MACHINABILITY DAN SURFACE FINISHING

Pertemuan ke-7

MACHINABILITY DAN SURFACE FINISHING

6.1. MACHINABILITY (Kemampu mesinan)

Suatu bahan dikatakan machinability adalah, suatu bahan yang mampu di proses lebih lanjut dengan menggunakan peralatan-peralatan permesinan dan machinability sangat dipengaruhi oleh jenis dan bentuk pahat yang digunakan Oleh karena itu, hal-hal yang mempengaruhi suatu bahan dikatakan machinability adalah:

- jenis pahat

- bahan pahat

- keuletan benda kerja

- kekerasan benda kerja

Sedangkan faktor-faktor yang menyatakan suatu bahan machinability adalah:

- umur pahat

- daya yang dibutuhkan untuk memotong

- biaya

- kondisi permukaan benda kerja yang diperoleh

Dalam hal ini, terlihat bahwa umur pahat, merupakan suatu variabel yang sangat penting, bahkan sering sangat dominan, maka harus dihindarkan pemahatan/ pembubutan, bila sampai harus merusak pahat (mengurangi umur pahat).

Sebagai contoh; Baja Karbon adalah bahan yang lebih machinability bila dibandingkan dengan Baja Paduan (untuk kekerasan dan % Karbon yang sama), sebab umumnya pada saat proses pemadatan baja karbon, ditambahkan juga unsur Timbal (timah hitam).

Besi Cor Putih, adalah bahan yang kurang machinability, sebab walaupun cukup keras, tetapi keuletan nya cukup rendah. Untuk itu, melalui proses penempaan dibuat sedemikian rupa sehingga menurunkan kekerasan, walaupun mungkin menjadi lebih ulet, maka akan diperoleh besi cor putih yang lebih machinability.

Penambahan fosfor atau belerang secukupnya, akan dapat meningkat kan kemampu mesinan, sebab fosfor akan menyebabkan serpihan (geram) menjadi rapuh, sehingga tidak akan terbentuk geram-geram yang panjang (continous chip).

Pengujian kemampu mesinan suatu material yang akan dipotong dilakukan dalam kondisi yang standar, hasil pengujian nya akan menunjukkan komposisi, kekerasan, ukuran butiran, struktur mikro, karakteristik pengerasan, dll.

Sesungguhnya ada 2 (dua) faktor paling signifikan yang dapat mempengaruhi kemampu mesinan suatu logam, yakni: keuletan dan kekerasan nya. Bila kekerasan logam ditingkatkan, maka penetrasi mata pahat akan semakin sulit, maka dikatakan logam tersebut tidak atau kurang machinability. Demikian juga, suatu logam yang tingkat keuletan nya tinggi, akan tidak mungkin menghasilkan geram terputus-putus (segmental chip), oleh karena itu harus diusahakan suatu benda kerja (logam) yang akan di bubut (machining) mempunyai tingkat keuletan yang rendah, walaupun dalam prakteknya hal ini akan sulit didapat, sebab: pada umumnya setiap logam yang keuletan nya berkurang, akan menyebabkan kekerasan logam nya meningkat, sehingga sulit juga untuk dipotong (kurang machinability)........”heat treatment”

Kemampu mesinan yang baik, bukan berarti penyelesaian permukaan yang baik, tetapi lebih ditujukan kepada faktor ekonomi yang dikaitkan dengan pembentukan geram (gaya untuk membentuk geram, terkait dengan biaya).

Secara umum ada 3 (tiga) pengujian yang dapat di aplikasikan untuk menentukan nilai kemampu mesinan suatu logam, Yakni:

1. Menggunakan pahat dengan bentuk tertentu untuk memotong pada kedalaman dan hantaran tertentu pula (pemotongan berat), bila pahat mampu berfungsi dengan baik untuk waktu 1 jam (non stop), maka dikatakan benda itu machinability nya baik.
   
2. Menggunakan pahat sembarang (selain karbida dan keramik) dan dengan metode radio aktif, dapat melihat tingkat ke-aus an dari pahatnya. Makin cepat pahatnya aus, makin rendah tingkat machinability benda kerja nya, demikian sebalik nya.
   
3. Sebuah dinamometer dipasangkan untuk mengukur gaya-gaya pahat pada suatu kondisi pemotongan tertentu. Bahan yang dapat dibubut pada kecepatan paling tinggi tanpa terjadi perubahan-perubahan besar nya gaya tercatat pada dinamometer, akan menunjuk kan bahwa bahan tersebut yang paling machinability.

Catatan:

Suatu benda kerja logam disebut machinability yang baik, adalah apabila umur pahat nya bisa lebih awet, gaya untuk membentuk geramnya kecil dan bukan hasil permukaan benda kerja nya.

6.2. SURFACE FINISHING ( PENYELESAIAN PERMUKAAN)

Suatu penyelesaian permukaan dipengaruhi oleh berbagai faktor, antara lain:

1. pemotongan yang ringan
   
2. hantaran pahat yang sedikit
   
3. kecepatan potong yang tinggi
   
4. media pendingin (coolant) yang baik
   
5. bentuk ujung mata pahat harus bulat
   
6. sudut masuk nya pahat pada benda kerja harus sesuai.

7. UMUR PAHAT

Per defenisi, Umur Pahat adalah: ukuran lamanya suatu pahat dapat memotong benda kerja dengan memuaskan, dalam arti pahat tidak menjadi aus.

Umur pahat merupakan faktor penting dalam pekerjaan proses memproduksi, karena bukan saja harga pahat-pahat tertentu bisa mahal, tetapi setiap kali pahat rusak, maka perlu untuk diganti, penggantian pahat ini akan banyak memakan waktu untuk kegiatan penyetelan nya.

Oleh karena keausan suatu pahat merupakan indikasi rusaknya suatu pahat, maka perlu meninjau dan mengetahui apa saja keausan yang dapat terjadi pada pahat.

Secara umum, ada 2 (dua) jenis ke-aus-an pahat, yaitu:

1. Keausan sisi pahat

Keterangan:

1. Ada timbul kawah kecil pada sisi pahat

2. Ada bagian ujung mata pahat yang tergerus (ter-amplas)

3. Misalnya pada pahat HSS, dikatakan rusak, apabila tepi pahat nya tergerus sekitar 1,58 mm. Sedangkan untuk pahat Karbida adalah: 0,76 mm.

2. Keausan pada bawah mata pahat

Keterangan:

Terbentuknya kawah kecil atau depresi dibagian bawah pahat yang terjadi akibat aksi penggerusan dari geram - geram ketika melintasi permukaan pahat.

Keausan juga bisa terjadi pada muka pahat dalam bentuk kawah kecil atau depresi di belakang ujung mata pahat. Depresi ini terjadi akibat aksi pengamplasan geram terhadap pahat.

Karena umur pahat berkurang dengan naiknya kecepatan potong, maka umur pahat dapat dibuatkan grafiknya, antara umur pahat [menit] terhadap kecepatan potong [m/menit] atau bisa juga terhadap geram yang terjadi.

· Pada sekitar awal abad ke-20, Fredriek W. Taylor, mengatakan bahwa: Umur Pahat sangat

erat berhubungan dengan Kecepatan Potong nya, yang secara matematis dapat dituliskan:

................................... Pers. Taylor.

dengan: = kecepatan potong

=

= diameter benda kerja

n = kecepatan putar mesin bubut

T = umur pahat

N = eksponensial, yang tergantung dari material pahatnya.

C = konstanta = 1 menit

7.1. PENENTUAN NILAI EKSPONENSIAL PERSAMAAN TAYLOR.

· Dari data empiris, nilai pendekatan untuk N pada Persamaan Taylor diatas, dapat didekati melalui 2 (dua) cara, yakni:

Cara - 1.

Jenis Material Pahat	N
Baja Kecepatan Tinggi	0,08 ¸ 0,12
Karbida	0,13 ¸ 0,25
Keramik	0,40 ¸ 0,55

· Harga N juga dapat didekati dengan menggunakan persamaan logaritma, seperti yang terlihat dibawah ini:

N =

Dimana harga-harga V dan T diberikan pada grafik Pers. Taylor yang di “plot” pada kertas logaritma, seperti terlihat dibawah ini:

Cara - 2.

Walaupun terdapat 2 (dua) cara untuk menentukan harga N, namun pada umum nya orang akan lebih menyukai cara pertama diatas, karena lebih mudah dan biasanya sudah tertera didalam tabel bahan-bahan teknik.

· Karena Umur Pahat tersebut begitu penting (bahkan sering dijadikan sebagai tolok ukur untuk menilai baik tidak nya seorang operator), maka hindarkan lah:

1. penggerindaan yang tidak tepat terhadap sudut pahat
   
2. kehilangan sifat kekerasan pahat, yaitu akibat panas yang berlebihan
   
3. pembentukan kawah yang dapat mengakibatkan ke aus an
   
4. beban yang terlalu berat pada pahat (dapat berakibat retak pada pahat), artinya: usahakan agar alat pemegang pahat nya, harus kaku dan kokoh

8. KECEPATAN POTONG DAN HANTARAN (FEED)

8.1. KECEPATAN POTONG

Per defenisi, Kecepatan potong dinyatakan dalam satuan

Didalam pengertian mesin bubut, kecepatan potong adalah kecepatan permukaan atau kecepatan benda kerja melintasi permukaan alat potong (pahat).

Walau pun keceptan potong; biasanya sudah tertera di text book, namun ada baiknya lebih diperjelas lagi cara menghitungnya, yakni:

=

atau

dengan D = diameter benda kerja

n = putaran mesin

Yang sering menjadi masalah adalah ketika harus menentukan berapa besarnya nilai n, sebab n bisa saja ditingkatkan (diperbesar) sehingga bis meng-akibatkan efisiensi operator, maupun efisiensi mesin akan meningkat tajam, tetapi akibat nya, mata pahat mesin bubut bisa menjadi lebih cepat rusak.

Sebagai contoh, misalkan diketahui diameter awal benda kerja = 127 mm, kemudian akan dibubut menjadi diameter akhir = 25 mm (material benda kerja Baja Karbon Sedang)

Untuk jelas nya, peristiwa ini dapat dilihat melalui gambar ilustrasi berikut ini:

Ilustrasi:

= 27 = 27 = 27

n = 135 n = 135 n = 343

Kesimpulan:

Dengan tetap mempertahankan kecepatan potong; = 27 , ternyata diperlukan peningkatan putaran kerja mesin yang cukup signifikan

8.2. HANTARAN (FEED)

Per defenisi, hantaran adalah: kecepatan pahat pemotong atau roda gerinda bergerak maju sepanjang atau masuk ke dalam permukaan benda kerja.

a). Bila, benda kerja yang berputar, maka feed dinyatakan dalam

b). Bila, benda kerja dan mesin yang bergerak bolak-balik, maka feed dalam

c). Bila, benda kerja diam dan mesin berputar, maka feed dalam

Contoh:

· Untuk pahat HSS, hantaran (feed) nya = (0,13 ¸ 0,38)

· Untuk pahat Karbida, feed nya = (0,75 ¸ 1,27)

Ada beberapa faktor yang dapat menyebabkan feed (hantaran) suatu perkakas pemotong (pahat) menjadi turun, antara lain:

a). Kecepatan potong yang terlalu tinggi

b). Benda kerja yang terlalu keras

c). Benda kerja yang terlalu ulet (liat)

d). Coolant yang kurang

e). Pahat yang tumpul

f). Menurun nya kekakuan benda kerja atau pahat nya.

8.3. Beberapa Contoh Soal

Soal:

1). Sebuah poros dengan massa jenis = 7,88 , diameter awal = 80 mm, akan dibubut menjadi = 60 mm. Bila n = 100 rpm, hitung lah: a). Berat poros awal (kg) ?

b). Berat geram nya (kg) ?

c). Berat poros akhir (kg) ?

Jawab:

a) = = 150.476,48 gr

= 150,5 kg

b). = = 69.280,91 gr

= 69,3 kg

c). = 150,5 - 69,3 = 81,2 kg

Soal:

2). Sebuah pelat dikerjakan dengan mesin sekrap (shaper) dengan lebar = 95 mm, bila umpan 0,4 mm per langkah, panjang langkah total 150 mm dan n = 0,8 langkah/detik, maka hitunglah waktu yang dibutuh kan untuk pelaksanaan proses tersebut ?

Jawab:

Jumlah langkah yang dibutuhkan untuk pelaksanaan proses tersebut adalah:

= 237,5 langkah

Maka, jumlah waktu yang dibutuhkan adalah:

= 296,87 detik

= 4,95 menit

Hal ini berarti bahwa seorang operator mesin sekrap akan membutuhkan waktu sekitar 5 menit untuk men-sekrap sebuah plat dengan lebar 95 mm (tanpa memperhitungkan waktu untuk penyetelan pahat).

Oleh : Ir. Ganda Samosir, M.Sc