mekanisme pembentukan geram

7/14/2019 MEKANISME PEMBENTUKAN GERAM

http://slidepdf.com/reader/full/mekanisme-pembentukan-geram-5632796e343dd 1/6

MEKANISME PEMBENTUKAN GERAM

Pada mulanya diperkirakan bahwa geram terbentuk karena adanya retak rambut

(micro crack) yang timbul pada benda kerja tepat di ujung pahat pada saat pemotongan

dimulai. Dengan bertambahnya tekanan pahat, retak tersebut menjalar kedepan sehingga

terjadilah geram. Anggapan ini sekarang sudah di tenggalkan berkat hasil penelitian di

dalam mempelajari mekanisme pembentukan geram. Logam yang pada umumnya

bersifat ulet (ductile) apabila mendapat tekanan akan timbul tegangan (stress) di daerah

sekitar konsentrasi gaya penekanan dari mata potong pahat. Tegangan pada logam

(benda kerja) tersebut mempunya orientasi yang kompleks dan pada salah satu arah

akan terjadi tegangan geser (shearing stress) yang maksimum. Apabila tegangan geser

ini melebihi kekuatan logam yang bersangkut maka akan terjadi deformasi plastis

(perubahan bentuk) yang menggeser dan memutuskan material benda kerja diujung

pahat pada suatu bidang geser (share plane).

KOMPONEN GAYA PEMBENTUKAN GERAM

Suatu analisis mekanisme pembentukan geram yang dikemukakan oleh

Merchant mendasarkan teorinya atas model pemotongan system tegak (Orthogonal

system). System pemotongan tegak merupakan penyederhanaan dari system

pemotongan miring (Oblique system) dimana gaya dan komponennya hanya dianalisis

pada suatu bidang, beberapa asumsi yang digunakan dalam penganalisisan model

adalah:

1. Mata potong pahat sangat tajam, sehingga tidak menggosok atau menggaruk benda

kerja.

2. Deformasi terjadi hanya dalam dua dimensi.

3. Distribusi tegangan yang merata pada bidang geser.

4. Gaya aksi dan reaksi dari pahat terhadap geram adalah sama besar dan segaris (tidak

menimbulkan momen kopel).

Karena system gaya hanya di pandang pada satu bidang (bukan ruang), maka

gaya total dapat di pecah menjadi dua komponen gaya yang saling tegak lurus.

Nama : Dedet Wahyudi

Nim : 07510021



Tergantung dari cara pemisahan komponen, dalam hal ini dapat dikemukakan tiga cara,

yaitu :

1. Gaya total (F) ditinjau terhadap proses diformasi material, dapat dipecah kedalam 2

komponen :

Fs = gaya geser yang mendeformasikan material pada bidang geser sehingga

melampaui batas elastic.

Fsn = gaya normal pada bidang geser yang menyebabkan pahat tetap menempel

pada benda kerja.

2. Gaya total (F) dapat diketahui arah dan besarnya dengan cara membuat dynamo

meter (alat ukur gaya, dimana pahat dipasang padanya dan alat tersebut dipasang

pada mesin perkakas) yang mengukur dua komponen gaya :

Fv = gaya potong, searah dengan kecepatan potong.

Ff = gaya makan, searah dengan kecepatan makan.

3. Gaya total (F) yang bereaksi pada bidang geram (Aγ, face, bidang pada pahat

dimana geram mengalir) dipecah menjadi dua komponen untuk menentukan

koefisien gesek dari geram terhadap pahat.

Fγ = gaya gesek pada bidang geram.

Fγn = gaya normal pada bidang geram.

Berdasarkan analisisgeometrik dari lingkaran gaya potong Fv, dapat diturunkan

rumus dasarnya sebagai berikut :

Dari, Fv = Fcos (η - γo), dan

Fs = Fcos (ϕ + η - γo)

Maka Fv =

Gaya geser Fs dapat digantikan dengan penampang bidang geser dan tegangan geser

yang terjadi padanya,

Fs = Ashi . τshi ;N

Dimana : τshi : tegangan geser pada bidang geser

Ashi : penampang bidang geser

A : penampang geram sebelum terpotong



Dengan demikian rumus gaya potong adalah :

Dari rumus tersebut dapat disimpulkan beberapa variable yeng mempengaruhi gaya

pemotongan :

1. Tegangan geser (dinamis) menentukan besarnya gaya potong, dengan demikian

kekuatan benda kerja merupakan faktor penentu dalam proses pemesinan.

2. Semakin besar penampang geram, gaya potong akan semakin besar.

3. Sudut geram, sudut geser, sudut gesek (ditentukan oleh koefisien gesek)

menentukan besarnya gaya potong.

Koefisien gesek dari pahat terhadap geram dapat dicari berdasarkan informasi

yang diperoleh dari dinamometer dengan rumus sebagai berikut :

SUDUT GESER DAN RASIO PEMAMPATAN TEBAL GERAM

Gaya potong tidak akan melebihi gaya maksimum yang tercapai setelah bidang

geser terbentuk dengan orientasi sebesar sudut geser relatif terhadap kecepatan potong.

Maka sudut geser maksimum dapat dicari dengan cara deferensasi dan hasilnya

disamakan dengan 0. Dari diferensasi akan menghasilkan komponen yang dapat

disamakan dengan nol, yaitu :

Meskipun demikian, dari rumus di atas dan berdasarkan logika dapat ditarik

kesimpulan bahwa :

1. Sudut geser ditentukan oleh sudut geram. Semakin besar sudut geram, sudut geser

akan membesar dan menyebabkan penurunan luas bidang geser, sehingga

menurunkan gaya potong.

2. Koefisien gesek tidak mungkin sama dengan nol, sehingga sudut gesek juga tidak

pernah sama dengan nol.



Jika sudut geram telah di tetapkan, maka sudut geser dapat dihitung dengan

mengukur rasio pemampatan tebal geram. Akan tetapi tebal geram tidak dapat diukur

secara langsung tanpa mengakibatkan kesalahan pengukuran, sebab :

- Permukaan geram relative kasar, dan

- Geram tidak lurus karena dalam kenyataannya bidang geser tidak lurus melainkan

melengkung yang diakibatkan oleh distribusi tegangan geser yang tidak merata.

Untuk itu diperlukan pengukuran secara tidak langsung, yaitu dengan mengukur

panjang geram.

Sudut geram yang kecil atau bahkan negative mungkin dapat digunakan yang

menghasilkan gaya pomotongan yang tidak terlalu tinggi, asalkan koefisien gesek antara

geram dan pahat dapat diturunkan. Penurunan koefisien gesek dapat dilakukan dengan

cara sebagai berikut :

- Memakai jenis cairan pendingin yang cocok, dan / atau

- Menggunakan kecepatan potong yang tinggi.

Kecepatan potong tinggi akan menyebabkan tingginya temperature geram pada lapisan

tipis dekat permukaan kontak dengan pahat dan kekuatan logam akan lemah sehingga

dapat menurunkan gaya pemotongan. Dari kenyataan ini dapat disimpulkan bahwa bila

pahat tahan terhadap temperature pemotongan yang tinggi (jenis karbida dan keramik),

maka pahat tersebut dapat digunakan dengan lebih efektif pada kecepatan pemotongan

yang sangat tinggi dengan sudut geram yang negative.

SISTEM PEMOTONGAN MIRING (OBLIQUE CUTTING)

Dalam system pemotongan miring gaya total pemotongan (F) dianggap dalam

ruang yang akan dipecah menjadi 3 komponen dalam system kordinat yang tertentu.

Tiga macam koordinat dapat dikemukakan untuk menerangkan lokasi mata potong pahat relative terhadap mesin perkakas, yaitu :

1. Koordinat normal, dengan sumbu Xn menempel pada mata potong mayor (S) dan

kedua sumbu lain yang saling tegak lurus, Yn dan Zn.

2. Kordinat tegak, dengan sumbu Xo menempel pada garis proyeksi mata potong

mayor pada bidang horizontal dan kedua sumbu lain yang saling tegak lurus Yo dan

Zo.



3. Koordinat mesin, dengan sumbu Zf berlawanan arah dengan vector kecepatan

makan dan kedua sumbu lain yang saling tegak lurus, Xf dan Zf.

GAYA PEMOTONGAN DALAM PROSES MENGGURDI

Pada proses menggurdi, dimana pahat mempunyai dua mata potong, gaya

pemotongan pada salah satu potong dapat diuraikan menjadi 2 komponen yaitu Fv dan

Ff. Untuk menggurdi dengan mesin gurdi bangku ataupun mesin gurdi tangan, maka

pahat gurdi harus ditekan dengan tekanan yang cukup besar supaya pahat gurdi dapat

bergerak menembus benda kerja. Penekanan tersebut tidak lain adalah untuk melawan

gaya ekstursi yang cukup besar di ujung gurdi, serta untuk melawan gesekan pada

bidang utama untuk kedua mata potong. Untuk persamaan gaya tekan yang diperlukan

supaya proses pemakanan berlangsung :

GAYA PEMOTONGAN DALAM PROSES MENGEFREIS

Gerakan dari setiap mata potong (gigi) pahat freis relative terhadap benda kerja

merupakan gerakan sikloidal. Oleh sebab itu, bagaimanapun posisi pahat freis relative

terhadap lebar pemotongan (mesin freis tegak) atau kedalaman ptong (mesin freis datar)

selalu akan memotong benda kerja dengan tebal geram yang berubah. Tebal geram akan

mencapai harga maksimum pada garis gerakan sumbu pahat, sesuai dengan jarak antara

sikloidal dari mata potong yang berurutan. Maka tebal geram dapat ditentukan dengan :

h = fz sin Ф sin Kr

dengan demikian gaya pemotongan untuk setiap gigi akan berfluktuasi.

DAYA PEMOTONGAN DAN EFISIENSI PEMOTONGANDaya pemotongan dalam proses pembentukan geram ditentukan oleh gaya

pemotongan dengan kecepatan pemotongan, atau momen punter pada pahat dengan

kecepatan putarannya. Gaya atau momen punter tersebut dapat diukur secara langsung

dengan memakai dynamometer. Karena salah satu komponen gaya tersebut umumnya

tidak melakukan gerakan, maka daya pemotongan (pembentukan geram) adalah :

Nct = Nc + Nf ; kW

Dimana : Nct = daya pemotongan total ; kW



Nc = daya potong ; kW

Nf = daya makan ; kW

Dan untuk efisiensi pemesinan yaitu :

Nmc = Nc + Nml ; kW

Dimana : Nmc = daya pemesinan, yang dapat diukur denga watt meter ; kW

Nc = daya potong, yang dihitung berdasarkan hasil pengukuran

dengan dynamometer ; kW

Nml = daya hilang ; kW

mekanisme pembentukan geram

Documents