analisis kekasaran permukaan dan kebulatan …digilib.unila.ac.id/54910/3/skripsi tanpa bab...

ANALISIS KEKASARAN PERMUKAAN DAN KEBULATAN PADA

PEMESINAN DRILL PADUAN MAGNESIUM MENGGUNAKAN

METODE TAGUCHI

(Skripsi)

Oleh

RIZKY RAHMADANI

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2018

i

ABSTRAK



METODE TAGUCHI

Oleh

RIZKY RAHMADANI

Magnesium adalah salah satu logam yang mempunyai kelebihan yaitu memiliki

densitas ringan dan mampu mesin yang baik, sehingga membuat magnesium

sekarang semakin dikenal luas di bidang industri manufaktur seperti bidang

otomotif dan biomedik. Namun magnesium sangat mudah menyala karena

magnesium memiliki titik nyala yang rendah dan reaktif terhadap oksigen. Selain

dari aspek suhu pemesinan, hal yang harus diperhatikan juga yaitu pada aspek kekasaran

permukaan karena dapat mempengaruhi koefisien gesek dari suatu komponen apabila

komponen tersebut dipasangkan dengan komponen lainnya. Tujuan dari penelitian ini

adalah untuk mendapatkan parameter yang menghasilkan nilai kekasaran dan

kebulatan terbaik dan untuk mendapatkan parameter yang paling berpengaruh terhadap

kekasaran dan kebulatan pada pemesinan drill paduan magnesium. Pada penelitian ini

dilakukan pemesinan drill mengunakan metode Taguchi dengan kondisi pemesinan drill

yaitu kecepatan putar (n); 405 rpm dan 890 rpm, gerak makan (f); 0,1 mm/rev dan 0,3

mm/rev, point angle; 45º dan 65º, lubrikan; tidak menggunakan dan minyak kelapa sawit.

Jenis pahat yang digunakan adalah pahat twist drill HSS dengan diameter 12 mm. Hasil

ANOVA menunjukkan bahwa parameter yang memberikan pengaruh signifikan

terhadap kekasaran permukaan adalah lubrikan dengan nilai P 0,003 dan nilai F

86,98, diikuti oleh kecepatan putar dengan nilai P 0,031 dan nilai F 14,86.

Sedangkan parameter yang memberikan pengaruh signifikan terhadap kebulatan

adalah lubrikan dengan nilai P 0,025 dan nilai F 17,51. Penggunaan kecepatan putar

yang tinggi yaitu 890 rpm, gerak makan yang rendah yaitu 0,1 mm/rev, point angle

yang besar yaitu 65° dan lubrikan dengan MQL minyak kelapa sawit memberikan

hasil kekasaran permukaan dan kebulatan lubang yang terbaik.

______

Kata kunci: Magnesium AZ31, pemesinan drill, kekasaran permukaan, kebulatan,

metode Taguchi

ii

ABSTRACT

ANALYSIS OF SURFACE ROUGHNESS AND ROUNDNESS IN

DRILL MACHINING OF MAGNESIUM ALLOY USING

TAGUCHI METHOD

By

RIZKY RAHMADANI

Magnesium is one of the metals that has the advantages of having light density and

good machineability, making magnesium more famous in manufacturing industries

such as the automotive and biomedical fields. But magnesium is very flammable

because magnesium has a low flash point and reactive to oxygen. Apart from

machining temperature aspects, the aspect of surface roughness must also be

considered because it can affect the coefficient of friction of a component if the

component is paired with other components. The purpose of this study is to obtain

parameters that produce the best roughness and roundness values and to get the

parameters that most influence the roughness and roundness in the machining drill

alloy magnesium. In this study drill machining using the Taguchi method with drill

machining conditions is rotational speed (n); 405 rpm and 890 rpm, feed motion (f);

0,1 mm/rev and 0,3 mm/rev, point angle; 45º and 65º, lubricant; not use and palm

oil. The type of tool used is HSS twist drill with a diameter of 12 mm. The ANOVA

results show that the parameters that have a significant effect on surface roughness

are lubricants with P value of 0,003 and F value of 86,98, rotational speed with P

value of 0,031 and F value of 14,86. While the parameters that have a significant

effect on the roundness are lubricants with P value of 0,025 and F value of 17,51.

The use of high rotating speed is 890 rpm, low feed motion is 0,1 mm/rev, large

point angle is 65° and palm oil lubricant with MQL gives the best surface roughness

and roundness results.

______

Key words: Magnesium AZ31, drill machining, surface roughness, roundness,

Taguchi method



METODE TAGUCHI

Oleh

RIZKY RAHMADANI

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar

SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Lampung

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2018

iv

Judul Skripsi : ANALISIS KEKASARAN PERMUKAAN DAN

KEBULATAN PADA PEMESINAN DRILL

PADUAN MAGNESIUM MENGGUNAKAN

METODE TAGUCHI

Nama Mahasiswa : Rizky Rahmadani

Nomor Pokok Mahasiswa : 1315021059

Program Studi : Teknik Mesin

Fakultas : Teknik

MENYETUJUI

1. Komisi Pembimbing

Dr. Gusri Akhyar Ibrahim, S.T., M.T. Ir. Arinal Hamni, M.T.

NIP 19710817 199802 1 003 NIP 19641228 199603 2 001

2. Ketua Jurusan Teknik Mesin

Ahmad Su’udi, S.T., M.T.

NIP 19740816 200012 1 001

v

MENGESAHKAN

1. Tim Penguji

Ketua Penguji : Dr. Gusri Akhyar Ibrahim, S.T., M.T. ____________

Anggota Penguji : Ir. Arinal Hamni, M.T. ____________

Penguji Utama : Dr. Ir. Yanuar Burhanuddin, M.T. ____________

2. Dekan Fakultas Teknik

Prof. Drs. Suharno, M.S., M.Sc., Ph.D.

NIP 19620717 198703 1 002

Tanggal Lulus Ujian Skripsi: 11 Desember 2018

vi

PERNYATAAN PENULIS

SKRIPSI INI DIBUAT SENDIRI OLEH PENULIS DAN BUKAN HASIL

PLAGIAT SEBAGAIMANA DIATUR DALAM PASAL 36 PERATURAN

AKADEMIK UNIVERSITAS LAMPUNG DENGAN SURAT KEPUTUSAN

REKTOR NO.458/UN26/DT/2016.

YANG MEMBUAT PERNYATAAN

RIZKY RAHMADANI

NPM. 1315021059

vii

RIWAYAT HIDUP

Penulis bernama Rizky Rahmadani, dilahirkan di

Prabumulih Sumsel pada tanggal 17 Januari 1996 dari

pasangan Rizal Sinarta, S.Pd. dan Rohasada (Almh), Erlen

Srijaya, S.Ag. Penulis adalah anak kedua dari empat

bersaudara yaitu kakak Ridho Anggie Pranata, S.T., adik

Rizka Damaiati dan Rasikah Aqiila Sausan Renasya.

Penulis menyelesaikan Pendidikan Sekolah Dasar di SDN 11 Prabumulih tahun

2007, Pendidikan Sekolah Menengah Pertama di SMPN 2 Prabumulih tahun 2010

dan Pendidikan Sekolah Menengah Atas di SMAN 7 Prabumulih tahun 2013.

Pada tahun 2013 penulis terdaftar sebagai mahasiswa Teknik Mesin Fakultas

Teknik Universitas Lampung melalui jalur SBMPTN. Selama menjadi mahasiswa,

penulis aktif dalam organisasi Himpunan Mahasiswa Teknik Mesin (HIMATEM)

Universitas Lampung di bidang Kreativitas pada periode 2014-2015 dan 2015-

2016. Pada tahun 2016, penulis melaksanakan Kerja Praktik di PT. Bukit Asam

(Persero) Tbk. Tanjung Enim dengan judul “Analisa Kerusakan Shaft Pada Drive

Pulley BW 1200 di Satuan Kerja Bengkel Utama PT. Bukit Asam (Persero) Tbk.

Tanjung Enim Sumatera Selatan” Pada tahun 2018, penulis menjadi asisten

praktikum Mesin Perkakas Produksi dan melakukan penelitian di bidang

konsentrasi Produksi dengan judul “Analisis Kekasaran Permukaan dan Kebulatan

Pada Pemesinan Drill Paduan Magnesium Menggunakan Metode Taguchi” dengan

bimbingan Bapak Dr. Gusri Akhyar Ibrahim, S.T., M.T., Ibu Ir. Arinal Hamni, M.T.

dan Bapak Dr. Ir. Yanuar Burhanuddin, M.T.

viii

MOTTO

“Barang siapa yang yang bertakwa kepada Allah, niscaya Dia akan membukakan

jalan keluar baginya dan memberinya rezeki dari arah yang tidak disangka-

sangkanya” (QS. At-Talaq: 2-3)

“Dan tidaklah Aku ciptakan jin dan manusia melainkan untuk beribadah

(bertauhid) kepadaKu” (QS. Az-Zariyat: 56)

“Dan tiadalah kehidupan dunia ini melainkan senda gurau dan main-main. Dan

sesungguhnya akhirat itulah yang sebenarnya kehidupan, sekiranya mereka

mengetahui” (QS. Al-‘Ankabut: 64)

“Maka barang siapa yang mengerjakan kebaikan seberat zarrah, niscaya dia akan

melihat balasannya, dan barang siapa mengerjakan kejahatan seberat zarrah,

niscaya dia akan melihat balasannya” (QS. Al-Zalzalah: 7-8)

“Jika Allah menolongmu, maka tidak ada yang dapat mengalahkanmu”

(QS. Ali ‘Imran: 160)

“Aku tidak takut doaku ditolak tapi yang lebih aku takutkan aku tidak diberi

hidayah untuk terus berdoa” (Umar Bin Khattab)

“Jika kamu tidak dapat menahan lelahnya belajar, maka kamu harus sanggup

menahan perihnya kebodohan” (Imam Syafi’i)

“Biasakanlah yang benar. Bukan membenarkan kebiasaan”

Tidak semua adat dan kebiasaan itu benar. Tapi AL QUR’AN dan SUNNAH

sudah pasti benar

“Campakkan kecerdasan anda apabila sudah berhadapan dengan perkataan Allah

dan perkataan Rasulullah, tak mungkin kecerdasan anda melebihi kebenaran Allah

dan melebihi kebenaran Rasulullah”

“Celaan manusia tidak akan merendahkan kita disisi Allah dan pujian manusia

tidak akan membuat derajat kita menjadi tinggi di sisi Allah”

كيف ا خاف من ا لفقر و انا عبد ا لغير

“Bagaimana aku takut miskin sedangkan aku adalah hamba dari yang maha kaya”

“When all things went dark and you search for a light to see things clearly. That

light is HIDAYAH, you don’t wait it, you search for it”

ix

SANWACANA

Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Bismillahirrahmanirrahim, segala puji bagi Allah هلالج لج yang selalu

memberikan rahmat dan hidayah-Nya kepada penulis sehingga penulis selalu

mendapat kelancaran dan kemudahan dalam penulisan skripsi ini. Shalawat serta

salam selalu tercurahkan kepada junjungan Nabi besar kita Nabi Muhammad ملسو هيلع هللا ىلص,

serta para keluarga dan sahabat Nabi hingga akhir zaman.

Alhamdulillahirabbil’alamin, akhirnya penulis dapat menyelesaikan

penulisan skripsi ini sebagai salah satu syarat dalam meraih gelar sarjana teknik

pada jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lampung. Skripsi ini

berjudul “Analisis kekasaran permukaan dan kebulatan pada pemesinan drill

paduan magnesium menggunakan metode Taguchi”. Dalam proses penyusunan

skripsi ini, penulis banyak mendapat bimbingan, motivasi, bantuan, dukungan dan

doa dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Orang tua penulis Bapak Rizal Sinarta, S.Pd. dan Ibu Rohasada (Almh), Ibu

Erlen Srijaya, S.Ag.

2. Kakak Ridho Anggie Pranata, S.T. (Anggi), adik Rizka Damaiati (Ika) dan adik

Rasikah Aqiila Sausan Renasya (Nasya), serta seluruh keluarga penulis.

3. Esiana Istiroga (Oci)

x

4. Bapak Prof. Dr. Ir. Hasriadi Mat Akin, M.P. Selaku Rektor Universitas

Lampung.

5. Bapak Prof. Drs. Suharno, M.S., M.Sc., Ph.D. Selaku Dekan Fakultas Teknik

Unversitas Lampung.

6. Bapak Ahmad Su’udi, S.T., M.T. Selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

Universitas Lampung.

7. Bapak Dr. Gusri Akhyar Ibrahim, S.T., M.T. Selaku dosen pembimbing utama.

8. Ibu Ir. Arinal Hamni, M.T. Selaku dosen pembimbing kedua.

9. Bapak Dr. Ir. Yanuar Burhanuddin, M.T. Selaku dosen pembahas.

10. Bapak Nafrizal, S.T., M.T. Selaku dosen pembimbing akademik.

11. Seluruh dosen dan karyawan jurusan Teknik Mesin.

12. Alan Suseno, Agung Wibowo, Taufik Hidayatullah, Indra Marwah, M. Kresna

Ismoyo S.N.F, M. Baharudianto, Rizki Rian Toni T, Nurcahya Nugraha, Aloi

dan seluruh teman-teman Teknik Mesin khususnya Teknik Mesin 2013 yang

tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu “Salam Solidarity Forever”.

13. Dan semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan skripsi ini yang

tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu.

Terimakasih penulis ucapkan atas bantuan yang diberikan sehingga

terselesaikannya skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Amin.

Wassalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.

Bandar Lampung, Desember 2018

Penulis,

Rizky Rahmadani

xi

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK .............................................................................................................. i

HALAMAN JUDUL ............................................................................................ iii

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................ iv

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ v

PERNYATAAN PENULIS ................................................................................. vi

RIWAYAT HIDUP ............................................................................................. vii

HALAMAN MOTTO ........................................................................................ viii

SANWACANA ..................................................................................................... ix

DAFTAR ISI ......................................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiv

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xvi

I. PENDAHULUAN ............................................................................................ 1

1.1 Latar Belakang ........................................................................................... 1

1.2 Tujuan ........................................................................................................ 4

1.3 Batasan Masalah ........................................................................................ 4

1.4 Sistematika Penulisan ................................................................................ 5

II. TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................. 6

2.1 Magnesium (Mg) ..................................................................................... 6

xii

2.1.1 Sifat fisik magnesium .................................................................. 7

2.1.2 Sifat mekanik magnesium ............................................................ 7

2.1.3 Penandaan paduan magnesium .................................................... 8

2.2 Pemesinan ................................................................................................ 9

2.3 Pemesinan Drill ..................................................................................... 10

2.4 Mesin Drill ............................................................................................ 12

2.5 Pahat Drill HSS ..................................................................................... 13

2.6 Parameter Proses Pemesinan Drill ........................................................ 14

2.7 Minimum Quantity Lubrication (MQL) ............................................... 16

2.8 Kekasaran Permukaan ........................................................................... 17

2.9 Kebulatan ............................................................................................... 18

2.10 Design and Analysis of Experiment (DOE) ........................................... 19

2.10.1 Trial and error ........................................................................... 20

2.10.2 One factor at a time (OFAT) ..................................................... 20

2.10.3 Full factorial .............................................................................. 21

2.10.4 Fractional factorial ................................................................... 23

2.11 Metode Taguchi ..................................................................................... 23

2.11.1 Orthogonal array ...................................................................... 24

2.11.2 Rasio S/N (Signal-to-Noise ratio) ............................................. 27

2.12 Analysis of Variance (ANOVA) ............................................................ 28

III. METODOLOGI PENELITIAN ................................................................. 32

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ............................................................... 32

3.1.1 Waktu penelitian ........................................................................ 32

3.1.2 Tempat penelitian ...................................................................... 32

3.2 Alur Penelitian ....................................................................................... 32

3.3 Alat dan Bahan ...................................................................................... 34

3.3.1 Paduan magnesium AZ31 .......................................................... 34

3.3.2 Pahat drill HSS .......................................................................... 35

3.3.3 Mesin CNC milling .................................................................... 36

3.3.4 Alat minimum quantity lubrication CEN YING type CEN 01 .. 38

3.3.5 Bahan lubrikan (pelumas) .......................................................... 39

3.3.6 Surface roughness tester ............................................................ 40

3.3.7 Profile projector ........................................................................ 41

xiii

3.4 Prosedur Penelitian ................................................................................ 41

3.4.1 Persiapan bahan ......................................................................... 41

3.4.2 Persiapan mesin CNC ................................................................ 42

3.4.3 Penempatan alat CEN YING type CEN 01 ............................... 43

3.4.4 Proses pemesinan drill ............................................................... 44

3.4.5 Pengukuran kekasaran permukaan menggunakan surface

roughness tester ......................................................................... 48

3.4.6 Pengukuran kebulatan lubang menggunakan profile projector . 49

3.4.7 Pengambilan data ....................................................................... 50

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................................... 52

4.1 Data Hasil Pengukuran Kekasaran Permukaan ........................................ 52

4.2 Analisis Nilai Kekasaran Permukaan ........................................................ 53

4.2.1 Analisis varian (ANOVA) untuk kekasaran permukaan ............ 54

4.2.2 Analisis Taguchi untuk kekasaran permukaan ............................ 58

4.3 Data Hasil Pengukuran Kebulatan Lubang ............................................... 63

4.4 Analisis Kebulatan Lubang ......................................................................... 66

4.4.1 Analisis varian (ANOVA) untuk kebulatan lubang .................... 66

4.4.2 Analisis Taguchi untuk kebulatan lubang .................................... 70

V. SIMPULAN DAN SARAN ........................................................................... 74

5.1 Simpulan ........................................................................................................ 74

5.2 Saran............................................................................................................... 75

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 76

LAMPIRAN .......................................................................................................... 79

xiv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Penandaan paduan magnesium ......................................................... 8

Gambar 2.2 Macam-macam proses pemesinan: Bubut (turning atau lathe),

frais (milling), sekrap (planning, shaping), gurdi (drilling),

gerinda (grinding), bor (boring), pelubang (punching press)

dan gerinda permukaan (surface grinding) .................................... 10

Gambar 2.3 Proses pemesinan drill .................................................................... 11

Gambar 2.4 Mesin drill ...................................................................................... 12

Gambar 2.5 Geometri pahat twist drill ............................................................... 13

Gambar 2.6 Exsternal MQL supply dan internal MQL supply .......................... 16

Gambar 2.7 Sistem suplai MQL ......................................................................... 17

Gambar 2.8 Bentuk profil kekasaran permukaan ............................................... 18

Gambar 2.9 Penulisan matriks orthogonal array ............................................... 25

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ................................................................... 33

Gambar 3.2 Material magnesium AZ31 ............................................................. 34

Gambar 3.3 Dimensi benda kerja ....................................................................... 34

Gambar 3.4 Pahat drill HSS diameter 12 mm dengan point angle 450 dan 650 . 36

Gambar 3.5 Mesin CNC milling......................................................................... 36

Gambar 3.6 Alat CHEN YING type CEN 01 ..................................................... 38

xv

Gambar 3.7 Surface roughness tester................................................................. 40

Gambar 3.8 Profile projector ............................................................................. 41

Gambar 3.9 Persiapan bahan .............................................................................. 42

Gambar 3.10 Persiapan mesin CNC ..................................................................... 42

Gambar 3.11 Penempatan alat CHEN YING type CEN 01 ................................. 43

Gambar 3.12 Proses pemesinan drill .................................................................... 44

Gambar 3.13 Langkah-langkah membuat matriks orthogonal array................... 47

Gambar 3.14 Memasukkan jumlah level dan faktor ............................................ 47

Gambar 3.15 Pengukuran kekasaran permukaan menggunakan surface

roughness tester .............................................................................. 48

Gambar 3.16 Pengukuran kebulatan lubang menggunakan profile projector ...... 49

Gambar 4.1 Hasil pemesinan drill paduan magnesium ...................................... 53

Gambar 4.2 Grafik main effects plot for SN ratios untuk kekasaran

permukaan ............................................................................................. 59

Gambar 4.3 Grafik main effects plot for SN ratios untuk kebulatan lubang ...... 71

xvi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Sifat fisik magnesium ............................................................................ 7

Tabel 2.2 Matriks orthogonal array standar 2 Level .......................................... 26

Tabel 3.1 Sifat fisik magnesium .......................................................................... 35

Tabel 3.2 Spesifikasi mesin CNC milling .......................................................... 37

Tabel 3.3 Spesifikasi alat minimum quantity lubrication ................................... 39

Tabel 3.4 Spesifikasi surface roughness tester ................................................... 40

Tabel 3.5 Parameter proses pemesinan drill. ...................................................... 44

Tabel 3.6 Perhitungan total derajat kebebasan .................................................... 45

Tabel 3.7 Matriks orthogonal array standar 2 level ........................................... 46

Tabel 3.8 Desain matriks orthogonal array L8 (24) metode taguchi ................... 47

Tabel 3.9 Data hasil pengukuran nilai kekasaran permukaan ............................ 50

Tabel 3.10 Data hasil pengukuran kebulatan lubang ............................................ 51

Tabel 4.1 Parameter proses pemesinan drill ....................................................... 52

Tabel 4.2 Data hasil pengukuran nilai kekasaran permukaan ............................. 52

Tabel 4.3 Hasil analisis varian (ANOVA) untuk kekasaran permukaan ............ 54

Tabel 4.4 Perbandingan keputusan penerimaan hipotesis nilai P ....................... 56

Tabel 4.5 Perbandingan keputusan penerimaan hipotesis nilai F ....................... 56

Tabel 4.6 Respons table for SN ratios untuk kekasaran permukaan ................... 59

xvii

Tabel 4.7 Level yang memberikan nilai kekasaran permukaan terbaik .............. 62

Tabel 4.8 Parameter proses pemesinan drill ....................................................... 63

Tabel 4.9 Data hasil pengukuran kebulatan lubang ............................................ 63

Tabel 4.10 Hasil analisis varian (ANOVA) untuk kebulatan lubang .................... 66

Tabel 4.11 Perbandingan keputusan penerimaan hipotesis nilai P ....................... 68

Tabel 4.12 Perbandingan keputusan penerimaan hipotesis nilai F ....................... 69

Tabel 4.13 Respons table for SN ratios untuk kebulatan lubang .......................... 70

Tabel 4.14 Level yang memberikan nilai kebulatan lubang terbaik ..................... 73

1

BAB I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Magnesium merupakan salah satu elemen terbanyak yang membentuk berat dari

kulit bumi yaitu sebanyak 2%, serta magnesium merupakan unsur terlarut

terbanyak nomor tiga pada air laut. Magnesium adalah salah satu jenis logam

yang memiliki karakteristik sama dengan aluminium namun magnesium

memiliki titik cair yang lebih rendah dibandingkan aluminium (Ansyori, 2015).

Magnesium adalah jenis logam yang dikategorikan sebagai logam ringan di

antara beberapa logam ringan lain yang biasa digunakan di berbagai bidang

seperti bidang pemesinan. Magnesium ditemukan dalam 60 jenis mineral,

diantaranya yang utama adalah dalam bentuk dolomit, magnesit dan carnalit

yang biasa dijadikan produk komersial (Ibrahim, 2014).

Magnesium mempunyai kelebihan yaitu memiliki densitas ringan, rasio

kekuatan terhadap berat yang tinggi dan mampu mesin yang baik sehingga

membuat magnesium sekarang semakin dikenal luas di bidang industri

manufaktur seperti pada komponen pesawat terbang dan bidang biomedik.

Magnesium juga diaplikasikan di bidang otomotif karena mampu menurunkan

berat komponen dan mengurangi berat keseluruhan dari kendaraan, demikian

juga bila digunakan untuk komponen pesawat dapat mengurangi berat

keseluruhan rangka pesawat (Ibrahim, 2014).

2

Disamping memiliki sifat ringan, keuletan dan ketahanan korosi yang baik,

namun magnesium sangat mudah menyala karena magnesium reaktif terhadap

oksigen, magnesium menyala pada suhu 553ºC (Burhanuddin dkk., 2015).

Selain dari aspek suhu pemesinan, untuk meningkatkan produktivitas pemesinan

juga harus memperhatikan aspek kekasaran permukaan. Karena kekasaran

permukaan merupakan salah satu karakteristik kualitas yang penting pada proses

pemesinan. Kekasaran permukaan dikatakan penting dikarenakan dapat

mempengaruhi koefisien gesek dari suatu komponen apabila komponen tersebut

dipasangkan dengan komponen lainnya (Ibrahim dkk., 2015).

Proses pemesinan drill sangat menentukan kualitas dari permukaan benda kerja atau

komponen yang akan dibuat, bahkan dianggap sebagai faktor yang paling krusial

disamping sifat mampu mesin paduan magnesium (Chong dan Shih, 2002).

Pemilihan jenis pahat drill yang digunakan, baik material pahat ataupun geometri

pahat drill sangat berkontribusi signifikan terhadap kualitas permukaan komponen

hasil pemesinan drill (Ibrahim, 2014). Pada penelitian yang telah dilakukan Chong

dan Shih (2002) dengan parameter kecepatan putaran (n); 405 rpm, 890 rpm,

gerak makan (f); 0,1 mm/rev, 0,2 mm/rev, 0,3 mm/rev dan kemiringan mata

pahat; 35°, 55°, 80° didapatkan hasil yaitu penggunaan pahat drill bermata dua (twist

drill), pemilihan kemiringan mata pahat sebesar 55° dan pengunaan kecepatan

putaran 405 rpm serta pemakanan pada 0,1 mm/rev memberikan pengaruh yang baik

terhadap kualitas nilai kekasaran permukaan yang dihasilkan dan struktur mikro hasil

pemesinan.

3

Pada penelitian yang telah dilakukan oleh Ibrahim dkk. (2014) dengan

menggunakan metode Taguchi, dengan parameter kecepatan putaran (n); 635

rpm, 970 rpm, 1420 rpm, gerak makan (f); 0,10 mm/rev, 0,18 mm/rev, 0,24

mm/rev dan diameter mata pahat; 10 mm, 12 mm, 14 mm didapatkan bahwa

kondisi pemilihan parameter pemesinan yang menghasilkan nilai kekasaran

permukaan minimum adalah pada diameter mata pahat 14 mm, pemakanan 0,1

mm/rev dan kecepatan putaran 970 rpm. Keadaan ini menghasilkan nilai

kekasaran minimum sebesar 0,99 µm. Sehingga dapat dikatakan bahwa gerak

makan yang rendah menghasilkan nilai kekasaran yang rendah dan kecepatan

putar yang tinggi menghasilkan nilai kekasaran yang rendah (Ibrahim dkk.,

2014). Nilai kekasaran permukaan magnesium juga dipengaruhi oleh nose

radius, getaran yang timbul saat pemesinan, gaya pemotongan dan

ketidakpresisian pahat (Ibrahim, 2014).

Pada penelitian yang telah dilakukan oleh Embrijakto (2018) dengan

menggunakan metode Taguchi, dengan parameter kecepatan putaran (n); 405

rpm, 890 rpm, gerak makan (f); 0,1 mm/rev, 0,2 mm/rev, 0,3 mm/rev, point

angle; 45º, 55 º, 65º, lubrikan; sintesis, kelapa sawit dan kedelai. Didapatkan bahwa

nilai kekasaran permukaan dipengaruhi oleh adanya kontribusi point angle 18,9

%, lubrikan 14,5 % dan diikuti oleh kecepatan putar dan gerak makan. Dimana point

angle nya adalah 65º dengan lubrikan sintesis. Sedangkan nilai kebulatan

dipengaruhi oleh point angle 45º dan signifikan terkuat terjadi jika ada interaksi

antara gerak makan 0,2 mm dengan pelumas sintesis. Embrijakto (2018)

menyarankan pada penelitian berikutnya menggunakan selisih sudut yang lebih

besar sehingga perbedaan akan menjadi kelihatan.

4

Dari penelitian yang dilakukan oleh Chong dan Shih (2002), Ibrahim dkk.

(2014) dan Embrijakto (2018) rentang level parameter yang digunakan terlalu

kecil. Oleh karena itu perlu adanya penelitian yang menggunakan parameter

dengan rentang level yang jauh atau besar sehingga hasil yang didapatkan lebih

kelihatan atau signifikan. Maka pada penelitian ini akan dilakukan analisis kekasaran

permukaan dan kebulatan lubang pada pemesinan drill paduan magnesium

mengunakan metode Taguchi, dengan kondisi pemesinan drill yaitu kecepatan putar

(n); 405 rpm dan 890 rpm, gerak makan (f); 0,1 mm/rev dan 0,3 mm/rev, point angle;

45º dan 65º, lubrikan; tidak menggunakan dan minyak kelapa sawit. Dengan

memperbesar rentang level parameter yang digunakan dan dengan mengaplikasikan

metode Taguchi diharapkan akan mendapatkan parameter yang menghasilkan nilai

kekasaran dan kebulatan lubang terbaik pada pemesinan drill paduan magnesium

dan mendapatakan parameter yang paling berpengaruh terhadap kekasaran dan

kebulatan lubang pada pemesinan drill paduan magnesium.

1.2 Tujuan

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Mendapatkan parameter yang menghasilkan nilai kekasaran dan kebulatan

lubang terbaik pada pemesinan drill paduan magnesium.

2. Mendapatkan parameter yang paling berpengaruh terhadap kekasaran dan

kebulatan lubang pada pemesinan drill paduan magnesium.

1.3 Batasan Masalah

Untuk menjaga arah tujuan dari penelitian ini maka penulis membatasi

pembahasan masalah pada kriteria berikut:

5

1. Material yang akan digunakan adalah magnesium AZ31 dengan dimensi

160 x 120 x 20 mm.

2. Pemesinan drill dilakukan dengan mesin CNC milling.

3. Pahat yang digunakan adalah pahat jenis twist drill HSS dengan diameter

12 mm.

1.4 Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan pada penelitian ini yaitu sebagai berikut:

Bab I. Pendahuluan berisikan latar belakang dari penelitian, tujuan dari

penelitian, batasan masalah penelitian dan sistematika penulisan yang

digunakan pada penelitian.

Bab II. Tinjauan Pustaka berisikan dasar-dasar teori pemesinan drill dan

penjelasan berbagai parameter yang digunakan sebagai landasan penelitian.

Bab III. Metodologi Penelitian berisikan alat dan bahan yang digunakan dalam

penelitian, pemilihan parameter pada penelitian dan prosedur penelitian.

Bab IV. Hasil Dan Pembahasan berisikan data hasil penelitian serta

pembahasan dan analisis yang telah dilakukan.

Bab V. Penutup berisikan simpulan yang diambil dari hasil analisis yang telah

dilakukan dan saran yang diberikan.

Daftar Pustaka berisikan daftar sumber-sumber yang menjadi referensi.

Lampiran berisikan perhitungan dan perlengkapan laporan penelitian.

6

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Magnesium (Mg)

Magnesium adalah salah satu jenis logam ringan yang memiliki karakteristik

hampir sama dengan aluminium akan tetapi magnesium memiliki titik cair

yang lebih rendah dibandingkan dengan aluminium. Sama seperti pada

aluminium, magnesium juga sangat mudah bereaksi dengan oksigen. Hanya

saja perbedaan antar keduanya yaitu magnesium memiliki permukaan yang

keropos, hal ini disebabkan oleh kelembaban udara. Unsur air dan garam pada

kelembaban udara sangat mempengaruhi ketahanan lapisan oxid pada

magnesium yang berfungsi melindungi dari korosi. Lapisan oxid yang

terbentuk pada permukaan magnesium hanya mampu melindungi dari udara

yang kering (Sudjana, 2008).

Magnesium dan paduannya merupakan logam yang paling ringan diantara

logam-logam lainnya yang digunakan di berbagai bidang industri seperti

komponen pesawat terbang dan mobil. Sifat mekanik paduan magnesium

tidak kalah dibandingkan dengan paduan aluminium, yaitu magnesium

memiliki sifat mampu mesin yang sangat baik walaupun juga memiliki

kekurangan yaitu mudah menyala. Dalam hal ini diperlukan perhatian yang

khusus mengenai proses pemesinannya (Surdia dan Saito, 1999).

7

2.1.1 Sifat fisik magnesium

Adapun sifat fisik dari magnesium dapat dilihat pada Tabel 2.1 yang

ada di bawah.

Tabel 2.1. Sifat fisik magnesium

Titik cair, K 922 K

Titik didih, K 1380 K

Energi ionisasi 1 738 kJ/mol


Kerapatan massa (ρ) 1,74 g/cm3

Jari-jari atom 1,60 A

Kapasitas panas 1,02 J/gK

Potensial ionisasi 7,646 Volt

Konduktivitas kalor 156 W/mK

Entalpi penguapan 127,6 kJ/mol

Entalpi pembentukan 8,95 kJ/mol

(Sumber: Andriyansyah, 2014)

2.1.2 Sifat mekanik magnesium

Selain memiliki sifat fisik, magnesium juga memiliki sifat mekanik.

Adapun sifat mekanik dari magnesium yaitu magnesium murni

memiliki kekuatan tarik sebesar 110 N/mm2 dalam bentuk hasil

pengecoran (Saputra, 2017).

8

2.1.3 Penandaan paduan magnesium

Penandaan dari paduan magnesium yaitu ditetapkan sebagai berikut

(Kalpakjian dan Schmid, 2001):

1. Huruf pertama dan kedua yaitu unsur paduan pertama dan kedua.

2. Angka setelah huruf pertama dan kedua yaitu persentase dari unsur

paduan pertama dan kedua.

3. Huruf (kecuali I dan O) yaitu standar paduan dengan variasi yang

kecil.

4. Simbol untuk sifat material dicontohkan dengan paduan AZ91C-

T6:

a. Unsur paduan pertama yaitu aluminium 9% dan unsur paduan

kedua yaitu seng 1%.

Gambar 2.1. Penandaan paduan magnesium

(Sumber: Buldum et al, 2011)

b. Huruf C yaitu adalah huruf dengan urutan ketiga, memberikan

arti bahwa paduan ini merupakan yang ketiga dari standar,

setelah huruf A dan huruf B yang merupakan paduan pertama

dan paduan kedua yang standar berturut-turut.

c. T6 yaitu memberikan arti bahwa larutan ini telah direaksikan

dan masa artifiasial.

9

2.2 Pemesinan

Pemesinan adalah salah satu dari proses produksi yang prosesnya

menggunakan mesin perkakas dengan memanfaatkan gerakan relatif antara

pahat dengan benda kerja yang bertujuan untuk membuang sebagian material

yang tidak diperlukan dari benda kerja. Material yang dibuang inilah

dinamakan dengan chip, sehingga dengan dibuangnya sebagian dari material

akan menghasilkan bentuk yang diinginkan (Widarto, 2008). Untuk

membuang sebagian material yang tidak diperlukan dari benda kerja maka

diperlukan perkakas. Pada proses pemesinan ini perkakas yang digunakan

bersifat tajam karena berfungsi untuk membuang material dengan menyayat

benda kerja (Kalpakjian dan Schmid, 2001).

Proses pemesinan dibedakan menjadi dua macam yaitu yang pertama proses

pemesinan untuk membentuk benda kerja dengan permukaan yang datar

tanpa memutar benda kerja dan yang kedua proses pemesinan untuk

membentuk benda kerja yang silindris dengan memutar benda kerja. Adapun

proses pemesinan yang pertama yaitu proses sekrap (shaping), gurdi

(drilling), frais (milling), proses slot (sloting), proses menggergaji (sawing)

dan proses pemesinan roda gigi (gear cutting). Sedangkan proses pemesinan

yang kedua yaitu proses bubut dan macam-macam proses yang dilakukan

dengan menggunakan mesin bubut (turning atau lathe) (Widarto, 2008).

Proses manufaktur dengan cara memisahkan atau membuang sebagian dari

bahan dikenal dengan proses pemesinan. Material dalam bentuk chip

10

dipisahkan dari benda kerja secara mekanik menggunakan pahat dengan

beberapa mata potong seperti pahat mata potong satu pada bubut, pahat mata

potong dua pada milling atau pahat dengan beberapa mata potong lainnya.

Adapun macam-macam proses pemesinan dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2. Macam-macam proses pemesinan: Bubut (turning atau lathe),

frais (milling), sekrap (planning, shaping), gurdi (drilling), gerinda

(grinding), bor (boring), pelubang (punching press)

dan gerinda permukaan (surface grinding)

(Sumber: Purnomo, 2017).

2.3 Pemesinan Drill

Proses pemesinan drill atau proses gurdi adalah salah satu proses pemesinan

yang sangat sederhana di bandingkan proses pemesinan lainnya. Pada

workshop biasanya proses pemesinan drill ini dinamakan proses bor,

walaupun sebenarnya istilah bor ini kurang tepat. Proses pemesinan drill

adalah salah satu proses pemesinan untuk membuat lubang dengan

menggunakan pahat drill (twist drill), sedangkan proses bor (boring)

mempunyai arti yang berbeda yaitu proses memperbesar lubang.

11

Gambar 2.3. Proses pemesinan drill

(Sumber: Widarto,2008)

Pada proses pemesinan drill, chip diharuskan keluar melalui alur helix yang

ada pada pahat drill. Proses pendinginan pada pemesinan drill menjadi sangat

sulit dikarenakan ujung dari pahat drill menempel pada bahan yang terpotong.

Proses pendinginan pada pemesinan drill dapat dilakukan dengan

menyemprotkan cairan pendingin pada benda kerja, disiram dengan cairan

pendingin, atau cairan pendingin dialirkan melalui lubang di tengah pahat

drill. Karakteristik proses pemesinan drill sedikit berbeda dengan proses

pemesinan lainnya, yaitu (Widarto, 2008):

1. Chip diharuskan keluar melalui alur helix yang ada pada pahat drill.

2. Chip yang keluar bisa menyebabkan sebuah kendala apabila ukurannya

besar dan berkelanjutan.

3. Proses pemesinan drill sulit dilakukan ketika pembuatan lubang dalam.

4. Proses pendingin pada pemesinan drill untuk lubang yang dalam

dilakukan dengan mengalirkan cairan pendingin melalui lubang ditengah

pahat drill.

12

2.4 Mesin Drill

Mesin yang digunakan untuk melakukan proses drill adalah mesin drill

(drilling machine). Mesin drill dibagi menjadi beberapa macam yaitu mesin

drill portable (mesin drill tangan), mesin drill peka, mesin drill vertikal,

mesin drill radial, mesin drill turret dan mesin drill spindel jamak (Begeman

et al., 1987). Adapun bagian utama mesin drill adalah sebagai berikut:

1. Spindle pada mesin drill berfungsi untuk memutar pahat drill.

2. Drill head pada mesin drill berfungsi untuk menopang mekanisme

penggerak pahat drill dan menghantarkan ke benda kerja.

3. Lengan radial pada mesin drill radial berfungsi sebagai tempat dimana

motor penggerak dan drill head terpasang, lengan radial ini bisa bergerak

naik turun dan berputar.

4. Meja pada mesin drill berfungsi sebagai tempat benda kerja dicekam dan

berfungsi sebagai penopang semua bagian dari mesin drill, meja ini

terbuat dari material besi cor dengan stabilitas dan kekuatan yang tinggi.

Gambar 2.4. Mesin drill

(Sumber: Groover, 2010)

13

2.5 Pahat Drill HSS

Pada proses pemesinan dengan pekerjaan pemesinan tertentu diperlukan

pahat drill dari jenis material yang cocok dan perlu diperhitungkan

ketangguhan dan kekerasan material pahat yang akan digunakan. Berikut

adalah pahat yang sering digunakan mulai dari material yang relatif lunak

sampai dengan material yang paling keras (Kalpakjian dan Schmid, 2001):

1. Baja karbon tinggi (high carbon steel, carbon tool steels, CTS)

2. HSS (high speed steels, tool steels)

3. Paduan cor non logam (cast nonferous alloys, cast carbides)

4. Karbida (cermeted carbides, hardmetals)

5. Keramik (ceramic)

6. CBN (cubic boron nitride)

7. Intan (sintered diamons, natural diamonds)

Pahat drill high speed steels (HSS) adalah 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% (Wibowo dan

Ibrahim, 2014). Geometri dari pahat drill yang digunakan pada proses

pemesinan drill dapat dilihat pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7. Geometri pahat twist drill

(Sumber: Groover, 2010)

14

2.6 Parameter Proses Pemesinan Drill

Adapun beberapa parameter yang ada pada proses pemesinan drill adalah

sebagai berikut (Widarto, 2008):

1. Putaran pahat drill (n)

Gerakan utama pada mesin drill adalah gerakan putaran pahat drill yang

merupakan gerakan putaran spindel pada mesin drill. Besarnya putaran

spindel yang diperlukan ditentukan oleh benda kerja yang digunakan,

material pahat drill dan diameter pahat drill yang digunakan. Putaran

pahat drill ini diukur dalam satuan rpm.

2. Kecepatan potong (v):

v = (π d n) / 1000; m / menit ..................................................... (2.1)

Dimana:

v = Kecepatan potong

π = Ketetapan 3,14

d = Diameter pahat

n = Putaran pahat drill

3. Gerak makan (f)

Gerak makan (feeding) merupakan jarak yang ditempuh oleh pahat drill

setiap pahat drill berputar satu kali. Besarnya gerak makan ditentukan

oleh kekuatan mesin drill, material pahat drill, material dari benda kerja

yang digunakan serta untuk mendapatkan hasil kekasaran yang rendah.

Gerak makan ini diukur dalam satuan mm/rev.

15

4. Waktu pemotongan (tc)

Waktu pemotongan adalah waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan

suatu proses pemesinan.

tc = lt / 2 f.n; menit .................................................................. (2.3)

Dimana:

tc = Waktu pemotongan

lt = Panjang benda kerja

f = Gerak makan


5. Kecepatan pembentukan chip (Z)

Chip adalah potongan dari material yang terlepas dari benda kerja oleh

pahat drill. Kecepatan pembentukan chip ini dihitung berdasarkan

geometri pahat drill serta gerak makan dan putaran pahat drill yang

digunakan pada proses pemesinan drill. Oleh karena itu rumus yang

dipakai untuk menghitung setiap elemen proses pemesinan dapat

berbeda.

Z = (π d2 / 4) (2 f n / 1000); cm³/ menit .....................................(2.4)

Dimana:

Z = Kecepatan pembentukan chip

π = Ketetapan 3,14

d = Diameter pahat

f = Gerak makan


11,985

16

2.7 Minimum Quantity Lubrication (MQL)

Minimum quantity lubrication (MQL) adalah salah satu teknik lubrikasi atau

pelumasan dengan kuantitas minimum dimana lubrikan dan udara bertekanan

disemprotkan ke kontak antara benda kerja dan pahat. Teknik MQL ini bisa

memperpanjang umur pahat karena dapat mengurangi gesekan yang terjadi

pada saat proses pemesinan sehingga dapat mengurangi temperatur pahat dan

benda kerja. Dalam MQL, penggunaan fluida lubrikasi sangatlah kecil yaitu

kurang dari 500 ml/jam sehingga membuat pahat, benda kerja, chip, mesin

dan lingkungannya tetap relatif kering.

MQL merupakan teknologi terbaru dalam pemesinan yang memiliki

keunggulan dalam segi ekonomi, keselamatan dan lingkungan, dengan

megurangi penggunaan coolant lubricant dalam pemesinan. Media suplai

MQL dibedakan menjadi dua macam, yaitu exsternal MQL supply dan

internal MQL supply (Basuki, 2014).

Gambar 2.5. Exsternal MQL supply dan internal MQL supply

(Sumber: Basuki, 2014)

17

Gambar 2.6. Sistem suplai MQL

(Sumber: Basuki, 2014)

2.8 Kekasaran Permukaan

Kekasaran permukaan adalah ketidakteraturan karakteristik permukaan

berupa guratan yang dapat terlihat pada profil permukaan. Adapun penyebab

kekasaran permukaan terjadi karena beberapa macam faktor, diantaranya

yaitu dimensi dan geometri pahat, mekanisme parameter pemotongan, cacat

pada material benda kerja dan kerusakan pada aliran chip. Kekasaran

permukaan benda kerja sangat mempengaruhi kualitas dari produk yang

dihasilkan. Kekasaran permukaan dapat diartikan sebagai jarak rata-rata dari

profil ke garis tengah dan dapat juga diartikan sebagai jarak dari lembah

terdalam ke puncak tertinggi pada profil permukaan sebagai ukuran dari

kekasaran permukaan.

Cara pengukuran kekasaran pada profil permukaan yaitu dengan

menggunakan surface roughness tester. Stylus (berupa jarum) pada surface

roughness tester diatur sehingga berada dalam posisi stabil dan tegak lurus

terhadap permukaan benda kerja yang akan diukur. Setelah stylus sudah stabil

18

barulah pengambilan nilai kekasaran dilakukan dengan menekan tombol start

pada alat dan stylus akan bergerak dengan konstan. Bentuk profil kekasaran

permukaan dapat dilihat pada Gambar 2.8.

Gambar 2.8. Bentuk profil kekasaran permukaan

(Sumber: Hadimi, 2008)

Gambar 2.8 menunjukkan bentuk dari profil kekasaran, terdapat keterangan

yaitu Ra, Rp dan Rt yang akan dijelaskan di bawah ini (Hadimi, 2008):

1. Kekasaran total adalah jarak antara profil referensi dengan profil dasar,

dinyatakan dengan Rt (µm).

2. Kekasaran perataan adalah jarak rata-rata profil referensi dengan profil

terukur, dinyatakan dengan Rp (µm).

3. Kekasaran rata-rata aritmatik adalah rata-rata aritmatik dari jarak antara

profil terukur dengan profil tengah, dinyatakan dengan Ra (µm).

2.9 Kebulatan

Kebulatan adalah kondisi dari perkisaran sebuah permukaan dimana semua

titik dari permukaan akan berpotongan dengan garis yang tegak lurus

terhadap garis sumbu, dimana garis tersebut berjarak sama dari sumbunya.

19

Pembuatan lubang dengan kebulatan yang sempurna sangat sulit untuk

dilakukan, sehingga dapat dipastikan bahwa akan terjadi suatu ketidakbulatan

pada lubang yang dibuat. Walaupun secara visual suatu lubang sudah terlihat

berbentuk bulat, tapi apabila dilakukan pembesaran maka akan terlihat suatu

ketidakbulatan terjadi pada lubang tersebut. Sehingga ketidakbulatan yang

terjadi harus ditolelir dalam batasan tertentu sesuai dengan fungsi dan tujuan

dari sebuah lubang yang akan dibuat. Hal-hal yang menyebabkan terjadinya

ketidakbulatan pada lubang yang akan dibuat berhubungan dengan proses

pembuatannya adalah sebagai berikut (Dwiyono, 2014):

1. Pencekaman pahat yang tidak center.

2. Getaran yang diakibatkan oleh gaya pemotongan yang lumayan besar yang

terjadi pada benda kerja.

3. Tekanan ragum pada benda kerja yang berdinding tipis.

2.10 Design and Analysis of Experiment (DOE)

Design and analysis of experiments (DOE) atau biasa disebut dengan desain

eksperimen atau perancangan percobaan adalah ilmu statistik yang telah

banyak digunakan oleh berbagai industri di belahan dunia. Aplikasi dari

DOE dapat digunakan dalam bidang manufaktur, engineering, science dan

juga dalam bidang manajemen. DOE adalah teknik yang melibatkan proses

perencanaan dan desain suatu percobaan, sehingga data yang tepat dapat

dikumpulkan dan diolah secara statistik sehingga didaptakan kesimpulan

yang benar (Putra, 2010).

20

Fryman (2002) membagi jenis-jenis percobaan ke dalam 4 bagian, yaitu

trial and error, one factor at a time (OFAT), full factorial dan fractional

factorial.

2.10.1 Trial and error

Pendekatan trial and error adalah metode dimana salah satu faktor

dimanipulasi atau diubah tanpa memperdulikan faktor lainnya.

Kelemahan metode ini adalah tidak terlalu terbukti kebenarannya,

memakan waktu yang lama, biaya yang tinggi dan tidak efisien.

2.10.2 One factor at a time (OFAT)

One factor at a time (OFAT) sering digunakan oleh para ahli teknik

industri pada industri manufaktur umumnya. Metode OFAT disebut

juga sebagai pendekatan tradisional dalam melakukan suatu

percobaan. Dalam metode OFAT, salah satu faktor akan diubah-ubah

sementara faktor lainnya ditetapkan pada nilai konstan. Percobaan

dengan metode OFAT ini membutuhkan intuisi yang tinggi,

keberuntungan dan pengalaman dari orang yang melakukan

percobaan. Kelemahan dari percobaan dengan metode OFAT ini

adalah hasil yang diharapkan terkadang tidak tercapai, tidak efisien

karena memakan waktu yang lama dan dapat memberikan

kesimpulan salah dalam percobaan. Tetapi, dari sekian banyak

keuntungan yang bisa didapatkan dengan menggunakan metode

DOE, pendekatan OFAT masih popular digunakan dibeberapa

industri-industri untuk menentukan penyetelan parameter yang baik.

Adapun beberapa alasannya adalah:

21

1. Kebanyakan orang masih berprinsip untuk mengukur pengaruh

dari suatu faktor adalah dengan mengubah nilai faktor tersebut

sementara faktor lainnya dibiarkan tetap.

2. Percobaan dengan OFAT dapat dilakukan dengan mudah dan

tidak membutuhkan pengetahuan analisis statistika yang kuat.

3. Dengan menggunakan OFAT, kesimpulan percobaan dapat

segera bisa ditarik dengan melakukan beberapa percobaan dan

membandingkan hasil yang terbaik dari setiap percobaan.

4. Kebanyakan suatu organisasi belum siap menggunakan metode

statistika tingkat lanjut seperti menggunakan metode DOE.

5. Ahli science dan ahli teknik pada universitas jarang diajarkan

statistika sampai ke tingkat DOE. Kebanyakan dari mereka hanya

diajarkan teori probabilitas, distribusi probabilitas dan

matematika.

2.10.3 Full factorial

Percobaan full factorial sangat berbeda dengan percobaan-percobaan

lainnya yang sudah dijelaskan sebelumnya, dimana pada percobaan

full factorial ini setiap kombinasi faktor dan level diujicobakan

semua. Oleh karena itu, metode ini akan memiliki keuntungan

dibandingkan dua metode sebelumnya, sebab kesimpulan yang

didapatkan akan lebih akurat dikarenakan setiap kombinasi faktor

diujicobakan. Tetapi, kelemahan dari metode full factorial ini adalah

waktu yang diperlukan dan biaya yang dikeluarkan akan lebih besar

22

karena menjalankan semua kombinasi faktor. Penggunaan metode

DOE seperti dalam factorial design dipercaya lebih akurat dan

memiliki banyak kelebihan dibandingkan dengan pendekatan OFAT

(one factor at a time). Adapun kelebihan dari metode DOE

dibandingkan dengan metode OFAT adalah sebagai berikut (Antony,

1998):

1. Metode DOE dapat mempelajari pengaruh dua atau lebih faktor

dari suatu percobaan secara bersamaan. Hal ini jauh lebih efektif

dibandingkan dengan pendekatan OFAT yang hanya meneliti

satu faktor setiap melakukan percobaan.

2. Metode DOE memerlukan lebih sedikit sumber daya (resources)

seperti waktu, biaya material, jumlah percobaan yang diperlukan

dan lainnya.

3. Percobaan OFAT tidak rnemperhitungkan adanya hubungan atau

interaksi antar faktor. Oleh sebab itu, hasil akhir dari pendekatan

OFAT tidak akan menggambarkan kondisi yang sebenarnya.

Sebaliknya dengan metode DOE dapat memperhitungkan adanya

pengaruh hubungan atau interaksi antar faktor.

4. Metode DOE lanjutan bisa digunakan untuk mencari strategi

terbaik dalam menetapkan nilai untuk tiap level dalam suatu

faktor. Hal ini dikenal dengan istilah response surface method.

5. Metode DOE dapat membangun suatu model matematis yang

akurat untuk memperkirakan berapa hasil yang bisa dicapai

apabila nilai dari tiap level faktor diubah.

23

2.10.4 Fractional factorial

Dikarenakan banyaknya jumlah percobaan yang harus dilakukan

pada metode full factorial, sehingga membuat metode tersebut tidak

selalu bisa digunakan pada semua percobaan, apalagi dengan adanya

keterbatasan waktu dalam melakukan suatu percobaan. Oleh karena

itulah ada metode yang disebut dengan fractional factorial. Metode

ini akan menjalankan hanya sebagian saja dari setiap kombinasi yang

mungkin. Percobaan fractional factorial adalah salah satu metode

yang paling banyak dipakai dalam peningkatan proses dan

pengembangan produk. Penggunaan utama dari metode fractional

factorial ini adalah untuk menyeleksi kombinasi percobaan

(screening experiments). Salah satu metode yang menggunakan

fractional factorial adalah metode Taguchi.

2.11 Metode Taguchi

Metode Taguchi adalah metode yang dibuat oleh Dr. Genichi Taguchi saat

memperbaiki sistem telekomunikasi di Jepang pada tahun 1949. Metode ini

bertujuan untuk memperbaiki kualitas produk dan proses serta untuk

menekan sumber daya dan biaya seminimal mungkin. Metode ini

menitikberatkan pada pencapaian target tertentu dan mengurangi variasi

suatu proses atau produk dengan menggunakan desain parameter. Metode

ini dilakukan menggunakan ilmu statistika yaitu apabila ada sejumlah

parameter yang diperkirakan akan mempengaruhi proses, maka dengan

prinsip statistika bisa dihitung seberapa besar peran dari masing-masing

parameter tersebut dalam mempengaruhi hasil dari proses tersebut.

24

Dengan menggunakan metode Taguchi bisa ditarik kesimpulan parameter

mana saja yang hanya merupakan gangguan (noise) dan parameter mana

saja yang dominan mempengaruhi proses (control factor). Dengan

diketahuinya parameter yang dominan, maka dapat dilakukan suatu optimasi

pada parameter yang dominan tersebut. Sehingga dapat diperoleh proses

yang optimum, oleh karena itulah disebut desain parameter (Putra, 2010).

2.11.1 Orthogonal array

Orthogonal array merupakan sebuah matriks fractional factorial

yang menjamin suatu perbandingan yang seimbang antara level-level

dari faktor ataupun interaksinya pada kombinasi yang dihasilkan.

Orthogonal array digunakan untuk menentukan berapa jumlah

minimal eksperimen yang bisa memberikan informasi sebanyak

mungkin semua faktor yang mempengaruhi parameter. Pemilihan

kombinasi level dan faktor untuk suau ekperimen adalah bagian

terpenting dalam orthogonal array.

Orthogonal array merupakan matriks angka-angka yang disusun ke

dalam sejumlah kolom dan baris. Setiap kolom menyatakan faktor

pada suatu kondisi yang dapat berubah dari suatu percobaan ke

percobaan lainnya dan setiap baris menyatakan level dari sebuah

faktor pada setiap run order. Array disebut dengan orthogonal

dikarenakan setiap level dari sebuah faktor berimbang dan bisa

dipisahkan dalam percobaan dari pengaruh faktor yang lain. Adapun

bentuk umum dari penulisan matriks orthogonal array dapat dilihat

25

pada Gambar 2.9. Adapun bentuk umum dari penulisan matriks

orthogonal array yaitu dapat dilihat pada Gambar 2.9.

Ln (XY)

Gambar 2.9. Penulisan matriks orthogonal array

(Sumber: Roy, 1990)

Keterangan gambar:

L : Rancangan bujur sangkar latin

n : Menunjukkan banyaknya baris atau eksperimen

X : Menunjukkan banyaknya level yang digunakan

Y : Menunjukkan banyaknya faktor yang digunakan

Banyaknya level yang dipakai dalam sebuah faktor digunakan untuk

memilih orthogonal array. Jika pada sebuah faktor jumlah level

yang dipakai sebanyak dua level maka harus memilih orthogonal

array dua level dan begitu juga seterusnya. Matriks orthogonal

array standar dengan 2 level mempunyai beberapa pilihan matriks

orthogonal array yang dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Nomor baris Nomor level

Nomor kolom

26

Tabel 2.2. Matriks orthogonal array standar 2 level

Matriks orthogonal array standar 2 level

L4 (23) L8 (2

7) L12 (211) L16 (2

15) L32 (231) L64 (2

63)

Pemilihan jenis orthogonal array yang akan dipakai pada percobaan

didasarkan pada jumlah total dari derajat kebebasan. Adapun

persamaan untuk menghitung total dari derajat kebebasan adalah

sebagai berikut:

Total dof = (Banyaknya faktor) x (Banyaknya level – 1)…(2.5)

Setelah dilakukan perhitungan total derajat kebebasan, selanjutnya

yaitu memilih matriks orthogonal array yang sesuai. Pemilihan

matriks orthogonal array yang cocok atau sesuai dengan eksperimen

adalah total derajat kebebasan pada matriks orthogonal array standar

yaitu pada Tabel 2.2 harus lebih besar atau sama dengan perhitungan

total derajat kebebasan pada eksperimen (Soejanto, 2009).

Adapun beberapa manfaat dari orthogonal array adalah sebagai

berikut (Putra, 2010):

1. Kesimpulan yang didapat bisa menjangkau ruang lingkup faktor

kendali dan masing-masing levelnya secara keseluruhan.

2. Dapat menghemat pelaksanaan percobaan karena tidak

menggunakan prinsip full factorial experiment, akan tetapi

menggunakan prinsip fractional factorial experiment. Artinya,

tidak semua kombinasi level harus dilakukan melainkan hanya

beberapa saja. Untuk menentukan level mana yang harus

27

dilakukan dalam pengambilan data, maka harus mengacu pada

model orthogonal array yang standar.

3. Mudah dalam menganalisis data.

2.11.2 Rasio S/N (Signal-to-Noise ratio)

Taguchi memperkenalkan pendekatan rasio S/N untuk meneliti

pengaruh faktor noise terhadap variasi yang timbul. Jenis dari rasio

S/N tergantung pada karakteristik yang diinginkan. Karakteristik

kualitas yang digunakan dalam metode Taguchi ada 3 jenis, yaitu

sebagai berikut (Zulhendri, 2008):

1. Smaller the better

Karakteristik kualitas dimana semakin rendah nilainya, maka

kualitas semakin baik. Contohnya adalah kekasaran permukaan.

S/N = -10 log [1

𝑛 ∑ 𝑦𝑖

2𝑛𝑖=1 ] ……………………………(2.6)

Dimana:

n = Jumlah tes di dalam percobaan

2. Large the Better

Karakteristik kualitas dimana semakin besar nilainya, maka

kualitas semakin baik. Contohnya kekuatan material.

S/N = -10 log [1

𝑛 ∑

1

𝑦𝑖2

𝑛𝑖=1 ]….…………………….……(2.7)

3. Nominal the better

Karakteristik kualitas dimana ditetapkan suatu nilai nominal

tertentu, jika nilainya semakin mendekati nilai nominal tertentu

28

tesebut maka kualitasnya semakin baik. Contohnya adalah

ukuran produk dimana semakin mendekati ukuran nominal yang

ditetapkan, maka kualitasnya semakin baik.

S/N = -10 log.Ve (untuk variansi saja)…………….……(2.8)

S/N = -10 log [𝑉𝑚−𝑉𝑒

𝑉𝑒 ] (rata-rata dan variansi)………(2.9)

2.12 Analysis of Variance (ANOVA)

Analysis of variance (ANOVA) merupakan teknik yang memungkinkan

untuk menguji perbedaaan variasi pengaruh satu faktor dari sampel yang

diambil. Dengan menggunakan ANOVA dapat ditarik kesimpulan apakah

sampel yang diambil memiliki kesamaan rata-rata atau tidak. Analysis of

variance (ANOVA) digunakan untuk mencari besarnya pengaruh dari setiap

parameter kendali terhadap suatu proses. Besarnya efek tersebut bisa

diketahui dengan membandingkan nilai sum of square dari suatu parameter

kendali terhadap seluruh parameter kendali.

Analysis of variance (ANOVA) pada metode Taguchi digunakan sebagai

metode statistik untuk menginterpretasikan data-data hasil percobaan.

ANOVA merupakan teknik perhitungan yang memungkinkan secara

kuantitatif mengestimasikan kontribusi dari setiap faktor pada semua

pengukuran respon. Analysis of variance (ANOVA) yang digunakan pada

desain parameter berguna untuk membantu mengidentifikasikan kontribusi

faktor sehingga akurasi perkiraan model bisa ditentukan. ANOVA yang

29

digunakan dalam hasil eksperimen dengan metode Taguchi pada umumnya

adalah ANOVA dua arah. ANOVA dua arah adalah data percobaan yang

terdiri dari dua level atau lebih dan dua faktor atau lebih (Putra, 2010).

Berikut merupakan persamaan untuk menghitung jumlah kuadrat, rata-rata

kuadrat, derajat kebebasan, nilai F dan nilai probabilitas. (Soejanto, 2009):

1. Jumlah kuadrat (sum of square)

Jumlah kuadrat setiap faktor, contoh untuk faktor A:

SSA = 𝐴1

2

𝑛𝐴1

+ 𝐴2

2

𝑛𝐴2

+ … 𝐴𝑛

2

𝑛𝐴𝑛

- 𝑇2

𝑁 ….…………………….(2.10)

Dimana:

A1 = Jumlah nilai data pada faktor A level 1

A2 = Jumlah nilai data pada faktor A level 2

𝑛𝐴1= Banyak data pada faktor A level 1

𝑛𝐴2= Banyak data pada faktor A level 2

T = Jumlah seluruh nilai data

N = Banyak data keseluruhan

2. Derajat kebebasan (degree of freedom)

Derajat kebebasan setiap faktor, derajat kebebasan total dengan error

dan derajat kebebasan error.

Va = Banyak level pada faktor A – 1 ...………………………..(2.11)

Vt = Total semua level – 1 ...…………………………………..(2.12)

Ve = Vt – (Va + Vb + … Vn) …………………………………(2.13)

30

Dimana:

Va = Derajat kebebasan faktor A

Vt = Derajat kebebasan total

Ve = Derajat kebebasan error

3. Rata-rata kuadrat (mean square)

Rata-rata kuadrat setiap faktor, contoh untuk faktor A:

MSA = 𝑆𝑆𝐴

𝑉𝐴 …………………………………………………….(2.14)

4. Jumlah kuadrat total

SST = ∑ 𝑦2 …………………………………………………….(2.15)

Dimana:

y = Nilai data

5. Jumlah kuadrat karena rata-rata

SSm = n �̅�2 ……………………………………………………(2.16)

Dimana:

n = Banyak data

6. Jumlah kuadrat error

SSe = SST – SSm – SSfaktor………………………………………(2.17)

Dimana:

SSfaktor = SSA + SSB + … SSn …………………………………..(2.18)

31

7. Rata-rata kuadrat error

MSe = 𝑆𝑆𝑒

𝑉𝑒 ……………………………………………………..(2.19)

8. Nilai F

Pengaruh masing-masing faktor dapat dilihat dari nilai F. Dimana untuk

melakukan pengujian nilai F ini akan dibandingkan dengan F pada tabel

statistik (terlampir). Jika nilai F hitung > F tabel maka faktor tersebut

memberikan pengaruh yang signifikan. Sebaliknya, jika nilai F hitung <

F tabel maka faktor tersebut tidak memberikan pengaruh secara

signifikan. Nilai F dihitung dari pembagian rata-rata kuadrat dengan

rata-rata kuadrat error. Contoh untuk faktor A:

FA = 𝑀𝑆𝐴

𝑀𝑆𝑒 ……………………………………………………...(2.20)

9. Nilai probabilitas

Nilai P atau nilai probabilitas dapat diartikan sebagai peluang kesalahan

yang diamati dari suatu uji statistik. Proses analisis nilai P selalu

dibandingkan dengan α yaitu nilai signifikasi atau juga disebut sebagai

nilai kesalahan maksimum yang dapat diterima. Contoh pada suatu

penelitian yang meggunakan tingkat signifikasi 0,05 berarti jika nilai P <

0,05 maka faktor tersebut memberikan pengaruh yang signifikan.

Sebaliknya, jika nilai P > 0,05 maka faktor tersebut tidak memberikan

pengaruh secara signifikan.

32

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Adapun waktu dan tempat dilaksanakannya penelitian ini adalah sebagai

berikut:

3.1.1 Waktu penelitian

Penelitian ini dilaksanakan mulai dari bulan Januari tahun 2018 sampai

dengan bulan November tahun 2018.

3.1.2 Tempat penelitian

Pemotongan bahan paduan magnesium dilakukan di Laboratorium

Teknologi Produksi Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas

Lampung. Pemesinan drill paduan magnesium dilakukan di

Laboratorium CNC SMK Negeri 2 Bandar Lampung. Sedangkan

pengukuran kekasaran permukaan dan pengukuran kebulatan lubang

dilakukan di Laboratorium Metrologi Industri Jurusan Teknik Mesin,

Fakultas Teknik Universitas Lampung.

3.2 Alur Penelitian

Secara garis besar, alur pelaksanaan penelitian ditunjukkan pada diagram alir

Gambar 3.1.

33

Gambar 3.1. Diagram alir penelitian

Studi literatur: Magnesium AZ31, pemesinan drill,

parameter pemesinan drill, kekasaran permukaan,

kebulatan, metode Taguchi

Pemilihan bahan magnesium AZ31, pahat HSS dan

mesin CNC.

Melakukan pemesinan drill

dengan menggunakan desain

metode Taguchi

1. Mengukur kekasaran permukaan menggunakan alat

surface roughness tester

2. Mengukur kebulatan lubang dengan menggunakan

profile projector

Data hasil pengujian berupa nilai kekasaran

permukaan dan kebulatan lubang

Penulisan laporan

Simpulan

Analisis data dan pembahasan

Mulai

Selesai

Pemilihan parameter pemotongan:

n: 405 rpm dan 890 rpm

f : 0,1 mm/rev dan 0,3 mm/rev

point angle: 45º dan 65º

lubrikan: tidak menggunakan dan

minyak kelapa sawit

34

3.3 Alat dan Bahan

Adapun alat dan bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai

berikut:

3.3.1 Paduan magnesium AZ31

Paduan magnesium AZ31 dengan dimensi 160 x 120 x 20 mm. Dapat

dilihat pada Gambar 3.2 dan Gambar 3.3.

Gambar 3.2. Material magnesium AZ31

Gambar 3.3. Dimensi benda kerja

35

Material magnesium memiliki karakteristik mekanik yaitu memiliki

kekuatan tarik sebesar 110 N/mm2 dalam bentuk hasil pengecoran

(casting) (Saputra, 2017). Material magnesium juga memiliki

karakterisitik fisik yang dapat dilihat pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1. Sifat fisik magnesium

Titik cair, K 922 K

Titik didih, K 1380 K



Kerapatan massa (ρ) 1,74 g/cm3

Jari-jari atom 1,60 A

Kapasitas panas 1,02 J/gk

Potensial ionisasi 7,646 Volt

Konduktivitas kalor 156 W/mK

Entalpi penguapan 127,6 kJ/mol

Entalpi pembentukan 8,95 kJ/mol

(Sumber: Andriyansyah, 2014)

3.3.2 Pahat drill HSS

Pahat drill HSS berfungsi sebagai alat untuk melubangi magnesium

paduan AZ31. Pahat drill 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% (Wibowo dan Ibrahim, 2014).

36

Gambar 3.4. Pahat drill HSS diameter 12 mm dengan

point angle 450 dan 650

3.3.3 Mesin CNC milling

Mesin CNC milling adalah mesin yang mampu melakukan banyak

tugas dibandingkan dengan mesin perkakas lainnya. Mesin

CNC milling mampu meratakan permukaan datar maupun berlekuk

serta juga dapat digunakan untuk membuat lubang (Saputra, 2017).

Gambar 3.5. Mesin CNC milling

1 3

2

4

Z

Y

X

5

12

12

45°

65°

37

Keterangan gambar:

1. Spindle yaitu bagian dimana cutter terpasang. Spindle ini berfungsi

memutar cutter yang nantinya akan membentuk benda kerja sesuai

dengan bentuk yang diinginkan.

2. Table yaitu tempat benda kerja yang akan diproses.

3. Control Panel yaitu tempat dimana operator mengontrol gerakan

mesin.

4. Tempat penampungan chip yaitu tempat dimana chip dari proses

pemesinan akan ditampung.

5. Axis X Y Z merupakan sumbu dari arah gerak mesin, ada juga axis

A, B, C yaitu merupakan rotary axis yang memutar sumbu axis X Y

Z.

Tabel 3.2. Spesifikasi mesin CNC milling

Merk FOCUS ESEMKA VMC – L540

Serial no FT – 087

Spindle motor 1,5 HP

Number of axis 3

X axis travel 290 mm

Y axis travel 180 mm

Z axis travel 235 mm

ATC 8 Tools

Tool type BT30

Spindle speed 4000 rpm

38

3.3.4 Alat minimum quantity lubrication CEN YING type CEN 01

CEN YING type CEN 01 adalah jenis mesin yang dapat dikendalikan

oleh programmable logic controller (PLC) yang memiliki alat kontrol

tekanan dan telah ditetapkan sebesar 1 Kg/cm2, saat suhu mencapai

100°C sensor akan menghentikan kerja motor. Cara kerja alat ini yaitu

dengan memompakan oli yang ada di dalam tempat penampungan

keluar dengan bantuan motor listrik. Setelah terpompa keluar, oli akan

masuk ke dalam spray gun betemu dengan udara yang berasal dari

kompresor sehingga menghasilkan minimum quantity lubrication.

Gambar 3.6. Alat CHEN YING type CEN 01

Keterangan gambar:

1. Untuk menghubungkan mesin CHEN YING type CEN 01 dengan

arus listrik.

2. Tempat keluaran oli yang sudah terpompa dari dalam tabung.

1

5

4

3

2

39

3. Tekanan keluaran yang akan diperlihatkan oleh pressure gauge.

4. Tempat memasukkan oli ke dalam tabung penampungan.

5. Tempat penampungan oli.

Tabel 3.3. Spesifikasi alat minimum quantity lubrication

Merk CHEN YING

Type CEN 01

Discharge volume 0,3 L / min

Maximum pressure 15 kgf/cm2

Tank capacity 2 L

Consumption power 30 ± 3 W

Maximum operation time 4 min

Volt 1 Ø 220 V, 1A 50 Hz

3.3.5 Bahan lubrikan (pelumas)

Adapun bahan lubrikan yang digunakan pada penelitian ini adalah

menggunkan minyak kelapa sawit. Minyak kelapa sawit bersifat semi

solid dan memiliki ketahanan yang baik terhadap panas dan oksidasi

dalam jangka waktu yang cukup lama. Suhu dapat mempengaruhi nilai

densitas minyak kelapa sawit, dimana suhu yang semakin tinggi akan

menurunkan nilai densitas minyak kelapa sawit (Sinaga, 2011). Pada

penelitian yang telah dilakukan oleh Saputra (2017) didapatkan hasil

bahwa penggunaan minimum quantity lubrication (MQL) dengan

minyak kelapa sawit pada pemesinan frais magnesium AZ31

menghasilkan nilai kekasaran permukaan yang rendah.

40

3.3.6 Surface roughness tester

Surface roughness tester ini berfungsi untuk mengukur kekasaran dari

suatu permukaan dengan standar propertis pengukuran Ra, Rz, Rq dan

dengan ketelitian alat 0.01 µm. Pengukuran kekasaran permukaan

diperoleh dari sinyal pergerakan stylus berbentuk diamond yang

bergerak sepanjang garis lurus pada permukaan sebagai indikator

pengukur kekasaran. Prinsip kerja alat ini adalah dengan menggunakan

transducer dan diolah dengan microprocessor. Gambar dan spesifikasi

alat yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.7 dan Tabel 3.4.

Gambar 3.7. Surface roughness tester

Tabel 3.4. Spesifikasi surface roughness tester

Merk Mitutoyo SJ-210

Pabrikasi Japan

Ketelitian 0,01 mm

41

3.3.7 Profile projector

Profile projector disini berfungsi sebagai alat untuk mengukur

kebulatan lubang.

Gambar 3.8. Profile projector

3.4 Prosedur Penelitian

Adapun prosedur dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

3.4.1 Persiapan bahan

Paduan magnesium dipotong terlebih dahulu menjadi ukuran yang

sudah ditentukan. Pada saat akan dilakukan proses pemesinan drill,

spesimen tidak boleh bergerak dengan memastikan spesimen sudah

dicekam dengan kuat.

42

Gambar 3.9. Persiapan bahan

3.4.2 Persiapan mesin CNC

Memasang pahat twist drill HSS pada mesin CNC, setelah itu

memastikan semua komponen berjalan dengan baik dan tidak ada

kendala pada mesin maupun spindel.

Gambar 3.10. Persiapan mesin CNC

43

3.4.3 Penempatan alat CHEN YING type CEN 01

Meletakkkan alat CHEN YING type CEN 01 dekat dengan mesin CNC

milling agar ujung spray dari alat CHEN YING type CEN 01 sebagai

pembuat minimum quantity lubrication (MQL) dapat langsung menuju

kontak antara pahat dengan benda kerja.

Gambar 3.11. Penempatan alat CHEN YING type CEN 01

Keterangan gambar:

1. Tuas magnet untuk merekatkan ujung spray MQL.

2. Ujung spray yaitu tempat keluarnya minyak dengan kuantitas

minimum.

3. Meja kerja untuk meletakkan benda kerja selama proses

pemesinan.

4. Spindle yaitu bagian dimana cutter terpasang. Spindle ini berfungsi

memutar cutter yang nantinya akan membentuk benda kerja sesuai

dengan bentuk yang diinginkan.

1

4

3

2

44

3.4.4 Proses pemesinan drill

Setelah persiapan mesin CNC, maka proses pemesinan drill paduan

magnesium dapat dilakukan. Pelaksanaan penelitian ini dilakukan untuk

mendapatkan nilai kekasaran pada permukaan benda kerja dan untuk

mendapatkan nilai kebulatan lubang dari hasil pemesinan drill paduan

magnesium. Pada proses permesinan ini menggunakan pahat twist drill

HSS berdiameter 12 mm untuk semua parameter pemesinan yang

digunakan.

Gambar 3.12. Proses pemesinan drill

Tabel 3.5. Parameter proses pemesinan drill

Parameter pemotongan Satuan Level (tingkatan)

1 2

Kecepatan putar (n) rpm 405 890

Gerak makan (f) mm/rev 0,1 0,3

Sudut pahat (point angle) º 45 65

Lubrikan - Tidak

menggunakan

Minyak kelapa

sawit

45

Pada penelitian ini dilakukan pengambilan data menggunakan metode

desain eksperimen taguchi dengan menggunakan 4 faktor yang masing-

masing faktor terdiri dari 2 level, sebagaimana terlihat pada tabel 3.5.

Berdasarkan banyaknya variabel bebas dan jumlah level yang

ditunjukkan pada Tabel 3.6, dilakukan perhitungan derajat kebebasan

untuk menentukan matriks orthogonal array yang digunakan. Langkah

awal yaitu pemilihan matriks orthogonal array untuk menentukan

banyaknya kombinasi unit percobaan yang dapat memberi informasi

sebanyak mungkin dari semua faktor yang mempengaruhi respon.

Matriks orthogonal array yang akan digunakan harus memiliki derajat

kebebasan yang sama atau lebih besar dari pada total derajat kebebasan

faktor dan level yang telah ditetapkan. Adapun perhitungan total

derajad kebebasan dapat dilihat pada Tabel 3.6.

Tabel 3.6. Perhitungan total derajat kebebasan

Variabel bebas Jumlah level (k) Derajat kebebasan (dof)

(k-1)

Faktor A 2 1

Faktor B 2 1

Faktor C 2 1

Faktor D 2 1

Total derajat kebebasan (dof) 4

Total derajat kebebasan juga bisa dihitung dengan menggunakan

persamaan:

Total dof = (Banyaknya faktor) x (Banyaknya level – 1)

= 4 x (2-1)

= 4 Derajat kebebasan

46

Adapun pilihan matriks orthogonal array standar untuk 2 level yaitu

dapat dilihat pada tabel 3.7.

Tabel 3.7. Matriks orthogonal array standar 2 level

Matriks orthogonal array standar 2 level

L4 (23) L8 (2

7) L12 (211) L16 (2

15) L32 (231) L64 (2

63)

Maka untuk memilih matriks orthogonal array yang cocok atau sesuai

dengan eksperimen yaitu dengan menghitung total derajat kebebasan

matriks orthogonal array standar 2 level.

Perhitungan derajat kebebasan L4 (23):


= 3 x (2-1)


Perhitungan derajat kebebasan L8 (27):


= 7 x (2-1)


Dari hasil perhitungan derajat kebebasan diperoleh 4 derajat kebebasan

yang berada diantara 3 derajat kebebasan dan 7 derajat kebebasan.

Memilih matriks orthogonal array yang cocok atau sesuai dengan

eksperimen adalah derajat kebebasan pada matriks orthogonal array

standar harus lebih besar atau sama dengan perhitungan derajat

kebebasan pada eksperimen (4 derajat kebebasan). Jadi, matriks

orthogonal array yang dipilih adalah L8 (24).

47

Adapun langkah-langkah membuat matriks orthogonal array design L8

(24) dengan software minitab adalah sebagai berikut:

Gambar 3.13. Langkah-langkah membuat matriks orthogonal array

Gambar 3.14. Memasukkan jumlah level dan faktor

Tabel 3.8. Desain matriks orthogonal array L8 (24) metode Taguchi

Run order Kecepatan

putar (n)

Gerak

makan (f)

Sudut pahat

(point angle) Lubrikan

1 1 1 1 1

2 1 1 2 2

3 1 2 1 2

4 1 2 2 1

5 2 1 1 2

6 2 1 2 1

7 2 2 1 1

8 2 2 2 2

48

3.4.5 Pengukuran kekasaran permukaan menggunakan surface

roughness tester

Adapun pengukuran kekasaran permukaan menggunakan surface

roughness tester dapat dilihat pada Gambar 3.15.

Gambar 3.15. Pengukuran kekasaran permukaan

menggunakan surface roughness tester

Setelah proses pemesinan dilakukan, surface roughness tester

diletakkan pada permukaan benda uji kemudian stylus (berupa jarum)

diatur sehingga berada dalam posisi stabil pada pembacaan skala

tekanan terhadap permukaan objek yang akan diukur, setelah posisi

surface roughness tester sudah stabil barulah pengambilan nilai

kekasaran dilakukan dengan menekan tombol start pada alat dan stylus

akan bergerak dengan konstan sesuai dengan sumbu horizontal dan

sejajar dengan benda uji (berada dalam garis lurus). Pengambilan nilai

kekasaran permukaan magnesium dilakukan sebanyak tiga kali dari

setiap pengujian.

49

3.4.6 Pengukuran kebulatan lubang menggunakan profile projector

Adapun pengukuran kebulatan lubang menggunakan profile projector

dapat dilihat pada Gambar 3.16.

Gambar 3.16. Pengukuran kebulatan lubang

menggunakan profile projector.

Menyiapkan alat ukur profile projector yang sudah dikalibrasi, setelah

itu menyiapkan spesimen pada meja ukur, lalu mengatur jarak sumbu x-

y pada titik acuan spesimen secara vertikal dan horizontal selanjutnya

ukur diameter lubang. Pengukuran dilakukan empat kali pada setiap

lubang.

50

3.4.7 Pengambilan data

Data yang telah didapatkan dengan menggunakan surface roughness

tester dan profile projector menunjukkan nilai kekasaran dan nilai

kebulatan dari tiap-tiap parameter yang diujicobakan. Setelah itu data

tersebut dimasukkan ke dalam tabel perbandingan acuan agar dapat

dianalisis. Selanjutnya data yang telah dimasukkan ke dalam tabel

ditampilkan dalam bentuk grafik untuk melihat karakterisasi tiap faktor

yaitu kecepatan putar, gerak makan, point angle dan lubrikan terhadap

kekasaran permukaan dan terhadap kebulatan lubang. Tabel yang

digunakan sebagai acuan pengambilan data ditunjukkan pada Tabel 3.9

untuk nilai kekasaran permukaan dan Tabel 3.10 untuk kebulatan

lubang.

Tabel 3.9. Data hasil pengukuran nilai kekasaran permukaan

Run

order

Kecepatan

putar (n)

Gerak

makan

(f)

Sudut

pahat

(point

angle)

Lubri

kan

Nilai kekasaran

(Ra) (µm) Rata-

rata

(Ra)

(µm) Ra

1

Ra

2

Ra

3

1 405 0,1 45 TM

2 405 0,1 65 MKS

3 405 0,3 45 MKS

4 405 0,3 65 TM

5 890 0,1 45 MKS

6 890 0,1 65 TM

7 890 0,3 45 TM

8 890 0,3 65 MKS

Pengambilan data untuk kekasaran permukaan pada setiap kondisi

pemotongan dilakukan sebanyak tiga kali untuk mendapatkan hasil

yang maksimal.

51

Tabel 3.10. Data hasil pengukuran kebulatan lubang

Run

order

Kecepatan

putar (n)

Gerak

makan

(f)

Sudut

pahat

(point

angle)

Lubri

kan

Gambar dan

diameter (mm) Nilai

kebu

latan

(mm) D1 D2 D3 D4

1 405 0,1 45 TM

2 405 0,1 65 MKS

3 405 0,3 45 MKS

4 405 0,3 65 TM

5 890 0,1 45 MKS

6 890 0,1 65 TM

7 890 0,3 45 TM

8 890 0,3 65 MKS

Pengambilan data untuk kebulatan lubang pada setiap kondisi

pemotongan dilakukan sebanyak empat kali untuk mendapatkan hasil

yang maksimal.

74

BAB V. SIMPULAN DAN SARAN

5.1 Simpulan

Adapun simpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Hasil ANOVA menunjukkan bahwa parameter yang memberikan pengaruh

signifikan terhadap kekasaran permukaan pada pemesinan drill paduan

magnesium adalah lubrikan dengan nilai P 0,003 dan nilai F 86,98, diikuti

oleh kecepatan putar dengan nilai P 0,031 dan nilai F 14,86.

2. Penggunaan kecepatan putar yang tinggi yaitu 890 rpm, gerak makan yang

rendah yaitu 0,1 mm/rev, point angle yang besar yaitu 65° dan lubrikan

dengan MQL minyak kelapa sawit memberikan hasil kekasaran permukaan

yang terbaik.

3. Hasil ANOVA menunjukkan bahwa parameter yang memberikan pengaruh

signifikan terhadap kebulatan lubang pada pemesinan drill paduan

magnesium adalah lubrikan dengan nilai P 0,025 dan nilai F 17,51.

4. Penggunaan kecepatan putar yang tinggi yaitu 890 rpm, gerak makan yang

rendah yaitu 0,1 mm/rev, point angle yang besar yaitu 65° dan lubrikan

dengan MQL minyak kelapa sawit memberikan hasil kebulatan lubang

yang terbaik.

75

5.2 Saran

Dalam penelitian ini peneliti memasukkan saran yang diberikan untuk

dikembangkan dan harapannya mendapatkan hasil yang lebih maksimal, yaitu

pada pengukuran kebulatan lubang dapat dilakukan dengan menggunakan

coordinate measuring machine (CMM) sehingga kebulatan pada bagian dalam

lubang dapat diukur.

76

DAFTAR PUSTAKA

Andriyansyah. 2014. Pengaruh Parameter Pemotongan Terhadap Kekasaran

Permukaan Dalam Pengefreisan Magnesium Tersuplai Udara Dingin.

Skripsi. Jurusan Teknik Mesin. Universitas Lampung. Bandar Lampung.

Ansyori, Anang. 2015. Pengaruh Kecepatan Potong dan Makan Terhadap Umur

Pahat Pada Pemesinan Freis Paduan Magnesium. Jurnal Mechanical,

Volume 6, Nomor 1.

Antony, Jiju. 1998. Some Key Things Industrial Engineers Should Know About

Experimental Design. Logistics Information Management. Vol. 11.

Basuki, Budi. 2014. Pengaruh Metode Minimum Lubrication Keausan Pahat dan

Kekasaran Permukaan Benda Kerja AISI 4340. Jurnal Teknologi, Volume

7, Nomor 2, 112-117.

Begeman, M.L., Ostwald, P.F., dan Amstead, B.H. 1987. Manufacturing Processes.

8th Edition. Singapore: John Wiley and Sons. Inc.

Buldum, Berat Baris., SIK, Aydin., dan Ozkul, Iskender. 2011. Investigation of

Magnesium Alloys Machinability. International Journal of Electronics,

Mechanical and Mechatronic Engineering Vol 2 Num 3 pp(261-268).

Burhanuddin, Y., Setiawan F., Harun, S., dan Fitriawan, H. 2015. Pemodelan

Penyalaan Pada Proses Bubut Kering Magnesium AZ31 Menggunakan

Jaringan Syaraf Tiruan. Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik

Mesin XIV (SNTTM XIV).

Chong, K.Z., dan Shih, T.S. 2002. Optimizing Drilling Conditions for AZ61A

Magnesium Alloy. Materials transactions, Vol. 43, No. 8 pp. 2148 to 2156.

Dwiyono, Emil. 2014. Pengaruh Kedalaman Potong Terhadap Kebulatan Pada

Pembubutan Material Baja JISS S45C. Tugas Akhir. Fakultas Teknik.

Universitas Muhammadiyah. Jember.

Embrijakto, R.D. 2018. Kajian Pemesinan Bor Material Magnesium Menggunakan

Metode Taguchi. Tesis. Program Pascasarjana Magister Teknik Mesin.

Universitas Lampung. Bandar Lampung.

77

Fryman, Mark A. 2002. Quality and Process Improvement. New York: Delmar.

Groover, M.P. 2010. Fundamentals of Modern Manufacturing Materials,

Processes and Systems. 4th Edition. New York: John Wiley and Sons. Inc.

Hadimi. 2008. Pengaruh Perubahan Kecepatan Pemakanan Terhadap Kekasaran

Permukaan Pada Proses Pembubutan. Jurnal Ilmiah Semesta Teknika, Vol.

11, No. 1, 18-28.

Ibrahim, G.A. 2014. Analisa Nilai Kekasaran Permukaan Magnesium Yang Difreis

Dalam Kondisi Tersuplai Udara Dingin. Jurusan Teknik Mesin. Universitas

Lampung. Bandar Lampung.

Ibrahim, G.A. 2014. Identifikasi Nilai Kekasaran Permukaan Pada Pemesinan

Paduan Magnesium. Jurnal Mechanical, Volume 5, Nomor 1.

Ibrahim, G.A., Harun, S., dan Doni, A.R. 2015. Analisa Nilai Kekasaran

Permukaan Paduan Magnesium AZ31 Yang Dibubut Dengan Menggunakan

Pahat Potong Berputar. Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik

Mesin XIV (SNTTM XIV).

Ibrahim, G.A., Subagio, A., Hamni, A., dan Lestari, S.M.P. 2014. Analisa Nilai

Kekasaran Permukaan Magnesium AZ31 Menggunakan Metode Taguchi.

Jurusan Teknik Mesin. Universitas Lampung. Bandar Lampung.

Kalpakjian, S., dan Schmid, S.R. 2001. Manufacturing Engineering and

Technology. 4th Edition. Prentice Hall: Pearson Education. Inc.

Purnomo, Bagus. 2017. Analisa Nilai Kekasaran Permukaan Magnesium AZ31

Yang Dibubut Menggunakan Pahat Putar Dan Udara Dingin. Skripsi.

Jurusan Teknik Mesin. Universitas Lampung. Bandar Lampung.

Putra, Mirza Perdana. 2010. Identifikasi Solusi Alternatif Terhadap Keputusan

Investasi Mesin Produksi Menggunakan Metode Design of Experiments.

Skripsi. Jurusan Teknik Industri. Universitas Indonesia. Depok.

Roy, Ranjit K. 1990. A Primer on the Taguchi Method. Michigan: Dearbon.

Saputra, Robby. 2017. Pengaruh Penambahan Pelumas Pada Pemesinan Frais

Dengan Metode Pelumasan Berkualitas Minimum (MQL) Terhadap Nilai

Kekasaran Permukaan Magnesium AZ31. Skripsi. Jurusan Teknik Mesin.

Universitas Lampung. Bandar Lampung.

Sinaga, R.A. 2011. Kajian Mutu Minyak Sawit Kasar dan Analisis Karakteristik

Olein Serta Stearin Sebagai Hasil Fraksinasinya. Skripsi. Fakultas

Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Bogor.

78

Soejanto, Irwan. 2009. Desain Eksperimen Dengan Metode Taguchi. Yogyakarta:

Graha Ilmu.

Sudjana, Hardi. 2008. Teknik Pengecoran Logam Jilid 1. Jakarta: Direktorat

Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan. Departemen Pendidikan

Nasional.

Surdia, Tata., dan Saito, Shinroku. 1999. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta:

Pradnya Paramita.

Wibowo, Dodi., dan Ibrahim, G.A. 2014. Pengeboran Baja ASTM A1011

Menggunakan Pahat High Speed Steel Dalam Kondisi Dilumasi Cairan

Minyak. Jurnal Mechanical, Volume 5, Nomor 2.

Widarto. 2008. Teknik Pemesinan Jilid 2. Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah

Menengah Kejuruan. Departemen Pendidikan Nasional.

Zulhendri, dan Yusri. 2008. Penggunaan Metode Parameter Taguchi Dalam

Mengidentifikasi Kekasaran Permukaan Optimum Proses Bubut. Jurnal

Teknik Mesin. Vol. 5, No. 2, ISSN 1829-8958.

analisis kekasaran permukaan dan kebulatan …digilib.unila.ac.id/54910/3/skripsi tanpa bab...

Documents