Studi eksperimental pertumbuhan aus sisi .
pahat karbida berlapis Titanium Aluminium Nitrida (TiAlN) pada pembubutan basah baja ASTM A29 (Experimental study of side wear growth (V.
chisels of Titanium Aluminum Nitride (TiAlN) carbide in the wet turning of ASTM A29 Stee.
Rizki Ramadhan1.
Sunarto2 Jurusan Teknik Mesin.
Politeknik Negeri Bengkalis Jalan Bathin Alam Bengkalis Email : riskiramadhan1401@gmail.
com, sunarto@polbeng.
Abstrak Permesinan basah menjadi pilihan apabila dampak yang diakibatkan suhu pemotongan yang tinggi akan mengurangi kemampuan pahat dan memperpendek umur pahat.
Pemesinan basah adalah sejumlah cairan dialirkan ke kawasan pemotongan bertujuan untuk menurunkan suhu pemotongan dan melumasi bagianbagian pemesinan sehingga diharapkan permukaan pemesinan memiliki integritas permukaan yang dapat meningkatkan masa pakai alat potong .
ife tim.
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah dengan menggunakan pahat karbida (WC C.
yang dilapisi dengan bahan pelapis titanium aluminium nitride (TiAlN) dengan tipe DCGX 11T3 02-Al yang direkomendasikan untuk memotong paduan Aluminium.
Penelitian ini digunakan untuk memotong baja ASTM A29 dengan tujuan membuktikan ketangguhan pahat.
Hasil yang didapat pahat mampu memotong baja ASTM A 29 sampai kecepatan potong V = 250 m/menit, gerak makan .
= 0,1 mm/putaran dan kedalaman makan potong .
= 1,5 mm dalam waktu .
= 6,20 menit dan keausan tepi (VB) sebesar 0,12 mm dengan jenis kerusakan aus tepi, built up edge, dan aus kawah Kata kunci: Pemesinan Basah.
Aus Sisi (VB).
Gerak Makan .
Abstract Wet machining is an option when the impact caused by high cutting temperatures will reduce tooling ability and the shorten tool life.
Wet machining is a number of fluids flowed into the cutting area aiming to reduce the cutting temperature and lubricate the machining parts so that the machining surface is expected to have surface integrity that can increase the life time of the cutting tool.
The method used in this study is to use carbide cutting tool (WC C.
coated with titanium aluminum nitride (TiAlN) coating with type DCGX 11T3 02-Al which is recommended for cutting aluminum alloys.
This research was used to cut ASTM A29 steel with the aim of proving the toughness of the tool.
The results obtained by the tool are able to cut ASTM A 29 steel to cutting speed V = 250 m / minute, feed motion .
= 0.
1 mm / rotation and depth of feeding cut .
= 1.
5 mm in time .
= 6.
20 minutes and edge wear (VB) of 0.
12 mmwith the type of flank wear, built up edge, and crater wear.
Keywords: Wet Machining.
Flank Wear (VB).
Feeding Motion .
Pendahuluan Teknologi pemotongan logam hingga kini walaupun penggunaan cairan pemotongan dapat berdampak pada pencemaran lingkungan dan kesehatan operator.
Rata-rata pemesinan basah .
et machinin.
masih banyak digunakan pada industry otomotif (Tonshoff, et.
al, 1.
Pemesinan basah adalah sejumlah cairan dialirkan ke kawasan pemotongan bertujuan untuk menurunkan suhu pemotongan dan melumasi bagian-bagian pemesinan sehingga diharapkan permukaan pemesinan memiliki integritas Jurnal Polimesin Volume 17.
Nomor 2.
Agustus 2019 permukaan yang dapat meningkatkan masa pakai alat potong .
ife tim.
Pada proses pemotongan berlangsung sisi potong alat potong dan benda kerja saling berinteraksi sehingga terjadi kenaikan temperatur pemotongan.
Walaupun temperatur pemotongan sebesar 80% terbawa oleh tatal/geram yang mengalir namun akibat alat potong dan benda kerja terus bersinggungan/bergesekan maka sisi alat potong akan menjadi panas dan mengalami abrasi .
Proses abrasi yang terjadi akibat gesekan akan membuat sisi potong semakin membesar dan sampai batas tertentu untuk dinyatakan bahwa kondisi alat potong sudah sampai batas masa pakai .
ife tim.
Kerusakan pada mata pahat dan komponen mesin bubut akan terus berlanjut jika pahat tersebut terus digunakan .
Usaha untuk meningkatkan ketangguhan alat potong yang berkaitan dengan masa pakai alat potong, produsen pahat telah melakukan usaha yaitu dengan melapisi bahan dasar pahat karbida (WC C.
dengan unsur bahan pelapis yang umumnya banyak digunakan adalah dari unsur titanium nitrida (TiN), titanium carbida (TiC), titanium carbonitrida (TiCN) dan aluminium nitrida (Al.
yang dilakukan dengan proses physical vapour deposition (VPD) dan chemical vapour deposition (CVD).
Menurut penelitian Sreejith dan Ngoi .
bahwa alat potong berbahan dasar WC Co yang dilapisi dengan unsur pelapis memiliki keunggulan dan ketangguhan selama proses pemotongan berlangsung.
Masa pakai alat potong menjadi pertimbangan dalam keterkaitannya dengan kondisi pemotongan, diharapkan alat potong bertahan sampai batas yang ditentukan.
Ketangguhan unsur pelapis dari bahan titanium aluminium nitrida (TiAlN) pahat karbida akan dilakukan pengujian lanjut dari penelitian Sunarto dan Mawarni.
S, .
yang mana hasil dari penelitiannya memaparkan semakin tinggi kecepatan potong akan menghasilkan kecepatan pertumbuhan aus sisi (VB) semakin cepat pada pemotongan paduan Aluminium 6061 keadaan kering menggunakan pahat karbida berlapis bahan TiAlN/TiN.
Dalam hal ini akan digunakan untuk memotong bahan baja ASTM A29 Grade 1038 dengan mengunakan cairan pemotongan .
et Machinin.
Laju pertumbuhan aus sisi (VB) pada setiap panjang pemotongan akan diukur dengan digital microscope sehingga didapat bentuk pertumbuhan aus sisi (VB) dengan lama pemotongan sesuai ISO .
tidak kurang dari enam menit.
Tinjauan Pustaka 1 Proses Pemotongan Logam dengan Mesin Bubut Salah satu proses pemesinan yang digunakan pada pemotongan logam adalah proses bubut.
Proses ini bertujuan untuk membuang material dimana benda kerja dicekam menggunakan sebuah chuck atau pencekam dan berputar pada sebuah sumbu, alat potong bergerak arah aksial dan radial terhadap benda kerja sehingga terjadi pemotongan dan menghasilkan permukaan yang konsentris dengan sumbu putar benda kerja.
Radius pahat potong menghubungkan sisi dengan ujung potong .
utting edg.
dan berpengaruh terhadap umur pahat, gaya radial, dan permukaan akhir (Rochim, 1.
Ada tiga parameter utama yang berpengaruh terhadap kondisi pemotongan, peningkatan panas, keausan, dan integritas permukaan benda kerja yang Ketiga parameter itu adalah kecepatan Jurnal Polimesin Volume 17.
Nomor 2.
Agustus 2019 potong (V), gerak makan .
, dan kedalaman potong .
Kecepatan potong adalah kecepatan keliling benda kerja dengan satuan .
/meni.
, gerak makan adalah perpindahan atau jarak tempuh pahat tiap satu putaran benda kerja dengan satuan .
m/pu.
, kedalaman potong adalah tebal material terbuang pada arah radial dengan satuan .
(Rochim, 1.
Menurut Rochim .
pada setiap proses pemesinan ada lima elemen dasar yang perlu dipahami, yaitu:
Kecepatan potong .
utting spee.
: V .
/meni.
Laju pemakanan .
eeding spee.
: vf .
m/mi.
Kedalaman potong .
epth of cu.
: a .
Waktu pemotongan .
utting tim.
: tc .
Kecepatan penghasilan geram:Z.
m3/mi.
Kelima elemen dasar tersebut diatas dapat diketahui menggunakan rumus yang dapat diturunkan berdasarkan Gambar 1.
Pahat Potong Gambar 1.
Proses Bubut.
2 Kegagalan Pahat Ginting .
menggambarkan kegagalan pahat yang lebih rinci yaitu dibagi atas aus .
, deformasi plastik .
lastic deformatio.
,patah rapuh .
rittle fractur.
dan pengelupasan pelapis .
oating delaminatio.
sebagaimana yang diberikan pada Gambar 2 Gambar 2.
Diagram Spektrum Kegagalan Pahat.
3 Aus (Wea.
Aus Tepi(Flank Wea.
Aus tepi adalah bentuk aus pada sisi .
pahat potong disebabkan perubahan bentuk radius ujung pahat oleh gesekan antara permukaan pemesinan benda kerja dengan sisi pahat karena kekakuan benda kerja.
Bidang aus didasarkan pada tebal bidang aus .
lank wear lan.
, harus sejajar terhadap arah potong.
Tebal bidang aus merupakan ukuran dari besarnya aus sisi.
Bentuk aus sisi serta pengukurannya ditentukan sesuai standar ISO 36851.
seperti Gambar 3.
Gambar 3.
Aus Sisi Pahat .
Gambar 4.
Pembentukan BUE.
Aus Kawah(Crater Wea.
Aus ini disebabkan oleh suhu pemotongan yang tinggi pada bidang kontak antara serpihan dan pahat .
ake fac.
,dan pada tingkat tertentu terjadi pelarutan secara kimia antara pahat dan benda kerjayang menyebabkan pengikisan.
Aus ini akan meningkatkan kerja sudut sadak pahat .
ace edg.
dan mengurangi gaya potong.
Kedalaman kawah adalah parameter yang banyak digunakan untuk mengavaluasi keausan kawah .
Deformasi Plastik (Plastic Deformatio.
Akibat panas dan tekanan pemotongan yang meningkat bisa menyebabkan perubahan bentuk plastik dan ketidakteraturan bentuk ukuran pahat dan bisa diikuti kepatahan pahat.
Akibat perubahan bentuk plastik dan panas serta tekanan yang meningkat ini juga bisa menyebabkan terjadi built up edge (BUE).
built up edge akan mengubah geometri pahat karena berfungsi sebagai mata potong yang baru dari pahat yang bersangkutan.
BUE merupakan struktur yang dinamik, sebab selama proses pemotongan BUE akan tumbuh dan pada suatu saat lapisan atas atau seluruh BUE akan terkelupas dan berulang dengan proses penumpukan lapisan metal yang baru.
BUE yang terkelupas sebahagian akan terbawa geram dan sebahagian lain akan menempel pada benda kerja pada bidang transien serta pada bidang yang telah terpotong.
Permukaan akan menjadi lebih kasar dengan adanya penempelan serpihan BUE yang relatif keras Bila pemesinan dilakukan pada benda kerja lunak, maka material benda kerja dapat mengikat pada pahat potong dalam bentuk BUE sehingga menyebabkan permukaan pemesinan yang buruk .
Pembentukan BUE dapat diihat seperti Gambar 4.
Jurnal Polimesin Volume 17.
Nomor 2.
Agustus 2019 Metode Penelitian 1 Bahan Baja ASTM A29 Baja ASTM A 29 ialah baja yang mengandung unsur karbon antara 0,35 s/d 0,42%.
Dalam perdagangan dibuat dalam bentuk pelat, batangan untuk keperluan tempa, pekerjaan mesin, dan lain-lain.
Dimensi baja ASTM A 29 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5 di bawah ini:
Gambar 5.
Dimensi Baja ASTM A 29 Tabel 1.
Komposisi ASTM A 29 Sumber: ASTM IntAol.
2 Pahat Potong Kandidat pahat potong yang digunakan dalam penelitian ini merupakan pahat produksi dari perusahaan sandvick coromant yaitu pahat karbida berlapis .
dari bahan titanium aluminium nitrida (TiAlN)yang dihasilkan melalui proses PVD.
Dimensi pahat karbida coated (TiAlN) dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6.
Dimensi Pahat Bubut.
3 Pemegang pahat Pemegang pahat yang digunakan adalah SDJCR .
A) yang dikhususkan untuk proses bubut.
Dimensi pemegangpahat karbida dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 9.
Mesin Bubut EMCO SUPER 11 CD .
umber : Dokumentasi Penelit.
Mikroskop Untuk kegagalanpahat yang terjadi setelah proses pemesinan digunakan USB Digital Microscope.
Bentuk USB Digital Microscope dapat dilihat pada Gambar 10.
Gambar 7.
Pemegang Pahat (Tool Holde.
4 Cairan pendingin / coolant UPS F.
(Cutting & Tapping Flui.
Coolant UPS F.
utting & tapping flui.
adalah carian pendingin yang akan digunakan dalam penelitian ini akan membentuk emulsi ketika dicampur dengan air.
Konsentrat mengandung minyak mineral dasar dan pengemulsi untuk menstabilkan emulsi .
Minyak ini digunakan dalam bentuk sudah diencerkan .
iasanya konsentrasinya = 3 sampai 10 %) dan unjuk kerja Bentuk Cairan pendingin/coolant seperti Gambar 8.
Gambar 10.
USB Digital Mikroskop .
6 Metode Untuk mendapatkan bentuk pertumbuhan aus sisi (VB) pahat yang dapat digunakan sebagai penentu umur pahat (Tool Lif.
dilakukan dengan membuat beberapa kondisi pemotongan sebagai mana yang terdapat pada Tabel berikut :
Tabel 2.
Pemotongan Baja ASTM A 29 kecepatan potong (V.
70 m/menit Gambar 8.
Cairan pendingin/coolant 713.
utting & tapping flui.
UPS 5 Peralatan Mesin Bubut Konvensional Mesin yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin bubut konvensional merk EMCO beserta kelengkapannya.
Mesin bubut dapat dilihat pada Gambar 9 berikut :
Jurnal Polimesin Volume 17.
Nomor 2.
Agustus 2019 Tabel 3.
Pemotongan Baja ASTM A 29 kecepatan potong (V.
110 m/menit Gambar 12.
Pengukuran VB Tabel 4.
Pemotongan Baja ASTM A 29 kecepatan potong (V.
250 m/menit Hasil Dan Pembahasan 1 Pemotongan Pertama Pada pemotongan pertama, dengan kondisi pemotongan (V.
= 70 m/menit, gerak makan .
= 0,1 mm/put kedalaman potong .
1,5 mm dengan waktu pemotongan .
82 menit besar aus sisi (VB) baru mencapai 0,05 mm.
Hal ini masih mengidentifikasikan bahwa umur pakai pahat masih jauh dari ketentuan yaitu minimal VB 0,3 mm dalam waktu pemotongan .
tidak kurang dari 6 menit (ISO 3685: 1.
Tabel 5.
Hasil dari Pemotongan Baja ASTM A 29 kecepatan potong (V.
70 m/menit Setup peralatan pemesinan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 11 berikut:
Bentuk pemotongan di atas dapat dilihat pada Gambar 13.
Gambar 13.
Bentuk Aus Sisi pada pemotongan (V.
70 m/menit Kurva pertumbuhan aus sisi pada kecepatan potong 70 m/menit sebagaimana pada Gambar 14 Gambar 11.
Setup Peralatan Proses pengambilan besar keausan sisi sebagaimana yang ditunjukkan pada Gambar 12 Jurnal Polimesin Volume 17.
Nomor 2.
Agustus 2019 Gambar 15.
Bentuk tumbuhnya lapisan metal (BUE) pada pemotongan (V.
110 m/menit Kurva pertumbuhan aus sisi pada kecepatan (V.
110 m/menit sebagaimana pada Gambar 16 berikut:
Gambar 14.
Kurva Pertumbuhan Aus sisi (VB) Dari hasil pemesinan dengan kondisi pemotongan pertama masih belum menunjukkan partumbuhan aus sisi yang signifikan maka dilanjutkan dengan pemotongan kedua dengan (V.
= 110 m/menit.
2 Pemotongan Kedua Pada pemotongan kedua, dengan kondisi pemotongan (V.
= 70m/menit, gerak makan .
= 0,1 mm/putaran, kedalaman potong .
1,5 mm dengan waktu pemotongan .
22 menit besar aus sisi (VB) baru mencapai 0,1 mm.
Hal ini masih mengidentifikasikan bahwa umur pakai pahat masih jauh dari ketentuan yaitu minimal VB 0,3 mm dalam waktu pemotongan .
tidak kurang dari 6 menit (ISO 3685: 1.
Tabel 6.
Hasil dari Pemotongan Baja ASTM A 29 kecepatan potong (V.
110 m/menit Gambar 16.
Kurva pertumbuhan (VB) Pada pemotongan dengan kecepatan (V.
110 m/menit, kondisi pahat mengalami deformasi plastik pada bagian tepi pahat (T-land Geometr.
dalam kerusakan tumbuhnya lapisan metal akibat perubahan bentuk plastik dan panas yang terima pahat melebihi kemampuannya.
Kondisi pemotongan kedua masih belum menunjukkan partumbuhan aus sisi yang signifikan maka dilanjutkan dengan pemotongan ketiga dengan (V.
= 250 m/menit.
3 Pemotongan Ketiga Pada pemotongan ketiga, dengan kondisi pemotongan (V.
= 250 m/menit, gerak makan .
= 0,1 mm/putaran, kedalaman potong .
1,5 mm dengan waktu pemotongan .
20 menit besar aus sisi (VB) baru mencapai 0,12 mm.
Hal ini masih mengidentifikasikan bahwa umur pakai pahat masih jauh dari ketentuan yaitu minimal VB 0,3 mm dalam waktu pemotongan .
tidak kurang dari 6 menit (ISO 3685: 1.
Bentuk pemotongan di atas dapat dilihat pada Gambar 15 Jurnal Polimesin Volume 17.
Nomor 2.
Agustus 2019 Tabel 7.
Hasil dari Pemotongan Baja ASTM A 29 kecepatan potong (V.
250 m/menit Pada pemotongan dengan kecepatan (V.
250 m/menit, kondisi pahat mengalami patahan pada bagian ujung pahat .
dalam kerusakan abrasif dan deformasi pada ujung pahat yang berakibatkan permukaan finishing benda kerja memburuk.
Maka semakin tinggi kecepatan potong akan menghasilkan kecepatan pertumbuhan aus sisi (VB) semakin cepat pada pemotongan baja ASTM A 29 dalam keadaan basah menggunakan pahat karbida berlapis bahan TiAlN.
Bentuk keausan sisi pada kondisi pemotongan di atas dapat dilihat pada Gambar 17 berikut :
Kesimpulan Pahat Karbida (WC C.
yang diapisi dengan bahan pelapis (TiAlN) produksi Sandvick Coromant dengan Type DCGX 11T3 02-Al yang direkomendasikan untuk memotong paduan Aluminium dengan kecepatan potong maksimum 2000 m/ menit mampu memotong baja ASTM A 29 pada kecepatan potong 250 m/menit dengan batas waktu tidak kurang dari 20 menit.
Pemotongan baja ASTM A 29 dengan kondisi pemotongan Vc = 250 m/menit, gerak makan .
= 0,1 mm/put dan kedalaman potong .
= 1.
mm menghasilkan aus sisi (VB) sebesar 0,12 mm dalam waktu .
20 menit serta terdapatnya kerusakan berupa Aus Tepi .
Built Up Edge ,dan Aus Kawah yang sangat mendominasi disisi potong alat potong yang bersinggungan dengan benda kerja.
Daftar Pustaka