktupemotongan untuk kecepatan pemotongan yang berbeda .............91

Gambar 4.45 Grafik Perubahan Umur Pahat pada Diameter Pahat 16 mm ........92

xviii

Gambar 4.46 Grafik Perubahan Umur Pahat pada Diameter Pahat 20 mm ........93

Gambar 4.47 Grafik Perubahan Umur Pahat setelah perubahan diameter pahat 94

Gambar 4.48 Volume material terbuang pada Sudut Inklinasi 5o .......................95

Gambar 4.49 Volume material terbuang pada Sudut Inklinasi 10 o ....................95

Gambar 4.50 Volume material terbuang pada Sudut Inklinasi 15 o ....................96

Gambar 4.51 Variasi umur pahat dengan perubahan Sudut Inklinasi .................97

Gambar 4. 52 Umur Pahat Pada Berbagai Sudut Inklinasi dan kecepatan Pahatyang berbeda..................................................................................97

Gambar 4.53 Surface Plot Umur Pahat Vs Kecepatan Putar Pahat dan DiameterPahat ..............................................................................................98

Gambar 4.54 Perubahan temperatur dengan kenaikan diameter pahat. ..............99

Gambar 4.55 Variasi umur pahat untuk beberapa kecepatan pahat ..................100

Gambar 4.56 Profil Permukaan hasil pemotongan dengan kenaikan Inklinasi 5o

.....................................................................................................101

Gambar 4.57 Profil Permukaan hasil pemotongan dengan kenaikan Inklinasi 10o

.....................................................................................................102

Gambar 4.58 Profil Permukaan hasil pemotongan dengan kenaikan DiameterPahat dan penurunan Inklinasi 5 o................................................103

Gambar 4. 59 Fenomena menempelnya geram pada benda kerja dan pahat.....104

Gambar 4. 60 Grafik Progres Keausan vs Getaran dengan perubahan inklinasi 5o.....................................................................................................105

Gambar 4.61 Build Up Edge dengan perubahan Iklinasi 5 o ............................106

Gambar 4.62 Grafik Progres Keausan vs Getaran dengan perubahan inklinasi 10 o

.....................................................................................................107

Gambar 4.63 Build Up Edge dengan perubahan Iklinasi 10 o ..........................108

Gambar 4.64 Grafik Keausan vs Getaran dengan kenaikan Diameter Pahat danpenurunan Inklinasi 5 o ................................................................109

Gambar 4.65 Build Up Edge dengan kenaikan Diameter Pahat dan penurunanInklinasi 5 o ..................................................................................110

Gambar 4.66 Hubungan antara sudut inklinasi pahat dan temperatur pahat .....111

Gambar 4. 67 Perubahan Build Up Edge dan kekasaran Permukaan denganperubahan Iklinasi dari 5 o ke 10 o ...............................................112

xix

Gambar 4.68 Perubahan Build Up Edge dan kekasaran Permukaan denganperubahan Iklinasi dari 5 o ke 15 o .......................................................................113

Gambar 4.69 Perubahan Build Up Edge dan kekasaran Permukaan denganperubahan Iklinasi dari 10 o ke 15 o .....................................................................113

Gambar 4.70 Grafik Perbandingan Umur Pahat Perhitungan vs Eksperimen...121

xx

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Karakteristik Material Pahat ..............................................................16

Tabel 2.2 Daya pemotongan beberapa jenis material ........................................33

Tabel 3.1 Sifat Fisik Paduan Titanium 6Al-4V ELI .........................................41

Tabel 3.2 Spesifikasi mesin bubut konvensional ..............................................42

Tabel 3.3 Spesifikasi laptop ..............................................................................44

Tabel 3.4 Spesifikasi USB Mikroskop ..............................................................44

Tabel 3.5 Spesifikasi Pahat ................................................................................45

Tabel 3.6 Parameter Pemotongan ......................................................................46

Tabel 3.7 Rancangan Eksperimen metode Taguchi L18 21x33 .........................47

Tabel 3.8 Tabel acuan pengambilan data hasil pengukuran ..............................50

Tabel 4.1 Data Umur Pahat ketika Keausan Tepi 0,2 .......................................79

Tabel 4.2 Respon untuk S/N ratio Larger the Better .........................................81

Tabel 4.3 Hasil Analisis Varian menggunakan minitab ....................................85

Tabel 4.4 Tabel Keputusan hipotesis .................................................................86

Tabel 4.5 Persentase Pengaruh kontribusi variabel terhadap keausan tepi danumur pahat potong .............................................................................87

Tabel 4.6 Model determinasi regresi .................................................................88

Tabel 4.7 Respons Optimasi Pahat ....................................................................89

Tabel 4.8 Umur pahat untuk beberapa parameter .............................................116

xxi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran

1. Data Progres Keausan Pahat2. Perbandingan umur pahat hitung vs eksperimen3. Tabel pesentase distribusi F Probabilita = 0,054. Datasheet Titanium 6Al-4V ELI

1

BAB I. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Titanium paduan banyak digunakan dalam industri terutama dalam implan

biomedis, industri lepas pantai, tangki nuklir, aeronautika dan industri

otomotif karena keunikan sifatnya. Titanium paduan memiliki keunggulan

yang luar biasa seperti kekuatan yang lebih baik dengan rasio berat rendah

dan ketahan korosi yang sangat baik serta tahan terhadap keretakan pada suhu

tinggi. Titanium merupakan bahan yang dikenal mahal akibat sulitnya proses

ekstraksi dan proses peleburanya serta proses fabrikasi yang dilakukan

(Matthew dan Donachie, 2000).

Pada perkembangannya pemesinan titanium paduan mendapatkan perhatian

yang besar dalam dunia industri hal ini karena Titanium paduan memiliki

sifat ketermesinan yang rendah bila dibandingkan dengan logam lain.

Sulitnya proses pemesinan pada Titanium disebabkan oleh konduktivitas

termalnya yang rendah, reaktivitas kimia yang tinggi dan elastisitas yang

rendah sehingga menjadi persoalan tersendiri saat melakukan pemesinan

Titanium paduan. Suhu pemotongan yang cukup tinggi saat pemotongan

2

Titanium dan terlokalisasi pada ujung pahat berperan terhadap pertumbuhan

Build-Up Edge

3

(BUE) yang berpengaruh besar terhadap kualitas permukaan dan umur pahat.

(Mathew dan Donachie, 2000)

Pada lingkungan industri umur pakai pahat yang rendah merupakan faktor

yang berpengaruh terhadap peningkatan biaya produksi. Pada pemesinan

titanium paduan umur pahat dipengaruhi juga oleh kecepatan potong

(Matthew dan Donachie, 2000) dengan meningkatnya kecepatan pemotongan

akan mengurangi umur pahat menjadi lebih pendek, sementara dalam industri

diingikan umur pakai pahat yang lebih panjang. ISO telah menetapkan

standar pengujian tool life suatu pahat dimana pahat dikatakan rusak setelah

mengalami keausan tepi (Vb) rata-rata mencapai 0.3 mm dan keausan tepi

maksimum 0.6 mm, untuk berbagai material yang berbeda baik dalam proses

pemotongan maupun finishing. (Juneja, 2003).

Penelitian keausan pahat pemesinan titanium paduan banyak dilakukan

dengan variasi parameter proses pemotongan dan pahat yang digunakan.

Pemesinan menggunakan pahat CBN pada Titaniun 6Al-4V (Burhanuddin

dkk, 2008) menunjukan bahwa kadar pemakanan (feed rate) menjadi faktor

yang paling signifikan pengaruhnya terhadap keausan pahat di ikuti oleh

kecepetan pemotongan, kedalan potong dan grade pahat. Untuk grade pahat

rendah umur pahat akan dipengaruhi oleh perubahan kedalaman pemotongan.

Saat ini penelitian banyak difokuskan terhadap pengurangan panas pada

material yang sulit dipotong (difficult to machine) termasuk didalamnya

material titanium paduan. Salah satu metode yang dapat menurunkan suhu

4

pemotongan dengan cukup baik serta mampu meningkatkan produktifitas

pemesinan yaitu dengan menggunakan pahat putar dalam proses pembubutan

(Harun, 2009).

Gambar 1.1. Ilustrasi proses pemesinan bubut dengan pahat putar(Sumber : Harun,2009).

Gambar diatas mengilustrasikan prinsip dari proses permesinan bubut

menggunakan pahat putar. Pada metode pemesinan ini, pahat putar berotasi dan

suhu pahat akan menurun pada periode tanpa pemotongan untuk setiap satu

putaran pahat. Dengan demikian, suhu pemotongan pada pahat akan menurun

sehingga berpotensi menurunkan laju keausan pahat.

Berdasarkan latar belakang diatas, maka penulis teratarik untuk melakukan

penelitian dengan mengabil judul “ANALISIS KEAUSAN PAHAT PADA

PEMESINAN BUBUT MENGGUNAKAN PAHAT PUTAR MODULAR

(MODULAR ROTARY TOOLS) UNTUK MATERIAL TITANIUM 6Al-

4V ELI”

5

1.2. Tujuan

Tujuan yang hendak dicapai dalam penelitian ini adalah :

1. Menganalisis keausan dan umur pahat pada proses pemesinan bubut

titanium menggunakan pahat putar.

2. Mengetahui pengaruh parameter pemesinan titanium terhadap keausah

atau umur pahat.

3. Mengetahui umur pahat yang optimal

4. Mencari model prediksi umur pahat.

1.3. Batasan Masalah

Agar penelitian ini lebih terarah, maka penulis membatasi lingkup permasalah

pada :

1. Material yang digunakan pada penelitian ini adalah Titanium paduan tipe

Ti 6Al-4V ELI.

2. Sistem Pahat Putar yang digunakan pada pemesinan bubut ini adalah

pahat putar modular dengan modul round cutter.

3. Pahat yang digunakan yaitu insert jenis RCMT karbida dengan diameter

16 mm dan 20 mm.

4. Mesin bubut yang digunakan adalah jenis mesin bubut konvensional.

5. Pengukuran keausan menggunakan USB mikroskop merk Dino-Lite

mikroskop tipe AM3113T.

6. Pemesinan yang dilakukan adalah pemesinan kering (tanpa fluida

pendingin).

6

1.4. Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan pada penelitian ini yaitu terdiri dari :

Bab I. Pendahuluan

Sub bab ini dinjelaskan tentang tentang kerangka pikir penelitian titanium

paduan dan penggunaannya di industri dan biomedis. Titanium yang dikaji

secara khusus untuk tipe Titanium Ti 6Al-4V ELI dimana proses pemotongan

akan menggunakan pahat Active Driven Rontary Tool (ADRT). Permasalahan

pada penelitian ini akan difokuskan untuk mengukur keausan pahat potong

yang nantinya dapat digunakan untuk menghitung umur pahat (tool life) dan

pengaruhnya terhadap variasi parameter pemesinan bubut yang digunakan.

Bab II. Tinjauan Pustaka

Sub bab ini berisi landasan teori dan penelitian sebelumnya yang menjelaskan

titanium dan penggunaannya, aplikasi dari material titainium dan pemesinan

titanium Ti 6AL-4V ELI. Menampilkan unjuk kerja metode pemesinan

konvensional yang banyak digunakan dalam proses produksi dengan

parameter-parameter tertentu, pengaruh serta hasil yang didapatkan dan

metode pemesinan baru menggunakan pahat potong berputar dan hasil yang

didapatkannya.

Bab III. Metode Penelitian

Sub bab ini dibahas teknis pelaksanaan penelitian dimana berisikan waktu

dan tempat penelitian, alat dan bahan yang akan digunakan, dan rincian

metode-metode yang digunakan dalam pengambilan data lengkap dengan

7

parameter yang ditetapkan. Dalam sub bab metode penelitian dijelaskan pula

mengenai pengolahan data pada saat percobaan dilakukan.

Bab IV. Hasil dan Pembahasan

Sub bab ini diuraikan hasil dan pembahasan data yang diperoleh dari

penelitian akan disajikan dalam bentuk tabel dan grafik. Dilengkapi juga

dengan analisa data dari semua parameter yang diambil. Berdasakan analisa

yang dilakukan akan dilihat kecenderungan yang terjadi pada proses

pengujian dilandasi kajian teori ilmiah yang menjadi acuan pembahasan.

Bab V. Simpulan dan Saran

Sub bab ini diuraikan intisari terhadap semua analisa dan percobaan

langdilakukan, termasuk didalamnya saran yang berisi informasi agar

dilakukan pada penelitian selanjutnya. Hal tersebut dimaksudkan agar

penelitian selanjutnya dapat berkembang lebih baik.

Daftar Pustaka

Memuat daftar informasi referensi-referensi yang digunakan dalam penulisan

laporan penelitian yang dilakukan.

Lampiran

Pada lampiran akan memuat data yang mendukung penelitian serta foto

pengujian sebagai pelengkap dalam laporan penelitian ini.

7

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Proses Pemesinan

Proses pemesinan merupakan suatu metode yang digunakan untuk

mengubah bentuk dari benda kerja dengan cara memotong menggunakan pahat

potong yang dipasang pada suatu mesin perkakas. Dalam proses pemesinan,

benda kerja dipotong secara kontinyu oleh pahat untuk menghasilkan produk

sesuai spesifikasi yang ditetapkan. Pada proses pemesinan (Widarto,2008)

membentuk benda kerja dapat dilakukan dengan memutar benda kerja atau

memutar pahat dan pada proses membentuk benda kerja yang datar dilakukan

memutar pahat tanpa memutar benda kerja. Secara umum proses pemesinan

dibagi menjadi dua yaitu :

1. Traditional Machining : turning, milling, grinding, dll.

2. Non-traditional machining : chemical machining, ECM, EDM, EBM,

LBM, machining dari material non-metallic (Gao, 2005).

Selama ini proses pemesinan masih menjadi salah satu proses yang unggul

dibandingkan dengan proses pembentukan dan pengecoran karena benda kerja

yang dihasilkan lebih presisi. Pemesinan beserta prinsip kerjanya (Kalpakjian,

2009) merupakan proses manufaktur dimana benda kerja dibentuk dengan cara

membuang atau menghilangkan sebagian material dari benda kerjan. Adapun jenis

8

– jenis proses pemesinan yang banyak digunakan yaitu : proses bubut (turning),

proses pembuatan lubang (drilling), proses menyekrap (shaping dan planing),

9

proses mengefrais (milling), proses menggergaji (sawing), proses menggerinda

(grinding) dan proses memperbesar lubang (boring) (Widarto, 2008).

2.2. Pemesinan Bubut

Pemesinan Bubut (Turning) merupakan proses pemesinan yang membentuk

benda kerja dengan cara memutar benda kerja untuk menghilangkan beberapa

bagian benda kerja sehingga diperoleh bentuk geometri tertentu. Proses

pemesinan bubut ini perkakas dihantarkan secara linear pada mesin bubut sejajar

dengan sumbu rotasi benda kerja sehingga akan menyayat benda kerja yang

berputar. Gambar 2.1 berikut ini merupakan konstruksi mesin bubut manual

Gambar 2.1 Mesin Bubut(Sumber : Kalpakjian,2009)

2.2.1. Parameter Proses Bubut.

Ada beberapa parameter utama yang harus diperhatikan pada proses

pemesinan, terutama pada proses pemesinan bubut. Persamaan-persamaan berikut

ini dapat digunakan untuk menentukan parameter utama proses bubut. Skematis

proses bubut dapat dilihat pada gambar 2.2 berikut.

10

Gambar 2.2 Skematis proses bubut(Sumber : Widarto,2008)

Keterangan :

Benda kerja :

do = diameter mula (mm)

dm = diameter akhir (mm)

lt = panjang pemotongan (mm)

Mesin bubut :

a = kedalaman potong (mm)

f = gerak makan (mm/putaran)

n = putaran poros utama (putaran/menit)

a. Kecepatan potong

Kecepatan potong (Vc) proses bubut didefinisikan sebagai kerja rata-rata

sebuat titik pada pahat potong dalam satu menit. Kecepatan putar (speed) selalu

berhubungan dengan sumbu utama (spindle) dan benda kerja. Secara sederhana

kecepatan dapat diasumsikan sebagai keliling benda kerja dikalikan dengan

11

kecepatan putar. Dimana kecepatan potong ditentukan oleh diameter benda

kerja dan putaran poros utama.

= ; m/menit (2.1)

b. Kecepatan makan

Gerak makan (feeding) adalah jarak yang ditempuh oleh pahat setiap benda

kerja berputar satu kali sehingga satuan f adalah mm/rev. Gerak makan

dipengaruhi juga oleh kekuatan mesin, material benda kerja, material pahat,

bentuk pahat, dan kehalusan yang diinginkan. Sehingga kecepatan pemakanan

(Vf ) dapat didefinisikan sebagai jarak pergerakan pahat potong sepanjang

jarak kerja pada tiap putaran spindel.

Vf = f.n ; mm/menit (2.2)

c. Waktu pemotongan

Waktu pemotongan (tc) adalah lama waktu yang dibutuhkan untuk

menghasilkan suatu produk (Rochim, 1993)

= ; menit (2.3)

d. Kedalaman potong

Kedalaman potong (a) didefinisikan sebagai kedalaman geram yang diambil

12

oleh pahat potong. Untuk proses pembubutan kasar kedalaman potong

maksimum akan bergantung pada kondisi mesin, tipe pahat potong yang

digunaka, dan ketermesinan benda kerja (Rochim, 1993). Kedalaman potong

dapat dihitung dengan persamaan beriku.

= ; mm (2.4)

e. Kecepatan penghasilkan geram

Geram merupakan potongan dari material yang terlepas dari benda kerja akibat

gesekan pahat potong. Kecepatan penghasilan geram (Z) dapat dihitung

dengan persamaan berikut.

Z = A.Vc ; cm3/menit (2.5)

A = a.f (mm)

2.2.2. Suhu Pemesinan

Pada proses pemotongan ada beberapa suhu penting untuk diketahui. Suhu

bidang geser sangat berpengaruh terhadap tegangan alir yang memberikan

pengaruh besar terhadap suhu pada permukaan pahat dan permukaan sayatan.

Suhu pada permukaan alat juga memainkan peran utama yang relatif terhadap

ukuran dan stabilitas Built-up Edge (BUE). Suhu lingkungan kerja yang

mendekati suhu zona pemotongan secara langsung mempengaruhi suhu pada

bidang geser, permukaan pahat dan permukaan sayatan.

13

Penggunaan Energi dalam proses pemesinan terkonsentrasi pada suatu

wilayah yang amat kecil. Sebagian dari energi ini tersimpan dalam material benda

kerja dan pahat kemudian menjadi bentuk kerapatan dislokasi yang terus

meningkat, sementara sebagian besar energi lain diubah menjadi panas. Pada

dasarnya pemesinan adalah memanfaatkan energi mekanik akibat gerakan mesin

perkakas dan diubah menjadi energi panas yang digunakan untuk memotong

benda kerja. Pemanfaatkan gerakan relatif pahat potong dan beda kerja akan

menghasilkan energi panas yang cukup untuk melakukan pemotongan pada benda

kerja. Maka hal itu memenuhi hukum kekekalan energi, bahwa energi tidak dapat

dimusnahkan namun dapat diubah menjadi bentuk lain.

Gambar 2.3 Distribusi suhu pada pahat area potongan(sumber : Kalpakjian,2009)

2.3. Metode Pemesinan dengan Pahat Berputar

Pemesinanan dengan pahat berputar merupakan salah satu metode

pemesinan baru menggunakan proses pemesinan bubut sebagai upaya untuk

menurunkan suhu pemotongan serta untuk meningkatkan produktivitas (Harun

14

dkk, 2009). Pada Gambar 2.4 menggambarkan prinsip dasar dari proses

pemesinan dengan pahat berputar. Pada Gambar dapat dilihat, metode

pemotongan dengan pahat potong yang berputar maka mata pahat (cutting edge)

akan didinginkan selama periode tanpa pemotongan (non cutting period) dalam

satu putaran pahat potong. Hal ini diharapkan bahwa suhu pahat potong akan

menurun dibandingkan dengan proses pemesinan bubut konvensional. Selain itu

diharapkan juga pada proses pemesinan dengan pahat berputar dapat digunakan

untuk pemotongan dengan kecepatan tinggi (high speed cutting) untuk material

magnesium paduan (Magnesium alloy) dan material yang sulit dipotong (difficult

to-cut materials) seperti nikel paduan (Nickel Alloy), titanium paduan (Titanium

Alloy).

Gambar 2.4 Ilustrasi Pemesinan bubut dengan pahat putar(Sumber : Harun, 2009)

Pada perkembangannya pemesinan menggunakan pahat berputar secara umum

ada dua tipe yaitu tipe SPRT (Self Propeled Rotary Tool) dan ADRT (Active

Driven Rotary Tool). Pada tipe pahat berputar SPRT putaran pahat dipengaruhi

oleh putaran dari benda kerja, gesekan antara pahat dan benda kerja yang berputar

akan mengakibatkan pahat dapat berputar, pada proses pemesinan dengan pahat

15

ini akan dihasilkan kekasaran permukaan yang tinggi. Sementara tipe ADRT

pahat digerakan menggunakan motor listrik. Tipe ADRT lebih unggul yaitu

kecepatan putaran pahat dapat dikontrol sampai kecepatan tertentu. Proses

pemesinan dengan pahat berputar selalu indentik dengan pengaturan sudut

kemiringan pahat (inklination angle). Telah dipelajari bahwa pengaturan

kemiringan pahat ini dapat meningkatkan umur pakai pahat, perubahan sudut

kemiringan pahat antara 00 - 50 mampu meningatkan 44% umur pakai pahat,

sementara perubahan sudut kemiringan antar 50 - 150 mampu meningkatkan umur

pakai pahat sampai dengan 49%. (Olgun dan Bundak, 2013)

2.4. Pahat

Pahat merupakan alat yang dipasang pada suatu mesin perkakas dengan

fungsi memotong benda kerja atau mengubah benda kerja menjadi bentuk

geometri yang diinginkan. Pada proses pengerjaan logam (metal working) pahat

digunakan untuk memotong material-material keras (Kalpakjian,2009) sehingga

dalam aplikasi tersebut suatu pahat membutuhkan karakteristik sebagai berikut :

a. Hot hardness (keras pada temperatur tinggi) sehingga dengan sifat ini

kekerasan, kekuatan dan ketahanan aus dapat dipertahankan pada suhu yang

dihadapi saat proses pemesinan.

b. Toughness and impact strength (sifat tahan terhadap beban kejut) dengan

sifat ini beban impak pada proses pemotongan yang tidak diperhitungkan

atau gaya akibat getaran dan chatter pada proses pemesinan tidak akan

merusak pahat.

16

c. Thermal shock resistance (tahan terhadap perubahan termperatur secara

tiba-tiba) hal ini diperlukan untuk menahan siklus laju perubahan terperatur.

d. Wear resistance (tahan aus) dengan ketahanan aus yang baik kriteria umur

pahat dapat diterima sebelum pergantian diperlukan.

e. Chemical stability ( Stabilitas kimia) beruhungan dengan material yang di

mesin maka untuk meminimalisir efek samping, adhesi dan difusi geram

yang memiliki kontribusi pada keausan pahat.

Untuk mencapai persyaratan diatas berbagai pahat potong dengan sifat mekanik,

fisik dan kimia telah dikembangkan selama bertahun-tahun seperti terlihat pada

Tabel 2.1. Sifat yang terdapat pada kolom pertama misalnya (Kalpakjian,2009)

berguna untuk menentukan karakteristik pahat terhadap aplikasi tertentu. Sebagai

contohnya yaitu:

a. Kekerasan dan kekuatan penting agar mampu menahan respon raw material

yang akan di mesin.

b. Ketahanan impak penting biasanya terjadi pada pahat yang digunakan dalam

penyayatan seperti pahat yang digunakan pada mesin milling.

c. Titik leleh perlu diketahui pada sebuah pahat dimana hal ini akan

mempengaruhi pahat saat temperature naik pada zona pemotongan.

d. Sifat fisik seperti konduktivitas termal dan koefisien ekspansi perlu

dikethaui agar suatu pahat tahan terhadap kelelahan termal dan kejutan.

17

Tabel 2.1 Karakteristik Material Pahat

(Sumber : Kalpakjian,2009)

2.5. Material Pahat

Pada umumnya material pahat dikategorikan dalam katagori berikut, dimana

berbagai pahat ini dikembangkan dan diimplementasikan dalam dunia industri.

Material pahat dari yang lunak dan tangguh sampai dengan yang keras tetapi getas

diurutkan sebagai berikut :

2.5.1. High Speed Steel (HSS)

High speed steel (HSS) merupakan baja paduan dengan elemen paduan

seperti tungsten, kromium, vanadium, molybdenum, dan kobalt selain itu

beberapa persen karbon ditambahkan untuk meningkatkan kekerasan dan

ketahanan aus. Pada dasarnya ada dua jenis HSS yaitu tipe-T mengandung unsur

18

tungsten (12-18%) dan tipe-M mengandung unsur tungsten (8-12%). HSS tipe-T

dikembangkan lebih awal dibandingkan tipe-M yang diciptakan karena adanya

kelangkaan relatif dari tungsten. Dari segi harga HSS tipe-M lebih murah dan

lebih keras dari tipe-T sehingga lebih banyak digunakan. Pahat HSS setidaknya

mengandung 4% kromium untuk mendapatkan tingkat kekerasan yang baik,

vanadium 2-4% untuk ketahanan terhadap abrasi, dan 5-12% kobalt untuk

meningkatkan kekerasannya.

Sifat pahat HSS sangat dipengaruhi oleh heat treatment, oleh sebab itu

makan harus diberi perlakuan secara hati-hati sesuai dengan rekomendasi dari

produsen. Permukaan pahat HSS dapat dikeraskan dengan melakukan hardening

seperti proses hardening menggunakan ball rolling. Selain itu memperhalus

permukaan HSS dan mengurangi ketidak rataan dengan di poles dapat

meningkatkan umur pakai pahat. HSS sering digunakan untuk drills dan reamers,

milling cutters, turning tools, taps, dies, broaches, hobs, dan untuk pemotongan

material non-ferrous dan baja dengan kekerasan hingga 300 BHN dengan

melakukan kombinasi kecepatan makan serta temperatur pemotongan tidak

melebihi 600 oC. (Juneja, 2003)

2.5.2. Paduan Cor Kobalt (Cast-cobalt Alloys)

Paduan Cor Kobalt pertama kali diperkenalkan tahun 1915, komposisi

pahat ini terdiri dari cobalt 38-53 % cobalt (Co) sebagai pelarut elemen-elemen

paduan yang lain, 30-33 % chromium (Cr) yang membentuk elemen karbida dan

10-20 % Tungsten / Wolfram (W). Pahat ini memiliki kekerasan yang tinggi

19

biasanya berkisar 58-64 HRC dengan ketahanan aus yang baik dan sensitif

terhadap beban impak. (Kalpakjian, 2003)

2.5.3. Karbida (Carbide)

Karbida ditemukan pada tahun 1923 merupakan material pahat yang

dibuat dengan memadukan serbuk karbida (nitrida, oksida) dengan bahan

pengikat Cobalt (Co). Melalui proses Carbolising (Groover, 2010 ) material dasar

penyusun pahat (serbuk) Tungsten/Wolfram (W), Titanium (Ti), Tantalum (Ta)

dibuat menjadi karbida yang kemudian digiling dan disaring. Salah satu atau

campuran serbuk karbida tersebut kemudian dicampur dengan bahan pengikat

(Co) dan dicetak. Semakin besar persentase cobalt (Co) kekerasan pahat akan

menurun dan keuletannya membaik. Ada tiga jenis utama dari pahat karbida yaitu

:

1. Karbida Tungsten (WC+Co).

karbida tungsten merupakan jenis pahat karbida yang digunakan untuk memotong

besi cor (cast iron cutting grade).

2. Karbida Tungsten Paduan (WC-TiC+Co; WC-TiC-TaC-Co; WC-TaC+Co;

WC-TiC-TiN+Co; TiC+Ni,Mo). Merupakan pahat karbida yang digunakan untuk

memotong baja (steel cutting grade). Karbida tungsten paduan ini ada beberapa

macam antara lain :

a. Karbida Tungsten (WC+Co).

Karbida Tungsten Murni merupakan jenis paling sederhana terdiri dari

Karbida Tungsten (WC) dan pengikat (Co) Cobalt. Jenis pahat ini cocok

20

untuk permesinan dimana mekanisme keausan pahat disebabkan oleh proses

abrasi seperti terjadi pada berbagai besi cor, apabila digunakan untuk

memotong baja maka akan terjadi keausan kawah yang berlebihan. Untuk

pemesinan baja digunakan jenis karbida tungsten paduan (Rochim, 2007)

b. Karbida (WC-TiC+Co)

Pengaruh pemberian dari TiC adalah untuk mengurangi tendensi dari geram

untuk melekat pada muka pahat (BUE: Built Up Edge) serta menaikan daya

keausan kawah (Rochim, 2007)

c. Karbida (WC-TiC-TaC-Co)

Penambahan material TaC akan menambah efek samping TiC yang

menurunkan sifat Transverse Rupture Strength, Hot Hardness dan

Compressive Strength yang dipertinggi sehingga ujung pahat tahan terhadap

deformasi plastik (Rochim 2007).

d. Karbida (WC-TaC+Co)

Pengaruh TaC hampir serupa dengan pengaruh TiC, akan tetapi

TaC lebih lunak dibandingkan dengan TiC. Jenis ini lebih tahan terhadap

Thermal Shock cocok digunakan untuk pembuatan alur (Rochim, 2007).

3. Karbida Lapis (Cemented Carbide)

Merupakan jenis karbida tungsten yang dilapisi karbida, nitrida atau oksida

lain. Umumnya sebagai material dasar menggunakan karbida tungsten

(WC+Co) yang dilapisi dengan bahan keramik (karbida, nitrida, dan oksida

yang tahan temperatur tinggi serta non adhesif). (Rochim, 2007).

21

2.5.4. Keramik (Ceramic)

Pahat keramik pertama digunakan di Amerika Serikat pada pertengahan

tahun 1950an, sementara di Eropa penggunaan pahat keramik ini sudah dimulai

awal tahun 1900an. Pahat potong keramik saat ini terbuat dari butiran halus

aluminium oksida (Al2O3) kemudian dipres dan dilebur pada tekanan dan suhu

tinggi tanpa adanya pengikat. Almuminium Oksida yang digunakan biasanya

sangat murni sampai dengan 99% dan dalam jumlah kecil oksida lain biasanya

ditambahkan oleh produsen seperti Oksida Zirkonium. Ukuran butir yang kecil

dan halus sangat penting dalam proses pembuatan pahat keramik sehingga

kepadatan campuran dapat dicapai ketika dipres pada tekanan tinggi hal ini

dimaksudkan untuk meningkatkan ketangguhan material yang sangat rendah.

Pahat keramik cocok untuk aplikasi pemesinan pada besi cor dan baja pada

kecepatan tinggi, feeding dan kedalaman makan yang rendah. (Groover, 2010)

2.5.5. Cubic Boron Nitride (CBN)

Cubic Boron Nitride adalah material yang cukup sulit tersedia. Pada

awalnya bahan ini dikenal dengan nama pasaran Borazon pada tahun 1962. Cubic

Boron Nitride dibuat dari 0.5-1 mm polikristalin boron kubik dengan peleburan

dibawah tekanan dan suhu tinggi. Lapisan karbida pada bahan akan menjadikan

tahan aus yang tinggi dan kekuatan yang sangat baik. Pada suhu tinggi CBN

adalah unsut kimia dari materil besi dan nikel oleh karenanya tidak akan akan

timbul keausan akibat difusi. Pahat ini juga tahan terhadap oksidasi dengan

22

demikian cocok untuk memotong Ferrous-material yang di hardening dan paduan

dengan suhu tinggi. Sifat getas CBN menjadikanya pahat yang hanya dapat

digunakan untuk pemotongan pada kecepatan tinggi dan terhindar dari getaran

serta chatter. Penggunaan cairan pendingin harus dihindari bersamaan penggunaan

pahat ini agar tidak terjadi keretakan akibat termal shock. (Kalpakjian, 2003)

2.5.6. Intan (Diamond)

Intan merupakan substansi yang sangat sulit dibentuk. Sebagai pahat potong

intan memiliki sifat-sifat yang diinginkan seperti gesekan rendah, ketahanana aus

yang tinggi, dan kemampuan mempertahankan sudut pemotongan yang tajam.

Pahat intan biasa digunakan untuk finising permukaan yang baik dan akurasi

dimensi yang tinggi, dengan paduan material non-ferrous yang lunak serta

material abrasive non logam dan logam. Sehingga intan sintetis (buatan) banyak

digunakan karena intan alami memiliki kelehaman serta kinerjanya tidak dapat

diprediksi.

Single-crystal diamonds dapat digunakan untuk bebagai macam aplikasi

khusus. Namun sebagian besar telah diganti dengan pahat polycrystalline

diamond (PCD). Pahat intan ini terdiri dari Kristal sintetis yang sangat kecil

disatukan dengan tekanan dan suhu yang tinggi dengan ketebalan 0.5-1 mm dan

terikat pada substat karbida. Orientasi acak dari krisal intan mencagah keretakan

pada struktur dan secara signifikan meningkatkan ketangguhan. Selin itu afinitas

kimia yang kuat pada suhu pemotongan yang tinggi (yang mengakibatkan difusi),

intan tidak dianjurkan untuk memotong plain carbon-steel atau titanium, nikel,

dan paduan berbasis kobalt. Berlian juga digunakan sebagai material abrasive

23

dalam proses grinding dan polishing dan juga sebagai material pelapis (coating).

(Kalpakjian,2003)

2.6. Keausan pahat

Keausan dapat didefinisikan sebagai peristiwa terlepasnya material atau

atom dari permukaan material akibat deformasi plastis dan gaya mekanik.

Keausan pada pahat potong akan menyebabkan perubahan bentuk benda kerja

sehingga akan mengakibatkan geometri dan kualitas permukaan material akan

mengalami penurunan. Selama proses pembentukan geram berlangsung

(Rochim,2007) pahat dapat mengalami kegagalan fungsi yang normal diakibatkan

oleh beberapa hal berikut :

1. Keausan yang semakin besar pada bidang aktif pahat.

2. Keretakan yang menjalar dan menyebakan patah pada mata potong pahat.

3. Deformasi plastik yang merubah bentuk geometri pahat.

Pada proses pemotongan logam keausan pahat dapat terjadi pada bidang

utama pahat atau yang kemudian disebut keausan tepi (flank wear) dan keausan

yang terjadi pada bidang geram atau yang kemudian disebut (creater wear). Pada

Proses pengukuran umur pahat akan berkaitan dengan terjadinya flank wear dan

creater wear sesuai dengan standar ISO 3685 : 1993. Karakteristik keausan pahat

sering dipresentasikan sebagai plot penggunaan material dibandingkan dengan

jarak pergeseran atau waktu pemotongan untuk kombinasi pahat dan material

tertentu. Gambar 2.5 berikut ini merupakan grafik skematik lebar keausan tepi

dibandingkan dengan panjang pemotongan, mendiskripsikan pula proses

perubahan keausan pahat.

24

Gambar 2.5 Grafik skematik perubahan keausan danperbedaan daerahnya

Region 1 : daerah primer atau daerah awal yang memiliki tingkat keausan yang

relatif tinggi yang bergantung pada kecepatan keausan lapisan pahat

selama proses produksi.

Region 2 : daerah steady-state daerah ini merupakan daerah dimana operasi

normal pahat potong harus dilakukan.

Region 3 : daerah dimana keausan terjadi dengan cepat yang berkahir dengan

kegagalan pahat. Pada wialyah ini sering disertai dengan gaya

pemotongan yang tinggi dan temperature yang disertai dengan getaran

pahat yang tinggi.

2.6.1. Keausan Tepi (Flank Wear)

25

Salah satu kegagalan pahat adalah keausan tepi (flank wear) yang

disimbolkan dengan VB. Flank merupakan sisi samping muka pahat potong

dimana terletak pada tepi sisi potong utama. Keausan ini terjadi pada bagian pahat

yang berkontak langsung dengan benda kerja dan menahan gaya pemotongan.

Keausan ini bermula dari bagian tepi sisi potong dan akan terus melebar.

Pelebaran area kontak geram disebut dengan wear land. Keausan Tepi (Astakhov

dan Davim, 2008) dapat dilihat seperti ditunjukkan pada Gambar 2.6 berikut.

Gambar 2.6 Keausan Tepi(Sumber : Astakhov dan Davim, 2008)

Terdapat tiga area penting dalam keausan tepi menurut ISO 3685 sebagaimana

dikutip oleh Nugroho dan Senoaji (2010) yaitu :

Daerah N : merupakan kedalaman potong dibagi empat

Daerah C : daerah nose radius

26

Daerah B : merupakan kedalaman potong dikurangi daerah C dan daerah N

2.6.2. Keausan kawah (Crater Wear)

Crater merupakan keausan pahat yang berbentuk seperti lubang atau

kawah, biasanya terjadi pada area kontak dengan geram. Jika keausan ini semakin

bertambah, kawah menjadi makin lebar, panjang, dan dalam, bahkan bisa

mencapai tepi pahat. Timbulnya kawah menyebabkan tepi potong pahat menjadi

lemah dan mengalami kerusakan. Keausan kawah ini lebih cepat terjadi pada

pahat dengan material ulet, Gambar 2.7 menunjukkan lokasi keausan tersebut,

(Astakhov dan Davim, 2008)

Gambar 2.7 Keausan Kawah(Sumber : Astakhov dan Davim, 2008)

2.6.3. Mekanisme Keausan Pahat.

Secara umum mekanisme kausan pahat dapat dilihat pada gambar 2.8 yaitu

(1) Abrasion, (2) Diffusion, (3) Oxidation, (4) fatigue, and (5) adhesion. Sebagian

penulis menjelaskan seperti (Shaw,1984 dan trent,2000) sebagian besar

27

menjelaskan mekanisme kausan pahat akan meningkat dengan bertambahnya

kecepatan pemotongan yang lebih tinggi dan naiknya temperatur pemotongan.

Gambar 2.8 Mekanisme evolusi keausan tepi pada pahat(Sumber : Astakhov dan Davim, 2008)

2.7. Umur Pahat (Tool Life)

Umur Pahat penting dalam suatu proses pemesinan mengganti atau

menyeting ulang pahat akan mengurangi waktu kerja mesin yang

berdampak pada berkurangnya produktivitas mesin. Umur pahat merupakan

lama waktu yang mampu dicapai pahat untuk melakukan pemotongan dan

dinyatakan dalam satuan menit terhitung mulai waktu penggantian pahat

28

potong. Keausan dan kegagalan pahat akan meningkatkan kekasaran

permukaan dan akurasi benda kerja. (Astakhov dan Davim, 2008)

2.7.1. Persamaan Umut Pahat Taylor

Keausan permukaan selalu digunakan sebagai dasar kriteria waktu pakai

pahat karena sangat mudah untuk ditentukan secara kuantitatif. Keausan tepi

(flank wear) digunakan sebagai dasar kriteria kegagalan alat karena pengaruhnya

terhadap kekasaran permukaan dan akurasi benda kerja. Gambar 2.9 berikut

menggambarkan kurva keausan (VB dibandingkan dengan waktu pemotongan)

untuk beberapa kecepatan potong (1,2 dan 3) dan susunan kurva umur pakai

(kecepatan potong dibandingkan dengan umur pahat). Dirumuskan (Taylor,1907)

dengan persamaan berikut :

Vc.Tn = C (2.6)

Dimana :

Vc = kecepatan potong (m/menit)

T = Tool Life (menit)

n = Eksponen yang bergantung pada parameter pemotongan

C = Konstanta

29

Gambar 2.9 (a) Kurva keausan dibandingkan waktu pemotongan

dan (b) tool life (Sumber : Astakhov dan Davim, 2008)

2.8. Titanium dan Paduannya

Titanium merupakan elemen low-density ( densitasnya sekitar 60% dari baja

dan superalloy) yang dapat diperkuat dengan paduan dan proses pembentukan.

Titanium merupakan logam non-magnetik dan memiliki sifat perpindahan panas

yang baik dengan koefisien ekspansi panas yang lebih rendah dari baja serta tidak

sampai setengah koefisien ekspansi termal aluminium, akan tetapi titanium dan

paduannya memiliki titik leleh yang lebih tinggi dari baja. Suhu operasional

Titanium dalam aplikasi strukturalnya berkisar kurang dari 427o C (800o F)

sedangkan untuk aplikasi dengan temperatur 538o C hingga 595oC (1000oF –

1100oF) tergantung pada komposisi paduanya.

Titanium mampu bertahan dari sebagian besar asam mineral dan klorida

karena sifat tidak reaktif yang dimiliki. Titanium murni tidak beracun, titanium

murni yang komersial dan beberapa titanium paduan memiliki biokompatibel

dengan jaringan dan tulang manusia. Ketahanan korosi yang baik dan kekuatan

yang baik membuat Titanium dan paduannya berguna untuk aplikasi kimia dan

30

petrokimia, lingkungan laut, dan aplikasi biomaterial. Dengan kombinasi kekuatan

yang tinggi, kekakuan, ketangguhan yang baik, densitas yang rendah sehingga

mengurangi massa komponen dan ketahanan korosi yang baik dari titanium dan

paduannya memungkinkan untuk aplikasi aerospace. (Matthew & Donachie,

2000)

2.8.1.Titanium Paduan Ti 6Al-4V ELI

Pada umumnya Titanium merupakan elemen alotropi atau logam yang

memiliki lebih dari satu bentuk kristal. Pada suhu rendah, titanium memiliki

struktur kristal heksagonal (Hexagonal closed Packed/HCP) yang kemudian

disebut fase alpha. Struktur ini akan berubah menjadi body centered cubic (BCC)

pada saat dipanaskan melebihi temperatur 882°C (1620°F), struktur kemudian

disebut fase beta. (Leyens & Peters, 2003)

Gambar 2.10 Struktur kristal titanium (a. Hexagonal Close Packed) dan(b. Body Centered Cubic) (Sumber : Leyens & Peters, 2003)

(a) (b)

31

Titanium 6Al-4V ELI merupakan titanium yang berada pada fase alpha-beta

yang berisi 6 wt% aluminium dan 4 wt% vanadium. Titanium jenis ini biasanya

digunakan untuk pressure vassel, baling-baling turbin gas pesawat, dan implan

biomedis. Titanium 6Al-4V memiliki kombinasi kekuatan dan ketangguhan yang

lebih baik serta memiliki ketahanan terhadap korosi.

Titanium 6Al-4V ELI memiliki beberapa kelebihan dimana massa yang

lebih ringan jika dibandingkan dengan baja dengan tingkat kekerasan yang sama,

memiliki kemampuan pasif dalam sistem biologi tubuh dan dengan demikian

menunjukkan ketahanan terhadap mineral, asam, protein dan klorida. Titanium

murni nontoxic dan beberapa paduan titanium umumnya memiliki kompatibelitas

dengan jaringan dan tulang manusia, sifat biokompatibel titanium memungkinkan

untuk dapat di tanamkan dalam tubuh manusia tampa menimbulkan reaksi negatif

terhadap sistem biologi tubuh makhluk hidup. Meskipun demikian tetap terjadi

korosi pada titanium yang ditanam pada tubuh manusia dengan tingkat yang

sangat rendah hal ini dapat dipelajari dari material implan yang telah di ambil dari

tubuh manusia. (Enderle & Bronzino, 2000)

2.8.2. Pemesinan pada Titanium

Titanium dikenal sebagai material yang sulit untuk dimesin (difficut to cut

material). Pemesinan yang dilakukan pada titanium paduan akan membutuhkan

gaya pemotongan yang sedikit lebih besar daripada gaya pemotongan yang

digunakan untuk pemesinan baja, karakteristik metalurgi titanium paduan yang

membuat mereka sulit untuk dillakukan pemesinan sehingga untuk melakukan

32

pemesinan dibutuhkan biaya tambahan yang cukup besar dibandingkan untuk

melakukan pemesinan baja dengan tingkat kekerasan yang sama. Keberhasilan

dalam pemesinan titanium tergantung bagaimana mengatasi beberapa sifat yang

dimilikinya. Sifat-sifat titanium tersebut antara lain:

Konduksi Panas

Titanium merupakan konduktor panas yang buruk. Panas yang

ditimbulkan saat proses pemotongan tidak menghilang dengan cepat. Oleh

karenanya, sebagian besar panas akan terkonsentrasi pada tepi pemotongan

dan permukaan pahat. Sehingga akan berpengaruh pada umur pahat yang

digunakan.

Sifat paduan

Titanium memiliki kecenderungan sifat untuk membentuk paduan yang

kuat, atau mudah terjadi reaktivitas kimia dengan material pada temperatur

yang tinggi saat proses pemotongan. Hal ini berpotensi menyebabkan

tingkat keausan alat potong lebih cepat.

Modulus elastisitas

Modulus elastisitas yang lebih rendah pada titanium dibandingkan besi

dan superalloy namun memiliki “springiness” yang lebih dibandingkan

dengan logam-logam tersebut. Hasilnya adalah terjadinya defleksi benda

kerja yang lebih besar.

Rentan terhadap kerusakan permukaan

Karateristik Work Hardening

33

Karakteristik pengerasan pada titanium dapat ditunjukkan adanya “built-up

edge”. Munculnya built-up edge pada tepi alat potong menyebabkan

perubahan yang berakibat pada peningkatan temperatur pada sebagian area

alat potong dengan demikian tingkat keausan pahat meningkan dan

menurunkan umur pakai pahat potong.

Teknologi pemesinan konvensional titanium tidak jauh berbeda dengan teknologi

pemesinan pada umumnya. Terdapat beberapa parameter pemotongan yang harus

diperhatikan dalam melakukan proses pemotongan titanium, parameter –

parameter tersebut antara lain:

Umur pahat

Data umur pahat telah dikembangkan melalui eksperimen dengan

menggunakan berbagai jenis paduan titanium. Data tersebut mewakili

secara keseluruhan jenis titanium. Pada gambar 2.11 dapat dilihat bahwa

kecepatan potong sangat berpengaruh terhadap umur pahat. Pada

kecepatan potong tinggi, umur pahat relatif lebih singkat sedangkan pada

kecepatan potong yang rendah umur potong relatif lebih panjang.

34

Gambar 2.11 Efek kecepatan potong terhadap umur pakai pahat padakecepatan pemakanan konstan untuk material titanium 6Al-4V

(Sumber : Matthew dan Donachie, 2000)

Gaya dan daya pemotongan

Gaya pemotongan merupakan hal yang sangat penting. Hal ini

dikarenakan gaya potong dapat menentukan besarnya daya yang

dibutuhkan untuk melakukan pemotongan. Bila gaya potong dikalikan

dengan kecepatan potong, maka didapat besarnya daya yang dibutuhkan

untuk melakukan pemotongan. Secara umum kebutuhan daya pada proses

pembubutan dan milling dapat diperoleh dengan mengukur daya yang

masuk ke motor penggerak selama proses pemotongan dan dengan

menguranginya dengan daya idle. Pada tabel 2.2. menunjukkan kebutuhan

daya untuk pemesinan titanium yang dibandingkan dengan beberapa

paduan lainnya

Tabel 2.2. Daya pemotongan beberapa jenis material

35

Material Pahat

Pahat potong yang digunakan untuk pemesinan titanium membuthkan

ketahanan dan kekerasan yang memadai. Meskipun penggunaan alat

dengan material baru seperti special ceramics, coated carbides,

polycrystalline diamonds, dan boron nitrid hanya untuk memotong

material seperti baja, besi cor, dan paduan tahan panas, tidak terdapat

perkembangan yang baru untuk meningkatkan produktivitas pemesinan

komponen titanium.

Peralatan potong dan cairan pendingin

Meskipun sifat dasar pemesinan dari logam titanium tidak dapat dikurangi

secara signifikan, efeknya dapat diminimalisir dengan menurunkan

temperatur yang dihasilkan pada permukaan dan tepi pahat.

2.9. Metode Taguchi

Metode Taguchi diusulkan oleh Dr. Genichi Taguchi. Metode ini

merupakan suatu metode yang digunakan untuk pengendalian kualitas sebelum

proses berlangsung atau sering juga dinamakan off-line quality control. Metode

ini sangat efektif dalam peningkatan kualitas dan juga mengurangi biaya produksi.

36

Rekayasa kualitas yang diusulkan Taguchi bertujuan agar performansi produk

atau prosesnya tidak sensitif sehingga tangguh terhadap faktor lain yang sulit

dikendalikan (Roy, 2001). Filosofi metode taguchi terhadap kualitas terdiri dari

tiga konsep, yaitu :

a. Kualitas harus didesain kedalam produk dan bukan hanya sekedar

memeriksanya.

b. Kualitas terbaik dicapai dengan meminimkan simpangan dari target,

sehingga robust harus didesain dimana faktor lingkungan yang tidak

dapat dikontrol.

c. Biaya kualitas produk harus diukur sebagai fungsi deviasi dari standart

tertentu dan kerugian harus diukur pada seluruh tahapan masa pakai

produk.

2.9.1. Ortogonal Array

Dalam metode Taguchi digunakan matriks orthogonal array untuk

menentukan jumlah percobaan minimal yang dapat memberi informasi sebanyak

mungkin tentang variable-variabel yang mempengaruhi hasil percobaan. Array

disebut orthogonal dikarenakan setiap level dari masing-masing faktor seimbang

dan dapat dipisah dari pengaruh faktor yang lain dalam percobaan. Orthogonal

array merupakan matriks faktor dan level yang disusun sehingga pengaruh suatu

faktor dan level tidak berbaur dengan faktor dan level lain. Bagian paling penting

dari orthogonal array terletak pada pemilihan kombinasi level dari variabel-

variabel input untuk masing-masing percobaan. Orthogonal Array biasanya

dinotasikan dengan Ln(lf) dimana L adalah simbol orthogonal array, f adalah

banyak faktor, n adalah banyak percobaan dan l adalah banyak level (Roy, 2001).

37

2.9.2. Karakteristik kualitas Taguchi

Taguchi memperkenalkan pendekatan S/N ratio untuk meneliti pengaruh

faktor gangguan (Noise) terhadap variasi yang timbul (Soejanto,2009).

Karakteristik kualitas yang digunakan dalam metode taguchi ada 3 jenis, yaitu:

a. Smaller the Better

Karakteristik kualitas dimana semakin kecil nilainya maka semakin baik

dimana batas nilai yang diinginkan nol dan non negatif.

S/N = −10 log 1 (2.7)b. Larger the Better

Karakteristik dengan nilai tak terbatas dan non negatif dimana semakin

besar nilainya semakin sesuai dengan keinginan.

S/N = −10 log 1 1 (2.8)c. Nominal the Better

Karakteristik kualitas dengan nilaii tidak nol dan non negatif dengan

kata lain nilai yang mendekati suatu nilai yang ditentukan adalah hasil

yang terbaik.S/N = −10 log (2.9)S/N = −10 log − (2.10)

38

2.9.3. Analisis Varian Taguchi

Analisis varian pada metode taguchi digunakan untuk mengeintrpretasikan

data hasil secara statistik. Analisis Varian merupakan teknik perhitungan yang

mungkin dilakukan untuk melihat kontribusi setiap faktor secara kuantitatif pada

semua respon pengukuran. Dengan menggunakan Analisi varian dapat

diidentifikasi kontribusi faktor yang digunakan sehingga akurasi perkiraan model

dapat ditentukan. (Roy, 2001)

Analisis Varian untuk matriks dilakukan berdasarkan perhitungan jumlah

kuadrat masing-masing kolom. Analisa varian yang dilakukan dapat berupa satu

arah atau dua arah. Analisa varian satu arah hanya menentukan warian dari error

rata-rata. Analisis varian dua arah digunakan untuk data eksperimen yang terdiri

dari dua faktor atau lebih dan dua level atau lebih ( (Sojanto, 2009). Berikut ini

merupakan persamaan untuk perhitungan Analisis varian yang terdiri dari

perhitungan derajat kebebasan dan jumlah kuadrat.

Jumlah Kuadrat (Sum of Square)

= + + + (2.11) Derajat kebebasan (Degree of Freedom)

VA = (Banyaknya faktor) x(Banyak Level-1) (2.12)

Rata-rata kuadrat (Mean Square)

= (2.13) Jumlah Kuadrat total

39

= (2.14) Jumlah kuadrat karena rata-rata= (2.15) Persen kontribusi masing-masing faktor

= 100% (2.16)Pada persen kontribusi akan dihitung kontribusi faktor maupun iteraksi faktor

yang signifikan dan error. Jika persen kontribusi error ≤ 15% maka tidak ada

faktor yang berpengauh terabaikan. Tetapi jika persen kontribusi error ≥ 50%

maka terdapat faktor yang berpengaruh dominan terabaikan. Jumlah kuadrat error

dapat dicari dengan persamaan berikut.

= − − (2.17)F-value akan dihitung berdasarkan pembagian rata-rata jumlah kuadrat dengan

jumlah kuadrat error. = (2.18)

38

BAB III. METODE PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan sistem pahat putar modular

(Modular Rotary Tool) yang di pasang pada mesin bubut konvensional. Material

yang digunakan yaitu Titanium paduan (Ti 6Al-4V ELI). Proses pemotongan

dilakukan untuk mendapatkan nilai keausan tepi pahat (VB) dan mengetahui umur

pahat potong yang optimum. Secara rinci metode yang dilakukan dalam penelitian

ini dijelaskan dibawah ini.

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini akan dilaksanakan dalam waktu 8 bulan yaitu mulai bulan

Maret sampai dengan November 2017. Proses Pemotongan Ti 6Al-4V ELI

dilakukan di Laboratorium Teknik Produksi dan proses pengolahan data serta

analisis dilakukan di laboratorium CNC/CAM Fakultas Teknik Universitas

Lampung.

3.2. Alur Penelitian

Secara garis besar, alur pelaksanaan penelitian ditunjukan pada diagram

alir (flowchart) di bawah ini :

39

Mulai

Studi Literatur : a. Pemesinan Titanium paduan,b.sistem pahat putar, c. Titanium 6AL-4V ELI,

d.Pengukuran keausan pahat

Setting Mesin Bubut dan pemasangan Titaniumpada mesin

Menentukan Parameter Pemesinan BubutD = 16 dan 20 mmVw = 60, 140, dan 210 m/menitf = 0.2 mm/revVt = 100, 700, dan 1500 Rpma = 0.2 mmβ = 5o, 10o, 15o

Data hasil pengujian berupa foto geometri pahatfoto proses pembubutan dan waktu pemesinan

Melakukan pemotongan Ti 6Al-4V Eli danmengukur keausan pahat setelah melakukan

pemotongan

Membuat rancangan Eksperimen denganMetode Taguchi

Tabel Rancangan Eksperimen dan jumlahpengambilan data

A B

40

Gambar 3.1 Flowchart Penelitian

3.3. Alat dan Bahan Penelitian

Adapun bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

1. Titanium 6Al-4V ELI

Gambar 3.2 Titanium 6Al-4V ELI

Analisis data dan pembahasan

Simpulan dan saran

Selesai

Apakah datalengkap?

Tidak

Ya

A B

41

Material Titanium 6Al-4V ELI memiliki karakteristik sifat sebagai berikut :

Tabel 3.1 Sifak Fisik Paduan Titanium 6Al-4V ELI

Sifat Nilai

Modulus Elastisitas 104800.31 MPa/mm2

Poissons Ratio 0.31 N/A

Shear Modulus 41023.81 MPa/mm2

Mass Density 4428.78 kg/m3

Tensile Strength 1050 MPa/m2

Compressive Strength Mpa/mm2

Yield Strenght 827.37 MPa/mm2

Thermal Coeficient 9e-006 K

Thermal Conductivity 6.7 W/(m-K)

Specific Heat 586.04 J/(kg-K)

Damping Rasio N/A

(Sumber : Matthew dan Donachie, 2000)

Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

1. Mesin bubut konvensional

Mesin bubut konvensional adalah mesin perkakas manual yang

digunakan untuk memotong benda yang berputar. Bubut merupakan suatu

proses pemotongan benda kerja yang sayatanya dilakukan dengan memutar

benda kerja dan dikenakan pada pahat yang perpindah secara translasi sejajar

dengan sumbu putar benda kerja. Gerak putaran benda kerja kemudian

disebut gerak potong relatif dan gerak translasi pahat kemudian disebut gerak

makan.

Penelitian ini akan dilakukan menggunakan mesin bubut untuk

melakukan pemesinan dengan benda kerja Titanium 6Al-4V ELI

menggunakan parameter-parameter pemesinan yang sudah ditentukan.

42

Kemudian dari proses pemesinan bubut menggunakan pahat putar ini keausan

pahat yang terjadi akan diukur. Mesin bubut yang digunakan untuk penelitian

ini memiliki spesfikasi seperti terlihat pada tabel 3.2 dan gambar 3.2 berikut.

Tabel 3.2 Spesifikasi mesin bubut konvensional

Merk PHINACO

Type S-90/200

Motor Main motor power 4 kW

Central high 200 mm

Central distance 750-1150 mm

Swing over bed 400 mm

Swing over carriage 370 mm

Swing cross slide 210 mm

Gambar 3.3 Mesin bubut konvensional

2. Sistem Pahat Putar Modular (Modular Rotary Tool System)

43

Pahat putar modular merupakan sistem yang digunakan dalam penelitian

ini, metode pemotongan menggunakan menggunakan pahat putar modular ini

mata pisau akan didinginkan selama periode tanpa pemotongan dalam satu

putaran pahat potong. Hal ini diharapkan akan menurunkan suhu pemotongan

sehingga mengurangi afinitas kimia dan menurunkan laju keausan pahat

dibandingkan menggunakan pahat yang diam. Sistem pahat putar modular ini

akan ditempatkan didudukan pahat mesin bubut untuk menggantikan sistem

pahat bubut konvensional (pahat diam).

Gambar 3.4 Sistem Pahat Putar Modular

3. Laptop

Laptop merupakan personal komputer (PC) yang dapat dipindah-pindah

atau portable yang memiliki fungsi sama seperti komputer pada umumnya.

Dalam penelitian ini computer digunakan untuk menampilkan gambar dari

44

mikroskop USB yang digunakan untuk mengamati kondisi pahat potong.

Berikut ini tabel spesifikasi laptop yang digunakan :

Tabel 3.3 Spesifikasi laptop

Merk Asus K45VD

Processor Intel Corei3-3110M

Operating System Windows 7 Ultimate

Display 14” LED (1366x768 Pixel)

VGA NVIDIA GeForce 610M

Memory 2GB DDR3

Hardisk Drive SATA 500 GB

4. USB mikroskop

USB (Universal Serial Bus) Mikroskop merupakan perangkat optik yang

dapat digunakan untuk mengamati makhluk hidup ataupun benda mati yang

dapat dihubungkan dengan computer. USB mikroskop dapat memperbesar

objek pengamatan dengan skala tertentu sesuai dengan kebutuhan peneliti.

Pada penelitian ini akan menggunakan USB Mikroskop dengan ukuran berikut.

Tabel 3.4 Spesifikasi USB Mikroskop

Model AM3113T Dino-Lite Premier

Operating system supported Windows 8, 7, Vista, XP, MAC OS 10.4 orlater

Magnification Rate 20x~50x, 200x

Resolution 640x480 pixels (VGA)

Interface USB 2.0

Lighting 8 white LED lights switched on/off by software

Frame Rate Up to 30fps

Sensor Color CMOS

Measurement Function Yes

45

Calibration Yes

Gambar 3.5 USB mikroskop

5. Pahat Sisipan (Insert Tool)

Pahat sisipan yang akan dipasang pada sistem pahat putar ini yaitu jenis

karbida terlapis merk Sumitomo dengan ukuran diameter 16 mm dan

20mm.

Tabel 3.5 Spesifikasi Pahat

Jenis PahatDimension (mm)

d s θd1

RCMT 1606 MO NRX 16 6.35 5.2

RCMT 2006 MO NRX 20 6.35 6.5

3.4 Prosesdur Penelitian

Pada tahap ini beberapa tahapan persiapan alat yang akan digunakan untuk

melakukan pengujian antara lain: mesin bubut, ADRT (Active Driven Rotary

46

Tool), Mikroskop USB dan spesimen uji Titanium 6Al-4V ELI. Kemudian set-up

pemesinan dengan sistem pahat putar.

3.4.1 Setup Pemesinan Titanium 6Al-4V ELI

Pada tahapan ini dilakukan pemasangan pahat putar (round cutter) dan

setup benda kerja Titanium 6Al-4V ELI. Adapun tahapanya sebagai berikut :

a. Memasang sisitem pahat putar round cutter dengan cara memasang pada

holder bubut pahat diam.

b. Memposisikan sudut inklinasi pahat round cutter (β) sebesar 5˚ dengan

cara memutar roda gigi internal dan eksternal dan memasang lock cover

kemudian mengencangkan baut. Dimana setiap antar gigi memiliki jarak

5˚.

Gambar 3.6. Setup sudut inklinasi pahat

c. Menentukan parameter pemotongan sebagai berikut :

Tabel 3.6 Parameter Pemotongan

Parameter Simbol Level 1 Level 2 Level 3

Diameter Pahat (mm) D 16 20 -

47

Kecepatan Potong (m/menit) Vc 60 140 210

Kecepatan putar Pahat (Rpm) Vt 100 700 1500

Sudut Inklinasi (derajat) β 5o 10 o 15 o

Kecepatan makan (mm/rev) f 0.2 - -

Kedalaman Pemotongan (mm) a 0.2 - -

Parameter tersebut diambil dari hasil optimum penelitian sebelumnya dari

Fariza yang melakukan penelitian tahun 2017. Beliau meneliti Titanium

6Al-4V ELI dengan menggunakan pahat putar modular dengan ukuran

pahat 16 mm dan sudut inklinasi pemotongan 10o, hasil optimum

diperoleh pada kecepatan benda kerja (Vw) 180 m/menit, dengan

kecepatan makan (f) 0.2 mm/rev dan Deep of Cut (a) 0.2 mm dengan hasil

kekasaran permukaan yang rendah. Dengan hasil yang baik ini maka perlu

dikaji pengaruh variasi diameter pahat, kecepatan potong dan sudut

inklinasi pahat untuk mengetahui pengaruhnya terhadap keausan pahat.

d. Membuat rancangan Eksperimen dengan metode Taguchi L18 21x33

menggunakan Minitab 17 dengan parameter seperti Tabel 3.6 sehingga

didapatkan rancangan percobaan seperti Tabel 3.7 berikut.

Tabel 3.7 Rancangan Eksperimen metode Taguchi L18 21x33

No Eksperimen Faktor D Faktor Vc Faktor Vt Faktor β1 1 1 1 12 1 1 2 23 1 1 3 34 1 2 1 15 1 2 2 26 1 2 3 37 1 3 1 28 1 3 2 39 1 3 3 110 2 1 1 311 2 1 2 1

48

12 2 1 3 213 2 2 1 214 2 2 2 315 2 2 3 116 2 3 1 317 2 3 2 118 2 3 3 2

Pada rancangan percobaan ini feeding dan deep of cut tidak dimasukan

karena tidak dilakukan variasi feeding dan deep of cut pada saat

pemotongan.

e. Memasang material Titanium 6Al-4V ELI pada pencekam (chuck) mesin

bubut kemudian melakukan pengukuran diameter material (50 mm).

Memasang senter dan penentuan titik nol pemotongan.

f. Menghidupkan mesin dan mulai melakukan pemesinan pada material

Titanium 6Al-4V ELI setelah satu kali pemotongan kemudian mengukur

keausan tepi (VB) yang terjadi mengulang pemotongan yang dilakukan

sampai keausan yang terjadi 0.3 mm.

g. Mengubah sudut ingklinasi pahat sesuai dengan paremeter yang

ditentukan (Tabel 3.7) pemesinan dilakukan tanpa menggunakan fluida

pendingin.

49

Gambar 3.7. Set-up pemesinan Titanium 6Al-4V ELIdengan sistem pahat putar

3.4.2. Pengukuran keausan pahat.

Setelah melakukan pemotongan material sebanyak satu kali interval waktu

pemotongan, dilakukan pengunkuran keausan pahat menggunakan USB

mikroskop. Prosedur pengukuran dapat dilakukan seperti langkah berikut :

a. Meletakan magnetic stand pada mesin bubut Perhaitkan gambar 3.8

kemudian mengarahkan USB mikroskop pada sisi pahat yang akan dilihat

keausannya, selanjutnya melakukan pengaturan sudut pengambilan gambar

agar 90o antara mata pahat dan lensa mikroskop agar sudut pengambilan tepat

gunakan mistar siku-siku pada saat mengatur sudut pengambilan gambar,

pengaturan sudut dilakukan dengan memutar pengatur sudut pada magnetic

stand.

Sistem Pahat Putar

Regulator

Ti 6Al-4V ELI

Pahat Putar

50

b. Melakukan pembesaran gambar menggunakan fitur magnification pada USB

mikroskop hingga permukaan pahat terlihat dan gambar focus, kemudian

mengambil gambar dengan menu Snap pada aplikasi yang terpasang di

komputer.

c. Melakukan pengukuran keausan permukaan dengan fasilitas measurement

dengan terlebih dahulu memasukan nilai pembesaran yang dilakukan dan

melakukan kalibrasi pengukuran pada nilai pembesaran yang sama,

Kemudian mencatat keausan yang terjadi pada mata pahat.

d. Mengulangi langkah yang sama pada seluruh bagian permukaan pahat potong

yang digunakan.

Gambar 3.8. Posisi pengukuran dan pengambilan gambar keausan

3.4.3. Pengambilan Data

Data yang telah didapatkan dari pengukuran keausan menggunakan USB

mikroskop dan pengukuran waktu pemesinan menggunakan stopwatch pada tiap-

51

tiap parameter akan dimasukan ke tabel acuan agar dapat diolah. Tabel yang

digunakan sebagai acuan pengambilan data ditunjukan oleh tabel 3.8 berikut :

Tabel 3.8 Tabel acuan pengambilan data hasil pengukuran

No DParameter Pemotongan Keausan Tepi

(VB)Umur Pahat

(menit)β Vc Vt f a

1 16 5 60 100 0,2 0,2

2 16 5 140 700 0,2 0,2

3 16 5 210 1500 0,2 0,2

4 16 10 60 100 0,2 0,2

5 16 10 140 700 0,2 0,2

6 16 10 210 1500 0,2 0,2

7 16 15 60 700 0,2 0,2

8 16 15 140 1500 0,2 0,2

9 16 15 210 100 0,2 0,2

10 20 5 60 1500 0,2 0,2

11 20 5 140 100 0,2 0,2

12 20 5 210 700 0,2 0,2

13 20 10 60 700 0,2 0,2

14 20 10 140 1500 0,2 0,2

15 20 10 210 100 0,2 0,2

16 20 15 60 1500 0,2 0,2

17 20 15 140 100 0,2 0,2

18 20 15 210 700 0,2 0,2

Keterangan :

D : Diameter pahat (mm)

β : Sudut inklinasi pahat (derajat)

Vc : Keepatan potong (m/menit)

Vt : Kecepatan Putar Pahat (Rpm)

52

VB : keausan tepi pahat (mm)V : Keausan tepi rata-rata (mm)

t : waktu pemesinan (detik)t̅ : waktu rata-rata (detik)

3.4.4. Pengolahan Data

Data hasil pemesinan dengan rancangan eksperimen diatas akan

dilanjutkan untuk dianalisis. Pengolahan data akan menggunakan software

minitab 17 berdasarkan rancangan eksperimen yang dibuat yaitu dengan metode

Taguchi orthogonal-array L18 21x33 kemudian dilakukan perhitungan berikut :

1) Rasio Signal-to-Noise (S/N ratio).

2) Efek faktor dari rata-rata tool life.

3) Efek faktor dari rasio Signal-to-Noise (S/N ratio).

4) Analisis Varian (ANOVA)

Data yang telah dianalisa akan di sajikan dalam bentuk tabel dan grafik

untuk mengetahui pengaruh parameter yang digunakan yaitu diameter pahat (D),

kecepatan potong (Vc), kecepatan putar pahat (Vt), kecepatan pemakanan (f),

deep of cut (a) dan sudut inklinasi (β). Dengan langkah percobaan sebagai berikut

:

a. Membuka Sofware Minitab 17, Setelah software terbuka maka Klik Menu

Stat → DOE →Taguchi → Create Taguchi Design.

53

b. Setelah muncul jendela Taguchi Design maka dilakukan pengaturan desain

eksperimen berupa Mixed Level Design →Number of Factor 4 → Designs

maka akan muncul jendela Designs.

c. Setelah muncul jendela design maka akan tampak seperti Gambar 3.9 berikut

dibawah. Kemudian pilih ortogonal array yang digunakan yaitu L18 (21x33).

Gambar 3.9 Minitab 1

d. Kemudian Klik pilihan Factors maka akan muncul jendela faktor seperti

Gambar 3.10 dibawah. Mengubah nama dan jumlah faktor sesuai parameter

yang divariasikan kemudian klik OK. Setelah kembali ke jendela Taguchi

Design maka klik OK sehingga akan didapatkan kolom desain eksperimen.

54

Gambar 3.10 Minitab 2

e. Proses input data hasil pengujian dilakukan kedalam kolom lembar kerja.

Misalnya seperti gambar 3.11 berikut. Maka data hasil pengujian kita

masukan ke kolom berikutnya yang kemudian diberi judul umur pahat.

Gambar 3.11 Minitab 3

f. Proses analisis S/N rasio dilakukan dengan klik Stat → DOE →Taguchi →

Analyze Taguchi Design. Klik judul kolom hasil pengujian kemudian klik

Select.

Gambar 3.12 Minitab 4

Keterangan :

55

1) Graphs

Menu ini digunakan untuk membuat plot grafik main effect dan interaksi,

dapat juga digunakan untuk menunjukan efek dari masing-masing faktor

utama dan interaksinya. Grafik ini dapat dipergunakan untuk signal to

Noise Ratios, Means, Standard Deviations.

Gambar 3.13 Minitab 5

2) Analysis

Menu ini digunakan untuk menampilkan hasil dari Signal to Noise,

Means, Standard Deviations, pada tabel hasil.

Gambar 3.14 Minitab 6

3) Options

56

Menu ini digunakan untuk menentukan karakteristik kualitas yang

digunakan. Dalam penelitian ini diguankan karateristik kualitas Large is

Better

Gambar 3.15 Minitab 7

4) Storage

Menu ini digunakan untuk menampilkan hasil dari Signal to Noise

Ratios, Means, Standard Deviations, Coefficients of variation, Natural

log of standard deviation pada worksheet

Gambar 3.16 Minitab 8

g. Tampilan hasil akhir dari Proses seperti gambar berikut akan ada tambahan

hasil yang terlihat pada kolom worksheet, Grafik dan jedela sesions.

57

Gambar 3.17 Worksheet

Gambar 3.18 Jendela Session

Gambar 3.19 Grafik Main effects S/N rasio

58

Setelah didapatkan grafik Main Effect S/N rasio maka dilakukan analisis

varian untuk mengatahui signifikasi dan persentase kontribusi antar

faktornya. Langkah percobaannya sebagai berikut:

a. Klik Menu Stat→ANOVA→General Linear Model →Fit General

Linear Model. Setelah jendela terbuka atur responsnya yaitu Umur

Pahat, faktornya adalah Diameter, Inklinasi, Vc, Vt. Kemudian masukan

periksa pada menu model pastikan sama seperti tampak pada 3.20.

Gambar 3.20. Model interaksi antar faktor

b. Setelah didapatkan pengaturan model selesai dilakukan pengaturan tingkah

signifikasi pada menu Option →Confidence level for all intervals

dimasukan nilai 95 yang artinya kesalahan yang diizinkan dalam penelitian

hanya 5%. Hasil yang diinginkan dari Analis ini diatur pada menu Result

sementara untuk menampilkan grafik dilakukan di menu Graphs→Individual plot kemudian ditandai Histogram of residual dan Normal

59

Probability plot of residual. Setelah itu klik Ok maka akan didapatkan

tabel Analisis Varian pada jendela sesion seperti gambar 3.21 berikut.

Analysis of Variance

Source DF Adj SS Adj MS F-Value P-ValueDiameter 1 18,00 18,000 6,04 0,034Inklinasi 2 102,11 51,056 17,15 0,001Vc 2 943,44 471,722 158,41 0,000Vt 2 0,44 0,222 0,07 0,929

Error 10 29,78 2,978Total 17 1093,7

Gambar 3.21. Hasil Analisis Varian

122

BAB V. SIMPULAN DAN SARAN

5.1. Simpulan

Dari penelitian yang telah dilakukan dapat diambil beberapa kesimpulan

sebagai berikut :

1. Dari analisis Taguchi diketehui urutan parameter yang berpengaruh pada

umur pahat pertama variabel Kecepatan Potong(Vc), kedua Sudut Inklinasi

(β), ketiga Diameter Pahat (D) dan keempat Kecepatan Putar Pahat (Vt).

2. Dari Analisis varian diketahui parameter yang memiliki pengaruh

signifikan pada umur pahat adalah kecepatan Potong (Vc) dengan

Kontribusi 86,26%, Sudut Inklinasi ( ) dengan Kontsibusi 9,34%,

Diameter Pahat (D) dengan kontribusi 1,65% .

3. Perubahan profil permukaan hasil pemotongan atau profil feedmark

dipengaruhi oleh kecepatan putar pahat (Vt) dan tidak dipengaruhi oleh

perubahan kecepatan potong (Vc), perubahan sudut inklinasi ( ), dan

diameter Pahat (D).

4. Kenaikan sudut inklinasi 5o atau 10o meningkatkan umur pahat, getaran

pemotongan dan memperbanyak Build Up Edge. Perubahan diameter

pahat berpengaruh terhadap getaran pemotongan, semakin besar

diameter pahat

123

maka semakin besar getaran dan umur pahat semakin panjang serta Build

Up Edge lebih sedikit.

5. Pada pemesinan yang dilakukan umur pahat optimum didapatkan pada

parameter kecepatan potong 60 m/menit, Sudut Inlinasi 15o dan diameter

pahat 20 mm. Pada parameter ini sampai terjadi keausan tepi (VB) 0,2 mm

umur pahat telah mencapai 36 menit.

6. Persamaan umur pahat pada proses pemesinan Ti 6Al-4V ELI

menggunakan pahat putar modular dan mata pahat karbida didapatkanT = 45,76743. −0,626259402. 0,399796042. , dengan error rata-

rata 8% dari kondisi aktual.

5.2. Saran

Adapun saran yang dapat diberikan untuk penelitian selanjutnya adalah

sebagai berikut :

1. Untuk mendapatkan profil permukaan tanpa feedmark sebaiknya

digunakan kecepatan putar pahat rendah.

2. Untuk mendapatkan umur pahat yang optimum sebaiknya menggunakan

sudut inklinasi yang besar dan kecepatan pahat yang rendah.

3. Apabila ingin mengetahui mekanisme keausan pahat yang terjadi

selanjutnya digunakan SEM (Scanning Electron Microscope) yang

memiliki permbesaran yang tinggi.

4. Perlu penelitian lebih lanjut untuk Titanium jenis lain agar dapat diketahui

persamaan yang didapat berlaku atau tidak pada jenis material lain.

DAFTAR PUSTAKA

Astakhov, V. P., dan Davim, J. P.2008. Tools (Geometry and Material) and Tool

Wear. Aveiro, Portugal: Journal Department of Mechanical Engineering,

University of Aveiro, Campus Santiago.

Budi, P.S. dan Ashari. 2005. Analisis Statistik dengan Microsoft. Yogyakarta :Andi Ofset.

Burhanuddin, Yanuar. dkk. 2008. The Effects of CBN Cutting Tool Grades on the

Tool Life and Wear Mechanism When. Asian International Journal of

Science and Technology in Production and Manufacturing (2008) Vol. 1,

No.2, pp. 105-110.

Ellison, S., Farrant, T. J., & Barwick, V. 2009. Practical Statistics for theAnalytical Scientist. United Kingdom: Royal Society of Chemistry.

Enderle, J., dan Bronzino, J. 2000. Introducing to Biomedical Engineering Third

Edition. United Kingdom: Elsevier.

Gao, L. F.2005. Introduction to Manufacturing Process. Mc/Graw – Hill.

Groover, M. P.2010. Fundamentals of Modern Manufacturing. Uniter States of

America: John Wiley & Sons, .Inc.

Harun, Suryadiwansa.2009. Study on Turning with Actively Driven Rotary Tool.

Dissertation: Kobe University.

Harun, Suryadiwansa, Shibasaka, Toshimori dan Moriwaki, Toshimichi.2008.

Cutting Temperature Measurementin Turning with Actively Driven Rotary

Tool. Kobe University: Jurnal Ilmiah.

ISO 3685.1993. Tool-Life Testing With Single-Point Turning tools. International

Standard Organization.

Joshi, S., Ramakrishnan, N., Nagarwalla, H., & Ramakrishnan, P. 1999. Wear of

rotary carbide tools in machining of Al/SiCp composites. Elsevier Journal

Wear 230 , 124–132.

Juneja, B. L., Sekhon, G., dan Seth, N.2003. Fundamentals of Metal Cutting and

Machine Tools. New-Delhi: New Age International.

Kalpakjian, Serope.2009. Manufacturing Engineering and Technology 6th

Edition. California: Addison Publishing Companya Inc.

Karaguzel, U., Olgun, U., E., U., Budak, E., & Bakkal, M. 2014. Increasing toollife in machining of difficult-to-cut materials. London: Springer Int J AdvManuf Technol .

Lei, S., & dan Liu, W. 2002. High-speed machining of titanium alloys using the

driven rotary. International Journal of Machine Tools & Manufacture 42

(2002) 653–661.

Leyens, C., dan Peters, M.2003. Titanium and Titanium Alloys. Weinheim:

WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.

Matthew, J., & Donachie, Jr.2000. Titanium A Technical Guide Second Edition.

United States of America: ASM International.

Nakajima, H., Kato, A., Sasahara, H., Yamamoto, H., Muraki, T., & Tsutsumi, M.

2008. Effect of Rotary Cutting Tool Posture on Machining Performance

utilizing Multi-Tasking Lathe. Journal of Advance Mechanical Design,

Systems, and Manufacturing Vol. 2 No. 4.

Nugroho, S. H., dan Senoaji, K. 2010. Karakterisasi pahat bubut HSS Boehler

tipe Molibdenum dan tipe cold work steel (A8) . Jurusan Teknik Mesin,

Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro: Vol. 12, No. 4.

Olgun, U., dan Budak, E.2013. Machining of Difficult-to-Cut-Alloys Using Rotary

Turning. Instanbul, Turkey: Procedia CIRP 8 ( 2013 ) 81 – 87.

Rochim, Taufiq.1993. Teori dan Teknologi Proses Pemesinan. Bandung: Institut

Teknologi Bandung.

Rochim, Taufiq.2007. Perkakas & Sistem Pemerkakas. Bandung: Institut

Teknologi Bandung.

Roy, R. K. 2001. Design of Experiments Using the Taguchi Approach. New York:Jhon Wiley ans Sons, Inc.

Saw, M.1984. Metal Cutting Priciples. United Kingdom: Oxford Science, Oxford.

Sojanto, I. 2009. Desain Eksperiment dengan Metode Taguchi. Yogyakarta:Graha Ilmu.

Sugiharto, T. 2009. Bahan Kuliah Statistik 2 Analisis Varians. Fakultas Ekonomi,Universitas Gunadarma.

Trent, E., dan Wrigh, P.2000. Metal Cutting. Boston, MA: Butterworth-

Heinemann

Widarto.2008. Teknik Pemesinan jilid I Untuk Sekolah Menengah Kejuruan.

Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan.

Yamamoto, H., Satake, K., Narita, T., Sasahara, H., Tsusumi, M., & Muraki, T.

2009. Thermal Behavior and Chip Formation on Rotary Cutting of.

Proceedings of International Conference on Leading Edge Manufacturing

in 21st century : LEM21.