BAB IPENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Cutting Wheel merupakan sebuah alat potong yang sudah biasa digunakan pada industri
pemotongan logam. Proses kerja pemotongan pada Cutting Wheel dilakukan dengan menjepit
material pada ragum mesin gerinda. Selanjutnya batu gerinda dengan putaran tinggi digesekan ke
material. Kapasitas pemotongan yang dapat dilakukan pada mesin gerinda ini hanya terbatas
pada pemotongan profil-profil. Profil-profil ini diantaranya pipa, pelat strip, besi siku, pipa dan
sebagainya. Digerinda dengan putaran tertentu akan menimbulkan panas pada mata potong
sehingga menghasilkan percikan bunga api yang di karenakan benda uji lebih lunak dari batu
gerenda. Oleh karena itu beram hasil potongan benda uji terIempar ke udara bebas dan terbakar
akibat terjadi oksidasi dengan udara luar.
Dari keadaan tersebut, perlu adanya pengkajian dari alat potong yang harus mampu
menahan panas yang dihasilkan dalam proses pemotongan logam, sehingga timbul gagasan
untuk melakukan perancangan pada sebuah mesin cutting wheel yang menggunakan sistem
pendingin.
1.2 Perumusan masalah
Dengan melihat latar belakang masalah di atas, maka pokok permasalahan yang harus
dipecahkan adalah :
1. Bagaimana cara mengurangi panas yang terjadi pada saat pemotongan logam?
2. Mengapa perlu diterapkannya sistem pendingin pada mesin Cutting Wheel ?
3. Bagaimana merancang mesin Cutting Wheel yang menggunakan sistem pendingin?
1.3 Batasan masalah
Agar pembahasan tidak meluas dan menyimpang dari permasalahan yang ada, maka
dalam penyusunan Proposal Tugas Akhir ini diabtasi pada proses perancangan mesin Cutting
Wheel.
1.4 Tujuan :
1. Mengurangi pemanasan yang terjadi pada saat melakukan pemotongan dengan mesin
Cutting Wheel.
2. Mengidentifikasi peranan sistem pendingin pada Cutting Wheel.
3. Merancang mesin Cutting Wheel yang di kombinasikan dengan sistem pendingin.
BAB IIDASAR TEORI
2.1 Pengertian mesin Cutting Wheel
Cutting Wheel merupakan mesin yang digunakan untuk memotong benda kerja dari
bahan pelat ataupun pipa. Pisau potong yang digunakan adalah piringan gerinda tipis
yang diputarkan dengan kecepatan tinggi. Mesin Cutting Wheel dapat memotong benda kerja
pelat ataupun pipa dari bahan baja dengan cepat.
Bagian –bagian mesin
(gambar 2.1 bagian bagian mesin Cutting Wheel)
Keterangan :
a. Handel pengangkat
b. Tutup Pisau Potong (dinamis)
c. Tutup pisau potong ( statis)
d. Pisau potong (Batu gerinda)
e. Skala pengukur sudut potong
f. Plat pelindung percikan
g. Dudukan
h. Stang pengunci
i. Pengunci ulir
j. Lengan ulir pencekam
k. Tombol on off
l. Pengunci pisau potong
m. Motor
n. Pengunci handel saat diangkat
o. Pembatas kedalaman potong
p. Kabel power
q. Karet dudukan
Macam Pisau Potong (Batu Gerinda)
Fungsi dari batu gerinda berbeda-beda dalam pemakaiannya, berikut fungsi dari beberapa
jenis batu gerinda:
a. Flat wheels, untuk melakukan penggerindaan alat-alat potong seperti handtap,
countersink, mata bor, dan sebagainya
b. Cup wheels, untuk melakukan penggerindaan alat-alat potong seperti cutter, pahat bubut,
dan sebagainya.
c. Dish grinding wheels, untuk melakukan penggerindaan profil pada cutter.
d. Shaped grinding wheels, untuk memotong alat potong ataupun material yang sangat
keras, seperti HSS, material yang sudah mengalami proses heat treatment.
e. Cylindrical grinding wheels, untuk melakukan penggerindaan diameter dalam suatu jenis
produk.
Selain fungsi yang berbeda pada setiap jenis batu, juga mempunyai warna batu yang berbeda
pula, dimana setiap warna yang dimiliki batu mempunyai karakteristik yang berbeda pula, di
pasaran pada umumnya terdapat warna merah muda, putih dan hijau.
Bagian-Bagian Roda Gerinda
Setiap roda gerinda mempunyai dua komponen :
a. Abrasive berfungsi sebagai pemotong/pengasah.
b. Bond berfungsi sebagai perekat yang mengikat butiran-butiran abrasive selama
pemotongan.
Diantara abrasive dan bond terdapat bagian-bagian kosong atau pori-pori dalam ukuran dan
jumlah yang beraneka ragam, mempengaruhi roda-roda gerinda dalam pengasahannya.
Pembuatan Roda Gerinda
Butiran-butiran abrasive dan perekat dicampur, kemudian dicetak/dibentuk dan
dikeringkan dalam cetakan pada tekanan yang tinggi dan suhu antara 42°- 45° C. Ukuran
terakhir dan bentuknya dibuat setelah proses pengeringan. Perekat roda gerinda kemudian di
“vitrify” kan pada suhu antara 1200°- 1300°C dan didinginkan dengan perlahan-lahan sekali.
Proses pendinginan kadang-kadang maksimum lamanya 120 hari. Sebagai tindakan pencegahan
demi keamanan, pemeriksaan yang teliti diadakan setelah proses pendinginan.
Bahan Asah/Pengasah
a. Amril (ampelas), corundum, silicon carbide, alumunium oxide, boron nitride dan intan
yang dihancurkan adalah bahan-bahan asah yang digunakan sampai sekarang. Bahan-
bahan tersebut beraneka ragam dalam kekerasan dan kerapuhan, mempunyai sifat dan
bentuk yang berbeda-beda. Amril adalah kristal dari alumunium oksida dan besi oksida
dengan persentase campuran yang bermacam-macam.
b. Corundum adalah alumunium oksida dengan bermacam-macam tingkat kemurniannya.
Amril dan corundum sebagian besar digunakan dalam pembuatan kertas pengasah dan
kain pengasah.
c. Silicon carbide adalah kombinasi kimia dari karbon dan silicon yang dibuat dari dapur
tinggi listrik. Pekerjaan ini memakan waktu ± 36 jam pada temperatur 2000°C. Setelah
itu silicon carbide diambil dalam bentuk kristal-kristal yang banyak. Silicon carbide
berwarna hitam kehijau-hijauan.
d. Alumunium oxide yang mula-mula berasal dari bauksit, juga dibuat dalam dapur tinggi
listrik. Bauksit lebur dalam temperatur ± 2100°C. Batangan-batangan dipatahkan,
dihancurkan dan digiling menjadi butiran-butiran kecil.
e. Boron nitride adalah hasil produksi buatan General Electrik Corp. Barang tersebut
mempunyai bentuk kristal berbentuk kubus keras seperti silicon carbide, suhunya stabil
hingga 1400°C.
f. Intan adalah bahan asah yang terkeras. Carbon yang murni dan sekarang ini dibuat untuk
pembuatan proses industri.
Perekat
Perekat harus mengikat butiran-butiran pengasah bersama-sama dan melengkapi roda
gerinda dengan kekuatan dan kekerasan. Ada beberapa tipe perekat yang digunakan dan masing-
masing tipe mempunyai kegunaan tersendiri.
a. Vitrified bonds (V)
adalah suatu campuran dari tanah liat, feldspar dan kwarsa dicampur pada suhu kira-kira
1100° – 1350°C. Roda gerinda ini sensitif terhadap hentakan dan pukulan tapi tidak berubah
karena panas atau dingin dan tidak dapat dipengaruhi oleh air, asam atau oli. Roda gerinda ini
tidak dibuat dalam bentuk yang tipis seperti roda gerinda untuk memotong karena tidak dapat
menerima beban dari samping. Perekat ini dicampur dalam bermacam-macam persentase yang
baik sehingga mendapatkan bermacam-macam tingkatan. Kepadatan dari roda gerinda dapat
dengan mudah ditentukan oleh proses “vitrified”.
b. Silicate bonds (mineral bond) (S).
Komponen ini digunakan silicate dari soda (water glass). Oksida seng ditambahkan
sebagai bahan anti air. Campuran butiran-butiran pengasah dan perekatnya dipadatkan didalam
cetakan besi dan dibakar pada temperatur 260°C selama 2 – 4 hari. Dengan perekat ini butiran-
butiran pengasah lebih mudah lepas dari pada vitrified bond dan roda gerinda ini disebut “pulder
acting” yang digunakan khusus untuk mengasah alat-alat potong.
c. Shellac bonds/Embalau (organik bond)(E).
Roda gerinda “shellac” dapat dibuat tipis 3 mm atau kurang. Serbuk shellac dicampur
dengan butiran-butiran pengasah dan dipanaskan sampai shellacnya meleleh dan menyelimuti
setiap butiran pengasah. Campuran ini diroll menjadi lembaran dan dipotong. Perekat ini baik
untuk pengerjaan halus dan ketahanan terhadap panas rendah.
d. Rubber bonds (organik bond)(R).
Untuk membuat roda gerinda ini, karet murni dicampur dengan sulfur sebagai komponen
pemanas. Roda gerinda ini dapat digunakan juga sebagai pemotong.
f. Synthetic resin bond bakelite (B)
adalah salah satu perekat yang digunakan untuk pembuatan roda gerinda potong yang
tipis. Perekat ini elastis dan ulet. Digunakan untuk menghilangkan kerak-kerak besi tuang dan
menggerinda las.
Stuktur roda gerinda dinyatakan dengan angka-angka yaitu sebagai berikut :
-Rapat : 0, 1, 2, 3,
-Sedang: 4, 5, 6,
-Renggang : 7, 8, 9, 10, 11, 12
Kode Pabrik
Kode pabrik untuk penggerindaan khusus, atau pilihan lain dari pabrik. Penjelasan lain
tentang Jenis Bahan Asah ( spesifikasi batu gerinda)
Butiran Bahan Asah yang banyak digunakan antara lain :
a. Oksida Aluminium / Aluminium Oxide (A)
Bahan asah ini terbuat dari bahan bauksit dan bahan ini memiliki sifat keras, ulet dan
mampu menahan tegangan terus menerus. Digunakan untuk menggerinda benda kerja yang
terbuat dari bahan : baja, besi kasar, besi tempa, baja perkakas, bronze dan bahan lainnya yang
sejenis. Batu gerinda yang terbuat dari bahan asah (A) biasanya berwarna merah/orange.
Beberapa yang termasuk kode yang termasuk dalam jenis Aluminium oxide antara lain :
1. A : digunakan untuk menggerinda alat-alat potong.
2. 32A&25A : digunakan untuk menggerinda baja kenyal dan mengasah alat potong.
3. 38A : digunakan untuk menggerinda ringan serta bahan yang sensitive terhadap panas.
4. 57A : digunakan untuk menggerinda bahan yang lunak dan liat.
5. 19A : digunakan untuk menggerinda bagian luar pada proses surface dan silindrical
grinding.
6. 23A : digunakan untuk menggerinda dengan hasil ukuran yang presisi sekali.
b. Karbida Silisium / Carbide Silisium (C)
Bahan asah ini terbuat dari carbide silisium dan bahan ini memiliki sifat getas dan mudah
pecah, sehingga mudah untuk memunculkan sisi potong yang baru. Digunakan untuk
menggerinda benda kerja yang terbuat dari bahan : besi tuang, kuningan perunggu, tembaga,
alumunium, batu, karet, plastik, stainless steel dan karbida semen atau dengan kata lain untuk
material yang keras. Batu gerinda yang terbuat dari bahan asah (A) biasanya berwarna hijau.
Jenis butiran diamond dikelompokkan dalam 4 macam :
1. D : Natural Diamond
2. MD : Man made Diamond
3. CD : Nickel coated Man made Diamond
4. CDC : Copper coated Man made Diamond
c. Intan / Diamond (D)
Bahan asah ini terbuat dari intan (diamond) dan bahan ini memiliki tingkat kekerasan
yang paling tinggi. Digunakan untuk menggerinda benda kerja yang terbuat dari bahan : karbida
semen, keramik, kaca, granit, kuarsa, marmer, dan batu-batu permata. Jenis butiran diamond:
1. D = Natural diamond
2. MD = man made diamond
3. CD = Nickel coated man made diamond
4. CDC = copper coated man made diamond
Ukuran Bahan Asah
Untuk membedakan ukuran butiran bahan asah dilakukan penyaringan secar bertingkat
mulai dari yang kasar sampai yang halus. Ukuran dari saringan ini mununjukkan jumlah atau
banyaknya lubang mata jala dalam ukuran panjang setiap panjang 1 inchi.
Cairan pendingin
Cairan pendingin digunakan pada pemotongan logam atau proses pemesinan untuk
beberapa alasan, antara lain : untuk memperpanjang umur pahat, mengurangi deformasi benda
kerja karena panas, meningkatkan kualitas permukaan hasil pemesinan, dan membersihkan
beram dari permukaan potong. Cairan pendingin yang digunakan dapat dikategorikan dalam
empat jenis :
Straight Oils (Minyak murni) Soluble Oils Semisynthetic fluids (Cairan semi sintetis)
Synthetic fluids ( Cairan sintetis)
Minyak murni (Straight Oils) adalah minyak yang tidak dapat diemulsikan dan digunakan
pada proses pemesinan dalam bentuk sudah diencerkan. Minyak ini terdiri dari bahan minyak
mineral dasar atau minyak bumi, dan kadang mengandung pelumas yang lain seperti lemak,
minyak tumbuhan, dan ester. Selain itu bisa juga ditambahkan aditif tekanan tinggi seperti
Chlorine, Sulphur dan Phosporus. Minyak murni menghasilkan pelumasan terbaik , akan tetapi
sifat pendinginannya paling jelek diantara cairan pendingin yang lain.
Minyak sintetik (Synthetic Fluids) tidak mengandung minyak bumi atau minyak mineral
dan sebagai gantinya dibuat dari campuran organik dan inorganik alkaline bersama-sama dengan
bahan penambah (additive) untuk penangkal korosi. Minyak ini biasanya digunakan dalam
bentuk sudah diencerkan (biasanya dengan rasio 3 sampai 10%). Minyak sintetik menghasilkan
unjuk kerja pendinginan terbaik diantara semua cairan pendingin.
Soluble Oil akan membentuk emulsi ketika dicampur dengan air. Konsentrat
mengandung minyak mineral dasar dan pengemulsi untuk menstabilkan emulsi. Minyak ini
digunakan dalam bentuk sudah diencerkan ( biasanya konsentrasinya = 3 sampai 10%) dan unjuk
kerja pelumasan dan penghantaran panasnya bagus. Minyak ini digunakan luas oleh industri
pemesinan dan harganya lebih murah diantara cairan pendingin yang lain.
Cairan semi sintetik (Semi-synthetic fluids) adalah kombinasi antara minyak sintetik dan
soluble Oil dan memiliki karakteristik kedua minyak pembentuknya. Harga dan unjuk kerja
penghantaran panasnya terletak antara dua buah cairan pembentuknya tersebut.
Cara pemberian cairan pendingin pada proses pemesinan adalah sebagai berikut :
1. Dibanjirkan ke benda kerja (Flood Application of Fluid), pada pemberian cairan
pendingin ini seluruh benda kerja di sekitar proses pemotongan dibanjiri dengan
cairan pendingin melalui saluran cairan pendingin yang jumlahnya lebih dari satu.
Gambar 2.2. Pemberian cairan pendingin dengan cara dibanjiri cairan pendingin
pada benda kerja
2. Disemprotkan (Jet Application of Fluid), pada proses pendinginan dengan cara ini
cairan pendingin disemprotkan langsung ke daerah pemotongan (pertemuan antara
pahat dan benda kerja yang terpotong). Sistem pendinginan benda kerja adalah
dengan cara menampung cairan pendingin dalam suatu tangki yang dilengkapi
dengan pompa yang dilengkapi filter pada pipa penyedotnya. Pipa keluar pompa
disalurkan melalui pipa/selang yang berakhir di beberapa selang keluaran yang
fleksiber ( Gambar 2.3). Cairan pendingin yang sudah digunakan disaring dengan
filter pada meja mesin kemudian dialirkan ke tangki penampung.
Gambar 2.3. Cara pendinginan dengan cairan pendingin disemprotkan langsung ke
daerah pemotongan
3. Dikabutkan (Mist Application of Fluid), pemberian cairan pendingin dengan cara
ini cairan pendingin dikabutkan dengan menggunakan semprotan udara dan
kabutnya langsung diarahkan ke daerah pemotongan
Gambar 2.4. Pemberian cairan pendingin dengan cara mengabutkan cairan pendingin
Pengaruh cairan pendingin pada proses pemesinan
Cairan pendinginan pada proses pemesinan memiliki beberapa fungsi yaitu fungsi utama
dan fungsi kedua. Fungsi utama yaitu fungsi yang dikehendaki oleh perencana proses pemesinan
dan operator mesin perkakas. Fungsi kedua yaitu fungsi tak langsung yang menguntungkan
dengan adanya penerapan cairan pendingin tersebut.
1. Fungsi utama dari cairan pendingin pada proses pemesinan adalah :
• Melumasi proses pemotongan khususnya pada kecepatan potong rendah.
• Mendinginkan benda kerja khususnya pada kecepatan potong tinggi.
• Membuang beram dari daerah pemotongan
2. Fungsi kedua cairan pendingin adalah :
• Melindungi permukaan yang disayat dari korosi
• Memudahkan pengambilan benda kerja, karena bagian yang panas telah didinginkan.
Penerapan cairan pendingin pada proses pemesinan ternyata memberikan efek bagi
proses pemesinan yaitu terhadap pahat dan benda kerja yang sedang dikerjakan. Pengaruh proses
pemesinan menggunakan cairan pendingin yaitu :
• Memperpanjang umur pahat
• Mengurangi deformasi benda kerja karena panas
• Permukaan benda kerja menjadi lebih baik (halus) paa beberapa penerapannya.
• Mengurangi penanganan beram
Kriteria pemilihan cairan pendingin
Pemakaian cairan pendingin biasanya mengefektifkan proses pemesinan. Untuk itu ada
beberapa kriteria untuk pemilihan cairan pendingin tersebut, walaupun dari beberapa produsen
mesin perkakas masih mengijinkan adanya pemotongan tanpa cairan pendingin. Kriteria utama
dalam pemilihan cairan pendingin pada proses pemesinan adalah :
Unjuk kerja proses
Kemampuan penghantaran panas (Heat transfer performance)
Kemampuan pelumasan (Lubrication performance )
Pembuangan beram (Chip flushing)
Pembentukan kabut fluida (Fluid mist generation)
Kemampuan cairan membawa beram (Fluid carry-off in chips)
Pencegahan korosi (Corrosion inhibition)
Stabilitas cairan/Fluid stability (untuk emulsi)
Harga
Keamanan terhadap lingkungan
Keamanan terhadap kesehatan (Health Hazard Performance) Cairan pendingin yang
direkomendasikan untuk beberapa material benda kerja.
Judul
Perancangan mesin cutting wheel yang menggunakan sistem pendingin