Upload
vocong
View
223
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
III. METODE PENELITIAN
A. Tempat Penelitian
Penelitian sekaligus pengambilan data dilakukan di Laboratorium Produksi dan
Laboratorium Metrologi Universitas Lampung serta Laboratorium Material ITB
Bandung yang meliputi beberapa proses sebagai berikut:
1. Proses pemotongan dan pengukuran jenis material alumunium (Al-Mg-
Si) seri 6063.
2. Proses pembuatan mata pahat.
3. Proses freis material benda kerja.
4. Proses pengeleman dan diberikan beban penekanan
pada material benda kerja.
5. Proses pengujian benda kerja.
6. Proses pengambilan data.
B. Bahan dan Peralatan Penelitian
Adapun dalam penelitian ini penulis menggunakan beberapa peralatan dan bahan-
bahan sebagai berikut:
1. Bahan Penelitian
Dalam penelitian ini, benda uji yang digunakan adalah 48 buah
alumunium (Al-Mg-Si) seri 6063 dengan dimensi benda uji berdasarkan
33
standar ASTM D 905-9803 dengan tebal 19 mm, lebar 44,4 mm, dan
panjang 50,8 mm dengan variasi beban penekanan saat
penyambunganya adalah 6 kg, 9 kg, 12 Kg dan 15 kg. Besarnya beban
penekanan saat penyambungan pada material merupakan variasi
peubahnya, sementara kekasaran permukaan benda kerja pada
penelitian ini merupakan variasi tetapnya dimana dalam penelitian ini
variable-variabel proses pemesinan freis yang digunakan adalah:
kecepatan makan (vf) sebesar 20 mm/menit
kemudian kedalaman potong 1 mm
sementara kecepatan potong (v) bergantung pada putaran poros
utama. Dimana kecepatan putaran poros utama yang digunakan
adalah 500 rpm dan 355 rpm.
Komposisi kimia dari alumunium (Al-Mg-Si) seri 6063 dapat dilihat
pada tabel 3.1 dan gambar geometri benda kerja dari alumunium (Al-
Mg-Si) seri 6063 dapat dilihat pada gambar 3.1 dibawah ini.
Tabel 3.1. Komposisi kimia alumunium (Al-Mg-Si) seri 6063
Komposisi Kimia
Si 0,7
Mg 1,2
Cr 0,25
Sumber : Supardi, 1997
34
Gambar 3.1. Geometri benda kerja berdasarkan standar ASTM D 905-9803.
Sedangkan pahat yang digunakan dalam penelitian ini adalah pahat HSS
konvensional jenis M1. Spesifikasi pahat serta gambar tersebut dapat dilihat pada
tabel 3.2 dan gambar 3.2 dibawah ini:
Gambar 3.2. Pahat freis
35
Tabel 3.2. Spesifikasi pahat
No Spesifikasi Keterangan
1 Jenis High Speed Steel (HSS)
2 Tipe M1
3 Dimensi D = 50 mm, L = 37 mm
4 Jumlah Gigi (z) 8 Buah
5 Sudut Clearence (α) 12o
6 Sudut Rake (γ) 16o
7 Sudut Heliks (λ) 35o
C. Peralatan Penelitian
Dalam melaksanakan penelitian ini, digunakan berbagai macam peralatan yang
terdapat di Laboratorium Produksi dan Laboratorium Material yang bertujuan
untuk membantu dalam penelitian ini antara lain:
1. Mesin freis
Mesin freis yang digunakan adalah mesin freis vertikal yang berfungsi
untuk memotong permukaan benda kerja sesuai dengan ukuran dan
kondisi pemotongan yang akan diteliti. Dari hasil proses freis ini akan
diperoleh perbedaan kekasaran permukaan benda kerja. Gambar 3.3
memperlihatkan gambar mesin freis vertikal/tegak.
36
Gambar 3.3. Mesin freis vertikal/tegak
Spesifikasi mesin freis konvensional tipe universal milling machine
Merk : Milko 12
Type : Vertikal
Buatan : Spain
Komponen mesin :
Meja Permukaan kerja : 800 x 225 mm
T. Slot (3) : 14 mm
Both Side Swivel : 45o
Langkah kerja Longitudinal : 525 mm
Cross : 230 mm
Vertikal : 400 mm
Spindle Standar Taper : ISO – 40
Jumlah Kec. Putar : 12 kecepatan putar
Range : 50 – 1700 rpm
Work Feeds Jumlah feeds : 8 kecepatan
Longitudinal (range) : 18 – 550 mm/min
Motor Motor utama : 1,5 kW
Motor feeds : 0,55 kW
Coolant motor : 0,07 kW
37
2. Gergaji
Alat yang digunakan untuk memotong benda uji dalam penelitian ini
adalah mesin gergaji yang dapat dilihat pada gambar 3.4 .
Gambar 3.4. Mesin gergaji
3. Pencekam benda kerja
Supaya benda kerja tidak bergerak/bergeser pada saat dipotong, maka
digunakan/dibutuhkan pencekam untuk benda kerja. Dimana besarnya
jarak benda kerja maksimal yang dapat dicekam adalah 150 mm. Alat
tersebut dapat dilihat pada gambar 3.5.
Gambar 3.5. Pencekam benda kerja
38
4. Uji kekasaran permukaan (surface tester)
Jenis alat ini digunakan untuk melihat kekasaran permukaan benda kerja
hasil pemesinan apakah sesuai standar kualitas atau tidak. Dimana alat
tersebut diperlihatkan pada gambar 3.6.
Gambar 3.6. Alat uji kekasaran permukaan (Suface Tester)
5. Timbangan digital
Alat ini digunakan untuk mengetahui beban penekanan yang dibutuhkan
dalam penelitian.
Gambar 3.7. Alat timbangan digital.
39
6. Beban yang dibutuhkan
Beban ini digunakan untuk penekanan pada saat penyambungan yaitu 6
kg, 9, kg, 12 kg, 15 kg.
Beban 6 kg Beban 9 kg
Beban 12 kg Beban 15 kg
Gambar 3.8. Variasi beban penekanan
D. Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut :
1. Persiapan bahan
Dalam mempersiapkan bahan disiapkan 48 alumunium (Al-Mg-Si) seri
6063 sebagai benda kerja. Untuk alumunium dilakukan pemotongan
dengan menggunakan mesin gergaji sehingga memiliki ukuran dimensi
dengan panjang 50.8 mm, lebar 44.4 mm, tebal 19 mm dan variasi beban
40
tekanan saat penyambungannya dimana diberikan 4 (empat) variasi beban
tekanan penyambungan sebesar 6 kg, 9 kg, 12 kg dan 15 kg.
2. Proses freis
Mula-mula melakukan pemasangan pahat HSS pada pencekam (arbor)
kemudian alumunium sebagai benda kerja/spesimen diletakkan pada
pencekam yang terdapat pada meja mesin freis secara bergantian. Dimana
pada posisi benda kerja yang dicekam harus memanjang agar saat
pengujian dilakukan, getaran dapat diminimalkan dan benda kerja tidak
bergeser sehingga perlakuan pemotongan pada benda kerja tersebut dapat
dilakukan pada posisinya. Dimana posisi awal dari pengujian
diperlihatkan pada gambar 3.9.
Gambar 3.9. Posisi awal pengujian
Kemudian dilakukan proses pemotongan dengan kecepatan makan (vf)
sebesar 20 mm/menit, kemudian kedalaman potong 1 mm. Untuk
menghasilkan kekasaran permukaan yang diinginkan dengan
menggunakan alat surface tester maka didapatkan nilai kekasaran (Ra)
benda kerja hasil freis dengan range kekasaran 1µm-2µm dan 2µm-3µm.
41
3. Model sambungan
Setelah didapatkan data kekasaran permukaan hasil pengefreisan,
aluminium-aluminium tersebut dikelompokan sesuai dengan range yang
ditentukan. Setelah itu, dua buah aluminium tersebut disambung dengan
metode sambungan tumpang (single lap joint). sesuai dengan range
kekasaran permukaannya. Berikut ini gambar 3.10 menunjukkan metode
sambungan tumpang (single lap joint). Dua buah mateial dan variasi
beban penekanan 6 kg, 9 kg, 12 kg dan 15 kg.
Berikut ini gambar 3.10 menunjukkan metode sambungan tumpang
(single lap joint) dua buah material.
Gambar 3.10. Model sambungan
3/4 in
3/4 in
1 3/4 in
2 in
1/4 in 1/4 in 1 1/2 in
42
4. Proses perekatan/pengeleman
Proses pengeleman dilakukan untuk merekatkan dua buah material
alumunium seri 6063, yang skema pengelemannya ditunjukkan pada
gambar 3.11.
Adapun cara pengeleman yang disesuaikan dengan aturan pemakaian
adalah sebagai berikut:
a. Membersihkan setengah bagian salah satu permukaan material dari
debu dan air.
b. Tekan keluar epoxy dan hardener dalam jumlah yang sama.
c. Aduk epoxy dan hardener hingga merata.
d. Oleskan pada bagian yang telah dibersihkan dan dikeringkan pada
permukaan alumunium.
e. Tempelkan dua buah permukaan yang telah diolesi perekat.
f. Tambahkan beban penekanan (6 kg, 9 kg, 12 kg dan 15 kg).
g. Perekat akan mulai mengeras dalam 5 menit, dan untuk
mendapatkan daya rekat yang maksimal tunggu sampai 16 jam.
Gambar 3.11. Skema pengeleman
Avian Epoxy
43
Gambar 3.12. Dua benda kerja yang telah di rekat tampak atas
Proses pengeleman dilakukan untuk merekatkan material alumunium seri
6063, dimana perekat yang digunakan adalah jenis “Avian” Epoxy yang
dapat dilihat pada gambar 3.13.
Gambar 3.13. “Avian” Epoxy
5. Pengujian spesimen dengan uji geser
Metode pengujian yang dilakukan sesuai dengan standar ASTM D 9053 –
9803 yaitu dengan menggunakan uji geser. Benda uji dijepit pada holder
mesin uji kemudian beban static dinaikkan secara bertahap sampai benda
uji bergeser dan terpisah, besarnya beban dan pertambahan panjang
disambungkan langsung dengan plotter, sehingga diperoleh grafik antara
Alumunium Alumunium
44
beban dan pertambahan panjang. Dari pengujian ini diperoleh tegangan
ultimate geser dan modulus geser bahan. Adapun cara pemasangan
spesimen uji dapat dilihat pada gambar 3.14 berikut:
Gambar 3.14. Pemasangan spesimen uji geser (shearing tool)
6. Pengambilan data uji geser
Pengambilan data yang dilakukan pada pengujian adalah sebagai berikut:
Table 3.3. Data kekuatan hasil uji geser
Kekuat
an
geser
yang
dibutuh
kan
τ (MPa)
Range kekasaran 1-2 μm Range kekasaran 2-3 μm
Beban Penekanan (kg) Beban Penekanan (kg)
6 9 12 15 6 9 12 15
1
2
3
Rata-rata
45
E. Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian
Alur penelitian yang dilakukan digambarkan pada diagram alir berikut ini:
.
Gambar 3.15. Diagram alir penelitian
Pengeleman benda kerja
Persiapan benda kerja dan pahat
Pembuatan benda kerja dan pahat
Hasil Proses Freis
Range Kekasaran
1-2 (µm) dan 2-3 (µm)
Mulai
Beban penekanan
Beban 6 kg
Beban 9 kg
Beban 12 kg
Beban 15 kg
Analisa
Selesai
Data Kekuatan Geser
Simpulan
Pengujian geser