IDENTIFIKASI KEKERASAN PERMUKAAN MATERIAL PADA PROSES...

IDENTIFIKASI KEKERASAN PERMUKAAN MATERIAL PADA PROSES BUBUT KECEPATAN POTONG TINGGI

Erry Y.T. Adesta1, Rosehan Yahuza2, dan Tejo Superayitno3

ABSTRACT

There are some interesting phenomena that happened in machining especially in turning process. Surface hardness is one of the many important factors in machining. In high speed cutting, there are also some phenomena happened as the variation of cutting speed has some efects to the hardness of the material surface. This research is investigates the influence of cutting speed to the surface material hardness and also looks at the correlation of cutting force with the surface material hardness. Keyword: high speed cutting, hardness tester, surface hardness, strain hardening, hardening, external turning, cutting force. 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Pada proses pemesinan dapat terjadi banyak fenomena. Fenomena–fenomena ini perlu untuk diperhatikan dan dipelajari secara lebih rinci. Hal ini penting karena fenomena yang terjadi dapat merubah material properties. Kekasaran permukaan, kekerasan dan keuletan dari suatu material dapat dipengaruhi, salahsatunya oleh proses pemesinan. Hal ini menyebabkan dilakukannya penelitian terhadap parameter–parameter pemesinan, yang terdiri dari; feedrate, kedalaman potong dan kecepatan potong.

Proses pemesinan yang menjadi fokus dalam masa sekarang ini adalah proses pemesinan dengan kecepatan potong yang tinggi, karena proses pemesinan dengan kecepatan potong tinggi dapat memberikan keuntungan yang lebih baik daripada proses pemesinan dengan kecepatan potong yang rendah (Doyle, 1953: 77). Tingkat kekerasan material memegang peranan yang cukup penting dalam kualitas suatu produk (Ostwald, 1997: 405). Hal ini menyebabkan dilakukannya proses pemesinan tambahan atau perlakuan panas untuk mendapatkan kualitas produk yang diinginkan. Proses tambahan tentunya akan menambah waktu produksi, sehingga memerlukan waktu penyelesaian produk yang lebih lama. Dalam proses pemesinan terjadi fenomena perubahan kekerasan material, terutama pada permukaannya. Fenomena ini disebut dengan proses strain hardening, yang terjadi karena deformasi plastis akibat permukaan menderita gaya yang melebihi batas luluh material tersebut. Hal inilah yang menimbulkan ketertarikan tersendiri untuk membuktikan dan meneliti korelasi gaya potong dengan tingkat perubahan kekerasan material pada proses pemesinan dengan kecepatan potong yang tinggi.

1.2. Identifikasi Masalah

1) Bagaimana pengaruh kecepatan potong terhadap kekerasan material hasil pemesinan pada High Speed Cutting?

2) Bagaimana korelasi gaya potong terhadap kekerasan material hasil pemesinan pada High Speed Cutting?

1.3. Batasan Masalah

Pada penelitian ini akan dibahas tentang kekerasan permukaan material pada proses pemesinan. Dalam penelitian ini akan diambil sampel data kekerasan

1. Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Universitas Tarumanagara. 2. Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Universitas Tarumanagara. 3. Alumni Jurusan Teknik Mesin Universitas Tarumanagara.

1

permukaan material dan juga data gaya potong yang terjadi pada saat proses pemesinan berlangsung. Material benda kerja yang dipakai adalah baja karbon sedang dengan kekerasan 180 BHN. 1.4. Tujuan Penelitian

1. Meneliti pengaruh kecepatan potong terhadap kekerasan material hasil pemesinan pada High Speed Cutting.

2. Meneliti korelasi kekerasan material dengan gaya potong yang terjadi dalam proses pemesinan dengan kecepatan potong tinggi.

1.5. Manfaat Penelitian

Diharapkan hasil penelitian ini dapat diimplementasikan dalam proses pemesinan sebagai suatu data hasil uji empiris dan menjelaskan korelasi antara gaya potong terhadap kekerasan permukaan material hasil proses pemesinan. 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Proses pemesinan

Proses pemesinan adalah suatu proses pembentukan geometri benda kerja. Pada mesin bubut proses pemesinan terjadi karena gerak makan oleh pahat. Sehingga kontak antara pahat dan benda kerja terjadi. Pembentukan geram dapat diatur oleh rake angle.

Gambar 2.1 Parameter pada proses pemesinan.

(Sumber: Ghosh, 1986: 191) Berdasarkan pada gambar 2.1, proses pembuangan material terjadi dengan

adanya depth of cut dan cutting velocity. Kedua hal ini termasuk dalam parameter pemesinan. 2.2. Pemesinan dengan kecepatan potong tinggi

Kecepatan potong didefinisikan sebagai angka yang melewati material dalam satuan feed-per minute (fpm) ataupun meter-per minute (Doyle, 1953: 77). Proses pemesinan dapat dikelompokan menurut kecepatan potongnya. Proses pemesinan dengan kecepatan potong tinggi memiliki kecepatan 600 sampai dengan 1800 m/min (Turkovich, 1979: 241-247). Proses pemesinan dengan kecepatan potong tinggi (High Speed Cutting) memiliki berbagai keunggulan.

Vc = 1000

.. nDπ .……………….................................. (2.1) (mitsubishicarbide)

Kecepatan potong yang tinggi akan mengurangi gaya potong pada kebanyakan jenis material (Doyle, 1953: 77; Rochim, 1993: 33). Hal inilah yang kemudian akan diteliti korelasinya dengan tingkat kekerasan permukaan material.

2.3. Kekerasan permukaan material

Hardness adalah suatu fungsi dari kandungan karbon dalam material (http://web.utk.edu). Setiap material memiliki tingkat kekerasan tertentu


2

bergantung dengan kandungan yang dimiliki material tersebut (www.efunda.com). Kandungan karbon yang tinggi menyebabkan material menjadi keras dan getas (Ostwald, 1997: 409). Kekerasan material dapat diperoleh dengan cara (www.thefabricator.com):

1) Proses hardening, 2) Strain hardening, 3) Memadukan dengan bahan paduan yang keras (carbon, tungsten), 4) Perlakuan quenching terhadap material, 5) Perlakuan panas (heat treatment) terhadap material.

Proses hardening adalah proses pemanasan material sampai dengan atau

melewati titik kristalisasi dan didinginkan dengan cepat (Ostwald, 1997: 406). Dalam proses ini kandungan oksigen dalam material akan terlepas. Sehingga konsentrasi kandungan karbon dalam material semakin tinggi. Baja karbon memiliki kandungan karbon maksimum sekitar 0,60% (Ostwald, 1997: 409).

Gambar 2.3 Grafik kandungan karbon dan angka kekerasan Rockwell C.

(Sumber: Ostwald, 1997: 409) Dalam proses hardening, sifat hardenability dari material sangat

berpengaruh terhadap hasil proses. Hardenability adalah salah satu dari sifat material (material properties) yang mengacu pada kemampuan material untuk dikeraskan (http://ccc.domaindlx.com).

2.4. Metoda pengukuran kekerasan

Pengukuran kekerasan dapat dilakukan dengan metoda sebagai berikut (www.calce.umd.edu):

1. Brinell hardness tester 2. Vickers hardness tester 3. Knoop hardness tester 4. Rockwell hardness tester 5. Metoda Shore

2.5. Strain Hardening

Perubahan kekerasan permukaan material spesimen juga dapat diperoleh karena proses pemesinan. Perubahan ini disebut dengan strain hardening atau sering disebut juga dengan cold working. Strain hardening terjadi karena perubahan secara plastis pada struktur mikro permukaan material. Hal ini disebabkan oleh gaya yang bekerja pada waktu proses pemesinan yang melewati dari batas plastis dari material benda kerja yang diproses (www.people.virginia.edu).


3

http://ccc.domaindlx.com/

Gambar 2.9 Grafik strain hardening.

(Sumber: Craig, 2000: 39) Strain hardening terjadi pada temperatur pemesinan dibawah dari

temperatur kristalisasi suatu material, maka strain hardening juga sering disebut dengan cold working. Pada gambar 2.9 dapat dilihat daerah terjadinya fenomena strain hardening ini, yaitu pada daerah plastis dari material. 2.6. Gaya Potong

Dalam proses pemesinan terjadi gaya-gaya akibat kontak antara benda kerja yang dipotong dengan pahat (ASM Handbook). Pada proses pemesinan gaya dapat dipandang dalam satu bidang, dengan menguraikan menjadi dua komponen gaya, yaitu: Fx dan Fz, gaya yang searah dengan kecepatan potong dan kecepatan makan. Gaya total (F) dapat diketahui arah dan besarnya dengan cara membuat dinamometer yang komponen gaya Fx dan Fz (Rochim, 1993: 26-27). Gaya potong yang tinggi dihasilkan oleh proses pemesinan dengan kecepatan potong yang rendah. Hal ini disebabkan oleh penurunan koefisien gesek yang terjadi pada proses external turning dengan kecepatan potong yang tinggi (Rochim, 1993: 33). 3. METODA PENELITIAN 3.1. Langkah-Langkah Penelitian

1) Persiapan material yang digunakan, yaitu baja karbon medium dengan kekerasan 180 BHN (panjang 120mm dan diameter 86mm) sebanyak 12 buah yang dipotong dari satu batang baja.

2) Material dibersihkan dari karat pada permukaannya, lalu diambil angka kekerasan sebagai angka kekerasan awal sebelum dilakukan pengujian,

3) Penelitian ini menggunakan mesin turning Mazak type Turn 8N, 4) Proses pemesinan, dilakukan dengan kecepatan potong tinggi (antara

600m/min-1200m/min) dengan interval 150 m/min, 5) Pahat yang digunakan adalah TNMG 160408PF GC4015, 6) Proses pemesinan dimulai dengan melakukan pemesinan dengan

kecepatan 1200 m/min pada diameter 86 mm, dengan kedalaman potong 0,5 mm dan feedrate 0,2 m/rev,

7) Pada saat proses pemesinan berlangsung, dilakukan pengambilan data gaya potong oleh pahat terhadap benda kerja,

8) Kemudian untuk masing-masing tingkat kecepatan potong, material diuji kekerasan permukaannya dengan menggunakan hardness tester,

9) Setiap kali setelah material diuji kekerasan, material yang akan diproses dilakukan proses pemesinan selanjutnya dibubut 0,25 mm untuk centering.

10) Data kekerasan dan gaya potong yang diperoleh dicatat untuk dianalisis.


4

11) Dilakukan identifikasi kekerasan permukaan material hasil pemesinan dengan kecepatan potong tinggi dan korelasinya dengan gaya potong.

3.2. Proses Pengambilan Data Kekerasan Proses pengambilan data kekerasan dilakukan dengan menggunakan alat

ukur kekerasan AFFRI metal tester di laboratorium Metalurgi Fisik Jurusan Teknik Mesin. Alat ini bekerja dengan prinsip seperti alat ukur kekerasan yang lainnya, yaitu dengan melakukan pembebanan terhadap material, kemudian sensor pada alat metal tester memberikan input kepada processor untuk diolah dan ditampilkan pada layar sebagai angka kekerasan material yang diuji. Penggunaan adjustable base ini membantu measuring head untuk memperoleh keadaan tegak lurus dengan bidang yang akan diuji kekerasannya. Pengambilan data kekerasan dilakukan terhadap sepuluh titik yang berbeda pada setiap material. Kemudian data tersebut dicatat ke dalam tabel data kekerasan dan siap untuk dianalisis.

Gambar 3.1 Alat metal tester. (Sumber : www.AFFRI.com)

3.3. Pengambilan Data Gaya Potong

Data gaya potong yang akan digunakan sebagai data bantuan untuk menganalisis data kekerasan diambil dengan menggunakan alat bantu dinamometer digital (gambar 3.2) yang menggunakan strain gage sebagai sensor. Perubahan tegangan ini menyebabkan ketidakseimbangan dalam rangkaian sehingga kemudian digunakan rangkaian jembatan Wheatstone untuk menyeimbangkan tegangan input.

Gambar 3.2 Dinamometer digital. Sumber: Dokumentasi gambar penelitian.


5

Diagram alir penelitian

Ya

Tidak

Studi literatur

Start

Pengukuran kekerasan permukaan material

Analisis data penelitian dan grafik

Proses external turning dengan menggunakan mesin CNC Mazak

type Turn 8N

Komparasi dengan hipotesis awal : proses pemesinan akan mempengaruhi kekerasan

permukaan material

Pemilihan material pahat dan benda kerja

Analisis hasil penelitian : alasan tidakterjadinya perubahan kekerasan pada

material hasil pemesinan

Analisis hasil penelitian : alasan terjadinya perubahan kekerasan pada

material hasil pemesinan

Stop

Kesimpulan

Sesuai atau tidak

Pengumpulan Data :

- Material dan pahat - Parameter yang diperlukan - Spesifikasi mesin - Hipotesis awal

Pemilihan judul: Identifikasi kekerasan permukaan material pada proses

external turning dengan Vc tinggi

Gambar 3.5 Diagram alir penelitian.


6

4. HASIL PENELITIAN DAN PENGOLAHAN DATA 4.1. Data penelitian

Berikut adalah data-data umum dari penelitian yang dilakukan: Mesin : CNC turning Mazak tipe ICK Turn 8N. Insert : Tipe TNMG 160408PF GC4015. Toolholder : Tipe PTGNR 2020 K16 Jumlah insert : Lima buah insert dengan 30 mata potong, masing-

masing mata potong melakukan dua kali pemotongan dengan Vc yang sama.

Spesimen : Spesimen berjumlah 12 batang silinder baja karbon 180 BHN (125mm X 86mm) dengan kekuatan tarik 58 kg/mm2 dan kekuatan luluh 28 kg/mm2. Batang silinder spesimen diambil dari satu batang, kemudian dipotong menjadi 12 bagian dengan dimensi: diameter 125mm dan tinggi 86mm.

Feed rate : 0,2 mm/rev (konstan). Depth of cut : 0,5 mm (konstan). Length of cut : 100mm (konstan).

4.2. Data spesimen

Setelah dilakukan pengujian, angka kekerasan dari spesimen sebelum proses pemesinan memiliki angka kekerasan tertinggi 183,4 BHN dan terendah 176,3 BHN. Pada tabel berikut ini dapat dilihat perbedaan dari angka kekerasan spesimen setelah dilakukan proses pemesinan. Tabel 4.1. Data kekerasan permukaan spesimen setelah proses pemesinan

Vc Spesimen 1200 BHN

1050 BHN

900 BHN

750 BHN

600 BHN

1 189.42 200.36 196.76 194.44 198.75 2 197.91 197.2 197.13 198.98 198.22 3 197.28 196.25 197.2 197.85 195.57 4 195.07 195.34 195.1 199.95 195.88 5 199.01 194.13 196.14 198.59 200.59 6 198.14 196.31 195.58 197.24 195.37 7 188.9 195.05 197.45 199.93 198.88 8 194.97 192.9 197.19 198.38 197.96 9 191.05 190.57 198.9 195.53 198.75

10 193.61 193.15 196.58 197.33 199.89 11 190.97 189.84 196.76 194.73 200.53 12 190.7 195.24 195.38 194 199.05

rata-rata BHN 193.9192 194.695 196.6808 197.2458 198.2867

Berdasarkan data tabel 4.1 diatas, dapat dituangkan ke dalam bentuk grafik

angka kekerasan terhadap kecepatan potong (Vc), seperti yang digambarkan pada gambar 4.1. Seperti yang dijelaskan oleh tabel 4.1, bahwa kecepatan potong yang tinggi menghasilkan material dengan tingkat kekerasan yang lebih rendah dibandingkan dengan tingkat kekerasan material yang dilakukan proses pemesinan dengan kecepatan potong yang lebih rendah.


7

Hardness terhadap Vc

y = 3E+11e-0,1002x

R2 = 0,9603

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

192 194 196 198 200 202

Hardness (BHN)

Vc (m

/min

)

hardnessExpon. (hardness)

Gambar 4.1 Grafik hardness dan Vc. Data perubahan kekerasan dapat dituangkan ke dalam grafik (gambar 4.2),

sehingga perubahan kekerasan akan jelas terlihat. Perubahan tingkat kekerasan ini dipengaruhi oleh perubahan tingkat kecepatan potong. pada tingkat kecepatan potong yang tinggi (1200mm/min) akan menghasilkan perubahan tingkat kekerasan yang lebih sedikit dibandingkan dengan perubahan tingkat kekerasan pada kecepatan potong yang lebih rendah (600m/min).

Perubahan Kekerasan

y = 4628,4e-0,1002x

R2 = 0,9603

0200400600800

100012001400

0 5 10 15 20 25

BHN

Vc (

mm

/min

) PerubahankekerasanExpon. (Perubahankekerasan)

Gambar 4.2 Grafik Perubahan tingkat kekerasan material.

Tabel 4.2 Gaya potong pahat 1 Tabel 4.3 Gaya potong pahat 2

Vc (m/min) Fx (N) Fz (N) Vc

(m/min) Fx (N) Fz (N)

1200 202,74 55,09 1200 198,3333 56,08 1050 207,0633 62,2433 1050 207,6433 58,54666 900 206,6433 66,5633 900 210,3867 61,43666 750 205,82 61,333 750 210,33 69,97 600 210,6533 68,29666

600 211,7833 66,41

Tabel 4.2 dan tabel 4.3 menjelaskan tentang data gaya pemotongan yang terjadi pada waktu proses pemesinan berlangsung. Data gaya potong ini diambil dengan menggunakan dinamometer dengan sensor strain gauge. Pada tabel tersebut dapat dilihat bahwa gaya potong yang terjadi pada proses pemesinan dengan kecepatan potong yang lebih tinggi (1200m/min) lebih rendah dibandingkan dengan gaya potong yang terjadi pada proses pemesinan dengan kecepatan potong yang lebih rendah (600m/min). Berikut adalah gambar grafik Vc-Fx berdasarkan data eksperimen yang didapatkan seperti pada tabel 4.2.


8

Grafik Vc dengan Fx

y = 226,39e-1E-04x

R2 = 0,7332

y = 215,5e-5E-05x

R2 = 0,6616

195

200

205

210

215

550 650 750 850 950 1050 1150 1250

Vc (m/min)

Fx (N

) Fx pahat 1

Fx pahat 2Expon. (Fx pahat 2)

Expon. (Fx pahat 1)

Gambar 4.3 Grafik Vc-Fx

Pada grafik Vc-Fx (gambar 4.3) terlihat bahwa besar gaya potong dipengaruhi oleh tingkat kenaikan Vc. Hal ini disebabkan oleh penurunan koefisien gesek yang terjadi pada proses external turning dengan Vc yang tinggi (Rochim, 1993: 33). 4.3. Pengolahan data

Dapat ditulis rumusan hipotesis awal (H0) dan hipotesis alternatif (H1) adalah sebagai berikut: H0 : Angka kekerasan permukaan spesimen tidak dipengaruhi oleh perubahan kecepatan potong (µ1 = µ2 = µ3 = µ4 = µ5 = µ6). H1 : Angka kekerasan permukaaan spesimen dipengaruhi oleh perubahan tingkat kecepatan potong (µ1≠ µ2 ≠ µ3 ≠ µ4 ≠ µ5 ≠ µ6).

Dengan nT = 60 dan Y=

total = 196,637 Taraf signifikansi (α) yang digunakan dalam pengujian ini adalah sebesar 5 %. Tabel 4.4 Tabel pengolahan data kekerasan

Y1-Y=

1 Y2-=

Y 2 Y3-Y=

3 Y4-Y=

4 Y5-Y=

5 45,502 17,594 0,353 2,977 6,680 3,043 1,070 0,930 7,921 4,221 1,242 0,007 1,070 2,838 0,355 1,200 0,681 1,135 14,322 0,082 8,091 4,143 0,001 5,878 19,576 3,899 0,021 0,343 1,155 0,633 52,787 1,244 1,650 14,171 7,369 1,429 10,663 1,050 4,904 3,220 26,168 31,310 7,477 0,404 6,680 6,531 9,093 0,172 1,356 13,872 26,993 40,012 0,353 2,061 19,049 29,872 0,857 0,617 4,689 8,320

Jumlah 206,758 116,6959 15,15191 62,67693 90,05524 Tabel 4.5 Tabel ANOVA

Source of variation Sum of Squares (SS) degree of

freedom (df) Mean Square (MS)

Treatments SSTR = 157,685043333 r-1 = 4 MSTR = 39,421260833

Error SSE = 491,338032000 NT-r = 55 MSE = 8,933418764

Total SSTO = 649,023075333 NT-1 = 59


9

F* = + 4,412785505 Berdasarkan tabel distribusi didapat harga F = + 2,55 (dengan menggunakan interpolasi). Karena nilai F* > F, maka terima H1, yaitu bahwa perubahan tingkat kecepatan potong mempengaruhi angka kekerasan permukaan spesimen.

4.4. Pengolahan data gaya potong

Data gaya potong yang didapatkan dalam proses penelitian ini dapat diolah untuk kemudian mencari data tentang tegangan yang diderita oleh permukaan material benda kerja. Digunakan rumus yang didapatkan dari jurnal oleh Valery Marinov dari Universitas Mediterania Timur, Turki untuk mendapatkan luas kontak yang terjadi pada saat pemotongan berlangsung, yaitu :

A = h

Nr ................................................................................ (persamaan 4.1)

Nilai Nr adalah konstan yaitu 0,8 mm (Katalog Sanvik). Nilai h (tebal geram) dapat diambil dari tabel 4.6 berikut ini. Tabel 4.6 Data tebal geram.

Vc (m/min) h (mm) 600 0,983 750 0,97667 900 0,98067

1050 0,97633 1200 0,94767

Nilai luas tersebut kemudian dapat digunakan untuk mendapatkan tegangan yang diderita oleh permukaan material dengan rumus Khurmi:

= σAF ................................................................................ (persamaan 4.2)

Sehingga akan didapatkan data tegangan yang diderita material sebagai berikut: Tabel 4.7 Tegangan yang diderita material.

Vc (m/min) Tegangan (kg/mm2) 1200 31,4403573 1050 32,54132691 900 32,83678089 750 32,97385858 600 34,20580078

5. ANALISIS DATA PENELITIAN 5.1. Analisis data penelitian

Berdasarkan data yang diperoleh dan setelah dilakukan proses pengolahan data dengan menggunakan metoda ANOVA, didapatkan bahwa penelitian ini mengacu kepada hipotesis bahwa perubahan tingkat kecepatan potong akan mempengaruhi angka kekerasan permukaan material spesimen. Seperti yang terlihat pada gambar 2.9 dan juga pada tabel data kekerasan setelah proses pemesinan, dapat dilihat bahwa grafik kekerasan permukaan terhadap tingkat kecepatan potong berbanding terbalik.


10

Proses pengerasan ini disebut juga dengan proses strain hardening. Strain hardening berarti proses pengerasan permukaan material yang dikarenakan oleh adanya tekanan atau pembebanan yang melampaui yield stress dari material tersebut, sehingga terjadi perubahan struktur mikro permukaan yang menyebabkan perubahan kekerasan permukaan material (Ghosh, 1986: 35). Pada penelitian ini strain hardening amat berpengaruh terhadap perubahan kekerasan material. Secara singkat, strain hardening terjadi karena adanya gaya-gaya yang terjadi pada saat proses pemesinan berlangsung (gambar 2.15). Tabel 5.1 Tegangan yang diderita material.

Vc (m/min) Tegangan (kg/mm2) 1200 31,4403573 1050 32,54132691 900 32,83678089 750 32,97385858 600 34,20580078

Tabel 5.1 merupakan tabel data tegangan yang diderita oleh permukaan

material pada saat proses pemesinan berlansung. Tegangan yang terjadi pada permukaan material sekitar 31 kg/mm2 sampai dengan 34 kg/mm2, sedangkan material yang digunakan sebagai spesimen dalam penelitian ini adalah baja karbon medium yang memiliki kekerasan 180 BHN dan nilai yield strength sekitar 28 kg/mm2 (Sularso, 1997: lampiran). Dengan kata lain permukaan material spesimen menderita tegangan yang melebihi dari batas luluh material spesimen tersebut, maka terjadilah deformasi plastis yang kemudian membuat tingkat kekerasan permukaan material meningkat dibandingkan dengan kekerasan permukaan sebelum dilakukan proses pemesinan (Ghosh, 1986: 35).

Grafik Vc-Tegangan

0

200400

600800

10001200

1400

30 31 32 33 34 35

Tegangan (kg/mm2)

Vc (m

m/m

in) Grafik Vc - Tegangan

Expon. (Grafik Vc -Tegangan)

Gambar 5.2 Grafik Vc-Tegangan yang diderita permukaan material. Gambar 5.2 menjelaskan tentang tegangan yang diderita oleh permukaan

material yang telah dilakukan proses pemesinan. Tegangan yang terjadi melampaui batas luluh dari material spesimen, sehingga terjadi strain hardening. Strain hardening kemudian menyebabkan perubahan tingkat kekerasan permukaan material. Dapat dilihat bahwa proses pemesinan dengan kecepatan potong yang tinggi (1200m/min) menyebabkan tegangan yang diderita oleh permukaan material lebih rendah daripada proses pemesinan dengan kecepatan potong yang lebih rendah (600m/min).


11

Gambar 5.3 Daerah strain hardening.

(Sumber: www.ce.gatech.edu) Gambar 5.3 menjelaskan daerah terjadinya strain hardening. Pada grafik

Vc-tegangan, ditunjukkan bahwa tegangan yang diderita oleh permukaan material spesimen melampaui batas yield strength dari material spesimen, sehingga membuat terjadinya deformasi plastis yang menyebabkan perubahan struktur mikro permukaan material dan juga meningkatkan kekerasan permukaan material dibandingkan kekerasan permukaan material sebelum dilakukan proses pemesinan.

Perubahan Kekerasan-Tegangan

Kece

pata

n Po

tong

BHN

Tegangan (kg/mm2)

Expon. (Tegangan(kg/mm2))Expon. (BHN)

Gambar 5.4 Grafik perubahan kekerasan-tegangan yang diderita material.

Pada gambar grafik perubahan kekerasan-tegangan yang diderita material, ditunjukkan bahwa perubahan kekerasan yang dialami oleh permukaan material spesimen berbanding lurus dengan besar tegangan yang diderita oleh permukaan spesimen. Semakin besar tegangan yang diderita permukaan material mengakibatkan perubahan kekerasan permukaan spesimen yang tinggi. Hal ini dikarenakan tegangan yang diderita oleh permukaan material termasuk tegangan yang berada dalam daerah strain hardening (gambar 5.3). 6. KESIMPULAN DAN SARAN 6.1. Kesimpulan

Berdasarkan data penelitian dan analisis yang dilakukan, maka didapatkan beberapa kesimpulan sebagai berikut:

1. Proses pemesinan dengan kecepatan potong yang lebih tinggi (1200m/min) menghasilkan tingkat kekerasan material yang lebih rendah daripada proses pemesinan dengan kecepatan potong yang lebih rendah (600m/min) menghasilkan tingkat kekerasan material yang lebih tinggi, hal ini dapat dilihat pada gambar 4.1 (grafik hardness dan Vc).


12

2. Perubahan tingkat kekerasan material ini disebabkan oleh pengaruh strain hardening, karena gaya potong yang diderita oleh struktur mikro permukaan material spesimen (31 kg/mm2-34 kg/mm2) melebihi batas luluh dari material spesimen (28 kg/mm2). Hal ini menyebabkan terjadinya deformasi plastis pada permukaan material akibat gaya potong atau lebih sering disebut dengan strain hardening.

3. Gaya potong pada proses HSM mempengaruhi kekerasan permukaan material, semakin tinggi gaya potong yang terjadi, maka semakin tinggi pula tingkat kekerasan permukaan material hasil proses pemesinan, hal ini dapat dilihat pada gambar grafik hardness-Vc dan Vc-Fx.

6.2. Saran

1. Diperlukan penelitian lebih lanjut terhadap struktur mikro dari material hasil proses pemesinan dengan kecepatan potong tinggi.

2. Perlu diteliti tentang ukuran butir (grain size) dari permukaan material spesimen yang telah dilakukan proses pemesinan dengan kecepatan potong yang tinggi (600m/min-1800m/min) (Kalpakjian, 2003).

DAFTAR PUSTAKA

1. AFFRI’s Metal Tester Handbook. 2. Amstead, B.H., Phillip F. Ostwald, dan Myron L. Begeman,

Manufacturing Processes. Edisi Ketujuh, USA: John Wiley and Sons, 1977.

3. ASME Handbook. Metals Engineering-Design. USA.: McGraw-Hill, 1995.

4. ASM Handbook. Machining vol.16. Edisi kesembilan. USA: ASM International, 1989.

5. Callister, William. D, Jr. Fundamentals of Materials Science and Engineering (An Interactive). Edisi kelima. USA: John Wiley & Sons, Inc., 2001.

6. Craig, Roy R, Jr. Mechanics of Materials. Edisi kedua. USA: John Wiley & Sons, Inc., 2000.

7. Doyle, Lawrence E. Metal Machining. USA: Prentice-Hall, 1953. 8. Ghosh, A. dan A. K. Mallik, Manufacturing Science, Ellis Horwood

Limited, 1986. 9. Kalpakjian, Serope dan Stefen R. Schmid. Manufacturing Processes for

Engineering Materials. Edisi keempat. New Jersey: Pearson Education, Inc., 2003.

10. Marinov, Valery. The Chip-Tool Contact Length in Orthogonal Metal Cutting. Turkey: Departement of Mechanical Engineering, Easteeern Mediterranean University Gazimagusa.

11. Neter, John, William Wasserman, dan G.A. Whitmore, Applied Statistics. USA: Allyn and Bacon, Inc., 1988.

12. Oswald, Philip F dan Jairo Munoz. Manufacturing Processes and Systems. Edisi kesembilan. USA: John Wiley and Sons Inc., 1997.

13. Rao, P.N. Manufacturing Technology Metal Cutting & Machine Tools. Singapore: McGraw-Hill Inc., 2000.


13

14. Rochim, Taufiq. Teori dan teknologi Proses Pemesinan. Bandung: Higher Education Development Support Project, 1993.

15. Sularso. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta: PT. Pradnya Paramita, 1997.

16. Sanvik, Buku Katalog. 17. Tlusty, Jiri. Manufacturing Processes and Equipment. USA: Prentice Hall

Inc.,1999. 18. Turkovich, B.F. Influence of Very High Cutting Speed on Chip Formation

Mechanics. Proceding of NAMRC-VII. 1979. pp. 241-247. 19. Young, James F. Materials and Processes. Tokyo: John Wiley & Sons,

Inc., 1959. 20. http://www.mitsubishicarbide.com/mms/en/product/zaishu/cermet.htm

(tanggal: 18 Juni 2005) 21. http://www.thefabricator.comArticlesWelding_Article.cfmID=740.htm

(tanggal: 17 Mei 2005) 22. http://www.efunda.com/processes/heat-treat/introduction/heat-

treatments.cfm (tanggal: 17 Mei 2005) 23. http://www.ndt/ed.org/EducationResources/CommunityCollege/Materials/

Structure/strengthening.htm (tanggal: 20 Oktober 2005) 24. http://ccc.domaindlx.com/jayakanth/phase.pdf#search='hardness%20harde

nability%20hardening' (tanggal: 23 Juni 2005) 25. http://met76.bham.ac.uk/TeachingDocs/MMET242/Handouts/2004/L9-

Q&Temp%20H.pdf#search='hardness%20hardenability%20hardening’ (tanggal: 23 Juni 2005)

26. http://web.utk.edu/~prack/mse201/Chapter%2011%20Thermal%20Processing%20of%20Metal%20Alloys.pdf#search='hardening%20hardenability%20hardness' (tanggal: 23Agustus 2005)

27. http://www.calce.umd.edu/general/Facilities/Hardness_ad_.htm (tanggal: 23 Juni 2005)

28. www.ems.psu.edu/academic/matse259/lectures/strengtheningb.pdf (tanggal: 10 Oktober 2005)

29. www.ce.gatech.edu/~kkurtis/metas2.pdf (tanggal: 10 Oktober 2005) 30. wings.buffalo.edu/eng/mae/courses/mae381/MAE381 6.pdf (tanggal: 11

Desember 2005) 31. http://www.highbeam.com/library/docfree.asp?DOCID=1G1:8009713&ctr

lInfo=Round18%3AMode18c%3ADocG%3AResult&ao (tanggal: 14 Desember 2005)

32. www.people.virginia.edu/~lz2n/mse209/Chapter7.pdf (tanggal: 33. www.hinduonnet.com/thehindu/2001/08/09/stories/08090002.htm

(tanggal: 14 Desember 2005) 34. www.engineersedge.com/material_science/cold_hot_working.htm

(tanggal: 14 Desember 2005) 35. www.lanl.gov/spd/Paper/Paradox.pdf (tanggal: 14 Desember 2005) 36. www.AFFRI.com (tanggal: 9 November 2005)


14

http://www.mitsubishicarbide.com/mms/en/product/zaishu/cermet.htm (tanggal

http://www.mitsubishicarbide.com/mms/en/product/zaishu/cermet.htm (tanggal

http://www.thefabricator.comarticleswelding_article.cfmid=740.htm/

http://www.efunda.com/processes/heat-treat/introduction/heat-treatments.cfm

http://www.efunda.com/processes/heat-treat/introduction/heat-treatments.cfm

http://www.ndt/ed.org/EducationResources/CommunityCollege/Materials/Structure/strengthening.htm

http://www.ndt/ed.org/EducationResources/CommunityCollege/Materials/Structure/strengthening.htm

http://ccc.domaindlx.com/jayakanth/phase.pdf

http://ccc.domaindlx.com/jayakanth/phase.pdf

http://met76.bham.ac.uk/TeachingDocs/MMET242/Handouts/2004/L9-Q&Temp H.pdf



http://web.utk.edu/~prack/mse201/Chapter 11 Thermal Processing of Metal Alloys.pdf



http://www.calce.umd.edu/general/Facilities/Hardness_ad_.htm

http://www.ems.psu.edu/academic/matse259/lectures/strengtheningb.pdf

http://www.ce.gatech.edu/~kkurtis/metas2.pdf

http://www.highbeam.com/library/docfree.asp?DOCID=1G1:8009713&ctrlInfo=Round18%3AMode18c%3ADocG%3AResult&ao

http://www.highbeam.com/library/docfree.asp?DOCID=1G1:8009713&ctrlInfo=Round18%3AMode18c%3ADocG%3AResult&ao

http://www.people.virginia.edu/~lz2n/mse209/Chapter7.pdf

http://www.hinduonnet.com/thehindu/2001/08/09/stories/08090002.htm

http://www.engineersedge.com/material_science/cold_hot_working.htm

http://www.lanl.gov/spd/Paper/Paradox.pdf

http://www.affri.com/

IDENTIFIKASI KEKERASAN PERMUKAAN MATERIAL PADA PROSES...

Documents

Transcript of IDENTIFIKASI KEKERASAN PERMUKAAN MATERIAL PADA PROSES...