jenis material pahat potong dan run out terhadap kekasaran permukaan benda kerja silinder pada...

5/28/2018 JENIS MATERIAL PAHAT POTONG DAN RUN OUT TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN BENDA KERJA SILINDE...

http:///reader/full/jenis-material-pahat-potong-dan-run-out-terhadap-kekasaran-pe

Optimasi Sifat Mekanis Kekuatan Tarik Baja ST50 Dengan PerlakuanGasCarbu r iz ingVariasiHold in g T im eUntuk Peningkatan Mutu Baja

Standar Uji A370 (366-375)(Unung Lesmanah, Eko Marsyahyo & Prima Vitasari)

Jenis Material Pahat Potong danRun-Ou tTerhadap Kekasaran PermukaanBenda Kerja Silinder Pada Proses Bubut (376-385)(Hendra, Sutarmadi, Anizar Indriani, Hernadewita)

Kerugian-Kerugian Pada Pipa Lurus Dengan Variasi Debit Aliran (386-392)(Muchsin)

Variasi Arus Terhadap Kekuatan Tarik dan Bending Pada Hasil PengelasanSM90 (393-402)

(Awal Syahrani, Alimuddin Sam, Chairulnas)

Kekuatan Bending KompositClayDiperkuat Dengan Alumina Untuk AplikasiFire Br ick(403-409)

(Muh. Sadat Hamzah, Alimuddin)

Karakteristik Termal Briket Arang Serbuk Gergaji Kayu Meranti (410-415)(Daud Patabang)

Pengaruh Perubahan Beban Terhadap Kinerja TurbinCrossf lo w(416-421)(Rustan Hatib, Andi Ade Larasakti)

Vol. 4 No. 2, Juli 2013

ISSN 2086 - 3403

JURUSAN TEKNIK MESINUNIVERSITAS TADULAKO



ISSN 2086 - 3403

Vol. 4 No. 2 Juli 2013

i

DEWAN REDAKSI

Pengarah:

Dekan Fakultas Teknik Universitas Tadulako

Penanggung Jawab/Pemimpin Redaksi

Mustofa, ST., Grad.Dipl.Eng., M.Eng.

Wakil Pemimpin Redaksi:Bahtiar, ST., M.Eng.

Ketua:Ir. Daud Patabang, MT.

Penyunting Pelaksana:

Sri Chandrabakty, ST., MT.Kennedy M, ST., MT.

Mustafa, ST., MT.Khairil Anwar, ST., MT.

Ramang Magga, ST., MT.Rustan Hatib, ST., MT.

Mitra Bestari:

Dr. Eko Marsyahyo, ST., M.Sc. (ITN-Malang)Dr-Ing. Ir. Wahyu H. Piarah, MSME. (UNHAS-Makassar)Rafiuddin Sam, ST., M.Eng., Ph.D. (UNHAS-Makassar)

Kesekretariatan:

Basri, ST., MT.

Desain Sampul:Bahtiar, ST.

Alamat Redaksi:

Ruang Pustaka Lt. 2 Jurusan Teknik Mesin UNTADKampus Bumi Tadulako Tondo, Palu, 94119

Hp: 081341074257Email: [email protected]: http://jurnal.untad.ac.id/jurnal/



ISSN 2086 - 3403

ii

Implementasi kebijakan JM untuk terbit 2 (dua) kali setahun sejak 2010 akan tetap

dilanjutkan dengan beberapa tampilan baru, termasuk perubahan abstrak dan jumlah

halaman per artikel yang di mulai edisi Januari 2014 dengan mempertimbangkan beberapa

masukan dari dewan redaksi.

Pengalaman telah membuktikan bahwa sekitar 60% penulis belum menyiapkantulisannya dengan mengikuti pedoman penulisan yang berlaku di Jurnal Mekanikal (JM).

Sebagai contoh, masih ada tulisan yang membonsai laporan penelitian, skripsi atau tesis,

sehingga masih muncul bagian tinjauan pustaka pada alinea tersendiri. Padahal kutipan-

kutipan yang dipakai seharusnya sudah menyatu dalam bagian pendahuluan. Pendahuluan

menekankandelta seorang penulis sebagai bukti bahwa penulis menyelami dan menguasai

bidang yang diteliti. Jadi tidak hanya berisi rangkuman kutipan-kutipan dari rujukan yang

digunakan, tetapi lebih kepada pengantar kepada pembaca sejauh mana bidang kajian ilmu

penelitian tersebut (road map penelitian).

Selanjutnya, secara khusus kami meminta kerja sama kepada para penulis untuk

menulis semua nama yang terlibat dalam penelitian tersebut, terlebih jika itu hasil penelitian

atau data-data yang diperoleh yang melibatkan mahasiswa. Etisnya adalah nama mahasiswa

ditempatkan sebagai penulis utama diikuti dosen pembimbing, jika mahasiswa tersebut yang

membuat artikel jurnal. Sebaliknya, jika dosennya yang menulis artikel, nama mahasiswa

akan ditulis sebagai anggota tim penulis. Pilihan yang lain adalah tergantung kesepakatan,

sepanjang semua nama dimasukkan sebagai penulis.

Terkait dengan isi tulisan, kami mengimbau para penulis untuk berhati-hati dalam

mengutip tulisan peneliti lain, termasuk tulisan sendiri supaya terhindar dari autoplagiasi

atauplagiasi masifkarena akan bisa jadi berhadapan dengan hukum dan etika sosial.

JM adalah milik komunitas ilmu keteknikan, khususnya teknik mesin dan teknik

manufaktur. Sebagai jurnal keteknikan, JM hanya akan hadir secara berkala jika didukung

oleh komunitasnya, khususnya para penyunting dan penulis-penulisnya.

Penyunting

PENGANTAR



ISSN 2086 - 3403

iii

1. Optimasi Sifat Mekanis Kekuatan Tarik Baja ST50 Dengan PerlakuanGas Carbur iz ingVariasi Ho ld ing T im eUntuk Peningkatan Mutu Baja

Standar Uji A370 (Unung Lesmanah , Eko Mar syahyo & Pr ima Vi t a sa r i ) (366-375)

2. Jenis Material Pahat Potong dan Run-Ou tTerhadap Kekasaran Permukaan BendaKerja Silinder Pada Proses Bubut (Hendra , Su ta rm ad i , An izar I nd r ian i , Hernadew i ta)

(376-385)

3. Kerugian-Kerugian Pada Pipa Lurus Dengan Variasi Debit Aliran (Muchs in)(386-392)

4. Variasi Arus Terhadap Kekuatan Tarik dan Bending Pada Hasil Pengelasan SM90

(Aw a l Syah ran i , A l imudd in Sam, Cha i ru lnas)

(393-402)

5. Kekuatan Bending Komposit ClayDiperkuat Dengan Alumina Untuk Aplikasi FireBr ick(Muh. Sadat Hamzah , A lim udd in) (403-409)

6. Karakteristik Termal Briket Arang Serbuk Gergaji Kayu Meranti (Daud Pa tabang)(410-415)

7. Pengaruh Perubahan Beban Terhadap Kinerja Turbin Crossf low(Rust an Ha t i b , And i Ade Larasakt i) (416-421)

DAFTAR ISI

Vol. 4 No. 2 Juli 2013



Ju rna l Mekan ika l, Vol. 4 No. 2: Juli 2013: 366 375 ISSN 2086 - 3403

366

OPTIMASI SIFAT MEKANIS KEKUATAN TARIK BAJA ST 50

DENGAN PERLAKUAN GAS CARBURI ZI NGVARIASIHOLDI NG TI MEUNTUK PENINGKATAN MUTU BAJA

STANDAR UJI ASTM A370

(1)Unung Lesmanah, (2)Eko Marsyahyo, (3)Prima Vitasari

(1)Jurusan Teknik Mesin, Univ. Islam Malang, Mahasiswi Program Pascasarjana ITN Malang(2)Dosen dan Peneliti Jurusan Teknik Mesin ITN Malang

(3)Dosen Pascasarjana ITN Malang(1)Email : [email protected]

(2)[email protected]

Abstract

ST 50 steel as a common engineering material, it can be optimized using gas carburizingtreatment in Fluidized Bed Furnaces. Gas as carburizing media in the fluidied bed with vanedby holding time variation such as 1 hour, 2 hours, 3 hours, 4 hours, and 5 hours. Theholding time variation is to be intern of mechanical properties of the steel. Optimized valueof mechanical properties ST 50 was actived in 3 hours of the treatment, it found average oftensile strength 651,7 MPa. The results above were based on A370 ASTM standar. FromSEM (Scanning Electron Microscope), fracture model also showed from SEM that the steelhas hard and brittle fracture. It can be concluded that optimized steel using gas carburizingtreatment shows significant improve of mechanical properties from steels.

Keyword : Tensile Strength, Gas Carburizing, Holding Time, ASTM standards.

PENDAHULUAN

Seiring pesatnya perkembanganteknologi menyebabkan kebutuhanbahan sangat meningkat, sertaditingkatannya pengembanganperindustrian otomotif danperindustrian salah satunya adalahpembuatan poros engkol, roda gigiotomotif dan lain-lain yang sangatbanyak menggunakan logam ferrous

maka mendorong untuk mengkajibanyak tentang keberadaan logam,khususnya baja.

Faktor yang sangat diperlukandalam pemakaian baja adalah kondisikerja dari komponen permesinantersebut, yang dalam operasinya akanmengalami pembebanan statis ataupunpembebanan dinamis serta seringmengalami beban gesekan (friction),seperti impack dan keausan. Mengingat

hal tersebut dibutuhkan sifat-sifatmekanik yang memadai, sehingga umur

pakai dari komponen permesinandapat ditingkatkan (Malau dan Khasani,2008).

Seringkali dalam pemakaiankomponen mesin atau perkakasdiperlukan permukaan yang keras danketahanan aus yang tinggi. Untukmendapatkan sifat yang demikian itu,maka komponen-komponenpermesinan perlu diberikan perlakuanpanas (heat treatment). Pada dasarnyaheat treatment adalah prosesperubahan struktur mikro atautransformasi fase suatu logam denganmemanaskan hingga temperaturtertentu dan waktu penahanan tertentu(holding time) tertentu pula, yangselanjutnya didinginkan dengan mediapendingin tertentu, dengan harapanproses perlakuan panas tersebutdapat memperbaiki sifat-sifat mekanisbaja (Hamzah dan Iqbal, 2008).



Optimasi Sifat Mekanis Kekuatan Tarik Baja ST 50 dengan Perlakuan Gas Carburizing Variasi Holding TimeUntuk Peningkatan Mutu Baja Standar Uji ASTM A370 (Unung Lesmanah, Eko Marsyahyo, Prima Vitasari)

367

Berbagai metoda peningkatan sifatmekanis dapat diaplikasikan dan salahsatunya dengan carburizing. Prosescarburizing merupakan salah satu heat

treatment yang didefinisikan sebagaisuatu proses penambahan kandunganunsur karbon (C) pada permukaanbaja. Proses carburizing yang tepatakan menambah kekerasan permukaansedang pada bagian inti tetap liat.Proses carburizing atau pengerasanpermukaan dapat dilakukan denganmetode padat, cair dan gas (Amstead,1979).

Adapun tujuan yang akan dicapai

dari penelitian ini adalah sebagaiberikut:a. Untuk mengukur perubahan nilai

kekuatan tarik baja karbon ST 50dengan perlakuan gas carburizingvariasi holding time : 1 jam, 2 jam,3 jam, 4 jam dan 5 jam sehinggadiketahui nilai kekuatan tarik yangoptimum.

b. Untuk mengamati perubahan fotomakro dan mikro berdasarkan hasilSEM (Scanning Electron Microscope)pada baja karbon ST 50 tanpa dandengan perlakuan gas carburizing.

c. Menghasilkan kajian tentang prosespengoptimalan yang dapatdilakukan pada perlakuan gascarburizing terhadap material teknikpada bidang proses produksi yangdigunakan pada dunia industri.

d. Memberikan kontribusi secarateoritis dan praktis pada duniaindustri terkait dengan kajian proses

heat treatment dengan proses gascarburizing.

Karburasi atau Carburizingadalah proses perlakuanthermokimia, umumnya diterapkanpada jenis baja yang mudahdikeraskan. Agar baja tersebut dapatdikeraskan permukaannya, komposisikarbon pada baja harus berkisarantara 0,3 sampai 0,9% karbon.Bila lebih dari 0,9% harus

dihindarkan karena dapat

menimbulkan pengelupasan danbahkan keretakan (Kuswanto, 2010).

Proses karburasi ini biasanyadilakukan pada baja karbon rendah

yang mempunyai sifat lunak dankeuletan tinggi. Tujuan dari proseskarburasi adalah untuk meningkatkanketahanan aus dengan jalanmempertinggi kekerasan permukaanbaja karbon dan meningkatkankarakteristik fatik dari baja karbontersebut. Manfaat yang patutdipertimbangkan dalam penerapanproses karburasi adalah bahwaproses karburasi akan menghasilkan

deformasi yang sangat kecildibandingkan pada prosespengerasan yang diperoleh melaluipendinginan (quenching) (Malau danKhasani, 2008).

Uji kekuatan tarik banyakdilakukan untuk melengkapi informasirancangan dasar kekuatan suatu bahandan sebagai data pendukung bagispesifikasi bahan. Tegangan yangdigunakan pada kurva adalah teganganmembujur rata-rata dari pengujiantarik. Tegangan tersebut diperolehdengan cara membagi beban denganluas awal penampang lintang benda uji.

OA

P

dengan : = Tegangan tarik (kg/mm2)P = Beban yang diterapkan (kg)A0 = Luas penampang spesimen (mm

2)

Regangan yang digunakan untukkurva teganganregangan rekayasaadalah regangan linear rata-rata, yangdiperoleh dengan cara membagiperpanjangan panjang ukur benda ujidengan panjang awal spesimen.

O

O

O L

LL

L

L

Le

dengan : = Regangan (%)L = Perubahan panjang (mm)




368

L0 = Panjang mula-mula (mm)Karena tegangan dan regangan

diperoleh dengan cara membagi bebandengan faktor yang konstan, kurva

beban perpanjangan akan mempunyaibentuk yang sama seperti kurvateganganregangan di bawah ini.(Dieter, 1993).

Gambar 1. Diagram Tegangan-Regangan

Beberapa yang diperoleh dari ujitarik ditunjukkan pada DiagramTegangan-Regangan yaitu (Vlack,2004):a. Batas Proporsional (Proportionality

Limit) (pl ), bagian dari diagram ini

disebut deformasi elastik (Elastic

Behavior) terjadi bila material ataubahan dibebani gaya tarik ataubeban, material atau bahan akanbertambah panjang setelah gayaditiadakan, maka material akankembali ke bentuk semula. Pada saatini regangan akan sebanding dengantegangan. Perbandingan antarategangan dan regangan disebutmodulus elastisitas (ModulusYoung).

b. Kekuatan Luluh (yield stress) (y ),

adalah batas kekuatan bahan untukmenghasilkan deformasi dimana saatbeban dihilangkan bahan masihdapat kembali kebentuk semulanamun terjadi deformasi permanenyang kecil.

c. Kekuatan Tarik (ultimate strength) (

u ), adalah tegangan maksimum

yang bekerja pada bahan. Hargamaksimum ini dicapai karenadeformasi plastis bertambah besardan terjadi pengerasan regang(strain hardening) sehingga bebanyang diperlukan untuk berdeformasilagi bertambah besar.

d. Setelah terjadi tegangan maksimumkemudian tegangan menurun

bersamaan dengan bertambahnya


http:///reader/full/jenis-material-pahat-potong-dan-run-out-terhadap-kekasaran-p


369

regangan sampai terjadi FractureStress ( f ) ketika bahan tersebut

putus.

METODE PENELITIANUntuk meningkatkan sifat mekanis

dari baja dapat dilakukan carburizingdengan menggunakan fluidized bedfurnace atau dapur lainnya yangberfungsi sama, dimana bajadipanaskan sampai temperatur 9000Cdengan waktu proses untukcarburizing bervariasi sebagai berikut:1 jam, 2 jam, 3 jam, 4 jam, 5 jam.

Pada penelitian ini, ada beberapa

masalah yang akan dibahas, yaitu :

a. Holding time yang dibutuhkanuntuk mencapai nilai kekuatan tarikyang optimum pada baja karbonST 50.

b. Terjadi perubahan foto makro padabaja karbon ST 50 tanpa dandengan perlakuan gas carburizing.

c. Terjadi perubahan foto strukturpada baja karbon ST 50 tanpa dandengan perlakuan gas carburizingberdasarkan hasil SEM (ScanningElectron Microscope).

Gambar 2 menunjukkan tentangdiagram alir penelitian yang dilakukandalam proses penelitian ini.

Gambar 2. Diagram Alir Penelitian


http:///reader/full/jenis-material-pahat-potong-dan-run-out-terhadap-kekasaran-p


370

HASIL DAN DISKUSI

Untuk mengetahui nilai kekuatantarik baja carbon ST 50 dengan

perlakuan gas carburizing yaitu

spesimen dipanaskan di dalam dapur9000C kemudian di holding time selama1 jam, 2 jam, 3 jam dan 4 jam dan 5jam masing-masing variasi sebanyak 3spesimen (Tabel 1).

Tabel 1. Hasil Penelitian Nilai Kekuatan Tarik Baja Carbon ST 50 dengan PerlakuanCarburizing

Spesimen

Variasi Holding Time

TanpaPerlakuan

1 Jam 2 Jam 3 Jam 4 Jam 5 Jam

1 479,906 560,081 679,855 625,837 587,615 407,09

2 540,515 646,157 514,817 672,849 657,461 576,113

3 520,751 560,081 584,158 656,28 594,279 412,89Jumlah 1541,172 1766,319 1778,83 1954,966 1839,36 1396,093

Rata-Rata

513,724 588,773 592,943 651,655 613,118 465,364

Untuk mengetahui perbedaan nilaikekuatan tarik pada baja karbon ST 50setelah perlakuan gas carburizingdengan variasi holding time, maka dari

data hasil pengujian kemudiandianalisis dengan anova satu arahsebagai berikut (Tabel 2 dan 3):

Tabel 2. Nilai Rata-Rata Kekuatan Tarik Baja Carbon ST 50 Setelah Perlakuan Gas

CarburizingX Variasi Holding Time

Spesimen 1 Jam 2 Jam 3 Jam 4 Jam 5 Jam

1 560,1 679,9 625,8 587,6 407,1

2 646,2 514,8 672,9 657,5 576,1

3 560,1 584,2 656,3 594,5 412,9 1766,3 1778,8 1954,9 1839,4 1396,1

jX 588,8 592,9 651,7 613,2 465,4

X 582,4

Tabel 3. Hasil Analisis Varian Nilai Kekuatan Tarik dengan Menggunakan SPSS 18

Sum ofSquares

DfMean

SquareF Sig.

BetweenGroups

58235,3 4 14558,8 3,5 ,05

Within Groups 41710,5 10 4171,1

Total 99945,7 14


http:///reader/full/jenis-material-pahat-potong-dan-run-out-terhadap-kekasaran-per


371

Gambar 3. Grafik Nilai Kekuatan Tarik (MPa)

Pada hasil pengujian kekuatantarik data yang diperoleh dianalisisdengan Anova diperoleh kesimpulanbahwa terdapat perbedaan pada nilaikekuatan tarik pada baja carbon ST 50dengan perlakuan gas carburizingvariasi holding time yaitu: tanpaperlakuan gas carburizing nilai rata-ratanilai kekuatan tarik 513,7 MPa naik14,6% setelah perlakuan gascarburizing holding time 1 jam menjadi

588 MPa, naik 0,71% di holding time 2jam menjadi 592,9 MPa , naik 9,9% , 3jam 651,7 MPa , 4 jam turun 5,9%menjadi 613,2 MPa dan holding time 5jam turun 24,09% nilai kekuatantariknya menjadi 465,4 MPa. Sehingga

kekuatan tarik yang optimum padaholding time 3 jam sesuai denganhasil analisis uji t dan ditunjukkanpula pada grafik nilai kekuatan tarikmaksimum 651,7 MPa, serta diperolehpersamaan garis polinomialy = -22,94x2 + 157,4x + 367,7 dankoefisien korelasi R = 0,84 yangmenunjukkan hubungan antara variabely (nilai kekuatan tarik) dan variabelx (holding time) sangat kuat sekali

(Gambar 3).Dari foto-foto makro struktur yangdiperoleh dari pengujian ketangguhanimpack seperti yang ditunjukkan padaGambar 4.




372

NoHoldingTime

Foto Makro Patahan

Spesimen 1 Spesimen 2 Spesimen 3

1 TanpaPerlakuan

2 1 Jam

3 2 Jam

4 3 Jam




373

5 4 Jam

6 5 Jam

Gambar 4. Foto Makro Struktur patahan sisi luar dan dalam spesimen uji tarik

Pada Gambar 4 terlihat permukaanyang mengalami peningkatan nilai

kekerasan. Foto tampak menunjukkanmodel patahan getas. Sedangkan fotoyang tampak pada spesimen yang tidakmengalami perlakuan carburizing

menunjukkan patahan ulet (ductile).Model patahan getas menandakan

peningkatan unsur carbon (C) yangbersifat menambah kekerasan padabahan baja yang dikenai perlakuan.

Foto Hasil SEM

Tanpa Perlakuan Dengan Perlakuan




374

Gambar 5. Foto SEM permukaan patahan sisi luar spesimen uji tarik

Dari foto SEM (Scanning ElectronMicroscope) pada Gambar 5menunjukkan bahwa terdapatperbedaan antara baja carbon ST 50tanpa perlakuan gas carburizing dandengan perlakuan gas carburizing yaitu:

tanpa perlakuan gas carburizingmenunjukkan struktur ferit (putih)lebih banyak, akan tetapi denganperlakuan gas carburizing justrustruktur perlitnya (hitam) yang lebihbanyak daripada feritnya, yang berartibahwa kandungan carbonnya lebihbanyak setelah proses gas carburizingyang mengindikasikan model patahangetas dengan distribusi butirandidaerah permukaan patahan yang

lebih merata dan seragamdibandingkan permukaan patahanspesimen yang tidak mengalamiperlakuan gas carburizing.

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil data penelitiandan hasil analisa serta pembahasanyang diperoleh, maka dapatdisimpulkan sebagai berikut :1. Hasil pengujian kekuatan tarik pada

baja karbon ST 50 dengan

perlakuan gas carburizing variasiholding time, terdapat perubahandan perbedaan pada nilai kekuatantarik, sedangkan kekuatan tarikoptimum terjadi saat di holding time3 jam dengan nilai kekuatan tarik

651,655 MPa, serta diperolehpersamaan garis polinomialy = -22,94x2 + 157,4x + 367,7 dankoefisien korelasi R = 0,843 yangmenunjukkan hubungan antaravariabel y (nilai kekuatan tarik)dan variabel x (holding time)korelasi tinggi.

2. Pada hasil foto SEM (ScanningElectron Microscope) menunjukkanbahwa terdapat perbedaan bahwa

baja carbon ST 50 tanpa perlakuangas carburizing menunjukkanstruktur ferit (putih) lebih banyak,akan tetapi dengan perlakuan gascarburizing justru struktur perlitnya(hitam) yang lebih banyak daripadaferitnya, yang berarti bahwakandungan carbonnya lebih banyaksetelah proses gas carburizing, danmengindikasikan model patahangetas dengan distribusi butiran

didaerah permukaan patahan yang

Ferrit

Perlit




375

lebih merata dan seragamdibandingkan permukaan patahanspeciment yang tidak mengalamiperlakuan gas carburizing.

DAFTAR PUSTAKA

Amstead B. H., 1979, ManufacturingProcess, in Canada, PublishedSimultaneously, Seven Edition.

Asfarizal, 2008, Peningkatan KekerasanDengan Metoda Karburisasi PadaBaja Karbon Rendah (Medan)dengan Media Kokas, JournalTeknikA No. 30 Vol.1 Thn. XVNovember 2008, ISSN : 0854-8471

Dieter, G. E, 1993. Metalurgi Mekanik(Alih Bahasa, Sriati Djaprie),Jakarta, Erlangga, Jilid I, Edisikeempat.

Hamzah, M.S., dan Iqbal, M., 2008.Peningkatan Ketahanan Aus BajaKarbon Rendah dengan MetodeCarburizing, Jurnal SMARTEK, Vol.

6, No. 3, Agustus 2008: 169 175.

Kuswanto, B, 2010. PeningkatanKekuatan Tarik Maksimum MaterialBaja Karbon Rendah MenggunakanProses Penambahan Karbon Padat,Journal TEKNIS Vol. 5 No.3Desember 2010: 117 120

Malau,V, M. Khasani, 2008.Karakterisasi Laju Keausan DanKekerasan dari Pack Carburizing

Pada Baja Karbon AISI 1020,MEDIA TEKNIK No. 3 Tahun XXX,ISSN 0216-3012.

Vlack, L. H. Van, 2004. Elemen-elemenIlmu dan Rekayasa Material (Alihbahasa, Sriati Djaprie), Jakarta,Erlangga, Edisi keenam.

________,ASTM Standards: A370, TheAmerican Socecty For Testing And

Material, 2001, Anual Book OfASTM Standards.



Jenis Material Pahat Potong Dan Run Out Terhadap Kekasaran Permukaan Benda Kerja Silinder Pada Proses Bubut(Hendra, Sutarmadi, Anizar Indriani, Hernadewita)

376

JENIS MATERIAL PAHAT POTONG DAN RUN OUTTERHADAP

KEKASARAN PERMUKAAN BENDA KERJA SILINDER PADA PROSES

BUBUT

(1) Hendra, (2) Sutarmadi, (3)Anizar Indriani, (4) Hernadewita(1)(2) Program Studi Teknik Mesin Universitas Bengkulu(3) Program Studi Teknik Elektro Universitas Bengkulu

(4) Sekolah Tinggi Manajemen Industri Departemen Perindustian JakartaJl. W.R. Supratman Kandang Limun Bengkulu

Telepon : (0736) 344087, 22105 - 227Email : [email protected]

Abstract

Machining process is part of the production process where cutting process of work piece isdone by using machine tools. Machine tools are used in the machining process includes lathemachines, milling machines, shaping machines, drilling machines and other machine tools.For a cylindrical work piece the cutting process can be done by using a lathe. Lathe processcan make cylindrical objects, holes, taper and other forms. In the cutting process of workpiece with a lathe machine are required high accuracy and precision especially for workpiece such as shafts , pistons and objects that serve as a connecting other components.Work piece with high accuracy and precision can be obtained by use the reliable of machinetools, cutting condition, the selection of machining elements and material of cutting tools;operators have a skill for operation of machine tools. Cutting conditions such as mountingwork pieces that are not center (run out) or overhang of work piece with strong pressurebetween head stock and tail stock can be resulting deflection. Run out and deflectionhappened can be cause the cutting force is not uniform. Therefore cause damage to the

work piece and machine. Damage on the work piece can be seen from the quality of thecutting (surface roughness) and for machine on the case of chatter or vibration arising fromthe cutting force. In this paper we will focus to determine the effect of cutting tools materialand run out of material on the surface roughness where as machining element used is thedepth of cut and feeding. Work piece used is made of medium carbon steel.

Keyword: Surface Roughness, Feeding, Dept of Cut, Lathe Machine and Cutting Tools.

PENDAHULUAN

Proses pemesinan merupakan

bagian dari proses produksi yang manabenda kerja atau produk yangdihasilkan diperoleh dari prosespemotongan dengan menggunakanmesin perkakas. Mesin perkakas yangdigunakan pada proses pemesinanmeliputi mesin bubut, mesin milling,mesin sekrap, mesin drilling dan mesinperkakas lainnya (B.H., Amstead,1970). Untuk benda yang berbentuksilinder atau bulat dapat dilakukanproses pemotongan denganmenggunakan mesin bubut. Mesin

bubut dapat membuat benda silinderis,lubang, konis dan bentuk lainnya.Dalam proses pemotongan dengan

mesin bubut dituntut ketelitian yangtinggi terutama untuk benda kerja atauproduk yang presisi seperti poros,piston dan benda yang berfungsisebagai penerus atau penghubungkomponen lainnya.

Ketelitian benda kerja atau produkyang tinggi dapat diperoleh melaluipenggunaan mesin perkakas yanghandal, pemilihan elemen pemesinanyang sesuai, pemilihan material pahat

yang cocok dan operator yang memiliki



Ju rna l Mekan ika l, Vol. 4 No. 2: Juli 2013: 376-385 ISSN 2086 - 3403

377

keahlian yang handal dan terampil serta

kondisi pemotongan yang baik (DilbagSingh and P. Venkateswara Rao, 2007dan B. Sidda Reddy, et al, 2009).

Komponen-komponen ini salingberhubungan jika salah satu tidakbekerja dengan baik maka akandihasilkan benda kerja atau produkdengan kualitas yang tidak sesuaidengan yang diinginkan. Misalnya jikamesin handal tetapi kondisipemotongan tidak diperhatikan atauoperator yang menggunakan mesinkurang terampil maka kualitas bendakerja yang dihasilkan akan menjadi

tidak baik. Atau material pahat (M.Kaladhar, 2010) yang digunakan untukpemotongan benda kerja tidak sesuaidengan benda kerja yang akandipotong maka juga akan dihasilkanbenda kerja atau produk dengankualitas yang tidak baik.

Kasus yang lain adalah tidakdiperhatikannya kondisi pemotonganseperti pemasangan benda kerja yangtidak sesumbu atau run out, panjang

penjuluran atau pemasangan tail stockyang terlalu kuat yang mana akanmenimbulkan adanya tekanan padabenda kerja sehingga terjadi defleksi.Run out dan defleksi yang terjadimenyebabkan benda kerja akanmengalami gaya pemotongan yangtidak sama (seragam). Hal ini akanmenimbulkan kerusakan baik padabenda kerja yang dibuat ataupun padamesin yang digunakan.

Kerusakan pada benda kerja dapat

dilihat dari kualitas hasil pemotonganseperti kekasaran permukaan (TugrulOzel, 2004), dan benda kerja yangtidak bulat atau silinderis akibat adanyadefleksi atau pada mesin adanyachatter (Won-Soo Yun, et al, 2002)atau getaran yang muncul akibat gayapemotongan yang tidak sama besaratau munculnya kebisingan disaatpemotongan.

Untuk mengetahui pengaruhbeberapa komponen seperti materialpahat dan run out dalam prosespemesinan yang menggunakan mesinbubut maka dilakukan pengujianpemotongan benda kerja denganmelihat run out dan material pahatpotong terhadap kekasaran permukaanbenda kerja berbentuk silinderis.Elemen pemesinan yang digunakan

adalah kedalaman potong dan feeding.

b. Pahat Karbida Sandvik

c. Pahat Karbida Vidia

a. Pahat HSS

Gambar 2. Bentuk dan Jenis Pahat

Gambar 1. Mesin Bubut L-5A




378

30

Benda kerja yang digunakan terbuatdari baja karbon menengah.

METODE PENELITIAN

Proses pemesinan merupakansuatu proses pemotongan untukmenghasilkan suatu produk denganmenggunakan mesin perkakas. Mesinperkakas yang sering digunakan padaproses pemesinan terdiri dari mesinkonvensional dan non konvensionalyang meliputi mesin bubut, mesinmilling, mesin drilling, mesin sekrap,mesin CNC dan mesin lainnya (TaufiqRochim, 1989). Mesin perkakas inimemiliki karakteristik masing-masing

misalnya untuk membuat benda kerjaatau produk silinderis dapat digunakanmesin bubut, untuk benda kerja persegiatau untuk membuat roda gigi dapatdilakukan dengan mesin milling, mesinsekrap dan mesin CNC.

Gambar 3. Dimensi Benda Kerja (Poros)

Gambar 4. Roughness Tester TR200

Untuk benda kerja yang berbentuksilinder dapat dilihat pada poros,komponen piston dan lainnya. Dimanabenda kerja berupa poros dituntutharus memiliki kekasaran yang haluskarena fungsinya sebagai komponenpenghubung atau penerus putaran ataudaya dari mesin. Untuk piston atauporos dengan kualitas jelek (kasar)akan menyebabkan komponen cepataus sehingga akan mengakibatkankegagalan dari fungsi komponentersebut.

Untuk menghasilkan benda kerjaatau poros dengan kualitas tinggi(halus) ada beberapa elemenpendukung proses pemesinan yang

harus diperhatikan antara lainpemilihan elemen dasar pemesinanyang sesuai, kekakuan mesin perkakasyang baik (Tlusty, 1970), operator yanghandal dan terampil, pemilihan materialpahat potong yang sesuai denganmaterial benda kerja dan kondisipemotongan (Taufiq Rochim, 1989).Elemen dasar pemesinan yang menjadiindikator untuk menghasilkan bendakerja atau poros dengan ketelitiantinggi adalah kedalaman potong,putaran mesin perkakas dan feeding(Tugrul Ozel, 2004). Komponen inisangat mempengaruhi kualitaspemotongan dimana untuk benda kerjadengan kualitas tinggi sepertikekasaran permukaan yang halus dapatdiperoleh dengan meningkatkanputaran mesin, memperkecil kedalamanpotong dan feeding. Selain komponendiatas kondisi pemotongan dan jenismaterial pahat (M. Ramalinga Reddy,2012) yang digunakan juga dapatmempengaruhi kualitas benda kerja

yang dihasilkan.

Tabel 1. Spesifikasi mesin

Merek L-5A

Daya 1,80 Kw

Putaran Rpm25 - 1600

rpm

Tegangan/Voltase (V) 220/330

Gambar 5. Titik Ukur Uji KekasaranPermukaan




379

Dalam penelitian ini komponenyang dijadikan indikator dalam prosespemesinan ini adalah jenis materialpahat potongnya yaitu karbida Sandvik,karbida Vidia dan HSS dengan

kedalaman potong 0.25 mm-0,5 mmdan feeding 0.25 mm/r-0,5 mm/r.Kondisi pemotongannya yaitu dalamkondisi kantilever.

Mesin perkakas yang digunakanadalah mesin bubut tipe L-5A sepertiyang dapat dilihat pada Gambar 1,dimana spesifikasi mesin bubut yangdigunakan dapat dilihat pada Tabel 1.Bentuk atau jenis pahat yangdigunakan dapat dilihat pada Gambar2. Pada Gambar 2 terlihat jenis pahatyang digunakan yaitu pahat HSS(Gambar a) pahat karbida Sandvik(Gambar b) dan pahat karbida Vidia(Gambar c).

Benda kerja atau poros yang akandibubut terbuat dari baja karbonmenengah. Dimensi benda kerja yangdigunakan adalah panjang 130mm dandiameter luar benda kerja adalah 36mm seperti terlihat pada Gambar 3.Pemotongan dilakukan dalam 3 tahap

dimana dalam setiap tahappemotongan dilakukan dengan panjang30 mm. Setiap langkah pemotonganbenda kerja kedalaman potong danfeedingnya divariasikan dan jenis ataubentuk pahat juga divariasikan.Sebelum proses pemotongan dimulaidilakukan proses pembersihan danperataan permukaan benda kerjadengan proses facing. Langkah awalpemotongan dilakukan denganmenggunakan bentuk pahat jajarangenjang (pahat karbida Sandvik)

dengan kedalaman potong 0,25 mmdan feeding 0,25 mm/r. Selanjutnyapemotongan yang sama dilakukandengan menggunakan pahat potongdengan lain yang berbentuk segiempat(pahat karbida Vidia). Terakhirdilakukan pemotongan denganmenggunakan pahat potong HSS.Setelah proses pemotongan dilakukanmaka dilanjutkan dengan prosespengukuran kekasaran permukaanyang mana titik ukurnya dilakukan pada

4 titik yaitu pada titik 00

, 900

, 1800

dan

2700. Posisi titik ukur kekasaranpermukaan dapat dilihat padaGambar 5.

Tabel 2. Hasil Pengukuran dengan Pahat

Potong Karbida Sandvik

Posisi

Pengukuran

Kekasaran Permukaan

( m)

a= 0,25mm,

f=0.25mm/r

a= 0, 5mm,

f=0.5mm/r

0 2,591 3,228

90 2,667 3,320

180 3,088 3,162

270 2,754 3,313

Pengukuran kekasaran permukaan(Taufiq Rochim, 1989) dilakukandengan menggunakan alat ukurkekasaran Roughness tester TR-200

(Anonymous, 2002) dengan nilaiketelitian 0.8 m dan range 40 m.Gambar 4 menunjukkan alat ukurkekasaran permukaan yang digunakan.

Tabel 3. Hasil Pengukuran dengan PahatPotong Karbida Vidia

Posisi

Pengukuran

Kekasaran Permukaan

(m)

a= 0,25mm,

f=0.25mm/r

a= 0,5mm,

f=0.5mm/r)

0 2,025 2,674

90 2,217 2,643

180 2,359 2,753

270 2,240 2,979




380

HASIL DAN DISKUSI

Hasil pengujian yang diperolehdapat dilihat pada Tabel 2 sampai

dengan Tabel 7 dimana Tabel 2 dan 5menunjukkan hubungan antara nilaikekasaran permukaan dengankedalaman potong dan posisipengukuran untuk material pahatkarbida Sandvikk. Untuk material pahatkarbida Vidia ditunjukan oleh Tabel 3dan 6 dan material pahat HSS padaTabel 4 dan 7.

A. Hasil Proses Pemotongan BendaKerja.

1. Hasil Pengukuran Kekarasandengan Pahat Potong KarbidaSandvik.

Tabel 2 menunjukan hasilpengujian dengan material pahatkarbida Sandvik dengan kedalamanpotong 0,25 mm dan feeding 0,25mm/r. Tabel 2 juga menunjukan nilaikekasaran permukaan untuk kedalamanpotong 0.5 mm dan dan feeding 0,5

mm/r. Nilai kekasaran permukaan yangdiperoleh untuk tiap posisi pengukuran(titik uji) pada kedalaman potong 0,25mm dan dan feeding 0,25 mm/r yaitu2,591 m untuk titik uji 00, 2,667 m,3,088 m, 2,754 m pada titik ujilainnya (900, 1800 dan 2700). Hal inimenunjukan bahwa pada saatpemotongan benda kerja terjadi run outyang disebabkan oleh benda kerja tidakdalam kondisi sesumbu (center) dimana

nilai kekasaran permukaannya tidaksama. Jika benda kerja dipasang dalamkondisi center maka hasil pemotonganakan menghasilkan kekasaranpermukaan yang sama (seragam). Nilaikekasaran permukaan terbesar terdapatpada titik uji 1800 dan terkecil pada titikuji 00.

Tabel 4. Hasil Pengukuran dengan PahatPotong HSS

Posisi

Pengukuran

Kekasaran Permukaan( m)

a= 0,25mm,

f=0.25mm/r

a= 0,5mm,

f=0.5mm/r)

0 2,247 3,158

90 2,165 3,474

180 2,302 3,917

270 2,353 3,714

Untuk kedalaman potong 0,5 mmdan feeding 0,5 mm/r diperoleh hasilpengukuran yang sama dengan padakedalaman potong 0,25 mm dan feeding0,25 mm/r. Dimana untuk tiap posisipengukuran diperoleh nilai kekasaranpermukaannya yaitu 3,228 m, 3,320

m, 3,162 m dan 3,313 m.Dengan meningkatkan kedalaman

potong dan feeding maka pengaruh runout dapat dikurangi. Tetapi nilaikekasaran permukaan menjadimeningkat. Hal ini dapat dilihat dariselisih nilai kekasaran permukaan bendakerja yang dihasilkan yaitu 0,497 (nilaikekasaran permukaan benda kerja padatitik uji 00-1800) dan 0,087 (nilaikekasaran permukaan benda kerja padatitik uji 900-2700) untuk kedalaman

potong 0,25 mm menjadi 0,066 dan0,007 pada kedalaman potong 0,5 mm.

2. Hasil Pengukuran Kekarasandengan Pahat Potong Karbida

Vidia.

Hasil pengukuran kekasaranpermukaan dengan pahat potongkarbida Vidia dapat dilihat pada Tabel 3.Hasil kekasaran yang diperoleh untuktitik uji 00, 900, 1800, 2700 adalah 2,025

m, 2,217 m, 2,359 m dan 2,240 m




381

pada kedalaman potong 0,25 mm danfeeding 0,25 mm/r. Untuk kedalamanpotong 0,5 mm dan feeding 0,5 mm/rdiperoleh kekasaran permukaan untuktiap titik uji yaitu 2,674 m, 2,643 m,

2,753 m dan 2,979 m.

Pengaruh run out juga terdapatpada proses pemotongan dengan pahatpotong Vidia seperti yang terlihat padaTabel 3. Pada titik uji 00 dan 1800

terdapat perbedaan sebesar 0,334 mdan 0,023 m untuk kedalaman potong0,25 mm dan feeding 0,25 mm/r. Untukkedalaman potong 0,5mm dan feeding0,5 mm/r diperoleh selisihnya adalah0,079 m, 0.336 m. Hal inimenunjukan untuk pahat potongdengan material karbida Vidia pengaruhkedalaman potong dan feeding terhadapkekasaran permukaan dari benda kerjabaja karbon menengah tidak terlalubesar. Dibandingkan antara hasilpemotongan benda kerja denganmaterial pahat potong karbida Sandvikterlihat bahwa kekasarean permukaanyang dihasilkan material pahat potongVidia lebih rendah (halus).

Tabel 5. Hasil Pengukuran dengan PahatPotong Karbida Sandvik

Posisi

Pengukuran

Kekasaran Permukaan

( m)

a= 0,25mm,

f=0.5mm/r

a= 0, 5mm,

f=0.25mm/r)

0 2,916 2,959

90 2,908 2,788

180 2,894 3,193

270 2,771 3,012

Tabel 6. Hasil Pengukuran dengan PahatPotong Karbida Vidia

Posisi

Pengukuran

Kekasaran Permukaan

( m)

a= 0,25mm,

f=0.5mm/r

a= 0,5mm,

f=0.25mm/r)

0 2,810 2,120

90 2,652 2,446

180 2,841 2,254

270 2,656 2,563

3. Hasil Pengukuran Kekarasandengan Pahat Potong HSS

Untuk pemotongan dengan materialpahat potong HSS diperoleh hasilkekasaran permukaannya pada titik uji00, 900, 1800, 2700 seperti ditunjukan

oleh Tabel 4 adalah 2,247 m, 2,165m, 2,302 m dan 2,353 m padakedalaman potong 0,25 mm danfeeding 0,25 mm/r. Pada kedalamanpotong 0,5 mm dan feeding 0,5 mm/rkekasaran permukaan yang dihasilkanditiap titik uji yaitu 3,158 m, 3,474m, 3,917 m dan 3,714 m. DariTabel 4 terlihat bahwa pemotongandengan menggunakan material pahatHSS juga mengalami run out. Dimana

besarnya kekasaran permukaan yangterjadi akibat run out adalah 0.055 mdan 0,188 m untuk kedalaman potong0,25 mm dan feeding 0,25 mm/r.Sementara untuk kedalaman potong 0,5mm dan feeding 0,5 mm/r adalah 0,759m dan 0,24 m. Hal ini menunjukanuntuk material HSS efek run outterhadap kekasaran permukaan bendakerja menurun dengan kecilnya nilaikedalaman potong dan feeding.




382

Tabel 7. Hasil Pengukuran dengan PahatPotong HSS

Posisi

Pengukuran

Kekasaran Permukaan

( m)

a= 0,25mm,

f=0.5mm/r

a= 0, 5mm,

f=0.25mm/r)

0 2,664 2,356

90 2,732 2,494

180 2,548 2,725

270 2,902 2,586

4. Hubungan KekarasanPermukaan Benda Kerja danElemen Pemesinan (kedalamanPotong dan feed ing)

Proses pemotongan benda kerjadengan menggunakan material pahatpotong karbida Sandvik diperoleh hasilkekasaran permukaannya pada titik uji00, 900, 1800, 2700 seperti ditunjukanoleh Tabel 5 adalah 2,916 m, 2,908m, 2,894 m dan 2,771 m padakedalaman potong 0,25 mm danfeeding 0,5 mm/r. Pada kedalamanpotong 0,5 mm dan feeding 0,25 mm/rkekasaran permukaan yang dihasilkan

ditiap titik uji yaitu 2,959 m, 2,788m, 3,193 m dan 3,012 m.

Dengan menggunakan materialpahat potong karbida Vidia diperolehhasil kekasaran permukaan prosespemotongan benda kerja sepertiditunjukan oleh Tabel 6 dimana nilainyaadalah 2,810 m, 2,652 m, 2,841 mdan 2,656 m pada kedalaman potong0,25 mm dan feeding 0,5 mm/r. Padakedalaman potong 0,5 mm dan feeding0,25 mm/r kekasaran permukaan yangdihasilkan ditiap titik uji yaitu 2,120 m,2,446 m, 2,254 m dan 2,563 m.

Untuk proses pemotongan bendakerja dengan menggunakan materialpahat potong HSS diperoleh hasilkekasaran permukaannya yaitu 2,664m, 2,732 m, 2,548 m dan 2,902 muntuk kedalaman potong 0,25 mm danfeeding 0,5 mm/r seperti terlihat padaTabel 7. Pada kedalaman potong 0,5mm dan feeding 0,25 mm/r kekasaranpermukaan yang dihasilkan ditiap titikuji yaitu 2,356 m, 2,494 m, 2,725 mdan 2,586 m.

B. Pembahasan Hasil Pemotongan.

Dari nilai kekasaran permukaanyang diperoleh dalam prosespemotongan benda kerja denganmenggunakan material pahat potongberbeda (karbida Sandvik, karbida Vidiadan HSS) didapatkan beberapakecenderungan atau fenomena yaitu:

Gambar 6. Grafik Hubungan Kekasaran Permukaan, Posisi Pengukuran dan Variasi Material

Pahat Potong untuk Kedalaman Potong 0,25 mm dan Feeding 0,5 mm/r




383

Gambar 7. Grafik Hubungan Kekasaran Permukaan, Posisi Pengukuran dan Variasi MaterialPahat Potong untuk Kedalaman Potong 0,5 mm dan Feeding 0,25 mm/r

Gambar 8. Grafik Hubungan Kekasaran Permukaan dan Posisi Titik Uji untuk untuk VariasiMaterial Pahat, Kedalaman Potong dan Feeding

1. Run out yang terjadi pada bendakerja baja karbon menengahmempunyai nilai variasi kekasaranpermukaan yang lebih rendah jikamenggunakan material pahat karbidaVidia dan HSS dibanding denganpahat karbida Sandvik untuk

kedalaman potong dan feeding kecil(a=0,25 mm dan f=0,25 mm/r).Sementara untuk kedalaman potong0,5 mm dan feeding 0,5 mm/r,material pahat karbida Sandvikmemiliki variasi nilai run out yangrendah. Hal ini menunjukan bahwa

K e k a s a r a n P e r m u k a a n V s P o s i s i P e n g u k u r a n

( a = 0 . 5 m m d a n f = 0 . 2 5 m m / r )

2 . 0

2 . 2

2 . 4

2 . 6

2 . 8

3 . 0

3 . 2

3 . 4

3 . 6

0 9 0 1 8 0 2 7 0

P o s i s i P e n g u k u r a n

K

e

k

a

s

a

ra

n

P

e

rm

u

k

a

a

n

(u

m

)

S a n d v i k V i d i a H S S

K e k a s a r a n P e r m u k a a n V s P o s i s i P e n g u k u r a n

2 .0

2 .2

2 .4

2 .6

2 .8

3 .0

3 .2

3 .4

3 .6

0 90 18 0 2 7 0

P o s i s i P e n g u k u r a n

KekasaranPermukaan(um)

S a n d vik 0 .2 5mm Vid ia 0 .2 5 mm H S S 0 .2 5 mmS a n d vik 0 .5 mm Vid ia 0 .5 mm H S S 0 .5 mm




384

untuk pemilihan kedalaman potongdan feeding yang besar pemakaianpahat potong dari material pahatkarbida Sandvik lebih cocok dibanding

dengan material pahat potongkarbida Vidia dan HSS. Sementarauntuk kedalaman potong dan feedingkecil, material pahat potong karbidaSandvik tidak cocok digunakankarena menghasilkan variasi nilaikekasaran permukaan akibat run outyang besar (lihat Tabel 2 sampaidengan Tabel 5).

2. Pengaruh run out dapat dikurangidengan memperbesar kedalamanpotong dan feeding tetapi nilai

kekasaran permukaan benda kerjaakan meningkat. Hal ini dapatdijelaskan bahwa pengaruhkedalaman potong dan feeding yangbesar akan membuat area kontakpahat potong menjadi luas. Luas areaini akan membuat tekanan dan gayapemotongan pada benda kerjamenjadi besar dimana penekananyang besar akan membuatpemotongan benda kerja menjadiseragam. Penekanan yang besar ini

dapat mengurangi efek run out yangterjadi.

3. Untuk variasi kedalaman potong danfeeding pemilihan material pahatpotong dapat dilihat pada Gambar 6dan 7. Dimana pada Gambar 6terlihat bahwa untuk kedalamanpotong kecil (0.25 mm) dan feedingbesar (0.5 mm/r) penggunaanmaterial pahat potong HSS lebihcocok dibanding dengan materialkarbida Sandvik dan Vidia. Tetapi

untuk kedalaman potong besar (0,5mm) dan feeding kecil (0,25 mm/r)penggunaan material pahat potongVidia lebih cocok dibanding denganmaterial pahat potong HSS danSandvik (lihat Gambar 7).

4. Gambar 8 menunjukkan besarnyaselisih pengaruh kedalaman potongdan feeding untuk material pahatpotong karbida Sandvik, karbida Vidiadan HSS. Selisih nilai kekasaranpermukaan yang besar dari pengaruh

kedalaman potong dan feeding

terdapat pada penggunaan materialpahat karbida Vidia. Nilai selisihkekasaran permukaan dengan variasikedalaman potong dan feeding

terendah terdapat pada penggunaanmaterial pahat karbida Sandvik.Tetapi untuk nilai kekasaranpermukaan terbaik bagi pemotonganbenda kerja dari material karbonmenengah terdapat pada penggunaamaterial pahat potong karbida Vidiapada kedalaman potong yang besar(0, 5 mm) dan feeding kecil (0,25mm/r).

KESIMPULAN

Dari hasil pengujian yang dilakukan

dapat diperoleh beberapa kesimpulan

yaitu:

1. Pada setiap pemotongan bendakerja dengan menggunakan variasimaterial pahat potong terdapatfenomena run out dimana hal inimenghasilkan nilai kekasaranpermukaan yang bervariasi.

2. Run out dapat diperkecil denganmemilih material pahat yang sesuaidengan benda kerja yang digunakandimana pada penelitian ini efek runout dapat diperkecil denganmenggunakan material pahat potongkarbida Sandvik dengan kedalamanpotong yang kecil dan feeding besar.Sebaliknya untuk kedalaman potongbesar dan feeding kecil dapatdilakukan dengan menggunakan

material pahat potong karbida Vidia.Selain pemilihan pahat potong,penambahan kedalaman potongjuga dapat memperkecil efek run outpada benda kerja tetapi kekasaranpermukaan yang dihasilkan menjadirendah (kasar).

3. Pemilihan material pahat potongyang sesuai dengan benda kerjayang akan dibuat sangat membantudalam menghemat ongkos produksi

(pemotongan) karena dari hasil




385

pemotongan dalam pengujian initerlihat bahwa pemilihan materialpahat potong dapat membantumempercepat proses pemotongan

seperti memperbesar kedalamanpotong dan kualitas kekasaranpermukaan tinggi (halus).

DAFTAR PUSTAKA

Amstead, B.H dkk. Teknologi Mekanik,Jakarta: Erlangga, 1979.

Anonimus, 2002, Roughnes Tester 401series TR 200 Manual Book, TIMEGroup Inc.

Kaladhar, M, et.al., Optimization ofProcess Parameters in Turning ofAISI202 Austenitic Stainless Steel,ARPN Journal of Engineering andApplied Sciences, Vol. 5, No. 9,2010, pp.79-87.

Koenigsberger, F,J. Tlusty, MachineTools Structure, Vol.1, PergamonPress Ltd, New York, 1970.

Ozel, T., et. al., 2005, PredictiveModeling of Surface Roughnessand Tool Wear in Hard Turningusing Regression and NeuralNetworks, International Journal ofMachine Tools and Manufacture,45, pp. 467-479.

Reddy , M. R., et.al., 2012 ComparativeStudy of Theoretical and PracticalSurface Roughness ProfilesProduced, International Journal of

Advanced Engineering Technology,Vol.III, January-March, pp. 89-99.

Reddy, B. S., et.al., 2009, Prediction ofSurface Roughness in Turning

Using Adaptive Neuro-FuzzyInference System, Jordan Journalof Mechanical and IndustrialEngineering, Volume 3, Number 4,December, pp. 252 259

Rochim, T., 1989, Metrologi danSpesifikasi Geometri, Lab. TeknikProduksi dan Metrologi Industri,Institut Teknologi Bandung.

Singh D. P., Rao V., 2007, A Surface

Roughness Prediction Model forHard Turning Process,International Journal of AdvancedManufacturing, Vol. 32, No.11-12,hal. 1115-1124.

Yun, W.S., 2002, et.al., Development ofa Virtual Machining System, part 2:Prediction and Analysis of aMachined Surface Error,International Journal of MachineTools and Manufacture, 42, pp.

1607-1615.

____________, Teori dan TeknologiProses Pemesinan, Lab. TeknikProduksi dan Metrologi Industri,Institut Teknologi Bandung, 1989.



Kerugian-Kerugian Pada Pipa Lurus Dengan Variasi Debit Aliran (Muchsin)

KERUGIAN-KERUGIAN PADA PIPA LURUS

DENGAN VARIASI DEBIT ALIRAN

MuchsinJurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Tadulako

Jl. Sukarno-Hatta Km.9 Tondo, Palu 94119

Email: [email protected]

Abst rac t

Fluid flow a pipe (internal flow) always happens losses caused by friction between the wallbecause of the influence of the fluids viscosity. High coefficient of friction affect them directly to asubstantial reduction of the pressure and eventually to the amount of energy needed to drain thefluid. Application of this research is on the installation of pipeline taps, pertaminas crude olisupply, installation of sump drainage pipe in the mining regions and many other applications. Inthis study, will be varied so that the flow rate will be obtained by varying Reynolds number, andwill be searched the relationship betwenReynolds and major losses, the speed of the mayor losses

that occur with such a relationship will be obtained as a study in fluid mechanics studies From thisstudy indicate that the relationship between Reynolds number the friction factor is which meansthe greater the speed of the major losses will be greater. The lowest value of friction factor at fullvalve opening with Re= 1,91 x 105 to the value f = 1,513 x 10 -2 and the highest value of frictionfactor occurs at the valve opening quarter with Re = 4,30 x 10 4 to the value f= 2,195 x 10-2. Thehighest major with the value of h= 196,67 mm at a speed v= 19,572 m/s (at full valve opening),the lowest rate of major losses on the value of h= 0 (small) at the speed of v = 2,453 m/s.

Keywo rds: internal flow, viscosity, friction factor, Reynolds.

PENDAHULUAN

Perpindahan fluida (cairan ataugas) di dalam sebuah saluran tertutuppada sebuah pipa atau saluran duct,sangat penting dalam kehidupan sehari-hari. Perhatian sejenak pada keadaan disekeliling kita akan menunjukan bahwaterdapat banyak variasi penerapan darialiran pipa. Penerapan-penerapantersebut mencakup mulai dari jalur pipabesar Alaska buatan manusia yang

menyalurkan minyak mentah hampirsejauh 800 mil melintasi Alaska, sampaike sistem pipa alamiah yang kompleks(dan pasti tidak kurang kegunaannya)yang menyalurkan darah keseluruhtubuh kita dan udara keluar masuk paru-paru kita. Contoh-contoh lain termasukpula air pada pipa-pipa di rumah kitadan sistem distribusi yang mengirimkanair dari sumur kota kerumah-rumah.

Banyak selang-selang dan pipa-

pipa menyalurkan fluida hidrolik ataufluida lainnya ke berbagai komponen-komponen kendaraan-kendaraan dan

mesin-mesin. Kualitas udara di dalam

gedung-gedung dijaga pada tingkat yangnyaman dengan distribusi udara yangterkondisi (dipanaskan, didinginkan,dilembabkan/ dikeringkan) melalui suatujaringan pipa atau saluran duct yangrumit. Meskipun sistem-sistem iniberbeda, prinsip-prinsip mekanika fluidayang mengatur gerakan fluida adalahsama.

Distribusi aliran laminer atau

turbulen sangat dipengaruhi daribilangan Reynold. Viskositas gradientekanan dan kekasaran permukaansedangkan untuk menentukan teballapisan batas dipengaruhi oleh panjangpipa, viskositas, kecepatan aliran dankekasaran permukaan (Moelyadi, 2003).

Pada aliran didalam pipa yangcukup panjang (tidak ada efek inlet ataufully developed flow), efek dari batasdinding atau tegangan geser sebanding

dengan kerugian tekanan artinyasemakin panjang dinding semakinbertambah kerugian tekanan kerena




387

faktor gesekan kekentalan fluida. Jugadari hasil penelitian distribusi kecepatanmenunjukan kecepatan pada bataspadat= 0 (tidak slip) atau cocok denganhasil analisa perhitungan (exactsolution). Jadi apabila terjadi slip pada

dinding (kecepatan pada dinding 0)kerugian tekanan menjadi berkurang,tentunya dapat menghematenergi.(Yanuar, 2005).

Tingginya koefisien gesekberpengaruh secara langsung kepadabesarnya penurunan tekanan dan padaakhirnya kepada besarnya energi yangdiperlukan untuk mengalirkan fluida(Yuli, 2006).

METODE PENELITIAN

Penelitian ini dilaksanakan dilaboratorium Mekanika Fluida JurusanTeknik Sipil Universitas tadulako, denganperalatan Bend Aparatus, dilaksanakandalam waktu 3 bulan. Pada bulanpertama dan kedua akan dilakukanpengambilan data dan analisis data.Pada bulan ke tiga adalah penulisanlaporan, bahan penelitian adalah fluida

air. Alat instalasi penelitian yaituapparatus bend, tangki air, pipa uji,pompa, katup, manometer air, tabungukur, stopwatch, termometer danbarometer.

Gambar 1. Instalasi Penelitian

Keterangan gambar :

1. Pipa 6 mm

2. Pipa 10 mm

3. Pipa yang kekasaranya dapat di ubah-ubah.

4. Pipa 16,05 mm

5. Katup buka dan tutup

6. Katup pembesar aliran

7. Katup bola (globe valve)

8. Pipa siku 450

9. Kombining 450

10. Kranpembuka

11. Kran bulat

12. Saringan (strainer)

13. Pipa siku 900

14. Bend

15. Kombining 900

16. Tabung pitot statis

17. Venturi meter

18. Orivice meter

19. Sampel pipa

20. Mercury meter

21. Manometer air

22. Alat pengukur volume

23. Tangki penampung

24. Pompa

25. Tabung pembaca

26. Starter pompa (on/off)

27. Sekrup tanda pembacaan pengukuran

Mulai

Selesai

Variasi Bukaan Katup (n0)

Pengambilan data:Debit & Tekanan

n4 n0= n0 +1

Hitung:

A, Q, V, Re, f, hf

Kesimpulan

hf= F (Re)

h=F v

Y

TID



Kerugian-Kerugian Pada Pipa Lurus Dengan Variasi Debit Aliran (Muchsin)

HASIL DAN PEMBAHASAN

Gambar 2. Grafik hubungan antara bilangan Reynoldsdengan faktor gesekan debit 5 detik

Gambar 3. Grafik hubungan antara bilangan Reynoldsdengan faktor gesekan debit 10 detik

Gambar 4. Grafik hubungan antara bilangan Reynolds

dengan faktor gesekan debit 15 detik

y = 2E-13x2 - 1E-07x + 0.0258R = 1

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0 50000 100000 150000 200000

Friction

faktor

Re

y = 3E-13x2 - 1E-07x + 0.0276

R = 1

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0 50000 100000 150000 200000

Frictionfaktor

Re

y = 3E-13x2 - 1E-07x + 0.0284

R = 1

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0 50000 100000 150000 200000

Frictionfakto

r

Re




389

Gambar 5. Grafik hubungan antara kerugian mayordengan kecepatan debit 5 detik.



y = 71.002x - 87.505

R = 0.9153

-50

0

50

100

150

200

250

4.415 14.274 18.839 19.572

Kerugian

mayor

Kecepatan

y = 70.999x - 89.16

R = 0.9153

-50

0

50

100

150

200

250

2.797 14.497 19.133 17.219

KerugianMayor

Kecepatan

y = 65.335x - 83.335

R = 0.9511

-50

0

50

100

150

200

2.453 14.569 17.17 18.002




390

PEMBAHASAN

Untuk analisis yang lebih

mendalam maka akan dilakukan studiliteratur, apakah hasil penelitian sudahsesuai dengan penelitian-penelitiansebelumnya. Kajian yang pertamaadalah Bilangan Reynolds sebagai fungsi

dari faktor gesekan disini diperolehkesimpulan bahwa faktor gesek akansemakin berkurang dengan kenaikanbilangan Re dan dengan nilai Re yang

makin besar Friction faktor akancenderung stabil, untuk mengetahuinyaapakah kesimpulan yang diambil benarmaka akan dibandingkan hasil ini denganDiagram Moody.

Gambar 8. Diagram Moody




391

Untuk tren dari grafik adalah sudahmendekati, dan dapat disimpulkan bahwahasil penelitian yang dilakukan aliranturbulennya belum sepenuhnya yangartinya berada antara transisi dan

turbulen, yang mengakibatkan hasilgrafiknya bentuknya landai, tidak curambila dilakukan pada daerah turbulensepenuhnya.

Kemudian untuk grafik hubunganantara kerugian mayor dengan kecepatankita akan melakukan pendekatan secaraanalisis apakah grafik tersebut sudahbenar.

=

.......................................

...........14)

Dari rumus ini menunjukan bahwa h V2 (berbanding lurus dengan kudratkecepatan, yang artinya jika nilai h besarmaka nilai kecepatan juga akan menjadibesar. Dari analisis ini menunjukan bahwapenelitian yang kita lakukan sudahmendekati kebenaran.

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulano Hubungan antara bilangan reynolds

dengan faktor gesekan adalahberbanding terbalik yang artinyasemakin besar bilangan Reynoldsmaka akan semakin kecil frictionfaktornya.

o Hubungan antara kecepatan dankerugian mayor adalah berbandinglurus yang artinya semakin besarkecepatan maka kerugian mayor akansemakin besar pula.

o Pada bilangan Re mulai 1,50 x 1052 x 105 nilai faktor gesekancenderung stabil (tidak berubah).

o Hasil penelitian nilai friction faktorterendah terjadi pada bukaan katuppenuh dengan Re= 1,91 x 105

dengan nilai f= 1,513 x 10-2, dan

nilai friction factor tertinggi terjadipada bukaan katup dengan Re=

4,30 x 104 dengan nilai f= 2,195 x10-2.

o Kerugian mayor tertinggi dengannilai h= 196,67 mm padakecepatan v= 19,572 m/s (pada

bukaan katup penuh), kerugianmayor terendah terjadi pada nilaih= 0 (kecil) pada kecepatan v=2,453 m/s.

Sarano Diperlukan bilangan Re yang besar

dalam pendistribusian fluida dengandemikian friction faktor akansemakin kecil sehingga kerugiangesekan dapat dikurangi.

o

Pada peneliti selanjutnya disarankanuntuk menggunakan variasi bilanganRe yang lebih banyak, agar dapatdiperoleh kesimpulan yang lebihtepat.

DAFTAR PUSTAKA

Abubaker A. S., Saib A. Y., & Yasser F. N.,2003, Study of the Separated andTotal losses in Bends, Proceedings

of the International Conference onFluid and Thermal EnergyConversion, Bali, Indonesia.

Arip D. B., 2004, Studi EksperimentalTentang Pengaruh Protituding(Tonjolan) pada Pipa lurusBercabang 450 dan 600 terhadapdistribusi kecepatan dan TekananAliran, ITS, Surabaya.

Bird R. B., Stewart W. E. & Lighfoat E. N.,1994, Transport Phenomena,John Willey & Sons, Singapore,Toronto.

Daily James, W & Harleman Donald R. F.,1996. Fluid Dynamics, AddisonWesley Publishing Company, inc.

MD Bassett, DE Winterbone & RJ Pearson,2001, Calculation of steady flow

pressure loss coefficients for pipe




392

junctions, Proc Instn Mech EngrsVol 215 Part C.

Miller S. Donald., Internal Flow Sistem,Vol-5, In the BHRA Fluid

Engineering Series.

Moelyadi & Franciscus A Widiharsa, 2003,Penentuan distribusi aliran fluidakompresibel di dalam pipa, diakses 12 juni, ITB Central Library2006 [email protected] .

Sularso & haruo Tahara, 2004, Pompadan Kompresor, PT PradnyaParamita, Jakarta.

Schlichting H., 1979. Boundary layerTheory, MC Graw-Hill Bookcompany, New York.

Yuli S.I., 2006, Meredam TurbulensiMembuat Air Mengalir (jauh) lebihcepat, diakses 12 juni 2006,(www.beritaiptek.com.

Thomas K., 1989, Hidraulika, PenerbitErlangga, Jakarta.

White F.M., 1994. Fluid Mechanics, ThirdEdition, Mc Graw-hill BookCompany, New York.

Yanuar, 2006, Efek penambahan zataditif terhadap gesekan fluida,Seminar Nasional Tahunan Teknik

Mesin III, KKE 225.



Variasi Arus Terhadap Kekuatan Tarik dan Bending Pada Hasil Pengelasan SM490 (Awal Shahrani, Alimuddin Sam, Chirulnas)

393

VARIASI ARUS TERHADAP KEKUATAN TARIK DAN BENDING PADA HASIL

PENGELASAN SM490

Awal Syahrani*, Alimuddin Sam**, Chairulnas***

*&** Dosen Jurusan Teknik Mesin, Univ. Tadulako*** Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Univ. Tadulako*Email : [email protected]

Abstract

This study aimed to determine the effect of variations in welding current on tensile strength andbending the steel SM490, with the variation of welding current 140 A, 150 A, and 160 A. Electrodesused were E 7018, with the hem V angle 70o, SMAW welding methods. Tests performed are tensileand bending tests. The research was conducted at the department of materials science laboratorymachine tadulako university engineering faculty. Ultimate tensile strength of welded joints occur at

160 A current variation with an average value of 626.35 MPa tensile stress and the lowest in thegroup of 140 A current variation of 468.85 MPa, and for an extension or tensile strain is highest valueat 160 A by 14.33% and the lowest at 140 A current variation of 9.25%. To the elasticity of thewelding process with a variation of the current value of 140 A bona fide high of 3260.03 MPa and thelowest was at 160 A current variation in the amount of 3040.64 MPa. Highest bending stress valuescontained in the variation of welding current 160 A of 45.069 MPa and the lowest was at 140 Acurrent variation of 40.635 Mpa. Deflection value that occurs in the bending test is highest value at160 A current variation of 34.333 mm and the lowest was at 140 A current variation of 32.77 mm.

Keywords: SMAW, Carbon SteelSM490, Tensile Strength, Bending.

PENDAHULUAN

Salah satu proses penyambunganlogam dengan logam yang lain adalahproses pengelasan, dimana prosespengelasan sangat berhubungan eratdengan energy termal (panas), sehinggadalam prosesnya akan dapat mengubahsifat dasar dari material dasar (basedmaterial ), untuk itu dalam proses

pengelasan perlu diperhatikan beberapaparameter proses pengelasan yangberhubungan dengan kualitas hasil las,seperti pemilihan mesin las, penunjukanjuru las, pemilihan kuat arus, pemilihanelektroda, dan pemilihan jarak pengelasanserta penggunaan jenis kampuh las.

Dalam proses pengelasanpenyetelan besar-kecilnya arus sangatberpengaruh terhadap hasil pengelasanyang diinginkan. Hasil pengelasan yang

diharapkan tidak saja bentuk kampuh

lasnya yang baik, tetapi juga kekuatandari sambungan las yang didapat harusbaik dan kuat. Perbandingan besarkecilnya arus tergantung dari jenis kawatlas yang digunakan, posisi pengelasanserta tebal bahan dasar atau tebal bendakerja yang akan dilas. Besar arus,kecepatan pengelasan, besarnya

penembusan dan jarak pengelasan sertapolaritas listrik mempengaruhi kekuatanhasil lasan dan efisiensi pekerjaan dalamproses pengelasan.

TEORI DASAR

1. Pengertian Las

Definisi pengelasan menurut DIN(Deutsche Industrie Norman) adalahikatan metalurgi pada sambungan logam




394

atau logam paduan yang dilaksanakandalam keadaan lumer atau cair. Dengankata lain, las merupakan sambungansetempat dari beberapa batang logam

dengan menggunakan energi panas.Mengelas adalah suatu aktifitasmenyambung dua bagian logam atau lebihdengan cara memanaskan atau menekanatau gabungan dari keduanya sedemikianrupa sehingga menyatu seperti bendautuh. Penyambungan bisa dengan atautanpa bahan tambah (filler metal) yangsama atau berbeda titik cair maupunstrukturnya.

Pengelasan dapat diartikan denganproses penyambungan dua buah logamsampai titik rekristalisasi logam, denganatau tanpa menggunakan bahan tambahdan menggunakan energi panas sebagaipencair bahan yang dilas. Pengelasan jugadapat diartikan sebagai ikatan tetap daribenda atau logam yang dipanaskan.

Mengelas bukan hanya memanaskandua bagian benda sampai mencair danmembiarkan membeku kembali, tetapimembuat lasan yang utuh dengan caramemberikan bahan tambah atau elektroda

pada waktu dipanaskan sehinggamempunyai kekuatan seperti yangdikehendaki. Kekuatan sambungan lasdipengaruhi beberapa faktor antara lain:prosedur pengelasan, bahan, elektrodadan jenis kampuh yang digunakan.

2. Las Busur Listrik Terlindung

Proses SMAW (Shieled Metal ArcWelding) atau pengelasan busur listrik

elektroda terbungkus. Proses SMAW jugadikenal dengan istilah proses MMAW(Manual Metal Arc Welding). Dalampengelasan ini, logam induk mengalamipencairan akibat pemanasan dari busurlistrik yang timbul antara ujung elektrodadan permukaan benda kerja. Busur listrikyang ada dibangkitkan dari suatu mesinlas.

Elektroda yang dipakai berupa kawatyang dibungkus oleh pelindung berupafluks dan karena itu elektroda las kadang-kadang disebut kawat las. Elektroda

selama pengelasan akan mengalamipencairan bersama-sama dengan logaminduk yang menjadi bagian kampuh las.Dengan adanya pencairan ini maka

kampuh las akan terisi oleh logam cairyang berasal dari elektroda dan logaminduk. Untuk dapat mengelas denganproses SMAW diperlukan baberapaperalatan, seperti mesin las, kabelelektroda dan pemegang elektroda.Peralatan lain yang juga perlu disediakanadalah topeng las (welding mask), sarungtangan dan jas pelindung. ProsesPengelasan SMAW selain mencairkankawat las yang nantinya akan membekumenjadi logam las, busur listrik juga ikutmencairkan fluks.

Karena massa jenisnya yang kecildari logam las maka fluks berada diataslogam las pada saat cair. Kemudiansetelah membeku fluks cair ini menjaditerak yang membentuk logam las. Dengandemikian, fluks cair akan melindungikubangan las selama mencair dan terakmelindungi logam las selama pembekuan.Terak ini nantinya harus dihilangkan daripermukaan logam las dengan

menggunakan palu atau digerinda

3. Besar Arus Listrik

Besarnya arus pengelasan yangdiperlukan tergantung pada diameterelektroda, tebal bahan yang dilas, jeniselektroda yang digunakan, geometrisambungan, diameter inti elektroda danposisi pengelasan. Daerah las mempunyaikapasitas panas tinggi maka diperlukan

arus yang tinggi.Arus las merupakan parameter lasyang langsung mempengaruhipenembusan dan kecepatan pencairanlogam induk. Makin tinggi arus las makinbesar penembusan dan kecepatanpencairannya. Besar arus padapengelasan mempengaruhi hasil las bilaarus terlalu rendah maka perpindahancairan dari ujung elektroda yangdigunakan sangat sulit dan busur listrikyang terjadi tidak stabil. panas yangterjadi tidak cukup untuk melelehkan




395

logam dasar, sehingga menghasilkanbentuk rigi-rigi las yang kecil dan tidakrata serta penembusan kurang dalam. Jikaarus terlalu besar, maka akanmenghasilkan manik melebar, butiran

percikan kecil, penetrasi dalam sertapeguatan matrik las tinggi.

4. Elektroda Las

Mengelas dengan las listrikmemerlukan kawat las (elektroda) yangterbuat dari suatu logam yang dilapisidengan suatu lapisan yang terdiri daricampuran beberapa zat kimia. Elektrodaadalah bagian ujung (yang berhubungandengan bendakerja) rangkaian penghantar

arus listrik sebagai sumber panas.Di dalam las elektroda terbungkus

fluks memegang peranan penting karenaflusk dapat bertindak sebagai :

1. Pemantap busur dan penyebabkelancaran pemindahan butir-butircairan logam.

2. Sumber terak atau gas yang dapatmelindungi logam cair terhadap udara

di sekitarnya.3. Pengatur penggunaan.4. Sumber unsur unsur paduan.

Fluks biasanya terdiri dari bahan-bahan tertentu dengan perbandinganyang tertentu pula. Bahan-bahan yangdigunakan dapat di golongkan dalambahan pemantapan busur. Pembuat terak,penghasil gas, deoksidator, unsur paduandan bahan pengikat. Bahan-bahantersebut antara lain oksida-oksida logam,

karbonat, silikat, fluorida, zat organik,baja paduan dan serbuk besi.Berdasarkan jenis elektroda dan

diameter kawat inti elektroda dapatditentukan arus dalam ampere dari mesinlas seperti pada tabel dibawah ini:

Tabel 1. Spesifikasi arus menurut tipe elektroda dan diameter.

E7018 adalah suatu jenis elektroda yangmempunyai spesifikasi tertentu. Dalampenelitian ini yang dimaksud denganE7018 adalah :

E0:Elektroda las listrik (E7018 diameter4,0 mm)

70:Tegangan tarik minimum dari hasilpengelasan (70.000 Ksi) atau samadengan 492 MPa.

10:Posisi pengelasan (angka 1 berartidapat dipakai dalam semua posisipengelasan).

Diameter Tipe elektroda dan amper yang digunakan

Mm Inch E 6010 E 6014 E 7018 E 7024 E 7027 E 7028

2,5 3/32 - 80-125 70-100 70-145 - -

3.2 1/8 80-120 110-160 115-165 140-190 125-185 140-190

4 3/32 120-160 150-210 150-220 180-250 160-240 180-250

5 3/16 150-200 200-275 200-275 230-305 210-300 230-250

5.5 7/32 - 260-340 360-340 275-375 250-350 275-365

6.3 - 330-415 315-400 335-430 300-420 335-430

8 5/16 - 90-500 375-470 - - -




396

8 :Menunjukkan jenis selaput serbuk besihidrogen rendah dan interval arus lasyang cocok untuk pengelasan.

Gambar 1. Elektroda terbungkus

5. Metalurgi Las

Aspek metalurgi adalah meliputisiklus termal dan pengaruhnya terhadapperubahan struktur mikro serta faktor-faktor yang mempengaruhi sifat mampulas (weldability) dari logam yangdisambung. Kualitas sambungan lasbiasanya dikaitkan dengan kekuatan,ketangguhan atau sifat mekanis lainnya,

maka perlu dibahas hubungan antarastruktur mikro dengan sifat-sifat terhadaptekanan dan kekerasan dari sambunganlas.

Siklus termal akan dapatmenimbulkan perubahan-perubahanmetalurgi yang rumit, deformasi dantegangan-tegangan termal ataupun cacatpada logam las. Perubahan yang palingpenting dalam pengelasan adalahperubahan struktur-mikro yang akan

menentukan sifat-sifat mekanissambungan las. Pada umumnya strukturmikro yang terjadi tergantung padakomposisi kimia dari logam induk, kondisilogam induk seperti geometri atau prosespengerjaan sebelumnya, teknikpengelasan yang diterapkan, sertaperlakuan panas yang diberikan.

Tingkat perubahan mikro strukturyang terjadi disamping dipengaruhi olehfaktor-faktor dari material yang dilas jugatergantung pada temperatur maksimumyang dicapai ketika pengelasan,

waktu/lamanya temperatur itu terjadi dankecepatan pendinginan. Faktor utamayang mengontrol perubahan strukturtersebut adalah besarnya masukan panas(heat input) yang diberikan kepadasambungan logam (termasuk kalau adapemanasan mula). Kecepatan pendinginanmempengaruhi sifat-sifat mekanis sesuaidengan jenis fasa dan butiran logam yangterbentuk. Pendinginan yang cepat

menghasilkan struktur yang kuat, kerasdan kurang ulet.

Pendinginan yang lambatmenghasilkan sifat-sifat sebaliknya.Menahan logam pada temperatur tinggi(di atas temperatur kritis) untuk waktuyang lama dapat menghasilkan strukturdengan butiran yang kasar, namundemikian selama pengelasan berlangsungada bagian logam yang letaknyabersebelahan dengan las berada pada

temparatur tinggi untuk waktu yangsangat singkat. (Santoso, J., 2006)

6. Pengujian kekuatan sambungan

Kekuatan TarikPengujian tarik bertujuan untuk

mengetahui sifat-sifat mekanik danperubahan-perubahannya dari suatulogam terhadap pembebanan tarik sepertitegangan, regangan, dan moduluselastisitas. Pengujian tarik merupakanjenis pengujian yang paling banyak




397

dilakukan karena mampu memberikaninformasi perilaku mekanis material.Pengujian ini umumnya diperuntukan bagipengujian beban - beban statik. Bebantarik tersebut dimulai dari nol dan berhenti

pada beban atau tegangan patah tarik(Ultimate Strenght) dari logam yangbersangkutan.

Beban uji yang telahdinormalisasikan ukurannya dipasangpada mesin tarik, kemudian diberi beban(gaya tarik) secara perlahan-lahan dari nolhingga maksimum. Pengujian tarikdilakukan dengan mesin uji tarik ataudengan universal testing machine.Hubungan antara tegangan dan regangan

pada beban tarik ditentukan denganrumus sebagai berikut.

Dimana:F = Beban (N)

= Luas penampang (mm2)

= Tegangan (N/mm2).Kemudian besarnya regangan

adalah jumlah pertambahan panjang

karena pembebanan dibandingkan denganpanjang daerah ukur (gage length).

Dimana : = Regangan (%).L = Perubahan panjang (mm).Lo = panjang mula-mula (mm).Modulus Elastisitas adalah

perbandingan antara tegangan danregangan dari suatu benda. Besarnya nilai

modulus elastisitas yang juga merupakan

perbandingan antara tegangan danregangan dan dapat dihitung denganpersamaan:

Dimana :E = Modulus elastisitas tarik

(N/m2). = Tegangan (N/m2). = Regangan (%).Lo = panjang mula-mula (mm).L = Perubahan panjang (mm).

Kekuatan BendingUntuk mengetahui kekuatan lentur

(bending) suatu material dapat dilakukan

dengan pengujian lentur terhadapspesimen tersebut. Kekuatan bending ataukekuatan lengkung adalah teganganbending terbesar yang dapat diterimaakibat pembebanan luar tanpa mengalamideformasi yang besar atau kegagalan.Besar kekuatan bending tergantung padajenis spesimen dan pembebanan. Akibatpengujian bending, bagian atas spesimenmengalami tekanan, sedangkan bagianbawah akan mengalami tegangan tarik.

Dalam material logam kekuatantekannya lebih tinggi dari pada kekuatantariknya. Karena tidak mampu menahantegangan tarik yang diterima, spesimentersebut akan patah, hal tersebutmengakibatkan kegagalan pada pengujianmaterial. Kekuatan bending pada sisibagian atas sama nilai dengan kekuatanbending pada sisi bagian bawah.Pengujian dilakukan three point bending.

Gambar 2. Metode three-point Bending

Momen yang terjadi pada material dapat

dihitung dengan persamaan :

M = ........(4)

Sehingga kekuatan bending dapatdirumuskan sebagai sebagai berikut :

................................(5)

Dimana :b = kekuatan bending (Mpa)

P = beban /load (N)L = panjang span / support span (mm)

P

L L

L




398

b = lebar/ width (mm)d = tebal / depth (mm)

METODE PENELITIAN

Proses pengelasan penelitian inidilakukan di PT.POSO ENERGY yangterletak di Desa Sulewana KecamatanPamona Utara Kabupaten Poso sedangkanuntuk Pengujian tarik dan bendingdilakukan di Laboratorium PengujianBahan Jurusan Teknik Mesin FakultasTeknik Universitas Tadulako Palu.

Alat yang digunakan adalah : mesinlas listrik, mesin perkakas (sekrap, gergajidan gerinda), tensil test dan hardnesstest. Bahan yang digunakan SM490 tebal14 mm, elektroda 2,6 E7018. Pengerjaanpenelitian ini dimulai dengan memotongbahan dengan ukuran 270 x 50 mm,kemudian dilakukan pembentukankampuh V dengan sudut 70o . Selanjutnya

dilakukan pengelasan dengan variasi arus140 A, 150 A dan 160 A. Pembentukanspesimen uji dilakukan pada tahapberikutnya, spesimen uji tarik dan

spesimen uji kekerasan dengan standarASTM. Pengambilan data adalah langkahselanjutnya.

Gambar 3. Spesimen uji tarik standar ASME Section IX 462.1

Gambar 4. Spesimen uji bending standar ASME Section IX 462.2

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Pengujian TarikData-data hasil pengujian tarik

pada kelompok raw material dan

kelompok variasi arus pengelasan yangsudah diperoleh kemudian dimasukankedalam persamaan yang ada. Data-datatersebut selanjutnya dapat dilihat padatabel 2 di bawah.




399

Tabel 2. Hasil Pengujian tarik

ParameterSpesimen

Raw Material Arus 150 A Arus 160 A

Tegangan Rata-rata()(Mpa)

418.55 468.85 587.44 626.35

Regangan Rata-rata

()(%) 14.79 9.25 12.04 14.33

Elastisitas Rata rata

(E)(Mpa) 2832.97 3260.03 3192.98 3040.64

Data dari tabel di atas hasil pengujian tarik selanjutnya dimasukan ke dalam diagrambatang seperti dibawah ini:

Gambar 5. Diagram kekuatan tarik

Gambar 6. Diagram regangan




400

Gambar 7. Diagram elastisitas

Hasil Pengujian Bending

Pada data hasil pengujian bendingdiambil dari sample hasil pengujian yanghasilnya berupa grafik yang menunjukanbesarnya harga gaya beban max saatmenekuk. Dari pengujian tekuk tersebutdidapatkan harga gaya beban dan

tegangan lentur maksimum. Dari tiap

variable pengujian terdapat tiga sampelspesimen. Berikut ini merupakan hasil dariperhitungan data yang didapat pada saatpengujian tekuk yang dikelompokkanberdasarkan arus pengelasan.

Tabel 3. Data pengujian bending

Parameter

Spesimen

Raw Material Arus 140 A Arus 150 A Arus 160 A

Defleksi Rata-rata (mm) 34,666 32,77 30,933 34,333

Rata-rata (Mpa) 38,436 40,635 42,484 45,069

Data dari tabel di atas hasil pengujian bending selanjutnya dimasukan ke dalamdiagram batang seperti dibawah ini:

Gambar 8. Diagram uji bending




401

Pembahasan

Berdasarkan hasil pengujian tarikpada tabel 2, hasil kekuatan tarik padabahan SM490 hasil pengelasan SMAWdengan variasi arus adalah :

- Untuk spesimen Raw Materialdidapatkan nilai rata kekuatan tarik(u) =418.55Mpa, regangan/elongasi

() = 14.79 % dan elastisitas (E) =

2832.97 Mpa.

- Untuk spesimen 140 A didapatkannilai rata kekuatan tarik (u) = 468.85Mpa, regangan/elongasi () = 9,25 %dan elastisitas (E) = 3260,03 Mpa,posisi patah terjadi pada daerah HAZ.

- untuk spesimen 150 A didapatkan

nilai rata kekuatan tarik (u)=587.44Mpa, regangan/elongasi () =

12.04 % dan elastisitas (E) = 3192.98

Mpa, posisi patah terjadi pada daerah

HAZ.- untuk spesimen 160 A didapatkan

nilai rata kekuatan tarik (u)=626.35Mpa, regangan/elongasi () =

14.33% dan elastisitas (E) = 3040.64

Mpa, posisi patah terjadi pada daerah

HAZ.

Berdasarkan hasil pengujian tarikpada tabel 3, hasil kekuatan bending padabahan SM490 hasil pengelasan SMAWdengan variasi arus adalah :- Untuk spesimen Raw Material

didapatkan nilai rata kekuatan tarik(b) =38,436Mpa.

- Untuk spesimen 140 A didapatkannilai rata kekuatan tarik (b)=40,635Mpa.

- untuk spesimen 150 A didapatkan

nilai rata kekuatan tarik (b)=42,484Mpa.

- untuk spesimen 160 A didapatkannilai rata kekuatan tarik (b)=45,069Mpa.

Pengujian yang pertama adalahpengujian tarik untuk variasi aruspengelasan 140 A. Nilai kekuatan tarik 140A mempunyai nilai yang paling kecil diantara variasi arus pengelasan yaitu 150 Adan 160 A. Pada kelompok variasi 140 A,

arus yang terjadi terlalu rendah

menyebabkan sukarnya penyalaan busurlistrik dan busur listrik yang terjadi tidakstabil. Panas yang dihasilkan tidak cukupuntuk melelehkan elektroda dan rawmaterials serta penembusan yang terjadi

kurang maksimal.Pengujian yang kedua adalah

pengujian tarik untuk variasi aruspengelasan 150 A. Nilai kekuatan tarik danregangan mempunyai nilai yang yanglebih besar dibanding kelompok variasiarus 140 Amper dan kelompok rawmaterials, tetapi lebih rendah dibandingkelompok 160 A. Pada kelompok 160 A ini,arus yang terjadi cukup stabil dibandingkelompok 140 A dan 150 A, Arus yang

stabil ini menyebabkan penembusan dannyala busur yang baik sehingga denganpanas yang masuk pada 160 A itu cukuptinggi membuat strutur butirnya lebihhalus dan rapat dibanding arus 140 A dan150 A.

dari hasil pengujian bendingdiketahui bahwa nilai untuk 140Amengalami penurunan dibanding denganvariasi arus pengelasan 150 A dan 160 A,hal ini dikarenakan panas yang dihasilkanpada arus 150 A dan 160 A menyebabkanbahan makin ulet sehingga kekuatanbending yang dihasilkan semakin tinggi.Nilai kekuatan bending untuk arus 160 Alebih tinggi dibandingkan dengankelompok spesimen variasi aruspengelasan 140 A dan 150 A, karenasemakin tinggi panas yang masuk dansemakin lama pula pendinginannya makastruktur mikronya makin halus dan rapat,sehingga kekuatan bendingnyameningkat.

KESIMPULANBerdasarkan hasil penelitian tentang

pengaruh variasi arus pengelasan SMAWterhadap kekuatan tarik dan bending padabaja karbon SM 490 dapat disimpulkan :- Pengaruh variasi arus terhadap

kekuatan tarik dan bending adalahsemakin besar arus yang digunakanmaka nilai dari kekuatan tarik danbending semakin naik, demikian pula

sebaliknya.




402

- Semakin besar arus yang digunakanmaka semakin besar pula panas yangditimbulkan yang dapat menimbulkanpeningkatan kekuatan tarik dan

bending bahan hasil pengelasanSMAW.

DAFTAR PUSTAKA

Amin A, 2012, Pengaruh Besar ArusTemper Bead Welding TerhadapKetangguhan Hasil Las SMAWPada Baja ST37, Media Sains, 16 24.

ASME Sections IX, 2002, QualificationStandard For Welding AndBrazing Procedures, Welders,Brazers, And Welding And BrazingOperators, Andeda

Putra DP, 2011, Analisa Hasil PengelasanSMAW Pada Baja Tah

jenis material pahat potong dan run out terhadap kekasaran permukaan benda kerja silinder pada...

Documents