pembuatan roda gigi utama penggerak …digilib.batan.go.id/e-prosiding/file...

PROSIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan Yogyakarta, 27 Juli 2011

Tony Rahardjo, dkk. ISSN 1410 – 8178 Buku I hal 175

PEMBUATAN RODA GIGI UTAMA PENGGERAK SUPPORT PADA MESIN BUBUT “ROBLYNG”

Tony Rahardjo, Ing Dewanto, Bambang L. Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan-BATAN, Babarsari Yogyakarta 55281

Email:[email protected]

ABSTRAK

PEMBUATAN RODA GIGI UTAMA PENGGERAK SUPPORT PADA MESIN BUBUT “ROBLYNG”. Telah dilakukan pembuatan roda gigi utama penggerak support pada mesin bubut roblying. Pembuatan roda gigi utama penggerak support mesin bubut Roblying bertujuan untuk mengganti roda gigi utama yg tidak dapat berfungsi karena aus. Roda gigi tersebut berfungsi untuk memutar roda gigi perantara pada support.. Pembuatan dilakukan dengan menggunakan mesin bubut, mesin frais serta alat nitridasi. Bahan yang digunakan adalah baja 60, diameter bahan 37,5 mm, jumlah gigi 23, modul 1,5 tebal 9 mm, Untuk meningkatkan kualitas roda gigi utama yang dilakukan pengerasan dengan sistem nitriding selama 5 jam, tekanan gas nitrogen l,4 mbar, dan temperatur 450 oC. Setelah dilakukan uji kekerasan didapat 11.68 KHN sebelum dikeraskan dan 15,60 KHN sesudah dikeraskan.. Sehingga meningkat sebesar 25,12 %. Hasil pembuatan roda gigi utama telah dapat dipasang pada support, sehingga berfungsi kembali dengan baik.

ABSTRACT

FABRICATION OF THE MAIN WHEEL FOR DRIVING SUPPORT IN THE “ROBLYNG” PRECISION LATHE. Afabrication of the main wheel for driving supprt inprecision lathe Roblyng has been conducted. This was to replacethe main geardrive support that could not function due to being worn out. The main gear function as the driver of support transmission gear. The material used was ST 60 diameter of 37,5 mm. The tooth number to be madewas 23 with 9 mm thick, and module 1,5. The fabrication involved precision lathe, milling machine, and nitriding machine. In order to improve the quality of the main gear, a hardening duration was 5 hours in the nitrogen gas pressure of 1,4 mbar nad temperature 450 oC. After hardening tretmenthardness test was done, and the result was 15,60 Vickers. Before it was teated, the hardness value was only 11,63 Vickers, It means that an increase of 25,12% was obtained. The gear being fabricated has been installed in the support and can function property.

PENDAHULUAN embuatan komponen mesin dan peralatan pendukung lainnya merupakan pekerjaan yang

sangat penting untuk perawatan/ perbaikan maka dapat menghemat biaya bila dapat dikerjakan sendiri serta akan memperpanjang umur daya guna peralatan tersebut. Pembuatan komponen mesin untuk perawatan yang dilaksanakan adalah pembuatan roda gigi utama penggerak support pada mesin bubut yang beberapa waktu yang lalu mengalami kerusakan pada gigi utamanya

sehingga bila digunakan untuk membuat /mengerjakan benda kerja akan terjadi kerusakan karena laju putaran yang tidak stabil. (1) Akibatnya beberapa pelayanan pembuatan peralatan nuklir yang menggunakan peralatan mesin bubut akan terganggu. Setelah dilakukan pembongkaran roda gigi yang aus tersebut mempunyai jumlah gigi (Z) = 23 tebal = 9 mm maka ukuran yang lainnya dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut:

MZD .= (1)

MDDk 2−= (2)

P



ISSN 1410 – 8178 Tony Rahardjo, dkk Buku I hal 176

MDDb 2+= (3) Dimana: D = Diameter nominal Dk = Diameter kern. Db = Diameter bahan. M = Modul pada pisau frais.

Suport atau sering disebut dengan eretan perkakas merupakan salah satu bagian pokok dari mesin bubut yang digunakan untuk memegang eretan perkakas bubut dan memberikan gerakan yang diperlukan (gerakan laju dan gerakan penyetelan). Arah gerakan dapat sejajar dengan tegak lurus atau miring terhadap sumbu bubut. Eretan perkakas merupakan tempat kedudukan penyangga berjalan. Eretan perkakas juga harus dibuat dan diberi penuntun sedemikian rupa sehingga terjamin pengerjaan yang bebas goncangan. Bagian utama support (Eretan perkakas) terdiri dari : Eretan dasar dengan kotak engkol, eretan lintang, eretan atas dengan pemegang perkakas. (1)

Eretan dasar Eretan dasar yang di dalamnya terdapat

berbagai hubungan roda gigi sebagai penggerak gerakan laju dan penyetelan yang dapat diatur sesuai dengan jenis pekerjaan secara otomatis atau manual dan besar kecilnya benda yang dikerjakan. Eretan dasar meluncur dengan dudukan-dudukan panjang diatas lis-lis penuntun pada bangku dan menjamin gerakan yang tepat sejajar dengan sumbu mesin bubut (gerakan memanjang). Sebuah lis penuntun yang menjangkau sampai di sebelah bawah tapi bangku menghindarkan ungkitan keatas pada arah tekanan sayat. Pada lis penuntun ini di pasang sebuah alat penjepit yang menggerakan eretan dasar pada setiap posisi (pada pembubutan permukaan). Eretan lintang

Eretan lintang memberikan gerakan laju bagi perkakas pada pembuatan membidang. Ia dapat pula dimanfaatkan untuk penyetelan maju pahat bubut pada pembubutan memanjang. Untuk maksud ini pada poros lintang terdapat sebuah cicin skala, dimungkinkan penyetelan sampai skala 0,05 mm. Setelah pemakaian yang agak lama, akan terjadi keausan didalam sistem ulir (poros ulir dan mur) yang akan menyebabkan ketepatan penyetelan akan menurun.

Eretan atas Eretan atas dapat diputar dengan bagian

putarannya sebelah bawah, dengan pembagian derajat dapat ditetapkan nilai putarannya. Dengan

dua sekrup yang meluncur di dalam sebuah alur yng membentuk lingkaran, bagian atas eretan dapat dieratkan pada setiap kedudukan. Bagian atas meluncur pada sebuah jalur penuntun yang berbentuk ekor burung yang merupakan kelengkapan dari bagian yang berputar pada eretan atas dan dapat digerakan dengan sebuah sistem ulir. Dengan demikian dimungkinkan gerakan miring terhadap sumbu bubut pada keadaan bagian atas yang berputar. Support ini ditampilkan pada Gambar 1.

Kepala pembagi Peralatan kepala pembagi pada mesin frais

di dalam pembuatan roda gigi ini sangat berperan sekali untuk menentukan perpindahan putaran setiap langkah penyayatan alur gigi yang dibuat. Perwujudan kepala pembagi yang digunakan adalah kepala pembagi yang sering di pakai di dalam rumah kepala pembagi terdapat sebuah penggerak yang dapat dilepaskan dari gandengannya. Ulir cacing (keong) yang umumnya memiliki 40 gigi sehingga dihasilkan perbandingan 40 : 1 artinya didalam satu kali putaran roda keong, ulir cacing (keong) harus melaksanakan 40 kali putaran. Sehingga dalam pembuatan berbagai alur diberikan rumus sebagai berikut (2):

TEN k = (4)

Dengan : E = 40 :1

kN = Putaran engkol tiap pembagian.

T = angka pembagi (alur pada benda kerja)

Nilai kerja gerakan utama pada mesin frais adalah gerakan putaran pisau frais , kecepatan gerakan utama adalah kecepatan sayat dan ini bekerja pada keliling pisau frais yang bentuknya lingkaran, maka

( )mntmndV 1000..π= (5)

dengan : =d garis tengah pisau frais (mm) =V kecepatan sayat (m/mnt) =n angka putaran pisau setiap menit

Kecepatan sayat akan semakin tinggi, jika

garis tengah dan angka putaran pisau semakin besar. Pemilihan kecepatan sayat yang ekonomis bergantung pada berbagai faktor diantaranya adalah jenis mesin frais, pisau frais, jenis bahan benda kerja dan model pekerjaan.




Nitridasi / Pengerasan Proses pengerasan permukaan suatu

bahan / material suatu usaha agar bahan yang diproses dapat menghasilkan produk yang lebih baik. Demikian juga mesin nitridasi ion yang dirancang untuk rekayasa peningkatan mutu permukaan dari suatu bahan. Karena kerusakan suatu bahan diawali dari permukaan, hal ini terjadi karena lingkungan (korosi atau oksidasi) atau aus akibat berinteraksi dengan benda lain yang bergesekan antara dua komponen atau lebih. Mengingat kebutuhan dari industri maju terhadap material logam dengan kualitas yang baik yaitu mempunyai sifat-sifat yang unggul dari logam dasarnya. (4)

Gambar. 1. Support mesin bubut Roblying. Keterangan: 1. Roda spendel utama. 2 ,3 Roda gigi handle Lz dan Pz (engkoljantung) 4. Roda gigi perantara. 5 , 6 Roda gigi tukar. 7. Batang bergigi. 8 , 9 Roda gigi penyetelan eretan lintang. 10. Poros eretan lintang. 11. Pen poros L. 12. Roda utama eretan dasar.(roda gigi yang

rusak). 13. Pasak ekor burung. 14. Alur penyetelan eretan atas. 15. Poros ulir eretan atas. L. Poros ulir. Z. Poros luncur. M. Kunci mur. LZ. Gerakan memanjang. PZ. Gerakan melintang.

TATA KERJA Dalam pembuatan roda gigi utama

penggerak support mesin bubut agar diperoleh hasil yang optimum, maka ada hal-hal pokok yang harus dilakukan, yaitu: 1. Melakukan perencanaan pekerjaan, meliputi:

a. Mempelajari gambar kerja.

b. Menginventarisasi mesin dan peralatan yang diperlukan.

c. Menginventarisasi bahan yang digunakan dan pemotongan bahan yang digunakan adalah ST 60 .

d. Cara pembuatan dan pengkonstruksian. 2. Melakukan uji fungsi, meliputi:

a. Persiapan pengujian. b. Penyetelan roda gigi terhadap komponen

yang lainnya. c. Melakukan uji fungsi mesin untuk

pembubutan merata secara otomatis maupun manual, pembuatan ulir, serta pekerjaan bubut arah melintang.

Gambar.2. Roda gigi utama mesin bubut Rublyng

Mesin dan alat yang digunakan Mesin yang digunakan untuk membuat

roda gigi utama meliputi: mesin potong, mesin bubut, mesin frais, mesin gergaji, mesin pengeras logam (nitridasi) dan peralatan pendukung lainnya.

Langkah pembuatan Dalam pembuatan roda gigi utama support

dilakukan berdasarkan gambar kerja yang ditampilkan pada Gambar 2. Gambar kerja juga digunakan untuk menentukan langkah pengerjaan, yaitu: a. Pemotongan bahan besi pejal dengan

menggunakan mesin gergaji, panjang pemotongan 50 mm, diameter bahan 45 mm.

b. Pembubutan, pembubutan dilakukan dalam tiga langkah, yaitu: 1. Pembubutan penyayatan memanjang, hal

ini untuk memperoleh diameter bahan roda gigi, adapun kecepatan yang digunakan 190 put/ menit, kecepatan penyayatan pengikisan 0,25 mm/putaran, tebal penyayatan pengikisan tiap langkah 0,6 mm, kecepatan penyayatan penghalusan



ISSN 1410 – 8178 Tony Rahardjo, dkk Buku I hal 178

0,05 mm/ putaran, dan tebal penyayatan penghalusan 0,05 mm.

2. Pembubutan penyayatan membidang bertujuan untuk memperoleh bidang datar yang rata dan untuk memperoleh tebal roda gigi yang dikehendaki, kecepatan mesin 190 put/menit, kecepatan penyayatan 0,25 mm/putaran, tebal penyayatan 0,5 mm.

3. Pembuatan lubang poros dengan menggunakan mata bor dan untuk finishing dilakukan dengan pisau bubut hingga diperoleh diameter lubang poros yang dikehendaki, kecepatan mesin 190 put/ menit, dimulai dengan menggunakan senter bor, kemudian dengan urut menggunakan mata bor yang berdiameter paling kecil 5 mm untuk kecepatan mata bor besar digunakan 90 put/ menit.

c. Pengefraisan, dilakukan untuk membuat alur gigi dengan menggunakan pisau frais bergigi yang mempunyai modul sesuai standart roda gigi tersebut yaitu 1,5. Untuk pengerjaan mengefrais dibuat alat bantu pemegang benda kerja yang berbentuk poros, satu ujung dijepit pada cak kepala pembagi, ujung yang satunya disangga dengan senter lepas. Penyetelan pisau frais yaitu pisau dipasang pada spindel dengan posisi pisau tegak lurus terhadap meja mesin, ujung pisau frais ketinggiannya harus sama dengan ujung senter kepala lepas. Penggunaan kepala piring pembagi pembagi untuk setiap langkah penyayatan alur dapat dihitung dengan persamaan 4.

d. Pengerasan, roda gigi utama setelah selesai dibuat kemudian dikeraskan dengan menggunakan mesin nitriding dilakukan selama 5 jam (300 menit), tekanan gas nitrogen 1,4 mbar, tegangan 653 volt, arus 466 mA, temperatur 450oC. Setelah dilakukan pengerasan kemudian dilakukan pengujian kekerasannya dengan menggunakan alat uji kekerasan Vickres. Langkah kerja pengerasan : ST 60 dipotong dan dibuat diameter satu inchi kemudian dipotong dua buah setebal 10 mm untuk uji kekerasan, potongan dihaluskan dengan menggunakan mesin polis yang diberi kertas amplas ukuran 800 mesh hingga dua permukaan rata. Selanjutnya permukaan bagian atas diperhalus dengan menggunakan kertas amplas 1000-2000 mesh hingga mengkilap kemudian diganti dengan kain aval yang diberi otosol dan dipoliskan pada permukaan yang halus hingga seperti cermin.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil roda gigi yang telah dibuat seperti pada Gambar. 3.

Gambar.3 Roda gigi sebelum dikeraskan

Gambar.4. Roda gigi sesudah keraskan

Dalam pembuatan roda gigi utama agar diperoleh hasil yang optimum maka harus diperhatikan mengenai: Ukuran bahan dan langkah-langkah penyetelan mesin baik untuk mesin bubut maupun mesin frais. Pada pengerjaan roda gigi ada tiga hal pokok yang harus diperhatikan, yaitu:

1. Penentuan ukuran bahan Diketahui jumlah gigi perantara yang akan

dibuat (Z) = 23 gigi. Modul (M) = 1,5 Sehingga diameter (D) dihitung dengan

menggunakan persmaan (1) MZD .= = 23 x 1,5 = 34,5 mm.

Diameter kern (Dk) dihitung dengan persamaan (2)

MDDk 2−= = 34,5 – 2. 1,5 = 3l,5 mm.

Diameter bahan (Db) dihitung dengan persamaan (3)

MDDb 2+= = 34,5 + 2. 1,5 = 37,5 mm




Pengerjaan dengan mesin bubut Dalam pengerjaan dengan mesin bubut

ada dua pengerjaan penyayatan, yaitu: Penyayatan pengikisan: Untuk

penyayatan pengikisan digunakan kecepatan sayat yang rendah, laju yang tinggi disesuaikan dengan kapasitas mesin, demi mendapatkan pekerjaan yang optimal dan mesin perkakas juga awet.

Penyayatan untuk finishing: Untuk penyayatan finishing (penghalusasn) digunakan kecepatan sayat yang tinggi, sayatan yang tipis dan laju eretan yang rendah.guna mencapai mutu permukaan yang baik.

2. Pengerjaan dengan mesin frais Dalam pembuatan alur roda gigi utama

digunakan alat bantu kepala pembagi adapun pemakaiannya berdasarkan data gigi yang akan dibuat, Jumlah gigi 23 sehingga penyayatan tiap alur dapat ditentukan dengan persamaan (4) sebagai berikut:

TEN k = = 40/ 23 = 1. 17/23

Jadi cakram pembagi pada kepala pembagi dipilih cakram yang mempunyai lubang yang habis dibagi dengan 23 (bilangan penyebut hasil pembagian perhitungan). Sehingga setiap penyayatan alur gigi engkol pemutar cakram piringan pembagi diputar sebanyak satu kali putaran, ditambah 17/23 bagian lubang pada piringan pembagi. Penyayatan dilakukan sebanyak 23 kali sesuai dengan jumlah gigi yang dibuat, dalam penggunaan mesin frais pisau frais untuk mengalur harus diperhatikan jenis modul (M) pisau.

3. Pengerasan Pengerasan roda gigi utama support yang

telah selesai dibuat, dilakukan dengan mesin nitridasi, hasil nitridasi untuk jenis Bj 60 dengan gas N2 dari beberapa perlakuan didapatkan hasil, seperti disajikan dalam Tabel. 1

Tabel. 1. Hasil operasi nitridasi dengan gas nitrogen.

No

Tegangan Volt

Arus Ampr

Waktu Menit

Tek gas mbar

Temperatur oC

1 595 447 45 1,4 356 2 605 456 30 1,4 376 3 652 465 45 1,4 410 4 653 466 300 1,4 450

Roda gigi yang telah dikeraskan nilai

kekerasannya menjadi meningkat hingga mencapai 25,12 %

Tabel.2. Hasil uji kekerasan Bj 60 sebelum dan sesudah dikeraskan

No Sebelum dikeraskan

(KHN)

Sesudah dikeraskan

(KHN)

Kenaikan kekerasan

(%) 1 11,45 15,68

2 11,89 15,71

3 11,72 15,42

Rata-rata 11,68 15,60 25,12

KESIMPULAN

- Telah dibuat roda gigi utam support sesuai gambar kerja.

- Roda gigi utama support telah dikeraskan dan telah diuji kekerasannya dengan mesin vickres dengan hasil : 11,68 gram Vickres sebelum dikeraskan dan 15,60 gram Vickres sesudah dikeraskan.

- Setelah dilakukan pengerasan ada kenaikan kekerasan sekitar 25,12 %

- Roda gigi yang dibuat dan telah dipasang pada mesin bubut dan mesin dapat berfungsi kembali dengan baik.

UCAPAN TERIMAKASIH

Pada kesmpatan ini penulis mengucapkan banyak terimakasih, kepada: 1. Kepala Balai Elektro Mekanik yang telah

memberikan tugas untuk pembuatan roda gigi perantara support tersebut.

2. Kepala Kelompok KPM yang banyak memberikan arahan dalam melaksanakan pembuatan roda gigi perantara support dan pemasangannya, sehingga support tersebut dapat berfungsi lagi.

3. Rekan-rekan sekelompok yang banyak membantu dalam pembongkaran dan penyetelan kembali roda gigi tersebut Semoga amal baik dari bapak-bapak semua mendapatkan balasan dari Tuhan Yang Maha Esa.

DAFTAR PUSTAKA

1. MANUAL. Mein bubut 2. SURBAKTY Bm, “Ketrampilan dasar

membubut” Cv. Sinar harapan madiun Edisi kedua ( 1984).

3. MAKSUM W. “Diklat Elektromekanik II” PPBMI-BATAN, (1985).

4. BA. TJIPTO SUYITNO. “ Aplikasi plasma dan teknologi suputtering untuk surface treatment pada workshop sputtering untuk rekayasa bahan”.

pembuatan roda gigi utama penggerak …digilib.batan.go.id/e-prosiding/file...

Documents