53
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN DAN KEKERASAN MILD STEEL MENGGUNAKAN MESIN BUBUT KONVENSIONAL SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Oleh: GURUH PURWANTO NIM. I 1408529 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2012

PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP

KEKASARAN DAN KEKERASAN MILD STEEL

MENGGUNAKAN MESIN BUBUT KONVENSIONAL

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh:

GURUH PURWANTO

NIM. I 1408529

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2012

Page 2: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

r00T710007,677, €$ts#ilffiRi

ffi_-re

. 200IC0666I?00I896I'dIN'z

I00 Iz08661 9Z?0696I'dINTj^fTS-omom .I

: Zl1(,reqrneldeg

tr1 pflEael ft"*f puq eped lln8uod uesoq tmg uedupeq Ip ue{ueqeuodrp qe1al

t00t70 L66I € I €0z16l'dIN'ffi

l Eurqunquod uesog

62980?II

I00I e0000zs0I I016I'dIN

ffiqalo rmmsrc

TYNOISNflANOX J.NflNfl NISf,IAI hIY)TYNNOCNUIAITSSJS

ATIW NVSYUDIDT NYO NYf,YSYXDT

dY(YHU T,L ,NIHS IN{Ng SflSOUd HNUYCNSd

Page 3: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN DAN

KEKERASAN MILD STEEL MENGGUNAKAN MESIN BUBUT

KONVENSIONAL

Guruh Purwanto

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret

Surakarta, Indonesia

[email protected]

Abstrak

Kualitas permukaan sangat penting dalam proses pembuatan produk.

Kualitas ini dapat dinyatakan dengan tingkat kekasaran permukaan dan kekerasan

permukaan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh proses

burnishing pada kekasaran permukaan dan kekerasan permukaan mild steel

dengan menggunakan mesin bubut konvensional. Parameter burnishing yang

digunakan dalam penelitian ini adalah putaran mesin dan kedalaman penekanan.

Parameter putaran mesin yang digunakan adalah: 130 rpm, 320 rpm, 570 rpm, dan

770 rpm, sedangkan kedalaman penekanan adalah: 0,05 mm, 0,1 mm, 0,15 mm,

0,2 mm. Penelitian ini juga meneliti dampak proses burnishing terhadap

kesejajaran sumbu sebelum dan sesudah proses burnishing. Dalam penelitian ini,

proses burnishing menggunakan roll burnishing sphere berdiameter 19 mm dan R

5,5 mm. Hasil penelitian menunjukan bahwa proses burnishing dapat digunakan

untuk meningkatkan kualitas permukaan. Putaran mesin optimum untuk

kekasaran permukaan tercapai pada putaran mesin 570 rpm untuk semua variabel

kedalaman penekanan. Semakin dalam kedalaman penekanan mengakibatkan

kekasaran permukaan yang semakin halus. Peningkatan putaran mesin dan

kedalaman penekanan tidak berpengaruh terhadap kekerasan permukaan dan

kesejajaran sumbu.

Kata kunci: roll burnishing, surface roughness, surface hardness.

Page 4: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ii

EFFECT OF BURNISHING PROCESS TO ROUGHNESS AND

HARDNESS OF MILD STEEL USING CONVENTIONAL LATHE

Guruh Purwanto

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret

Surakarta, Indonesia

[email protected]

Abstract

The Surface quality is very important in the process of making a product. It

can be indicated by the level of surface roughness and hardness. This research

aim was to investigate the effect of burnishing process on surface roughness and

surface hardness of mild steel using a conventional lathe. Burnishing parameters

used in this research were the spindle speed and the depth of penetration. The

spindle speed parameters used were: 130 rpm, 320 rpm, 570 rpm, and 770 rpm,

while the depth of penetration parameters were: 0.05 mm, 0.1 mm, 0.15 mm, 0.2

mm. This research also investigated the effect of burnishing process to the axis

alignment before and after burnishing process. For the purpose of this research,

burnishing process used burnishing roll with sphere diameter 19 mm and R 5.5

mm. The results of the research showed that burnishing proses could improve the

surface quality. Optimal spindle speed for surface roughness is 570 rpm for all

depth of penetration variables. The increase of depth of penetration would

decreas the surface roughness. The increase of spindle speed and depth of

penetration did not increase the surface hardness and the axis alignment.

Keywords: roll burnishing, surface roughness, surface hardness..

Page 5: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

iii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Allah yang telah melimpahkan segala rahmat dan

hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir penelitian

yang berjudul, ”Pengaruh proses burnishing terhadap kekasaran dan kekerasan

mild steel menggunakan mesin bubut konvensional” dengan baik.

Maksud dari penulisan laporan tugas akhir ini adalah untuk memenuhi

persyaratan dalam penyusunan skripsi. Penulis menyadari bahwa dalam menyusun

laporan tugas akhir ini masih banyak kekurangan, namun berkat bimbingan dan

pengarahan dari Bapak/ Ibu dosen, pada akhirnya penulisan laporan tugas akhir

ini dapat terselesaikan.

Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Tuhan Yesus Kristus yang telah melimpahkan rahmat-Nya sehingga

penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.

2. Maria Novitasari, yang selalu setia mendampingi, menemani, dan

memotivasi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

3. Bapak Didik Djoko Susilo, S.T., M.T., selaku pembimbing I dan juga

Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas

Maret Surakarta yang dengan sabar mengarahkan dan membimbing

sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini.

4. Bapak Budi Santoso, S.T., M.T., selaku pembimbing II yang dengan

sabar mengarahkan dan membimbing sehingga penulis dapat

menyelesaikan laporan tugas akhir ini.

5. Bapak Bambang Kusharjanta, S.T.,M.T., selaku Ketua Program Studi

S1 Non-Reg Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas

Sebelas Maret Surakarta.

6. Bapak Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, S.T., M.T. , selaku Dekan Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

7. Romo Ir. Andreas Sugijopranoto, SJ., S.S., M.Sc., selaku Direktur

ATMI yang telah memberikan segala fasilitas sehingga penulis dapat

menyelesaikan skripsi ini dengan baik.

8. Bapak Y.V. Yudha Samodra, S.T., M.Eng., selaku Pembantu Direktur

Bidang Akademik ATMI yang telah memberikan segala fasilitas

sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.

Page 6: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

iv

9. Bapak Cahyo Budiantoro, S.T., M Eng., selaku KUK TC ATMI yang

telah memberikan segala fasilitas sehingga penulis dapat menyelesaikan

skripsi ini dengan baik.

10. Dosen-dosen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Surakarta, yang telah memberikan ilmu yang bermanfaat bagi penulis

selama ini.

11. Para staf dan karyawan Jurusan Teknik Mesin, atas segala kesabaran

dan pengertiannya dalam memberikan bantuan dan fasilitas demi

kelancaran penyelesaian skripsi ini.

12. Rekan-rekan sesama mahasiswa tugas belajar ATMI di UNS, atas

segala kekompakan dan kerjasamanya dalam menyelesaikan tugas

kuliah bersama.

13. Rekan-rekan kerja TC ATMI yang telah memberikan banyak waktu

luang, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.

14. Semua keluarga besar ATMI atas dukungan dan semangat yang

diberikan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

15. Seluruh pihak-pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu,

atas segala bimbingan, bantuan, kritik dan saran dalam penyusunan

skripsi ini.

Penulis juga menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari

kesempurnaan. Oleh karena itu, saran dan kritik yang bersifat membangun sangat

penulis harapkan.

Surakarta, September 2012

Penulis

Page 7: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

v

DAFTAR ISI

Abstrak ……………………………………………………………………….

Kata pengantar …………………………...…………….…………………..…

Daftar Isi ……………………………………………………………..……….

Daftar Tabel …………………………………………………………………..

Daftar Gambar …………………………………………………………..……

Daftar Lampiran ………………………………………………………………

BAB I PENDAHULUAN ……………………………………………..…...…

1.1 Latar Belakang …………………………………..………..………

1.2 Perumusan Masalah ........................................................................

1.3 Batasan Masalah .............................................................................

1.4 Tujuan .............................................................................................

1.5 Sistematika Penulisan .....................................................................

BAB II LANDASAN TEORI ...........................................................................

2.1 Tinjauan Pustaka .............................................................................

2.2 Material Mild Steel .........................................................................

2.3 Perhitungan Feeding .......................................................................

2.4 Perhitungan Putaran Mesin .............................................................

2.5 Kedalaman Penekanan ....................................................................

2.6 Cairan Pendingin .............................................................................

2.6 Kekasaran Permukaan ....................................................................

2.7 Getaran dan Chatter ........................................................................

2.8 Kekerasan Material .........................................................................

BAB III METODE PENELITIAN ...................................................................

3.1 Diagram Alir Penelitian ..................................................................

3.2 Langkah Penelitian .........................................................................

3.3 Bahan Penelitian .............................................................................

3.4 Roll Burnishing Tool .......................................................................

3.5 Mesin Bubut Colchester Master .....................................................

3.6 Surface roughness Tester ................................................................

3.7 Alat Uji Kekasaran ..........................................................................

3.8 Pengukuran Kesejajaran ................................................................

3.9 Pengamatan Struktur Mikro ............................................................

3.10 Data dan Analisa ...........................................................................

Bab IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................

4.1 Data pengujian ................................................................................

4.2 Analisa Kekasaran Permukaan .......................................................

4,3 Analisa Kekerasan Permukaan .......................................................

4.4 Pengukuran Kesejajaran Sumbu .....................................................

Bab V PENUTUP .............................................................................................

5.1 Kesimpulan .....................................................................................

5.2 Saran ...............................................................................................

Daftar Pustaka ...................................................................................................

i

iii

v

vi

vii

ix

1

1

2

2

2

3

4

4

6

7

8

9

10

11

16

17

21

21

22

23

23

24

25

25

26

27

27

29

29

33

36

38

42

42

42

43

Page 8: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

vi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1

Tabel 2.2

Tabel 2.3

Tabel 4.1

Tabel 4.2

Tabel 4.3

Sifat mekanis baja struktural (www.steelstrip.co.uk, 2012) .

Angka kekasaran menurut ISO atau DIN 4763:1981 (Atedi,

2005) .....................................................................................

Hasil proses permesinan dan kekerasan permukaan Ra

menurut standart DIN 4768 part 2 ( Atedi, 2005 ) ……...

Hasil kekerasan permukaan ( µm) ........................................

Hasil pengukur kekerasan ( HRA ) ………………………..

Perbandingan kesejajaran sumbu antara sebelum proses

burnishing dengan sesudah proses burnishing (skala

0,01mm) ………………………………………………........

7

13

14

33

36

40

Page 9: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

Gambar 2.2

Gambar 2.3

Gambar 2.4

Gambar 2.5

Gambar 2.6

Gambar 2.7

Gambar 2.8

Gambar 2.9

Gambar 2.10

Gambar 2.11

Gambar 3.1

Gambar 3.2

Gambar 3.3

Gambar 3.4

Gambar 3.5

Gambar 3.6

Gambar 3.7

Gambar 3.8

Gambar 4.1

Gambar 4.2

Gambar 4.3

Gambar 4.4

Gambar 4.5

Gambar 4.6

Gambar 4.7

Gambar 4.8

Gambar 4.9

Skema proses burnishing ( Ibrahim, 2009) .......................

Proses penyayatan pada mesin bubut ( Gerling, 1974 ) …

Proses penyayatan pada mesin bubut ( Gerling, 1974 ) …

Kedalaman penyayatan pada mesin bubut (Krar, 2011) ....

Parameter dalam profil permukaan. (Krar, 2011) ..............

Simbol pernyataan spesifikasi permukaan. ( Atedi, 2005)

Cara menghitung kekasaran permukaan (Krar, 2011) .......

Proses pembubutan yang menyebabkan chatter (Ganguli,

2005) ……………………………………………….…….

Berbagai struktur kristal logam (Asm, 1985) …………....

Prinsip pengujian Rockwell (Asm, 1985) ..........................

Urutan prosedur pengujian Rockwell (ASM, 1985) …..…

Diagram alir penelitian ......................................................

Material mild steel .............................................................

Roll burnishing tool .........................................................

Mesin bubut colchester master (Colchester, 1979) ..........

Pengukuran kekasaran permukaan ....................................

Alat uji kekerasan...............................................................

Pengukuran kesejajaran ……..………………..……….…

Mikroskop metalurgi ........................................................

Hasil pengukuran surface roughness tester untuk

pengerjaan benda kerja dengan parameter putaran mesin

130 rpm ..............................................................................

Hasil pengukuran surface roughness tester untuk

pengerjaan benda kerja dengan parameter putaran mesin

320 rpm .........................………………………………….

Hasil pengukuran surface roughness tester untuk

pengerjaan benda kerja dengan parameter putaran mesin

570 rpm ........……………………….…………….………

Hasil pengukuran surface roughness tester untuk

pengerjaan benda kerja dengan parameter putaran mesin

770 rpm .....................……………………….……………

Pengaruh parameter kedalaman penekanan terhadap

kekasaran permukaan pada berbagai parameter putaran

mesin. …………………………………………………….

Pengaruh parameter putaran mesin terhadap kekasaran

permukaan pada berbagai parameter kedalaman

penekanan ………………………………………….……

Pengaruh parameter kedalaman penekanan terhadap

pengukuran kekerasan permukaan pada berbagai

kecepatan putaran. ……………………………………….

Pengaruh parameter kecepatan putaran terhadap

pengukuran kekerasan permukaan pada berbagai

kedalaman penekanan ………..……………………...…...

Foto profil struktur mikro dengan perbesaran 100x …......

4

5

6

10

12

13

15

16

17

18

19

21

23

23

24

25

26

26

27

29

30

31

32

34

35

36

37

38

Page 10: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

viii

Gambar 4.10

Gambar 4.11

Pengaruh putaran mesin terhadap kekasaran permukaan

dan kekerasan permukaan pada parameter kedalaman

penekanan 0,2 mm ……………………………………….

Pengaruh kedalaman penekanan terhadap kekasaran

permukaan dan kekerasan permukaan pada parameter

putaran mesin 770 rpm …………………………………..

39

39

Page 11: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ix

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1

Lampiran 2

Lampiran 3

Lampiran 4

Lampiran 5

Lampiran 6

Lampiran 7

Lampiran 8

Lampiran 9

Hasil pengukuran kekasaran permukaan (µm) pada putaran

mesin 130 rpm …………..…………………………….……

Hasil pengukuran kekasaran permukaan (µm) pada putaran

mesin 320 rpm ………………………………………...……

Hasil pengukuran kekasaran permukaan (µm) pada putaran

mesin 570 rpm ……………………..………………….……

Hasil pengukuran kekasaran permukaan (µm) pada putaran

mesin 770 rpm ……………………..………….……………

Hasil pengukuran kekerasan permukaan (HRA) pada

putaran mesin 130 rpm …………………………….……….

Hasil pengukuran kekerasan permukaan (HRA) pada

putaran mesin 320 rpm ………………………………….….

Hasil pengukuran kekerasan permukaan (HRA) pada

putaran mesin 570 rpm ……………………………….…….

Hasil pengukuran kekerasan permukaan (HRA) pada

putaran mesin 770 rpm ………………………………….…

Tabel propertis baja dan aplikasinya .....................................

45

45

46

46

47

47

48

48

49

Page 12: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu

proses permesinan yang sering dipakai adalah menggunakan mesin bubut.

Kualitas permukaan hasil proses bubut dapat dilihat dari kekasaran

permukaannya. Makin halus permukaannya makin baik kualitasnya, sehingga

cukup beralasan apabila kekasaran permukaan hasil proses bubut diperhatikan.

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kekasaran permukaan pada pengerjaan

mesin dengan menggunakan mesin bubut, antara lain: putaran mesin, feeding,

kedalaman pemakanan, kondisi mesin, bahan benda kerja, bentuk ujung mata

potong, alat potong, pendinginan dan operator.

Untuk meningkatan kualitas permukaan biasa dilakukan dengan proses

gerinda, poles, honing, super finishing, yang dalam prosesnya pengerjaannya

memerlukan tambahan mesin, alat dan biaya. Salah satu proses yang dapat

digunakan untuk meningkatkan kualitas permukaan adalah proses burnishing.

Proses burnishing adalah proses permesinan yang tidak menghasilkan geram,

proses ini merupakan pengerjaan roll dingin. Dengan peningkatkan karakteristik

permukaan dengan deformasi plastis pada bagian permukaan benda kerja.

Keunggulan proses burnishing yaitu: memerlukan waktu yang lebih singkat dan

keahlian operator yang tidak terlalu tinggi. Untuk menghasilkan kualitas yang

baik dan juga menekan biaya, serta meningkatkan effisiensi maka diperlukan

pengoptimalan parameter mesin.

Dengan latar belakang diatas dengan mengetahui parameter mesin yang

tepat, maka dapat dilakukan proses burnishing yang effisien. Penelitian ini

dititikberatkan/ mengkaji proses burnishing untuk mencapai kualitas permukaan

dari mild steel dengan menggunakan faktor putaran mesin dan kedalaman

penekanan, sehingga dapat diperoleh putaran dan kedalaman pemakanan yang

terbaik untuk proses burnishing ini. Sehingga proses burnishing dapat digunakan

sebagai salah satu pilihan pengerjaan permesinan dimana proses gerinda tidak

Page 13: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

2

dapat dilakukan. Dan peningkatan kualitas kekasaran permukaan suatu benda

kerja dapat langsung dicapai hanya menggunakan mesin bubut konvensional saja.

1.2 Perumusan Masalah

Perumusan masalah dalam penelitian ini yaitu ” Bagaimana pengaruh

proses burnishing terhadap kekasaran permukaan, kekerasan permukaan

dan kesejajaran sumbu mild steel dengan menggunakan mesin bubut

konvensional pada pengerjaan permukaan luar benda kerja? ”

1.3 Batasan Masalah

Untuk mendapatkan arah penelitian yang baik, maka penelitian ini

ditentukan batasan-batasan masalah sebagai berikut:

a. Material yang digunakan dalam penelitian ini adalah material mild steel,

material ini secara luas banyak digunakan untuk komponen–komponen

mesin.

b. Objek yang diteliti meliputi kekasaran permukaan, kekerasan

permukaan dan kesejajaran sumbu.

c. Parameter feeding yang digunakan dalam penelitian adalah

0,13mm/putaran

d. Mesin yang digunakan adalah mesin bubut konvensional

COLCHESTER MASTER 2500.

e. Semua proses dalam penelitian menggunakan cairan pendingin

1.4 Tujuan

Adapun tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mengetahui seberapa besar

pengaruh proses burnishing terhadap kekasaran permukaan, kekerasan permukaan

dan kesejajaan material mild steel yang dikerjakan pada proses bubut

konvensional. Hasil penelitian ini, diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai

berikut:

1. Mengetahui pengaruh parameter putaran mesin terhadap kekasaran

permukaan, dan kekerasan permukaan material mild steel.

Page 14: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

3

2. Mengetahui pengaruh parameter kedalaman penekanan terhadap

kekasaran permukaan, dan kekerasan permukaan material mild steel.

3. Mengetahui pengaruh kesejajaran sumbu antara sebelum proses

burnishing dengan setelah proses burnishing pada material mild steel.

Dengan proses burnishing, akan memperpendek proses produksi, sehingga

produksi lebih ekonomis, selain itu permukaan benda kerja yang semakin halus

akan menurunkan koefisien gesek, sehingga akan sangat berguna apabila

digunakan sebagai kompenen yang bergerak pada suatu alat. Peningkatan

kekerasan permukaan akan meningkatkan umur pakai dari komponen tersebut.

1.5 Sistematika Penulisan

Agar penelitian dapat mencapai tujuan dan terarah dengan baik, maka

disusun dengan sistematika penulisan sebagai berikut:

a. Bab I Pendahuluan, berisi tentang latar belakang masalah, perumusan

masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat penelitian, dan

sistematika penulisan laporan penelitian.

b. Bab II Landasan Teori, berisi tentang tinjauan pustaka dari penelitian

yang telah dilakukan sebelumnya yang memiliki hubungan

dengan tema penelitian dan dasar-dasar teori yang mendukung

penelitian yang dilakukan.

c. Bab III Metode Penelitian, berisi tentang alat dan bahan yang

digunakan dalam melaksanakan penelitian, diagram alir

penelitian serta langkah penelitian yang dilakukan.

d. Bab IV Hasil dan pembahasan, berisi tentang pembahasan dari

penelitian ini disertai tabel dan grafik hasil dari penelitian.

e. Bab V Penutup, berisi kesimpulan yang dihasilkan dari penelitian ini

serta saran untuk perbaikan.

Page 15: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

4

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Ibrahim (2009) menjelaskan bahwa proses burnishing adalah proses

permesinan yang tidak menghasilkan geram dan dapat digunakan untuk

meningkatkan kualitas kehalusan permukaan benda kerja dan kekerasan

permukaan benda kerja pada semua jenis logam, seperti ditunjukan pada Gambar

2.1. Penelitiannya menggunakan mesin bubut dengan alat burnishing berupa bola

baja. Parameter Burnishing speed yang digunakan yaitu: 10,5 m/min (111,5 rpm),

29,5 m/min (313 rpm), 60,3 mm/min (640 rpm), 85,7 m/min (910 rpm) dan 116,5

m/min (1236 rpm). Parameter feeding yang digunakan yaitu: 0,03 mm/rev, 0.06

mm/rev, 0,11 mm/rev, 0,17 mm/rev dan 0,21 mm/rev. Burnishing force yang

digunakan yaitu: 80 N, 170 N, 250 N. Untuk mengatur gaya ini supaya konstan,

digunakan torque arm wernch. Dari penelitian ini diperoleh hasil optimum dengan

parameter feeding 0,11 mm/ rev dan burnishing speed 60,3 m/min.

Gambar 2.1 Skema proses burnishing (Ibrahim, 2009)

Sedangkan Thamzihmanii (2007) melakukan penelitian dengan

menggunakan multi-roller burnishing tool dengan menggunakan mesin frais

vertikal. Material yang diteliti adalah non-ferrous metal, meliputi alumunium,

brass, dan copper. Dengan menggunakan parameter putaran poros 607 rpm, 985

rpm, dan 1541 rpm, dengan parameter feeding 95 mm/menit, 130 mm/menit, dan

Page 16: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

5

200 mm/menit dan kedalaman penekanan 0,05 mm, 0,1 mm, 0,15 mm. Dari

penelitian tersebut didapatkan hasil bahwa kualitas permukaan meningkat

bersamaan dengan peningkatan kekerasan permukaan. Hasil yang sama juga

didapatkan oleh Babu (2009) yang melakukan penelitian terhadap pengaruh

internal roller burnishing tool dengan menggunakan mesin bor radial. Penelitian

ini dilanjutkan oleh Stoic (2010) sehingga didapatkan efisiensi dari internal roller

burnishing, yang salah satu hasilnya adalah bahwa kekasaran permukaan benda

kerja selain tergantung pada parameter permesinan juga tergantung pada

kekerasan awal material dan keadaan permesinan awal.

Rochim (2001) menjelaskan proses pembubutan adalah proses pengerjaan

mekanik untuk mengurangi volume material pada benda silindris dengan cara

melakukan penyayatan pada permukaan benda oleh gerakan pahat yang menusuk

berda kerja yang berputar. Proses ini diawali dengan pemasangan benda kerja

pada alat pencekam yang biasa disebut dengan chuck. Alat pencekam ini

menempel pada poros spindle yang umumnya digerakkan oleh motor listrik.

Poros spindel akan memutar benda kerja melalui piringan pembawa

sehingga memutar roda gigi pada poros spindel. Melalui roda gigi penghubung,

putaran akan disampaikan ke roda gigi poros ulir. Oleh klem berulir, putaran

poros ulir tersebut diubah menjadi gerak translasi pada eretan yang membawa

pahat. Akibatnya pada benda kerja akan terjadi sayatan yang berbentuk ulir,

seperti ditunjukan pada Gambar 2.2 dan Gambar 2.3.

Gambar 2.2 Proses penyayatan pada mesin bubut ( Gerling, 1974 )

Page 17: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

6

Gambar 2.3 Proses penyayatan benda kerja ( Gerling, 1974 )

2.2 Material Mild Steel

Baja merupakan salah satu jenis logam ferro dengan unsur carbon (C)

kurang dari 1,7%. Di samping itu baja juga mengandung unsur-unsur lain seperti

sulfur (S), fosfor (P), silikon (Si), mangan (Mn), dan sebagainya yang jumlahnya

dibatasi. Sifat baja pada umumnya sangat dipengaruhi oleh prosentase karbon dan

struktur mikro. Struktur mikro pada baja karbon dipengaruhi oleh perlakuan

panas. Karbon dengan unsur campuran lain dalam baja membentuk karbid yang

dapat menambah kekerasan, tahan gores dan tahan suhu baja. Perbedaan

prosentase karbon dalam campuran logam baja karbon menjadi salah satu cara

mengklasifikasikan baja. Berdasarkan kandungan karbon, baja dibagi menjadi 3

macam yaitu:

1. Baja kabon rendah (low carbon steel) mengandung karbon dalam

campuran baja karbon kurang dari 0,3%. Baja ini bukan baja yang keras

karena kandungan karbonnya yang rendah kurang dari 0,3% C. Baja

karbon rendah tidak dapat dikeraskan karena kandungan karbonnya tidak

cukup untuk membentuk martensit.

2. Baja karbon sedang mengandung karbon 0,3% C – 0,6% C (medium

carbon steel) dan dengan kandungan karbonnya memungkinkan baja

untuk dikeraskan sebagian dengan perlakuan panas (heat treatment) yang

Page 18: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

7

sesuai. Baja karbon sedang lebih keras serta lebih lebih kuat

dibandingkan dengan baja karbon

3. Baja karbon tinggi mengandung 0,6% C – 1,5% C dan memiliki

kekerasan tinggi namun keuletannya lebih rendah, hampir tidak dapat

diketahui jarak tegangan lumernya terhadap tegangan proporsional pada

grafik tegangan regangan. Berkebalikan dengan baja karbon rendah,

pengerasan dengan perlakuan panas pada baja karbon tinggi tidak

memberikan hasil yang optimal dikarenakan terlalu banyaknya martensit

sehingga membuat baja menjadi getas. Sifat mekanis baja juga

dipengaruhi oleh cara mengadakan ikatan karbon dengan besi

Material uji yang digunakan pada penelitian ini adalah baja karbon rendah

yang dipasar disebut dengan Mild Steel (St.37-2). Yang mempunyai kandungan C

= 0,17 % max, Mn = 1.40% max, S = 0.045% dan P = 0.045 %, dan mempunyai

Yield Strength min. = 235 MPa dengan Tensile Strength = 360/520 MPa seperti

ditunjukan pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Sifat mekanis baja struktural (www.steelstrip.co.uk, 2012)

2.3 Perhitungan Feeding

Feeding pada mesin bubut adalah panjang langkah yang dilakukan oleh alat

potong untuk bergerak sepanjang benda kerja untuk setiap satu putaran dari

spindel. Bila dimungkinkan dalam proses pembubutan dilakukan dengan dua cara

pengerjaan, secara roughing cut dan finishing cut. Pemotongan roughing cut

Page 19: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

8

dilakukan dengan tujuan untuk menyayat benda kerja dengan cepat dan banyak,

sehingga kakasaran permukaan tidak begitu diperhatikan. Untuk roughing cut

digunakan feeding yang besar. Sedangkan pemotongan finishing cut, digunakan

untuk memasukan ukuran dari benda kerja dan kualitas permukaan yang baik

dibutuhkan pada proses ini. Untuk pemotongan finishing cut digunakan feeding

yang kecil.

Menurut Rochim (2001) perhitungan feeding dengan menggunakan

persamaan :

Feeding = √

Rz = 6,3 x 10-3

(µm)

r = radius pahat (0,4) mm

Dari data diatas, maka diperoleh nilai feeding ideal sebesar :

Feeding = √

= √

= 0,14 mm/put (ideal)

Untuk penelitian ini digunakan parameter feeding yang ada di mesin,

mendekati perhitungan idealnya yaitu : 0,13 mm/put.

2.4 Perhitungan Putaran Mesin

Cutting speed adalah laju sebuah titik pada benda kerja bergerak melingkar

terhadap alat potong. Sebagai contoh apabila sebuah logam mempunyai CS 62

m/min, maka spindel harus diset selama waktu 1 menit sebuah titik pada benda

akan berputar dengan lintasan sejauh 62 meter.

Menurut Rochim (2001) perhitungan putaran mesin dengan menggunakan

persamaan :

Putaran mesin =

Dimana :

Cs = cutting speed (m/min) Cs Mild Steel = 62 m/min

d = diameter benda kerja (mm) d = 35 mm

sedangkan perhitungan menjadi putaran mesin menjadi:

Putaran mesin =

Page 20: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

9

=

= 548 rpm 570 rpm (disesuaikan dengan mesin)

Apabila Cutting Speed kita ganti menjadi Burnishing Speed, dimana Cs =

Bs, maka persamaan Burnishing Speed menjadi:

Burnishing speed =

Dimana :

Bs = Burnishing speed (m/min)

n = Putaran mesin (rpm)

d = Diameter benda kerja (mm)

Perhitungan burnishing speed untuk putaran mesin 130 rpm, diameter benda kerja

Ø35 mm, adalah :

Burnishing speed =

= 14,29 m/min

Perhitungan burnishing speed untuk putaran mesin 320 rpm, diameter benda kerja

Ø35 mm, adalah :

Burnishing speed =

= 35,19 m/min

Perhitungan burnishing speed untuk putaran mesin 130 rpm, diameter benda kerja

Ø35 mm, adalah :

Burnishing speed =

= 62,67 m/min

Perhitungan burnishing speed untuk putaran mesin 130 rpm, diameter benda kerja

Ø35 mm, adalah :

Burnishing speed =

= 84,67 m/min

2.5 Kedalaman Penekanan

Kedalaman penyayatan adalah ketebalan dari geram yang dihasilkan oleh

alat potong dan setengah dari jumlah total pengurangan benda kerja dalam satu

potong. Pada Gambar 2.4 ditunjukan perbedaan pergerakan alat potong dan total

hasil pengurangan benda kerja. Apabila kedalaman penyayatan adalah 0,125

Page 21: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

10

inchi, maka pengurangan benda kerja adalah 0,25 inchi. Pada proses burnishing

tidak terjadi penyayatan benda kerja, melainkan penekanan benda kerja oleh roll.

Penelitian yang dilakukan oleh Thamzihmanii (2007) yang hanya menggunakan 3

parameter kedalaman penekanan. Pada penelitian ini agar diperoleh data yang

lebih lengkap, maka digunakan 4 parameter kedalaman penekanan yaitu: sebesar

0.05 mm; 0.1mm; 0.15 mm; dan 0.2 mm.

Gambar 2.4 Kedalaman penyayatan pada mesin bubut (Krar, 2011)

2.6 Cairan Pendingin

Pendinginan adalah suatu proses untuk mendinginkan panas yang terjadi

akibat dua benda saling bergesekan. Syarat-syarat pendinginan yang baik

meliputi:

1. Mempunyai daya dingin yang baik. Hal ini akan mengurangi temperatur

penyayatan, meningkatkan umur alat potong dan produksi serta

meningkatkan keakuratan ukuran.

2. Mempunyai daya lumas yang baik. Hal ini akan mencegah menempelnya

logam pada alat potong dan membentuk built-up edge, yang akan

menghasilkan kualitas permukaan yang buruk dan umur pakai alat

potong yang pendek.

3. Mempunyai sifat netral terhadap benda kerja yakni tidak menimbulkan

karat.

4. Stabil, tidak berubah pada saat penyimpanan dan digunakan.

Page 22: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

11

5. Tidak mengganggu kesehatan, tidak menyebabkan iritasi kulit bagi

operator dan tidak berbau.

6. Transparan, sehingga memungkinkan operator tetap dapat melihat benda

kerja secara jelaspada proses permesinan.

7. Memiliki viskositas yang rendah.

8. Tidak mudah terbakar, tidak menimbulkan asap yang tebal dan tidak

lengket pada mesin.

Cairan pendingin akan mendinginkan alat potong dan juga melumasi alat

potong dan benda kerja. Keuntungan menggunakan cairan pendingin adalah

sebagai berikut:

1. Membuat alat potong tidak cepat tumpul dan ini berarti pahat potong

menjadi tahan lama. Penggunaan tool yang semakin lama akan

mengurangi waktu untuk pengasahan dan setting ulang.

2. Pendingin berfungsi untuk mendinginkan alat potong, maka kecepatan

potong yang lebih tinggi dapat digunakan dan waktu yang dibutuhkan

untuk proses permesinan menjadi lebih singkat.

3. Permukaan hasil proses permesinan akan semakin baik dan ketepatan

ukuran dapat tercapai.

4. Mengurangi biaya.

2.7 Kekasaran Permukaan

Pengukuran adalah suatu proses mengukur atau menilai kualitas sesuatu

yang belum diketahui dengan cara membandingkan dengan acuan standar atau

menguji dengan alat. Pada dasarnya ada dua metode pokok pengukuran yaitu

pengukuran langsung dan pengukuran tidak langsung. Pengukuran langsung

adalah pengukuran yang dilakukan secara langsung dengan membandingkan

sesuatu atau benda dengan besaran atau ukuran standar. Pada pengukuran

langsung hasil pengukuran dapat dibaca langsung pada alat ukur yang digunakan,

beberapa alat ukur tersebut adalah surface tester dan dial indikator. Pengukuran

tidak langsung adalah pengukuran yang menggunakan sistem kalibrasi dimana

Page 23: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

12

tidak digunakan standar ukuran secara langsung, namun melibatkan beberapa

komponen pengukuran yang merupakan satu sistem pengukuran.

Setiap proses bubut pasti akan menghasilkan benda kerja dengan kualitas

permukaan tertentu, kualitas kekasaran permukaan yang paling umum adalah

kekasaran rata-rata aritmatik (Ra) sebagai standar kualitas permukaan dari hasil

pemotongan maksimum yang diijinkan. Dimana posisi Ra dan parameter

kekasaran yang lain, bentuk profil, panjang sampel dan panjang pengukuran yang

dilakukan oleh mesin-mesin ukur kekasaran permukaan dapat dilihat seperti pada

Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Parameter dalam profil permukaan (Krar, 2011)

Pada Gambar 2.5 dapat ditunjukan beberapa definisi yaitu:

1. Surface deviation yaitu: adanya perhitungan dari nominal kekasaran yang

berbeda, dari waviness, roughness, flaws, lay, and profile.

2. Waviness adalah ketidakteraturan permukaan yang berdeviasi dari mean

surface dalam bentuk gelombang yang biasanya terjadi karena getaran

pada mesin atau kerja yang umumnya terpisah jauh.

3. Waviness height adalah jarak puncak dan lembah dalam inchi atau mm.

4. Waviness width adalah jarak berturut-turut antara puncak dan lembah

waviness

5. Roughness adalah jarak halus relatif dari ketidakteraturan yang

ditumpangkan pada pola waviness yang disebabkan dari alat potong

Page 24: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

13

dengan feeding mesin. Ketidakteraturan ini lebih sempit dari pola

waviness

6. Roughness height adalah deviasi Ra yang diukur dari garis center dalam

micro inchi atau micrometer.

7. Roughness widht adalah jarak antara puncak paralel kekasaran

permukaan berturut-turut dalam nominal surface inchi atau milimeter.

8. Flaws adalah ketidakterauran yang disebabkan karena scratches, lubang,

retakan, gunung atau cekungan, yang tidak mengikuti pola yang teratur

seperti waviness dan roughness.

Menurut Standar ISO R 1302 ”Method of Indicating surface Texture on

Drawing”. Simbol persyaratan umum dituliskan seperti pada Gambar 2.6

Gambar 2.6 Simbol pernyataan spesifikasi permukaan (Atedi, 2005)

Sedangkan angka kekasaran permukaan roughness number dan panjang sample

standard diklasifikasikan menjadi 12 angka kelas Tabel 2.2.

Tabel 2.2. Angka kekasaran menurut ISO atau DIN 4763: 1981(Atedi, 2005)

Page 25: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

14

Dalam proses pemesinan pada pengerjaan akhir untuk menentukan

permukaan obyek dilakukan dengan proses bubut, menurut Tabel 2.3, kualitas

permukaan yang dihasilkan dimana kekasaran permukaan rata rata aritmatik (Ra)

yang distandarkan harus mencapai nilai antara 0,8 – 6,4 µm (DIN 4768 Part 2).

Tabel 2.3 Tabel hasil akhirnya proses permesinan dan kekerasan permukaan Ra

menurut standart DIN 4768 part 2 (Atedi, 2005)

Alat ukur yang digunakan untuk mrngukur nilai kekasaran permukaan

dalam penelitian ini adalah Mitutoyo surface roughness tester SJ – 2100P. Alat

ukur ini terdiri dari tracer head dan sebuah amplifier. Tracer head terbuat dari

intan yang mempunyai radius 0,0005 in ( 0,013 mm). Rumah tracer head ini

dapat bergerak secara sepanjang benda kerja secara manual dengan tangan

maupun dengan menggunakan motor pengerak (secara otomatis).

Setiap pergerakan dari stylus yang disebabkan kekasaran permukaan akan di

konversikan oleh tracer head menjadi signal elektronik. Signal ini diperkuat oleh

amplifier, sehingga bentuk kekasaran permukaan dapat dibaca menggunakan

Page 26: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

15

mata. Pergerakan ini dapat digambarkan diatas sebuah kertas pencatat sehingga

kita dapat melihat bentuk kekasaran permukaan dengan mudah.

Gambar 2.7 Cara menghitung kekasaran permukaan (Krar, 2011)

Pembacaan nilai kekasaran dapat dilakukan menggunakan rata-rata

aritmatik (Ra) maupun menggunakan akar kuadrat rata-rata (Rq). Gambar 2.7

menunjukkan 13 tempat pengukuran yang mewakili permukaan benda kerja

sepanjang AB. Ketiga belas pengukuran diberi notasi huruf a sampai m.

pengukuran dilakukan terhadap garis tengah CD, baik untuk daerah dibawah garis

maupun diatas garis tersebut. Apabila dihitung menggunakan rata-rata aritmatika

maka semua nilai pengukuran dijumlahkan lalu dibagi dengan banyaknya tempat

yang diukur. Dari gambar 2.7 diperoleh Ra = 18,2 µin (0,716 µm). Untuk

pengukuran Rq, semua nilainya di kuadratkan terlebih dahulu lalu dijumlahkan,

selanjutnya dibagi dengan banyaknya tempat yang diukur, sehingga didapatkan

Rq = 19,9 µin (0,783 µm). secara umum pengukuran Rq akan 1,1 kali lebih besar

dari Ra.

Untuk keakuratan pengukuran kekasaran permukaan, mula-mula indikator

harus dikalibrasikan terlebih dahulu menggunakan test blok referensi yang

disudah dikalibrasikan menggunakan standart American Standards Association

(ASA).

Page 27: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

16

2.7 Getaran dan Chatter

Proses permesinan pada mesin bubut adalah terjadinya gerak relatif antara

pahat dan benda kerja akan menghasilkan variasi geram yang berakibat pada

perubahan gaya sehingga amplitude getaran terus membesar dengan cepat.

amplitude yang membesar akan menimbulkan suara yang melengking yang

berasal dari pahat yang memotong benda kerja. Bertambahnya amplitudo yang

terjadi juga disebabkan karena energi yang dipakai pemotongan akan diserap oleh

sistem. Sistem disini adalah sistem mesin perkakas. Apabila energi yang diserap

lebih besar dari energi yang tersedia maka sistem akan stabil, dan sebaliknya

energi yang diserap lebih kecil dari energi yang tersedia maka sistem menjadi

tidak stabil. Energi yang mengeksitasi getaran tersebut berasal dari proses

pemotongan itu sendiri disebut getaran eksitasi diri atau lebih dikenal chatter.

Dalam permesinan besar batas ini dapat diketahui dengan menaikan lebar geram

atau kedalaman potong sedikit demi sedikit sampai terjadi chatter.

.

Gambar 2.8 Proses pembubutan yang menyebabkan chatter (Ganguli, 2005.)

Chatter terjadi ketika permukaan yang berombak-ombak pada waktu proses

produksi sebelumnya yang menyebabkan variasi gaya potong. pada Gambar 2.8

terlihat proses pembubutan yang memungkinkan alat potong menghadapi titik

yang keras pada permukaan benda karja, sehingga menyebabkan timbulnya

getaran. Hal ini menyebabkan permukaan yang bergelombang dan setelah satu

Page 28: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

17

putaran, alat potong menghadapi gelombang yang disebabkan oleh pembubutan

sebelumnya. Hal ini akan menyebabkan terjadinya variasi gaya potong karena

bervariasinya tebal benda kerja yang akan disayat. Perbedaan tebal benda kerja

yang disayat dari yang terkecil yaitu h0 dan yang terbesar yaitu h0+dy. Chatter

merupakan masalah ketidakstabilan pada proses pemotongan logam. Chatter akan

mengurangi umur pakai dari alat potong dan produktivitas pada proses

manufaktur karena mengganggu fungsi normal dari mesin. Permasalahan ini

cukup menarik perhatian komunitas manufaktur dan menjadi topik yang hangat

pada kalangan akademisi dan industri.

2.8 Kekerasan Material

Hingga saat ini sifat mekanik dari kristal logam telah di diskusikan pada kisi

kristal. Karena kabanyakan logam terdiri dari banyak butir (grains) seperti

ditunjukan pada Gambar 2.9, sifat seperti Yeild Streght ( kekuatan luluh ) dan

ductility sangat dipengaruhi pada stuktur mikronya.

a. Simple Cubic b. Face-centered Cubic c. Body-centered Cubic

d. Hexagonal close-packed e. Three-dimensional simple Cubic

Gambar 2.9 berbagai struktur kristal logam (Asm, 1985).

Page 29: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

18

Pengaruh kedua hal diatas dapat dimengerti dengan mempertimbangkan

gerak dislokasinya. Bila gerak dislokasinya tanpa hambatan, maka kekuatan akan

rendah dan kekerasan material juga akan meningkat seiring peningkatan kekuatan.

Kebalikannya, bila terdapat kendala/hambatan dalam mikrostruktur sehingga

gerak dislokasinya menjadi lambat, hal ini akan mengakibatkan peningkatan

kekuatan. Batas butir memberikan hambatan bagi gerak dislokasi. Seiring dengan

menurunnya ukuran butir, kekuatan logam biasanya meningkat. Kekuatan logam

yang meningkat ini akan juga meningkatkan kekerasan.

Hampir semua pengujian kekerasan menggunakan indenter. Hal ini

dilakukan oleh Brinell, Rockwell, Vickers dan Knoop. Pada awal 1900, J.A

Brinell di Swedia menggunakan bola baja sebagai inderters. Keterbatasan

pengujian Brinell, maka dikembangkan cara pengujian macroindentation yang

lain seperti Vickers test yang dikembangkan oleh R. Smith dan G. Sandland pada

tahun 1925 dan Rockwell test ditemukan oleh Stanley P. Rockwell pada tahun

1919.

Pengujian Rockwell ini berbeda dengan Brinell dan Vickers, karena

Rockwell yang mengukur kedalaman indentasi yang dihasilkan oleh pembebanan

pada indenter, seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.10. Sedangkan Brinell dan

Vickers mengukur diagonal hasil indentasi dan angka kekerasan diukur dengan

membagi beban pada área indentasi.

Gambar 2.10 Prinsip pengujian Rockwell (Asm, 1985)

Page 30: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

19

Pengujian Rockwell merupakan pengujian yang paling banyak

dipergunakan di Amerika Serikat, berikut ini adalah beberapa alasan mengapa

Rockwell menjadi populer dan digunakan secara luas di industri:

1. Pengujian kekerasan Rockwell secara relative sangat mudah dan tidak

membutuhkan kemampuan operator yang tinggi. Hal ini disebabkan

karena pengujian Rockwell sepenuhnya otomatis yang dibutuhkan hanya

tombol start dan sisaya dilakukan oleh mesin.

2. Dengan memilih beban yang berbeda dan juga indenter, kekerasan

Rockwell dapan digunakan hampir semua logam, mulai dari yang lunak

hingga material yang dikeraskan. Angka Rockwell tidak pernah

melampaui 100 pada dial indikatornya. Apabila menginginkan angka 200

atau 300, maka cukup mengganti berat mati beban sehingga skala

pengukuran akan kembali diantara 0 dan 100.

3. Angka kekerasan dapat dibaca dalam hitungan detik dengan konversi

manual maupun dengan setingan otomatis pada alat yang akan

memberikan hasil secara konsisten..

4. Dibandingkan dengan Vickers yang menggunakan optik, pada

pengukuran Rockwell tidak dibutuhkan optik sama sekali, semua hasil

pembacaan langsung dibaca dari kedalaman indenter.

Gambar 2.11 Urutan prosedur pengujian Rockwell (Asm, 1985)

Page 31: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

20

Pada pengujian kekerasan menggunakan metode Rockwell seperti

ditunjukan pada Gambar 2.11. Urutan proses pengukuran indenter Rockwell

adalah sebagai berikut:

1. Pemilihan indenter, diamond indenter atau ball indenter.

2. Radius pada ujung tip dari indenter.

3. P0 Preliminary test force = 10 kgf.

4. P1 Additional Force = 140 kgf.

5. P.total Test Force = P0 + P1 = 10 + 140 =1500 kgf.

6. Kedalaman penekanan indenter pada preliminary test force sebelum

ditambahkan additional force.

7. Penambahan kedalaman penekanan setelah additional force.

8. e = kedalaman permanen pada preliminary test force setelah additional

force dihilangkan, penambahan ini diekspresikan dengan skala 0,002

mm.

9. hasil kekerasan permukaan Rockwell C = 100-e.

Page 32: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

21

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian

Secara lebih terperinci, diagram alir penelitian yang telah dilakukan

ditunjukkan pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian

Data dan Analisa

Pengukuran kekasaran, kekerasan dan

kesejajaran sumbu

Proses burnishing dengan :

putaran spindle 770rpm, 570 rpm, 320 rpm, 130 rpm

kedalaman penekanan 0,05 mm, 0,1 mm, 0,15mm, 0,2 mm

Penyiapan Material Mild

Steel

Pemotongan material

Persiapan mesin (putaran, feeding dan

kedalaman penekanan)

Mulai

Selesai

Kesimpulan

Page 33: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

22

3.2 Langkah Penelitian

Langkah kerja dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Material dipotong dengan gergaji potong dan dibuat dengan dimensi

tertentu (melebihi dimensi ukuran yang akan dipakai).

2. Pre Machine material uji, disini benda kerja yang telah dipotong gergaji

diproses dengan mesin bubut dan dimasukkan ukuran 35 x 110 mm

sebanyak 26 pcs, seperti ditunjukan pada Gambar 3.2.

3. Melakukan proses burnishing dengan menggunakan mesin bubut

parameter feeding tetap yaitu 0,13mm/putaran sedangkan parameter

putaran spindel yang berbeda–beda : 770 rpm, 570 rpm, 320 rpm, dan

130 rpm. Melakukan proses burnishing dengan parameter kedalaman

penekanan yang berbeda-beda yaitu : 0,05 mm, 0,1mm, 0,15 mm dan

0,2 mm. Membersihkan bekas sayatan (chip) yang masih menempel pada

material yang telah di sayat.

4. Mengukur kekasaran permukaan material uji dengan menggunakan

Surface Roughness Tester. Dalam proses ini pengukuran kekasaran

material uji dilakukan pada 3 titik yang berbeda pada satu permukaan,

agar didapatkan hasil yang lebih teliti.

5. Mengukur kekerasan permukaan material uji dengan menggunakan

Hardness Tester. Dalam proses ini pengukuran kekasaran material uji

dilakukan pada 5 titik yang berbeda pada satu permukaan, agar

didapatkan hasil yang lebih teliti.

6. Mengukur kesejajaran permukaan material uji dengan menggunakan dial

indikator. Dalam proses ini dilakukan langsung di mesin pada 4 titik

kuadran material uji. Pengukuran dilakukan secara berurutan sebelum

proses burnishing dan sesudah proses burnishing. Lalu pengukuran di

titik yang sama pada waktu pengukuran pertama.

7. Pengambilan data.

8. Penarikan kesimpulan.

9. Selesai.

Page 34: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

23

3.3 Bahan Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Bengkel Praktek Akademi Teknik Mesin Industri

(ATMI) Surakarta. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Mild steel

dengan dimensi 1,5” x 110 mm sebanyak 26 pcs, seperti ditunjukan pada

Gambar 3.2. Benda kerja dikerjakan dengan sistem pencekaman between centre.

Setelah mengerjakan satu sisi, benda kerja dibalik untuk mengerjakan sisi yang

lainnya. Dengan demikian akan diperoleh kondisi pengerjaan yang sama pada

setiap sisi benda kerja.

Gambar 3.2 Material mild steel

3.4 Roll Burnishing Tool

Alat ini digunakan untuk melakukan proses burnishing, seperti ditunjukan

oleh Gambar 3.3. Pada bagian batang menggunakan mild stell, as untuk roll

menggunakan dowel pin, sedangkan pada bagian roll material dari SPK NL

dengan kekerasan hingga 63 HRC.

Gambar 3.3 Roll burnishing tool

Page 35: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

24

3.5 Mesin Bubut Colchester Master 2500

Untuk pelaksanaan penelitian ini digunakan mesin bubut Colchester Master

2500, seperti ditunjukan pada Gambar 3.4. Mesin ini dipilih karena mesin

konvensional dengan ukuran medium (jarak antara between centre antara 500 mm

hingga 1000 mm), banyak terdapat di bengkel-bengkel bubut di Indonesia.

Gambar 3.4 Mesin bubut colchester master (Master, 1979)

Spesifikasi mesin Cholcester Master 2500 adalah:

Jarak Between Centres : 635 mm

Panjang total mesin : 1605 mm

Lebar total mesin : 890 mm

Tinggi total mesin : 1195 mm

Berat mesin : 1850 kg

Spindel Bore : 40 mm

Swing over cross slide : 210 mm

Daya motor utama : 5 Hp ( 3,73 KW)

Daya pompa cooling : 0,5 Hp (0,373 KW)

Cairan pendingin yang digunakan pada mesin ini adalah Petrachem

Hydrocut APX , dengan perbandingan oli : air = 1 : 40.

Page 36: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

25

3.6 Surface Roughness Tester

Untuk pengecekan kekasaran permukaan digunakan alat Mitutoyo surface

roughness tester SJ – 2100P. Alat ini digunakan untuk mengukur berapa

kekasaran pada suatu permukaan, dengan alat ini akan diperoleh hasil kekasaran

permukaan secara tepat seperti ditunjukan pada Gambar 3.5

Gambar 3.5 Pengukuran kekasaran permukaan

3.7 Alat uji kekerasan

Alat ini digunakan untuk mengukur berapa kekerasan pada suatu

permukaan, dengan alat ini akan diperoleh hasil kekerasan permukaan secara

tepat. Gambar 3.6 menunjukan alat uji kekerasan dengan spesifikasi sebagai

berikut:

Model : HR-150A

NO : 0946

Tahun pembuatan : 2006 .6

Indenter : diamond

Sudut Indenter : 120 derajat.

Preliminary Force : 10 kgf

Additional Force : 50 kgf

Total Force : 60 kgf

Page 37: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

26

Gambar 3.6 Alat uji kekerasan

3.8 Pengukuran Kesejajaran.

Untuk pengukuran kesejajaran dilakukan diatas mesin bubut segera setelah

proses pembubutan dan proses burnishing selesai dilakukan. Pengukuran ini

dilakukan pada 4 titik pengukuran, yaitu pada keempat titik kuadran benda kerja,

dan sepanjang 60 mm dari tepi luar benda kerja. Gambar 3.7 menunjukan proses

pengukuran kesejajaran. Mula-mula benda kerja dibubut, kemudian diukur

kesejajaran sepanjang 60 mm dari ujung benda kerja dengan menggunakan dial

indikator, pada 4 titik pengukuran yang berbeda. Setelah itu dilakukan proses

burnishing. Lalu dilakukan pengukuran kembali pada 4 titik yang sama dengan

proses pembubutan sepanjang 60 mm dari ujung benda kerja dengan

menggunakan dial indikator.

Gambar 3.7 Pengukuran kesejajaran

Page 38: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

27

3.9 Pengamatan Struktur Mikro.

Untuk dapat mengetahui ukuran butir pada struktur mikro logam, perlu

digunakan mikroskop metallurgi seperti ditunjukan pada Gambar 3.8. Alat yang

digunakan adalah Nikon Epiphot 300 lengkap dengan digital imaging. Alat ini

memiliki kemampuan perbesaran mulai dari 50 x; 100 x; 200 x; dan 500x. Dengan

alat tersebut akan didapatkan hasil foto berupa soft-copy lengkap dengan skala

nya. Foto profil struktur mikro dengan perbesaran 100x dan setiap satu strip skala

adalah berjarak 0.01 mm.

Gambar 3.8 Mikroskop metalurgi

3.10 Data dan Analisa

Dari penelitian ini diharapkan dapat diketahui data dan analisa sebagai

berikut :

1. Pengaruh hubungan parameter kedalaman penekanan terhadap kekasaran

permukaan pada berbagai parameter putaran mesin.

2. Pengaruh hubungan parameter putaran mesin terhadap kekasaran

permukaan pada berbagai parameter kedalaman penekanan

3. Pengaruh parameter kedalaman penekanan terhadap pengukuran

kekerasan permukaan pada berbagai kecepatan putaran.

Page 39: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

28

4. Pengaruh parameter kecepatan putaran terhadap pengukuran kekerasan

permukaan pada berbagai kedalaman penekanan.

5. Pengaruh kesejajaran sumbu antara sebelum proses burnishing dengan

sesudah proses burnishing.

Page 40: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

29

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Pengujian

Hasil pengujian yang diperoleh dari percobaan di laboratorium dengan

menggunakan surface roughness tester diperoleh data seperti ditunjukan pada

gambar 4.1 sampai dengan gambar 4.4. Gambar 4.1 merupakan hasil pengukuran

surface roughness tester untuk pengerjaan benda kerja dengan parameter putaran

mesin 130 rpm dengan parameter kedalaman penekanan (KP) yang berbeda-beda.

( a ) KP 0,05 mm ( b ) KP 0,1 mm ( c ) KP 0,15 mm ( d ) KP 0,2 mm

Gambar 4.1 Hasil pengukuran surface roughness tester untuk pengerjaan benda

kerja dengan parameter putaran mesin 130 rpm.

Gambar 4.1(a) menunjukan hasil pengukuran surface roughness tester untuk

pengerjaan benda kerja dengan parameter putaran mesin 130 rpm dan parameter

kedalaman penekanan (KP) 0,05 mm yang menghasilkan pengukuran Ra = 1,783

µm dan Rmax = 11,8 µm. Gambar 4.1(b) menunjukan hasil pengukuran surface

Page 41: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

30

roughness tester untuk pengerjaan benda kerja dengan parameter putaran mesin

130 rpm dan parameter kedalaman penekanan (KP) 0,1 mm yang menghasilkan

pengukuran Ra = 1,191 µm dan Rmax = 8,36 µm. Gambar 4.1(c) menujukan hasil

pengukuran surface roughness tester untuk pengerjaan benda kerja dengan

parameter putaran mesin 130 rpm dan parameter kedalaman penekanan (KP) 0,15

mm yang menghasilkan pengukuran Ra = 1,092 µm dan Rmax = 8,76 µm.

Gambar 4.1(d) menujukan hasil pengukuran surface roughness tester untuk

pengerjaan benda kerja dengan parameter putaran mesin 130 rpm dan parameter

kedalaman penekanan (KP) 0,2 mm yang menghasilkan pengukuran Ra = 1,200

µm dan Rmax = 7,46 µm.

( a ) KP 0,05 mm ( b ) KP 0,1 mm ( c ) KP 0,15 mm ( d ) KP 0,2 mm

Gambar 4.2 Hasil pengukuran surface roughness tester untuk pengerjaan benda

kerja dengan parameter putaran mesin 320 rpm.

Gambar 4.2(a) menujukan hasil pengukuran surface roughness tester untuk

pengerjaan benda kerja dengan parameter putaran mesin 320 rpm dan parameter

Page 42: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

31

kedalaman penekanan (KP) 0,05 mm yang menghasilkan pengukuran Ra = 2,706

µm dan Rmax = 11,1 µm. Gambar 4.2(b) menunjukan hasil pengukuran surface

roughness tester untuk pengerjaan benda kerja dengan parameter putaran mesin

320 rpm dan parameter kedalaman penekanan (KP) 0,1 mm yang menghasilkan

pengukuran Ra = 2,363 µm dan Rmax = 12,3 µm. Gambar 4.1(c) menujukan hasil

pengukuran surface roughness tester untuk pengerjaan benda kerja dengan

parameter putaran mesin 320 rpm dan parameter kedalaman penekanan (KP) 0,15

mm yang menghasilkan pengukuran Ra = 1,135 µm dan Rmax = 8,65 µm.

Gambar 4.2(d) menujukan hasil pengukuran surface roughness tester untuk

pengerjaan benda kerja dengan parameter putaran mesin 130 rpm dan parameter

kedalaman penekanan (KP) 0.2 mm yang menghasilkan pengukuran Ra = 0,920

µm dan Rmax = 7,71 µm.

( a ) KP 0,05 mm ( b ) KP 0,1 mm ( c ) KP 0,15 mm ( d ) KP 0,2 mm

Gambar 4.3 Hasil pengukuran surface roughness tester untuk pengerjaan benda

kerja dengan parameter putaran mesin 570 rpm

Page 43: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

32

Gambar 4.3(a) menunjukan hasil pengukuran surface roughness tester untuk

pengerjaan benda kerja dengan parameter putaran mesin 570 rpm dan parameter

kedalaman penekanan (KP) 0,05 mm yang menghasilkan pengukuran Ra = 1,322

µm dan Rmax = 8,53 µm. Gambar 4.3(b) menunjukan hasil pengukuran surface

roughness tester untuk pengerjaan benda kerja dengan parameter putaran mesin

570 rpm dan parameter kedalaman penekanan (KP) 0,1 mm yang menghasilkan

pengukuran Ra = 1,209 µm dan Rmax = 9,86 µm. Gambar 4.3(c) menujukan hasil

pengukuran surface roughness tester untuk pengerjaan benda kerja dengan

parameter putaran mesin 570 rpm dan parameter kedalaman penekanan (KP) 0,15

mm yang menghasilkan pengukuran Ra = 1,068 µm dan Rmax = 8,95 µm.

Gambar 4.3(d) menujukan hasil pengukuran surface roughness tester untuk

pengerjaan benda kerja dengan parameter putaran mesin 570 rpm dan parameter

kedalaman penekanan (KP) 0,2 mm yang menghasilkan pengukuran Ra = 0,7930

µm dan Rmax = 5,65 µm.

.

( a ) KP 0,05 mm ( b ) KP 0,1 mm ( c ) KP 0,15 mm ( d ) KP 0,2 mm

Gambar 4.4 Hasil pengukuran surface roughness tester untuk pengerjaan benda

kerja dengan parameter putaran mesin 770 rpm

Page 44: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

33

Gambar 4.4(a) menunjukan hasil pengukuran surface roughness tester untuk

pengerjaan benda kerja dengan parameter putaran mesin 770 rpm dan parameter

kedalaman penekanan (KP) 0,05 mm yang menghasilkan pengukuran Ra = 1,741

µm dan Rmax = 9,73 µm. Gambar 4.4(b) menujukan hasil pengukuran surface

roughness tester untuk pengerjaan benda kerja dengan parameter putaran mesin

770 rpm dan parameter kedalaman penekanan (KP) 0,1 mm yang menghasilkan

pengukuran Ra = 2,533 µm dan Rmax = 15,6 µm. Gambar 4.4(c) menujukan hasil

pengukuran surface roughness tester untuk pengerjaan benda kerja dengan

parameter putaran mesin 770 rpm dan parameter kedalaman penekanan (KP) 0,15

mm yang menghasilkan pengukuran Ra = 1,316 µm dan Rmax = 8,95 µm.

Gambar 4.4(d) menujukan hasil pengukuran surface roughness tester untuk

pengerjaan benda kerja dengan parameter putaran mesin 770 rpm dan parameter

kedalaman penekanan (KP) 0,2 mm yang menghasilkan pengukuran Ra = 1,083

µm dan Rmax = 5,61 µm.

4.2 Analisa Kekasaran Permukaan

Dari pengukuran 3 benda kerja untuk masing masing parameter pengujian,

didapatkan rata rata kekasaran permukaan seperti ditunjukkan pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Hasil kekasaran permukaan ( µm )

Putaran

mesin

(rpm)

Kedalaman penekanan (mm)

0,05 0,1 0,15 0,2

130 1,80 1,57 1,46 1,07

320 1,80 1,56 1,31 1,04

570 1,33 1,24 1,08 0,80

770 2,02 1,87 1,59 1,08

Page 45: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

34

Tabel 4.1 menampilkan hubungan parameter kedalaman penekanan terhadap

kekasaran permukaan pada berbagai parameter putaran mesin. ditunjukan pada

Gambar 4.5, sedangkan Gambar 4.6 menunjukan hubungan parameter putaran

mesin terhadap kekasaran permukaan pada berbagai parameter kedalaman

penekanan.

Gambar 4.5 Pengaruh parameter kedalaman penekanan terhadap kekasaran

permukaan pada berbagai parameter putaran mesin.

Gambar 4.5 memperlihatkan pada semua parameter putaran mesin semakin

besar parameter kedalaman penekanan akan menghasilkan kekasaran permukaan

yang semakin halus. Semakin besar kedalaman penekanan maka semakin besar

gaya yang terjadi. Pada hasil pembubutan, terjadi puncak dan lembah karena

proses permesinan. Roll burnishing akan menekan bagian bagian puncak dari

profil tersebut sehingga masuk kedalam. dengan penekanan yang semakin besar

maka bagian puncak yang tertekan juga akan semakin besar dan dalam sehingga

akan menghasilkan permukaan yang semakin halus.

Kedalaman penekanan (mm)

Putaran mesin

(rpm) :

Kek

asar

an p

erm

ukaa

n (

µm

)

Page 46: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

35

Gambar 4.6 Pengaruh parameter putaran mesin terhadap kekasaran permukaan

pada berbagai parameter kedalaman penekanan.

Gambar 4.6 memperlihatkan pada kedalaman penekanan yang sama kualitas

permukaan hasil burnishing ditunjukan dengan menurunnya kekasaran permukaan

benda kerja. Pada semua parameter kedalaman penekanan yang sama kekasaran

permukaan benda kerja semakin menurun mulai dari putaran mesin 130 rpm

hingga pada putaran mesin 570 rpm, tetapi kekasaran permukaan ini meningkat

lagi pada parameter putaran mesin 770 rpm. Kekasaran permukaan terkasar

dihasilkan pada parameter putaran mesin 770 rpm. Dengan semakin tinggi putaran

mesin maka gaya yang ditimbulkan justru semakin kecil. Semakin tinggi putaran

mesin maka waktu kontak antara roll dengan benda kerja akan semakin pendek,

sehingga gaya yang timbul juga semakin kecil.

Dengan meningkatnya kecepatan, kekasaran permukaan semakin menurun

hingga pada putaran mesin 640 rpm, kemudian meningkat lagi seiring dengan

peningkatan kecepatan (Ibrahim, 2009). Benda kerja di bubut dengan parameter

permesinan yang sama, sehingga sangat kecil kemungkinannya terjadi chatter

pada proses pembubutan. Hasil proses burnishing pada putaran 130 rpm hasilnya

semakin halus hingga pada putaran 570 rpm, tetapi pada putaranyang lebih tinggi

yaitu 770 rpm hasilnya justru semakin kasar. Di putaran inilah terjadi chatter.

Parameter untuk hasil optimum adalah kedalaman penekanan 0,2 mm

dengan putaran mesin 570 rpm. Kekasaran permukaan yang hanya di bubut

Putaran mesin (rpm)

Kek

asar

an p

erm

ukaa

n (

µm

)

Kedalaman

penekanan :

Page 47: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

36

mencapai Ra= 3,7 µm, sedangkan hasil dari proses burnishing kekasaran

permukaan rata-ratanya adalah 1,41 µm. Maka penurunan kekasaran permukaan

adalah sebesar 161,6%.

4.3 Analisa Kekerasan Permukaan

Dari proses pengukuran kekerasan permukaan menggunakan Rockwell

hardness tester HR-150A, diperoleh grafik pegukuran seperti pada Tebel 4.2:

Table 4.2 Hasil pengukuran kekerasan (HRA).

Putaran

Mesin

(rpm)

Kedalaman penekanan (mm)

0,05 0,1 0,15 0,2

130 48,61 48,80 49,38 50,80

320 48,73 49,22 49,63 50,87

570 49,10 49,20 49,50 50,83

770 50,30 50,52 53,00 53,17

Gambar 4.7 Pengaruh parameter kedalaman penekanan terhadap pengukuran

kekerasan permukaan pada berbagai kecepatan putaran.

Kek

eras

an m

ater

ial

(HR

A)

Kedalaman penekanan (mm)

Putaran Mesin

(rpm):

Page 48: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

37

Gambar 4.7 memperlihatkan parameter kedalaman penekanan yang semakin

besar akan sedikit meningkatkan kekerasan permukaan. Pada parameter putaran

mesin 130 rpm, 320 rpm, dan 570 rpm, dihasilkan kekerasan permukaan yang

hampir sama pada tiap-tiap parameter kedalaman penekanan. Pada putaran mesin

770 rpm dihasilkan kekerasan permukaan yang sedikit lebih tinggi dibandingkan

parameter putaran mesin yang lain. Kekerasan permukaan tertinggi dihasilkan

pada parameter kedalaman penekanan 0,2 mm dan parameter putaran 770 rpm.

Peningkatan kedalaman penekanan, mengakibatkan peningkatan deformasi

plastis. Peningkatan deformasi plastis akan meningkatkan tegangan tekan sisa

(internal compressive residual stress). Peningkatan tegangan tekan sisa akan

meningkatkan kekerasan permukaan material (Thamizhmanii, 2007). Penelitian

ini menghasilkan peningkatan kekerasan permukaan rata-rata 50,1 HRA atau

peningkatan tersebut adalah 4,4%. Sedikitnya peningkatan kekerasan ini, sehingga

dapat dikatakan proses burnishing tidak terjadi peningkatan kekerasan permukaan.

Putaran mesin (rpm)

Gambar 4.8 Pengaruh parameter kecepatan putaran terhadap pengukuran

kekerasan permukaan pada berbagai kedalaman penekanan.

Gambar 4.8 memperlihatkan pengaruh parameter putaran mesin terhadap

pengukuran kekerasan permukaan pada berbagai kedalaman penekanan. Pada

putaran mesin yang sama dan kedalaman penekanan yang semakin besar

Kedalaman

penekanan:

Kek

eras

an p

erm

ukaa

n (

HR

A)

Page 49: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

38

menghasilkan kekerasan permukaan yang sedikit lebih tinggi. Makin tinggi

putaran mesin menghasilkan kekerasan permukaan yang sedikit lebih tinggi. Pada

parameter kedalaman penekanan 0,2 mm dengan putaran mesin 770 rpm,

menghasilkan kekerasan yang tertinggi.

Gambar 4.9 Foto profil struktur dengan perbesaran 100x

Gambar 4.9 memperlihatkan gambar foto pengamatan profil stuktur mikro

dengan perbesaran 100x. Pada Gambar 4.9(b) memperlihatkan perubahan struktur

mikro yang tidak banyak berubah dibandingkan Gambar 4.9(a). Terlihat sedikit

batas butir ferrit yang mulai hilang atau menyatu. Ukuran perlite (yang berwarna

hitam) menjadi sedikit lebih kecil ukurannya setelah proses burnishing. Hal ini

diakibatkan penekanan oleh roll burnishing yang merubah regangan antar butir.

Perubahan regangan ini tidak cukup untuk membuat struktur mikro baru, sehingga

tidak terjadi penurunnya luas butir yang besar, yang akan menyebabkan

peningkatan kekerasan material. Sedikitnya perubahan struktur mikro ini dapat

dikatakan bahwa tidak terjadi perubahan kekerasan permukaan.

4.4 Analisa kekasaran permukaan dan kekerasan permukaan

Dari hasil pengukuran kekasaran permukaan dan kekessran permukaan

hasilnya coba digabungkan dalam satu grafik seperti ditunjukan pada gambar 4.10

dan 4.11

(a) Tidak di burnishing (b). Di burnishing

Page 50: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

39

Gambar 4.10 Pengaruh putaran mesin terhadap kekasaran permukaan dan

kekerasan permukaan pada parameter kedalaman penekanan 0,2 mm

Gambar 4.10 menunjukkan pengaruh putaran mesin terhadap kekasaran

permukaan dan kekerasan permukaan pada parameter kedalaman penekanan 0,2

mm. Putaran mesin menghasilkan pengaruh yang berbeda terhadap kekesaran

permukaan dan kekasaran permukaan. Meningkatnya putaran mesin tidak

menghasilkan penurunan kekasaran permukaan yang menurun secara linear,

melainkan tercapai nilai optimum pada putaran mesin 570 rpm, sedangkan

peningkatan putaran mesin menghasilkan kekerasan permukaan yang sedikit

meningkat. Pada putaran mesin 770 menghasilkan kekasaran permukaan dan

kekerasan permukaan yang tertinggi. Putaran mesin mempunyai pengaruh yang

cukup besar terhadap kakasaran permukaan tetapi tidak untuk kekerasan

permukaan.

Gambar 4.11 Pengaruh kedalaman penekanan terhadap kekasaran permukaan dan

kekerasan permukaan pada parameter putaran mesin 770 rpm

Page 51: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

40

Gambar 4.11 menunjukan hasil pengaruh kedalaman penekanan terhadap

kekasaran permukaan dan kekerasan permukaan pada parameter putaran mesin

770 rpm. Peningkatan kedalaman penekanan akan menghasilkan penurunan

kekasaran permukaan. Begitu pula dengan kekerasan permukaan yang sedikit

meningkat seiring dengan meningkatnya kedalaman penekanan. Kedalaman

penekanan mempunyai pengaruh yang cukup besar terhadap kakasaran

permukaan tetapi tidak untuk kekerasan permukaan.

4.5 Pengukuran Kesejajaran Sumbu

Dari proses pengukuran kesejajaran sumbu diperoleh data seperti ditunjukan

pada Tabel 4.3.

Tabel 4.3. Perbandingan kesejajaran antara sebelum proses burnishing dengan

sesudah proses burnishing (mm)

Titik Proses

burnish

Jarak titik dari tepi benda kerja (mm) Rata-rata

selisih

(mm) 1 10 20 30 40 50 60

I

sebelum -0,01 -0,03 -0,04 -0,08 -0,11 -0,15 -0,20

sesudah 0,01 -0,02 -0,04 -0,07 -0,11 -0,15 -0,20

selisih 0,02 0,01 0 0,01 0 0 0 0,00325

II

sebelum 0 -0,02 -0,05 -0,08 -0,11 -0,15 -0,20

sesudah -0,01 -0,04 -0,06 -0,09 -0,13 -0,16 -0,20

selisih -0,01 -0,02 -0,01 -0,01 -0,02 -0,01 0 -0,008833

III

sebelum -0,05 -0,08 -0,08 -0,11 -0,14 -0,16 -0,21

sesudah -0,05 -0,06 -0,08 -0,10 -0,13 -0,17 -0,22

selisih 0 0,02 0 0,01 0,01 -0,01 -0,01 0,003667

IV

sebelum -0,04 -0,06 -0,08 -0,10 -0,13 -0,16 -0,21

sesudah -0,05 -0,07 -0,08 -0,11 -0,14 -0,18 -0,21

selisih -0,01 -0,01 0 -0,01 -0,01 -0,02 0 -0,008

Tabel 4.3 menampilkan perbandingan kesejajaran sumbu sebelum proses

burnishing dengan sesudah proses burnishing. Proses burnishing menghasilkan

penyimpangan maksimal 0,008833 mm atau sangat kecil bila dibandingkan

dengan ketelitian mesin, sehingga dapat disimpulkan tidak terjadi

ketidaksejajaran.

Page 52: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

41

Dilakukan pula pengukuran secara silindris dengan menggunakan

mikrometer antara titik I-III dengan titik II-IV, diperoleh data selisih hasil

pengukuran adalah 0,005 mm, sedangkan perubahan diameter benda kerja diukur

pada titik 1 mm dan titik 60 mm, sebelum dengan sesudah proses burnishing

didapatkan selisih terbesar adalah 0,03 mm. Selisih tersebut sangat kecil, sehingga

dapat disimpulkan tidak terjadi ketidakbulatan.

Page 53: PENGARUH PROSES BURNISHING TERHADAP KEKASARAN …/Pengaruh... · Di dalam industri logam sering melakukan proses permesinan. Salah satu proses permesinan yang sering dipakai adalah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

42

BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan

sebagai berikut:

1. Putaran mesin optimun untuk kekasaran permukaan benda kerja tercapai

pada putaran mesin 570 rpm, tetapi putaran mesin tidak berpengaruh

terhadap kekerasan permukaan material mild steel.

2. Semakin dalam kedalaman penekanan akan menghasilkan kekasaran

permukaan yang semakin halus, tetapi kedalaman penekanan tidak

berpengaruh pada kekerasan permukaan.

3. Proses burnishing tidak berpengaruh pada kesejajaran sumbu benda

kerja.

5.2. Saran

Untuk lebih mengembangkan kajian mengenai proses burnishing, maka

variabel gaya penekan yang terjadi dapat dilibatkan dalam penelitian selanjutnya.

Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan alat dynamometer.