III. METODOLOGI PENELITIAN

A. Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Lab.Proses Produksi, CNC dan material teknik

Jurusan Teknik mesin Universitas Lampung untuk pengukuran suhu luaran

vortex tube, proses pembubutan specimen uji dan proses pengukuran keausan

mata pahat.

B. Alat Dan Bahan

Adapun bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah:

1. Material baja karbon rendah ST41 dengan nilai kekerasan 44,70 HRA

(142,50 BHN). Dalam penelitian ini material yang digunakan adalah

panjang 50 cm dan diameter 5,80 cm.

Benda uji pada penelitian ini adalah baja karbon rendah, faktor utama

yang mempengaruhi sifat dari baja karbon adalah kandungan karbon dan

mikrostruktur yang ditentukan oleh komposisi baja, seperti : C, Mn, Si, S

dan P. Material ini mempunyai komposisi yang sesuai dengan sertifikat

material.

52

Tabel 3.1 Komposisi kimia paduan baja ST41

Unsur

Komposisi Kimia (%)

Karbon (C)

Mangan (Mn)

Silikon (Si)

Sulfur (S)

Phospor (P)

0,7 - 0,10

0,3 - 0,6

0,15 - 0,25

0,35

0,03

Gambar 3.1 Benda kerja baja ST41

2. Mata pahat HSS.

Pahat bubut High Speed Steels (HSS) merupakan paduan dari 0,75%-

1,5% Carbon (C), 4%-4,5% Chromium (Cr), 10%-20% Tungsten (W) dan

Molybdenum (Mo), 5% lebih Vanadium (V), dan Cobalt (Co) lebih dari

12% (Childs, dkk, 2000).

Gambar 3.2 Pahat HSS

50 cm

5,8 cm

53

Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah:

1. Mesin bubut

Mesin bubut adalah mesin perkakas yang banyak terdapat dibengkel

produksi. Mesin bubut ini digunakan untuk proses pembubutan specimen.

Gambar 3.3 Mesin Bubut

Spesifikasi mesin ini adalah:

No Deskripsi

1. Jenis Konvensional horisontal

2. Merek Pinocho

3. Tipe S-90/200

4. Tool size 25 x 25 mm

5. Putaran spindel 40–2200 rpm

6. Daya Mesin 4 kW

7. Maks. Turning Diameter 200 mm

54

2. Vortex tube

Digunakan untuk menyuplai udara dingin untuk proses pendinginan pada

dry machining.

Gambar 3.4 Vortex tube Frigid-Xtm

50015 H (Medium)

3. Stopwatch

Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu pemesinan yang dijalankan.

4. Termometer

Digunakan untuk pengukur suhu yang keluar dari vortex tube

5. Mikroskop VB

Mikroskop ini digunakan untuk melihat keausan yang dialami oleh mata

pahat dengan perbesaran 50 kali mikroskop VB .

Gambar 3.5 Mikroskop PEAK (VB)

Tabung vortex tube Saringan

air

Magnet Penyangga Nozzle (pipa semprot

udara dingin)

Katup

(putaran)

55

6. Kompresor

Digunakan untuk menyuplai tekanan udara masuk ke vortex tube,sehingga

menghasilkan udara dingin.

7. Kunci ragum

Digunakan untuk penguncian specimen dan mengatur posisi pahat pada

mesin bubut.

8. Jangka sorong

Jangka sorong digunakan untuk mengukur diameter benda kerja sebelum

dan setelah pemesinan pada tiap fase

C. Prosedur Penelitian

Prosedur penelitan pada tugas akhir ini tebagi menjadi beberapa tahapan

antara lain sebagai berikut :

1. Persiapan Spesimen

Pada tahapan ini dilakukan pembuatan specimen base material sesuai

demensi pada gambar :

Gambar 3.6 Baja ST41

Ada pun langkah-langkah pembuatan base material adalah sebagai berikut:

a. Mengalibrasi alat ukur panjang berupa jangka sorong.

50 cm

5,8 cm

56

b. Mengukur dan menandai material sesuai dimensi base material.

c. Memotong material yang telah ditandai pada poin b menggunakan

gergaji.

2. Instalasi vortex tube

Pada tahapan ini dilakukan instalasi vortex tube berupa penyambungan

antara kompresor, pressure gauge dan vortex chamber ke mesin bubut.

Gambar 3.7 Instalasi Vortex Tube

3. Mengukur suhu luaran vortex tube

Pada tahapan ini berjutuan untuk mendapatkan data suhu luaran vortex

tube yang dipengaruhi oleh variasi tekanan udara input vortex chamber.

Proses pengukuran suhu dilakukan sebanyak 3 kali menggunakan

termometer pada masing-masing variasi tekanan udara input.

Adapun langkah yang perlu dilakukan adalah sebagai berikut :

sambungan udara masuk

Penyaringan & nozzle

Tabung vortex tube

57

a. Melakukan pengukuran suhu luaran pada votex tube pada variasi

tekanan input (P.gauge) sebesar 5,6 dan 7 bar.

b. Melakukan pengukuran suhu luaran pada bukaan katup vortex tube

dengan putran 360o,720

o,1080

o.

c. Melakukan pengukuran kembali pada poin a dan b, sebanyak 3 kali

untuk tiap tekanan udara input.

d. Untuk semua data hasil pengukuran dicatat dalam tabel sebagai

berikut:

Tabel 3.2 Pengukuran suhu udara panas keluaran vortex tube

No

Katup

(Putaran)

(Vortex Tube)

Parameter Tekanan

Pada Kompresor

(bar)

Udara panas

(oC)

Rata-rata

1 1 (360o)

5

6

7

2 2 (720o)

5

6

7

3 3 (1080o)

5

6

7

58

Tabel 3.3 Pengukuran suhu udara dingin keluaran vortex tube

No

Katup

(Putaran)

(Vortec Tube)

Parameter Tekanan

Pada Kompresor

(bar)

Udara dingin

(oC)

Rata-

rata

1 1 (360o)

5

6

7

2 2 (720o)

5

6

7

3 3 (1080o)

5

6

7

4. Proses pembubutan specimen

Pada Tahapan ini dilakukan Proses pembubutan specimen dilakukan

dengan kecepatan spindle 625 rpm, yang digunakan untuk memproses

pembubutan benda kerja dengan hasil atau bentuk penampang lingkaran

atau benda kerja berbentuk silinder, menggunakan udara pendingin (dry

machining) sebagai bendingin mata pahat.

Pelaksanaan penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh

parameter pemotongan terhadap hasil dari kemasan permukaan dengan

menggunakan vortex tube, dengan tahapan pelaksanaan sebagai berikut:

59

a. Melakukan uji jalan (set up) mesin bubut.

b. Menguji kemampumesinan dengan parameter potong pada kondisi

ekstrem

c. Menentukan kondisi pemotongan (v / a,f,d).

d. Meningkatkan pemesinan (pembubutan kering) ortogonal dengan

menggunakan pahat HSS benda kerja baja ST41 sebanyak tiga fase

untuk tiap kondisi pemotongan yang ditentukan.

e. mengamati dan menganalisa kondisi mata pahat dari tiap kondisi

pemotongan.

f. Mengumpulkan data hasil penelitian berupa waktu pemesinan dan

gambar pahat pada kondisi pemotongan.

g. Menentukan ragam kegagalan dan mekanisme aus yang terjadi pada

pahat.

5. Pengukuran keausan

Pada tahapan ini dilakukan pengukuran keausan mata pahat yang terjadi

pada proses pembubutan berupa pengukuran dimensi-dimensi yang

merupakan indikator penentu keausan menurut studi pustaka yang ada

menggunakan alat ukur mikroskop guna memperoleh dimensi yang lebih

akurat. Pada tiap-tiap pengukuran dimensi mata pahat dilakukan

pengukuran sebanyak 3 kali guna memperoleh hasil pengukuran yang

lebih akurat dan meminimalisir error.

60

Adapun langkah-langkah pengukuran dimensi keausan mata pahat adalah

sebagai berikut :

a. Kalibrasi mikroskop.

b. Pengukuran keausan mata pahat pada suhu vortex tube dengan

keluaran suhu optimum, maxsimum dan tanpa menggukan pedingin

dengan kecepatan putar mesin bubut standar untuk mengetahui

panjang umur pahat. Adapun keausan mata pahat dengan kedalam

0,3mm sesuai dengan studi pustaka yang ada.

Gambar 3.8 Keausan Mata Pahat

c. Semua data hasil pengukuran ditabulasi ke dalam tabel sebagai berikut:

61

Tabel 3.4 Pengukuran keausan mata pahat

No Suhu

Keausan

mata

pahat

Kecepatan

Potong/ v

Gerak

Makan/f

Kedalaman

potong/a

Panjang

Umur

Pahar

(mm) (m/min) (mm/rev) (mm) (menit)

1. ± 27oC (Suhu ruangan) 0,3 88,39 0,11 2

2.

± 14,67oC ( Katup I

Vortex Tube)

0,3 88,39 0,11 2

3.

± 18,5oC ( Katup II

Vortex Tube)

0,3 80,46 0,11 2

± 21,16oC ( Katup III

Vortex Tube)

0,3 72,61 0,11 2

62

D. Diagram Alir Penelitian

A

Pengukuran keausan mata pahat

tanpa pendingin dan menggunakan

pendingin vortex tube

Mulai

Pengajuan tema penelitian

dan penelusuran literatur

Survey ketersediaan alat :

• Vortex Tube

• Mesin bubut

• Mikroskop, dll

Penyediaan bahan :

• Baja ST41

• Pahat HSS

Proses Pembubutan :

Kondisi Pemotongan :

- v = 88,39 m/menit, 80,46 m/menit,

72,61 m/menit - f = 0,11 mm / rev

- a = 2 mm

Unjuk Kerja Vortex tube :

- Mengatur bukaan katup pada vortex tube

- Mengatur Tekanan kompresor, 5,6, dan 7 bar

Kalibrasi thermometer pada vortex tube :

- Suhu udara dingin

- Suhu udara panas

63

Gambar 3.9 Diagram alir (flow chart) penelitian

Foto Pengujian Keausan Mata Pahat

Data hasil pengujian

Analisa data dan Pembahasan

Simpulan dan Saran

Selesai

A