MAKALAH PROSES PRODUKSI

“Cutting Chisel Material And Cutting Fluid”

Disusun untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Proses Produksi

Semester III yang Diampu Oleh Bp. Sumar

Disusun Oleh :

SUCIPTO R POHAN (21050113120010)

DIMAS ADIB KAROMI (21050113120018)

PUTI ARIA ANTASARI (21050113120021)

AGISTA KARMELIA (21050113120024)

DENI FAIZAL ZULANG RIYADI (21050113120025)

RENA RINDYANTANA (21050113120019)

ADI WIJAYA (L2E009027)

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2014

KATA PENGANTAR 

Puji dan syukur kami ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan

rahmat dan karunia-Nya sehingga, makalah yang berjudul “Cutting Chisel Material And

Cutting Fluid ” ini dapat diselesaikan. Kami menyadari bahwa terselesaikannya makalah

ini adalah berkat tuntunan Allah SWT serta tidak lepas dari bantuan berbagai pihak.

Untuk itu, pada kesempatan ini kami menyampaikan rasa hormat dan terima kasih kepada

semua pihak yang ikut membantu dalam proses pembuatan makalah ini. Selain itu, kami

merasa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan baik dari segi materi maupun cara

penulisannya. Namun demikian, kami telah berupaya dengan segala kemampuan dan

pengetahuan yang ada untuk dapat menyelesaikan makalah ini dengan baik. Oleh karena

itu, kami dari tim penulis membutuhkan saran ataupun kritikan yang membangun, demi

penyempurnaan makalah ini. Akhir kata kami dari tim penulis berharap semoga makalah

ini dapat bermanfaat bagi seluruh pembaca.

Semarang, 22 September 2014

Tim Penulis

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

KATA PENGANTAR.................................................................................. i

DAFTAR ISI................................................................................................. ii

BAB 1 PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah................................................................... 1

B. Rumusan Masalah............................................................................ 2

C. Tujuan Makalah............................................................................... 2

D. Manfaat Penulisan............................................................................ 2

BAB 2 ISI

2.1 Cutting Chisel Material ................................................................... 3

2.2 Cutting Fluid.................................................................................... 22

BAB III PENUTUP

A. Simpulan..................................................................................... 31

B. Saran............................................................................................ 31

DAFTAR PUSTAKA................................................................................. 32

BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Proses pemesinan memiliki tempat yang penting dalam industri produksi. Efektivitas biaya dari semua proses pemesinan telah dilakukan . Hal ini terutama dipengaruhi pemilihan parameter pemesinan yang cocok seperti kecepatan potong, gerak pemakanan dan kedalaman potong sesuai dengan alat pemotong dan benda kerja material. Pemilihan parameter pemesinan yang optimal akan menghasilkan usia yang lebih lama pada alat, tingkat removal material yang lebih tinggi. Selama proses permesinan, gesekan antara interface alat-chip benda-alat pemotong menyebabkan suhu tinggi pada alat pemotong. Efek panas yang dihasilkan ini mengurangi efisiensi alat meningkatkan kekasaran permukaan dan mengurangi kepekaan dimensi material kerja. Berbagai metode telah dilakukan untuk melindungi alat pemotong dari panas yang dihasilkan. Memilih alat pemotong dilapisi merupakan alternatif mahal dan umumnya merupakan pendekatan yang cocok untuk mesin beberapa bahan seperti paduan titanium, paduan tahan panas dll.

Bahan-bahan yang digunakan untuk cutting tool  pada proses pemesinan merupakan faktor utama yang bisa mempengaruhi proses pemesinan itu sendiri. Pada saat proses pemesinan, cutting tool mengalami kenaikan temperatur dan tegangan akibat gesekan dengan benda kerja

Kestabilan kimiawi merupakan karakteristik yang harus dipenuhi oleh  bahan benda kerja yang bisa menyebabkan keausan. Pada proses-proses pengerjaan logam, khususnya pekerjaan pemotongan akan terjadi panas yang tinggi sebagai akibat adanya gesekan antara cutting cool dan benda kerja yang dipotong. Jika temperatur kerja dan tekanan cutting tool  pada benda kerja tidak diatur, maka permukaan keduanya cenderung akan menyatu. Untuk mengatur temperatur kerja dan tekanan cutting tool  pada benda kerja, maka perlu digunakan medianpendingin.

Pemakaian cairan pendingin biasanya mengefektifkan proses pemesinan. Untuk itu ada beberapa kriteria untuk pemilihan cairan pendingin tersebut, walaupun dari beberapa produsen mesin perkakas masih mengijinkan adanya  pemotongan tanpa cairan pendingin.

B. RUMUSAN MASALAH

1. Apa yang dimaksud dengan Cutting Tool Material ?

2.  Apa bahan yang digunakan untuk membuat Cutting Tool ?

3. .Apa saja jenis-jenis Cutting Tool Material  ?

4. Apa yang dimaksud dengan Cutting Fluid ?

5. Apa saja jenis-jenis Cutting Fluid ?

C. TUJUAN

1. Untuk memenuhi tugas mata kuliah proses produksi yang nantinya makalah ini dapat

digunakan sebagai bahan untuk menghadapi ujian.

2. Untuk mengetahui Kegunaan Cutting Tool Material dan Cutting Fluid.3. Meningkatkan pengetahuan pembaca akan Cutting Tool material dalam dunia

engineeering serta proses manufaktur yang ada.

D. Manfaat Penulisan

Memberikan mahasiswa pengetahuan yang lebih tentang Cutting Tool Material dalam

proses manufaktur, sehingga setelah membaca makalah ini mereka paham dan dapat

mendiskusikannya.

BAB II

PEMBAHASAN2.1 Cutting Chisel Material

A. Cutting Chisel Material

Cutting Chisel material merupakan Sebuah alat pemotong seperti pahat yang memiliki

jenis dan karakteristik tertentu untuk memotong suatu material, digunakan untuk menghilangkan

bahan dari benda kerja dengan cara deformasi geser.

Bahan-bahan yang digunakan untuk cutting tool pada proses pemesinan merupakan faktor

utama yang bisa mempengaruhi proses pemesinan itu sendiri. Pada saat proses pemesinan,

cutting tool mengalami kenaikan temperatur dan tegangan akibat gesekan dengan benda kerja.

Beberapa karakteristik dalam menentukan bahan cutting tool antara lain :

1. Kekerasan (hardness)

Kekerasan merupakan karakteristik di mana bahan cutting tool harus lebih keras daripada

bahan benda kerja yang dikerjakan. Kekerasan bahan cutting tool akan mempengaruhi

kekuatan cutting tool pada saat proses pemesinan, khususnya pada temperatur tinggi tinggi

(>600° C) yang pada suhu tersebutmaterial logam akan mencapai suhu “ austenit “.

2 Ketahanan thermal shock(Thermal Shock Resistance),untuk menahan suhu yang cepat

ditemui yang dapar mengganggu proses pemotongan Bahan yang digunakan cutting tool

hendaknya dipilih sesuai dengan temperatur saat proses pemesinan.

3.Ketangguhan (toughness)

Ketangguhan merupakan suatu karakteristik di mana ketahanan suatu cutting tool dalam

mengatasi gaya impak pada saat proses pemesinan, khususnya pada proses yang berlangsung

secara terputus-putus, misalnya pada proses pembuatan poros spline dan roda gigi.

4.Ketahanan aus

Ketahanan aus merupakan karakteristik yang mempengaruhi umur cutting tool pada proses

pemesinan sebelum cutting tool tersebut diasah ataupun diganti.

5.Kestabilan kimiawi

Kestabilan kimiawi merupakan karakteristik yang harus dipenuhi oleh bahan benda kerja

yang bisa menyebabkan keausan.

6.Impact Strength

Kekuatan terhadap Tekanan sangat diperlukan karena pada alat akan ditemui berulang

kali dalam operasi pemotongan (seperti penggilingan dan memutar poros splined pada mesin

bubut) atau kekuatan karena getaran sehingga mesin tidak ada Chip atau fraktur yang terjadi

pada alat

7.Inertness

Sehubungan dengan bahan yang digunakan pada mesin, untuk menghindari atau

meminimalkan efek samping, adhesi, dan alat-chip difusi yang akan berkontribusi pada keausan

pahat.

8.Thermal Conductivity

Sifat fisik konduktivitas termal dan koefisien ekspansi termal penting dalam menentukan

ketahanan bahan alat untuk thermal fatigue dan Thermal shock.

9.Melting Temperatur

Titik cair suatu material sangat penting ppada saat material ingin dikembangkan di zona

pemotongan.

B.Gaya Potong

Gaya geser dan sudut bidang geser merupakan fungsi dari gaya gesek serpihan dengan

permukaan pahat, sedangkan gaya gesek tergantung kepada beberapa faktor, antara lain

kehalusan dan ketajaman pahat, ada tidaknya zat pendingin (coolant), material pahat, material

benda kerja, kecepatan potong dan bentuk pahat nya.

Pengetahuan tentang gaya potong yang terlibat dalam operasi mesin sangat penting untuk alasan berikut: a. Peralatan mesin dapat dirancang dengan baik untuk meminimalkan distorsi mesin komponen,menjaga akurasi dimensi yang diinginkan dari mesin yang bekerja, dan membantu memilih pemegang alat yang tepat. b. Benda ini mampu menahan kekuatan ini tanpa berlebihan distorsi.

c. Kebutuhan daya harus diketahui untuk memungkinkan pemilihan mesin serta alat dengan tenaga listrik yang memadai.

*Gambar diambil dari buku Manufacturing engineering and technology 6th Edition karangan Serope Kalpakjian

Gaya-gaya yang bekerja pada ujung mata pahat mesin bubut, dapat di lihat pada gambar:

Keterangan:

FL = Gaya Longitudinal

FT = Gaya Tangensial

FR = Gaya Radial

Dalam operasi permesinan, gaya terpenting adalah Gaya Tangensial sebab secara

persentase, gaya ini yang paling besar. Ada beberapa hal yang perlu dipertimbangkan:

Gaya perkakas tidak berubah secara signifikan dengan berubahnya kecepatan potong.

Makin besar hantaran (feed) perkakas, makin besar gaya yang diperlukan.

Makin dalam pemotongan, makin besar gaya yang diperlukan.

Gaya tangensial meningkat dengan membesarnya serpihan.

Gaya longitudinal menurun, bila jari-jari ujung pahat dibuat lebih besar, atau kalau sudut

tepi pemotongan sisi diperbesar.

Menggunakan media pendingin (coolant)

Dibawah ini dapat dilihat gambar ilustrasi dari approksimasi persentase dari distribusi

gaya-gaya potong yang terjadi pada pahat mata tunggal.

Keterangan: FL = 27 %

FT = 67 %

FR = 6 %

Terlihat bahwa Gaya Tangensial; FT , mempunyai kontribusi gaya yang paling besar,

oleh karena itu gesekan dan panas akan lebih banyak timbul akibat gaya ini, sehingga atensi

dalam hal pendinginan (coolant), harus lebih di fokuskan di daerah tersebut.

Catatan: Terlihat bahwa ke-3 gaya tersebut seolah-olah mempunyai satuan persen (%),

pada hal, ini ingin mengatakan bahwa persentase itu merupakan perbandingan gaya-gaya yang

terjadi pada titik pusat pemotongan suatu benda kerja logam pada suatu proses pembubutan.

Gaya pada cutting tool tergantung pada :

1. Gaya tangensial (FT) meningkat seiring dengan semakin besamya serpihan yang dihasilkan.

2. Gaya longitudinal (FL) semakin menurun jika jari-jari ujung pahat dibuat lebih besar atau

jika sudut tepi pemotongan sisi diperbesar.

3. Semakin dalam pemotongan (feed), semakin besar gayanya.

4. Semakin besar hantaran cutting tool, semakin besar gayanya.

C.Alat potong pada pembubutan

1. Jenis dan tipe pahat bubut.

Secara umum tipe pahat bubut dapat dibedakan menjadi dua tipe yakni : Solid tool, dan

Tool bits. Solid tool ialah pahat bubut yang berukuran besar dibuat dari baja perkakas paduan

(alloy tool steel) atau High Speed Steel (HSS). Seperti pada gambar 9.33. Pahat dari jenis ini

digunakan dalam pekerjaan penyayatan bahan-bahan lunak (seperti baja lunak /Mild Steel).

Pemasangannya langsung dijepit pada tool post, namun terdapat pula ukuran yang kecil (1/4 “)

ini dipasang pada tool holder, pahat ini termasuk solid tool.

Tool bit ialah pahat yang hanya terdiri atas mata potongnya dan harus menggunakan tool holder,

dengan spesifikasi khusus sesuai dengan bentuk tool bit itu sendiri, atau di brazing pada

tangkainya

2. Sudut kemiringan pada pahat bubut

Kikir menunjukan proses penyayatan pada benda kerja yang secara lansung dapat kita

rasakan pengaruh penyayatan tersebut. Proses penyayatan yang terjadi ini ternyata salah satunya

disebabkan oleh adanya sudut kemiringan dari sisi sayat mata kikir tersebut sebagai alur untuk

membuang tatal (chips) keluar dari bidang pemotongan. Gambar 9.35 memperlihatkan illustrasi

dari mata kikir yang menunjukan bahwa setiap sudut kemiringan dari mata kikir tersebut

langsung pada pemotongan. Walaupun dalam pekerjaan mengikir terjadi variasi sudut yang

disebabkan oleh gerakan manual kadang meningkat atau menurun tergantung gerakan kikir,

namun sudut ini memberikan sisi buang untuk mengeluarkan tatal (chips) walaupun hal ini tidak

nampak hingga pemotongan terlihat dibawah mikroscop.

Prinsip yang sama diterapkan pada cutting tool yang memiliki satu mata potong, namun hasilnya

ternyata berbeda dengan alat ptotong yang memiliki mata potong lebih dari satu.

3. Pengaruh sudut kemiringan sisi potong

Pada gambar 9.36 diperlihatkan Bahwa faktor utama dalam performa alat potong terdapat

pada sudut rake (sudut sayat) yang diukur mendatar dari sisi potong, kemiringan sisi potong

inilah yang menyebabkan tatal terangkat secara cepat dari permukaan yang membentuk sudut

normal mendekati pada susut kemiringan tadi

*Gambar diambil dari buku Manufacturing engineering and technology 6th Edition karangan Serope Kalpakjian

4. Sisi sayat normal (normal rake)

Peningkatan sisi sayat dari keadaan normal akan menurunkan gaya pemotongan sehingga

diperlukan daya yang lebih besar, hal ini biasanya dilakukan pada proses finishing akan tetapi

tegangan pada alat potong akan berkurang karena diserap oleh sudut baji (wedge angle) secara

tegak dan cenderung mengurangi umur pahat. Gambar 9.37 memperlihatkan pahat positif

(Positive rake) dan berbeda sesuai dengan bahan yang dipotong, walaupun ini hanya pendekatan.

5. Kemiringan pada Pahat bubut

Pengendalian kemiringan pahat dilakukan untuk mengendalikan aliran chip serta permukaan

benda kerja hasil pebubutan, untuk itu maka perlu untuk melakukan identifikasi berikut : Periksa

kebenaran sisi potong, lihat 900 dari sisi potong beberapa gerakan menyudut dari sumbu pahat

apakah kemiringannya posisitif atau negative (lihat gambar 9.38)

Pahat terpasang pada tool holder dengan kemiringan mendekati 150, sehinga dengan bentuk

pahat yang diasah pada zero inclination (pahat dengan kemiringan 0) dalam pemakaiannya

menjadi “positive incli-nation” (pahat positif) Gambar 9.39 memperlihatkan hubungan antara

kemiringan sisi sayat serta berbagai dimensi dari pahat bubut dalam pemasangannya pada mesin

bubut, Ketinggian pahat terhadap sumbu benda kerja.

*Gambar di Ambil dari Google

a. Pahat bubut rata kanan

Pahat bubut rata kanan memiliki sudut baji 800 dan sudut-sudut bebas lainnya

sebagaimana gambar 26, pada umumnya digunakan untuk pembubutan rata memanjang

yang pemakanannya dimulai dari kiri ke arah kanan mendekati posisi cekam.

b. Pahat bubut rata kiri

Pahat bubut rata kiri memiliki sudut baji 550, pada umumnya digunakan untuk

pembubutan rata memanjang yang pemakanannya dimulai dari kiri ke arah kanan

mendekati posisi kepala lepas.

(Sumber : Google)

c. Pahat bubut muka

Pahat bubut muka memiliki sudut baji 550, pada umumnya digunakan untuk

pembubutan rata permukaan benda kerja (facing) yang pemakanannya dapat dimulai dari

luar benda kerja ke arah mendekati titik senter dan juga dapat dimulai dari titik senter ke

arah luar benda kerja tergantung arah putaran mesinnya.

(Sumber : Google)

d. Pahat bubut ulir

Pahat ubut ulir memiliki sudut puncak tergantung dari jenis ulir yang akan dibuat

sudut puncak 550 adalah untuk membuat ulir jenis whitwhort. Sedangkan untuk

pembuatan ulir jenis metrik sudut puncak pahat ulirnya dibuat 600.

(Sumber : Google)

Sudut potong dan sudut baji merupakan sudut yang dipersaratkan untuk

memudahkan pemotongan benda kerja, sudut bebas adalah sudut untuk membebaskan

pahat dari bergesekan terhadap benda kerja dan sudut tatal adalah sudut untuk memberi

jalan tatal yang terpotong.

Pahat dari HSS biasanya dipilih jika pada proses pemesinan sering terjadi beban kejut,

atau proses pemesinan yang sering dilakukan interupsi (terputus-putus). Hal tersebut misalnya

membubut benda segi empat menjadi silinder, membubut bahan benda kerja hasil proses

penuangan, dan membubut eksentris (proses pengasarannya). Pahat dari karbida dibagi dalam

dua kelompok tergantung penggunaannya. Bila digunakan untuk benda kerja besi tuang yang

tidak liat dinamakan cast iron cutting grade . Pahat jenis ini diberi kode huruf K (atau C1 sampai

C4) dan kode warna merah. Apabila digunakan untuk menyayat baja yang liat dinamakan steel

cutting grade. Pahat jenis ini diberi kode huruf P (atau C5 sampai C8) dan kode warna biru.

Selain kedua jenis tersebut ada pahat karbida yang diberi kode huruf M, dan kode warna kuning.

Pahat karbida ini digunakan untuk menyayat berbagai jenis baja, besi tuang, dan nonferro yang

mempunyai sifat mampu mesin yang baik. Pahat mata tunggal dibuat dengan cara digerinda

sehingga berbentuk baji, di mana sudut yang tercakup dalam proses penggerindaan disebut sudut

potong.

Untuk mencegah terjadinya penggesekan pahat perlu dibuat sudut pengaman samping

antara sisi pahat dengan benda kerja yang biasanya hanya sekitar 6 sampai 8 derajat. Sudut

potong pada pahat harus tajam agar menghasilkan pemotongan yang baik dan tepinya harus kuat

menahan gaya perkakas itu sendiri serta untuk mengarahkan agar panas yang timbul bisa keluar.

*Gambar diambil dari buku Manufacturing engineering and technology 6th Edition karangan Serope Kalpakjian Halaman 568-569

Terdapat 6 sudut utama yang memegang peranan penting dalam pemesinan menggunakan

pahat bubut. Sudut-sudut tersebut adalah:

1. Sudut Rake Sisi (Side Rake Angle)

Istilah Rake Sisi menunjukkan permukaan bagian atas yang digerinda miring dengan

membentuk sudut terhadap permukaan potong sisi. Sudut rake menentukan sudut ketika tatal

meninggalkan benda kerja dalam arah menjauhi permukaan potong sisi.

2. Sudut Rake Belakang (Back Rake Angle)

Istilah Rake Belakang menunjukkan permukaan atas yang digerinda miring dengan

membentuk sudut terhadap permukaan ujung. Sudut Rake Belakang secara total juga

ditentukan oleh pemegang pahat bubut. Besar sudut ini mempengaruhi sudut dimana tatal

meninggalkan benda kerja dalam arah menjauhi permukaan ujung. Fungsi utama dari Sudut

Rake adalah mengarahkan aliran tatal meninggalkan permukaan benda kerja dan mengatur

gaya potong. Gaya potong ini harus didistribusikan secara merata pada masingmasing

permukaan sisi dan permukaan depan.

3. Sudut Bebas Sisi (Side Clearance Angle)

Istilah Bebas Sisi (side relief) menunjukkan permukaan samping yang digerinda

miring dengan membentuk sudut terhadap permukaan sisi potong. Bebas sisi ini

mengkonsentrasikan gaya tusuk yang timbul pada suatu daerah kecil di dekat permukaan sisi

potong.

4. Sudut Bebas Muka (Front Clearance Angle)

Istilah Bebas Muka (end relief) berarti permukaan depan dari pahat yang digerinda

miring dengan membentuk sudut terhadap permukaan ujung. Bebas muka

mengkonsentrasikan gaya tusuk yang timbul di daerah ujung (nose) pada permukaan depan.

5. Sudut Sisi Potong Samping (Side Cutting Edge Angle)

Istilah Sisi Potong Samping menunjukkan permukaan samping yang digerinda miring

dengan membentuk sudut terhadap permukaan sisi dari pahat. Sudut Sisi Potong Samping

membentuk sisi potong (cutting edge) dalam hubungannya dengan tangkai (shank) pahat.

6. Sudut Sisi Potong Depan (End Cutting Edge Angle)

Istilah Sisi Potong Depan menunjukkan permukaan depan yang digerinda miring dari

ujung membentuk sudut terhadap sisi tangkai bagian bawah. Sudut ini

membentuk sudut sisi potong dalam hubungannya dengan benda kerja. Sudut Sisi Potong ini

mempunyai fungsi penting yaitu memungkinkan pahat bubut menusuk benda kerja dengan

beban mula yang dijauhkan dari ujung pahat, yang merupakan bagian paling lemah pada

pahat. Sudut ini secara bertahap melepaskan beban pada pahat ketika dilakukan proses

pemakanan.

Dalam pembuatan pahat bubut di gunakan sudut- sudut yang sudah ditentukan sesuai

standar international. Tabel sudut dapat di lihat dibawah ini :

Material Back

Rake

Side

Rake

End

Relief

End

Cutting

Edge

Back

Rake

Aluminium And

Magnesium Alloys

20 15 12 10 5

Copper Alloys 5 10 8 8 5

Steels 10 12 5 5 15

Stainless Steels 5 8-10 5 5 15

High Temperature

Alloys

0 10 5 5 15

Refractory Alloys 0 20 5 5 15

Titanium Alloys 0 5 5 5 15

Cast Irons 5 10 5 5 15

Thermoplastics 0 0 20-30 15-20 10

Thermosets 0 0 20-30 15-20 10

D.Cutting Oblique

Cutting oblique Mayoritas operasi mesin melibatkan alat bentuk tiga dimensi, dengan demikian, pemotongan yang miring terjadi Perbedaan mendasar antara pemotonggan bidang miring dan orthogonal.Dalam pemotongan orthogonal chip slide langsung pada permukaan alat, dalam pemotongan bidang miring,memotong pada chip heliks dan pada sudut i, yang disebut sudut kemiringan (Gambar. 21.9b). Perhatikan arah lateral gerakan chip pemotongan bidang. Hal ini dapat dilihat bahwa seperti chip heliks bergerak sideways dan jauh dari zona pemotongan dan tidak menghalanginya karena akan dlakukani pemotongan orthogonal.

*Gambar diambil dari buku Manufacturing engineering and technology 6th Edition karangan Serope Kalpakjian halaman 567

E.Bahan Cutting Tool pahat

Pada proses produksi, bahan cutting tool sangat menentukan proses maupun hasil proses,

sehingga dalam perkembangannya muncul berbagai upaya untuk meningkatkan kemampuan

cutting tool agar hasil yang diperoleh dari proses pemesinan semakin baik

Bahan-bahan yang biasanya digunakan sebagai cutting tool pada proses pemesinan antara

lain :

1. Baja karbon (Plain Carbon Steel)

Baja karbon mengandung 0,5 % - 1,5 % karbon. Baja karbon jarang digunakan untuk

cutting tool, karena kemampuannya yang terbatas. Kekerasan baja karbon akan berkurang

pada suhu 250 0C (523 0K), sehingga dapat digunakan pada kecepatan pemotongan yang

rendah. Baja ini biasanya digunakan untuk memotong bahan-bahan yang lunak seperti light

metal.

2. Baja perkakas paduan (Alloyed Tool Steels)

Baja paduan merupakan baja karbon yang ditambah dengan unsur-unsur paduan seperti :

Tungsten (T), Molybdenum (M), Vanadium (Va), Cobalt (Co), dan Chromium (Cr). Baja

paduan memiliki kecepatan potong sedang. Baja paduan mengandung 0,7% karbon. Baja

paduan ini digunakan sejak awal abad ke19. Ada dua macam baja perkakas paduan, yaitu :

a. baja perkakas paduan rendah (low alloyed tool steels/ SS) yang memiliki kekerasan yang

berkurang pada suhu 400 0C (673 0K).

b. baja perkakas paduan tinggi (high alloyed tool steels/ HSS) yang kekerasannya akan

berkurang pada 600 °C (873 0K).

3. Paduan tuang paduan bukan besi (Cast Nonferrous Alloy Tool Bits)

Paduan ini terutama mengandung chrom, cobalt dan wolfram yang dibentuk dengan cara

pengecoran. Paduan ini memiliki kecepatan potong 30% - 100% lebih tinggi daripada HSS,

kekerasannya tinggi, ketahanan terhadap keausan tinggi, sehingga mampu digunakan sampai

suhu 800 0C (1073 0K), tetapi sifatnya rapuh dan tidak seulet HSS. Baja paduan ini

mengandung 2% C. Nama yang biasanya digunakan antara lain : Stellite, Tantung Rex Alloy,

J Metal.

4. Karbida (Cemented Carbides/Sintered Tool)

Karbida dihasilkan dengan teknik metalurgi serbuk (powder metallurgy), di mana serbuk

logam wolfram karbida dan cobalt dikempa untuk membentuk, kemudian melalui proses

sintering dalam tungku atmosfer hidrogen pada temperatur 1550 0C, dan diselesaikan dengan

operasi penggerindaan. Perkakas karbida yang mengandung 94% wolfram karbide dan 6%

cobalt sesuai digunakan untuk memotong besi cor dan semua bahan kecuali baja. Khusus

untuk memotong baja, karbida yang digunakan mengandung 82 % tungsten carbide, 10 %

titanium, 8 % cobalt dengan kekerasan 75 - 90 HR. Kecepatan potongnya tiga kali lebih

cepat daripada HSS. Kekerasannya akan berkurang pada suhu 900 0C (11/3 0K). Tungsten

carbide biasanya digunakan untuk besi tuang, logam nonferrous, plastik, karet. Sedangkan

tungsten-titanium dan tantalum-titanium carbide biasanya digunakan untuk baja. Karbida

mulai digunakan sejak tahun 1930 pada proses produksi dengan kapasitas tinggi.

5. Keramik (Cutting Ceramics/Alumina Base Ceramic atau Cermet)

Keramik dihasilkan melalui teknik metalurgi serbuk (powder metallurgy) aluminium

oksida (Al2,O3) aengan titanium, kromium oksida atau magnesium oksida yang dicampurkan

dengan bahan perekat kaca. Kecepatan potongnya dua kali lebih cepat daripada karbida.

Sifatnya sangat keras, rapuh, dan tahan aus. Kekerasannya akan berkurang pada suhu 1300 0C (1573 0K). Keramik biasanya digunakan pada proses pemesinan semi finishing dan

finishing pada benda kerja besi tuang (besi cor) atau logam keras Iainnya. Keramik mulai

digunakan sebagai bahan cutting tool sejak tahun 1950.

6. Cubic Boron Nitride

Cubic boron nitride merupakan bahan cutting tool yang memiliki sifat ketahanan aus dan

kekuatan potong yang sangat tinggi, mendekati kekerasan intan. Bahan ini biasanya

digunakan sebagai bahan pengasah pada batu gerinda.

7. Intan (Diamona)

Intan digunakan pada pahat mata tunggal untuk pemotongan ringan dan untuk

mengerjakan benda-benda yang membutuhkan kecepatan tinggi (10 kali lebih cepat daripada

pahat lain atau kecepatannya lebih dari 1000 m/menit) dan permukaannya yang sangat baik

(kedalaman potong 0,02 - 0,06 mm). Sifatnya sangat keras, rapuh, tahan aus tetapi harganya

sangat mahal. Kekerasannya akan berkurang pada suhu 900 0C (1173 0K). Intan digunakan

untuk memotong benda kerja yang sulit dipotong dengan bahan cutting tool yang lain,

ataupun untuk pemotongan ringan dengan kecepatan tinggi pada bahan yang lebih lunak

dengan ketelitian dan mengutamakan penyelesaian permukaan (surface finishing) yang baik.

Umumnya, intan digunakan untuk memproses plastik, karet keras, karbon tekan, dan

alumunium dengan kecepatan potong 300 - 1500 m/men. Intan juga digunakan untuk

melapisi roda gerinda, untuk cetakan penarikan kawat kecil, dan dalam operasi

penggerindaan dan pemolesan

Tabel . Karakteristik material cutting tool

*Tabel diambil dari buku Manufacturing engineering and technology 6th Edition, karangan Serope Kalpakjian

Pengecekan pahat merupakan salah satu faktor penting dalam proses produksi, karena

waktu yang diperlukan untuk penggantian pahat dan penyetelan kembali menyebabkan

berkurangnya kemampuan pahat. Umur pahat adalah ukuran lamanya suatu pahat yang mampu

memotong dengan baik. Umur pahat dapat diukur dengan beberapa cara, antara lain

1. Pada sisi pahat, yaitu suatu tepi yang kecil yang menonjol dari ujungnya terampelas hilang.

Kerusakan pahat terjadi jika tepi ini telah aus 1,58 mm dan pada pahat HSS dan 0,76 mm

pada pahat karbida.

Pada muka pahat dalam bentuk kawah kecil (depresi) di belakang ujungnya.

2. Depresi disebabkan adanya aksi pengampelasan dari serpihan sewaktu melewati permukaan

pahat.

Untuk pahat didefinisikan sebagai umur pahat dalam menit terhadap kecepatan memotong

dalam meter tiap menit atau dalam cm3 dari logam yang dipotong, karena umur pahat akan ber-

kurang seiring dengan meningkatnya kecepatan memotong pahat.

Beberapa hal yang perlu diperhatikan sehubungan dengan pahat antara lain :

a. Penggerindaan tepi sudut pahat yang tidak tepat

Penggerindaan hendaknya disesuaikan dengan sudut potong pahat, di mana sudut potong

pahat tergantung pada bahan yang dipotong, dan nilainya sudah tercantum pada buku acuan,

literatur perusahaan, dan sumber-sumber lain.

b. Kekerasan pahat hilang

Hilangnya kekerasan pahat disebabkan timbulnya panas yang berlebihan pada tepi

pemotongan. Keadaan ini bisa dicegah dengan penggunaan media pendinginan secara efektif

atau pengurangan kecepatan potong.

c. Pematahan atau penyerpihan tepi pahat

Pematahan ini disebabkan oleh pemotongan yang terlalu berat atau karena sudut potong

yang terlalu kecil.

d. Aus alamiah dan pengampelasan

Semua pahat secara bertahap akan tumpul karena proses pengampelasan. Dalam beberapa

kasus, kejadian ini dipercepat dengan adanya pembentukan depresi di belakang tepi potong.

Dengan meningkatnya ukuran depresi yang terjadi akan mengakibatkan tepi potong semakin

lemah dan akhirnya pahat akan patah.

e. Pahat retak karena beban berat

Kejadian ini bisa diatasi dengan penggunaan pahat sesuai dengan kapasitasnya dan

pemasangan pahat secara tepat

Cutter pada mesin milling mempunyai bentuk silindris, berputar pada sumbunya dan

dilengkapi dengan gigi melingkar yang seragam.

Keuntungan cutter dibanding dengan pahat bubut dan pahat ketam adalah setiap sisi potong dari

pisau frais mengenai benda kerja hanya dalam waktu yang pendek pada proses pemotongan

selama 1 putaran pisau frais dan pendinginannya pada waktu sisi potong mengenai benda kerja,

maka hasilnya cutter frais akan lebih tahan lama.

2.2 CUTTING FLUID

A.   PendahuluanPada proses-proses pengerjaan logam, khususnya pekerjaan pemotongan akan terjadi panas yang tinggi sebagai akibat adanya gesekan antara cutting cool dan benda kerja yang dipotong. Jika temperatur kerja dan tekanan cutting tool pada benda kerja tidak diatur, maka permukaan keduanya cenderung akan menyatu. Untuk mengatur temperatur kerja dan tekanan cutting tool pada benda kerja, maka perlu digunakan media pendingin.

Sebagian besar proses pengerjaan logam dan permesinan bisa mendapatkan keuntungan

dari penggunaan cairan pemotongan, tergantung pada bahan benda kerja. Pengecualian umum

untuk ini adalah besi cor dan kuningan mesin, mesin yang kering.

Sifat-sifat yang dicari dalam cairan pemotongan yang baik adalah kemampuan untuk :

1) Menjaga benda kerja pada suhu yang stabil ( penting ketika bekerja untuk toleransi

dekat ).

2) Sangat hangat adalah OK, tapi sangat panas atau bolak panas-dan- dingin dihindari.

3) Memaksimalkan masa pakai ujung pemotongan dengan pelumas tepi kerja dan

mengurangi ujung las.

4) Menjamin keamanan bagi orang yang menangani itu ( toksisitas, bakteri, jamur ) dan

untuk lingkungan saat dilepaskan.

5) Mencegah karat pada bagian mesin dan pemotong.

Pada proses-proses pengerjaan logam, khususnya pekerjaan pemotongan akan terjadi panas

yang tinggi sebagai akibat adanya gesekan antara cutting cool dan benda kerja yang dipotong.

Jika temperatur kerja dan tekanan cutting tool pada benda kerja tidak diatur, maka permukaan

keduanya cenderung akan menyatu. Untuk mengatur temperatur kerja dan tekanan cutting tool

pada benda kerja, maka perlu digunakan media pendingin.

B.Fungsi Cutting Fluid

Dalam proses pemotongan logam, media pendingin memiliki fungsi sebagai berikut

sebagai berikut :

1. Mengurangi gesekan yang terjadi antara cutting tool, benda kerja, dan geram yang timbul

sehingga menghasilkan umur cutting tool yang tinggi dan surface finish yang baik khususnya

pada kecepatan potong rendah.

2. Mengurangi temperatur pada ujung cutting tool dan benda kerja sehingga menghindarkan

terjadinya thermal deformation.

3. Membersihkan geram yang timbul akibat proses pemotongan atau sebagai media flush untuk

membawa chip hasil dari proses machining keluar dari cutting zone.

4. Memperpanjang umur cutting tool.

5. Mengurangi terjadinya korosi pada mesin perkakas (khususnya cutting tool) dan benda kerja.

6. Mencegah terjadinya penyatuan geram dengan cutting tool.

7. Mendinginkan benda kerja khususnya pada kecepatan potong tinggi.

8. Memudahkan pengambilan benda kerja, karena bagian yang panas telah didinginkan.

9. Memperpanjang umur pahat

C.Karakteristik Cutting Fluid

Pemakaian cairan pendingin biasanya mengefektifkan proses pemesinan. Untuk itu ada

beberapa kriteria untuk pemilihan cairan pendingin tersebut, walaupun dari beberapa produsen

mesin perkakas masih mengijinkan adanya pemotongan tanpa cairan pendingin.

Kriteria utama dalam pemilihan cairan pendingin pada proses pemesinan adalah :

1. Unjuk kerja proses

Kemampuan penghantaran panas (Heat transfer performance)

Kemampuan pelumasan (Lubrication performance )

Pembuangan beram (Chip flushing)

Pembentukan kabut fluida (Fluid mist generation)

Kemampuan cairan membawa beram (Fluid carry-off in chips)

Pencegahan korosi (Corrosion inhibition)

Stabilitas cairan/Fluid stability (untuk emulsi)

Tidak merusakkan mesin (khususnya cutting tool) dan benda kerja

temperatur didih dan titik uap.

2. Keamanan terhadap lingkungan

Tidak menimbulkan polusi

3. Keamanan terhadap kesehatan (Health Hazard Performance)

Tidak menimbulkan kendala secara fisiologis terhadap operator

D. Jenis Media Pendingin

Cutting fluid merupakan bagian dari metalworking fluid (MWF). Umumnya media

pendingin yang digunakan pada proses pemesinan berbentuk cairan, karena dapat diarahkan pada

cutting tool pada posisi yang sesuai dengan yang diharapkan dan mudah disirkulasikan kembali

namun pada aplikasinya cutting fluid ada berbagai jenis dan bentuk.

Berdasarkan cara pengaplikasiannya, MWF ini sebenarnya dibagi menjadi dua bagian

besar, yaitu:

1. Neat oil, penggunaannya tidak perlu dicampur dengan air.

Penggunaannya langsung, tanpa dicampur air. Oli jenis ini biasanya digunakan

pada peralatan potong yang membutuhkan fungsi pelumasan dari oli yang lebih tinggi

dibandingkan dengan fungsi pendinginan.Umumnya penggunaannya untuk proses

pengerjaan metal yang lebih ekstrim (dalam hal kekerasan metal yang dikerjakan).

2. Water mixable cutting fluid, penggunaannya dicampur dengan air.

Penggunaannya dengan dicampur air. Perbandingan pencampuran berbeda-beda

tergantung proses pengerjaannya.Masalah yang umum dihadapi dengan menggunakan

oli jenis ini adalah timbulnya bau yang tidak sedap akibat dari bakteri yang bisa hidup

pada media oli mineral jenis ini. Jenis bakteri ini adalah “anaerob” yang mampu hidup

tanpa oksigen, sehingga mudah berkembang bila kondisi ruangan kurang terbuka

(ventilasi/sirkulasi udara kurang baik)

Untuk mengantisipasi masalah bau yang tidak sedap, ada beberapa cara yang bisa

dilakukan antara lain :

Buat sirkulasi udara yang baik di sekitar lokasi peralatan potong

Jika bau telah terjadi bisa dilakukan proses penghilangan bakteri dengan

menggunakan “desinfektan khusus”.

Untuk mengantisipasi jangan sampai terjadi masalah bau tak sedap maka

gunakan oli dari seri sintetik.

Meskipun umumnya berbentuk cairan, tetapi ada beberapa bahan media pendingin yang

juga dapat digunakan pada proses pemesinan, antara lain :

1. Bahan padat,

Bahan padat merupakan unsur tertentu dalam benda kerja yang memperbaiki kemampuan

memotong cutting tool terhadap benda kerja, misalnya grafit dalam besi cor kelabu.

2. Bahan cair

Bahan cair terutama dalam bentuk larutan air atau larutan minyak dengan bahan tambahan

tertentu untuk meningkatkan efektivitas media pendingin itu.

Bahan cair yang biasanya digunakan antara lain :

a. Minyak murni (Straight Oils) adalah minyak yang tidak dapat diemulsikan dan

digunakan pada proses pemesinan dalam bentuk sudah diencerkan. Minyak ini terdiri dari

bahan minyak mineral dasar atau minyak bumi, dan kadang mengandung pelumas yang

lain seperti lemak, minyak tumbuhan, dan ester. Selain itu bisa juga ditambahkan aditif

tekanan tinggi seperti Chlorine, Sulphur dan Phosporus. Minyak murni menghasilkan

pelumasan terbaik , akan tetapi sifat pendinginannya paling jelek diantara cairan

pendingin yang lain.

b. Minyak mineral : merupakan bahan yang memiliki lapisan film tipis di antara cutting tool

dan permukaan benda kerja yang dipotong. Lapisan ini mengurangi gesekan dan keausan

permukaan cutting tool dan benda kerja. Minyak ini berasal dari minyak tumbuhan,

minyak hewan dengan ditambah zat aditif.

c. Minyak sintetik (Synthetic Fluids) : merupakan minyak yang tidak mengandung minyak

bumi atau minyak mineral dan sebagai gantinya dibuat dari campuran organik dan

inorganik alkaline bersama-sama dengan bahan penambah (additive) untuk penangkal

korosi. Minyak ini biasanya digunakan dalam bentuk sudah diencerkan (biasanya dengan

rasio 3 sampai 10%). Minyak sintetik menghasilkan unjuk kerja pendinginan terbaik

diantara semua cairan pendingin.

d. Emulsi (water soluble fluid atau minyak larut air) : merupakan media pendingin yang

tersusun dari dua bahan cair yang bersifat imisible (tidak terlarut satu sama lain) seperti

minyak dan air. Media ini sangat efektif digunakan untuk pemotongan benda kerja

dengan kecepatan tinggi.

e. Sintesis : merupakan larutan kimia yang tersusun dari senyawa anorganik yang terlarut

dalam air.

f. Grease : merupakan senyawa semisolid dengan viskositas tinggi.

g. Waxes : merupakan senyawa yang tersusun dari minyak hewan tumbuhan yang biasanya

digunakan untuk proses pemotongan stainless steel dan bahan paduan temperatur tinggi.

3. Bahan gas, termasuk uap air, karbon dioksida, dan udara tekan

Selain bahan-bahan tersebut di atas, juga digunakan media pendingin kimia. Media

pendingin kimia merupakan paduan antara zat kimia yang dilarutkan dalam air. Media pendingin

ini berfungsi sebagai pendingin dan pelumas (coolant-cutting fluid).

Zat kimia yang biasa digunakan antara lain :

amina dan nitrit untuk mencegah karat

bahan sabun sebagai pelumas

chlorin sebagai pelumas

glikol sebagai bahan pengaduk dan pembasah, dan

germisida sebagai pengendali pertumbuhan bakteri.

Dalam aplikasinya, media pendingin yang digunakan tergantung pada bahan yang akan

dipotong dan jenis operasi pemotongan yang akan dilakukan. Hal ini perlu dilakukan karena

semakin cepat pemotongan yang dilakukan dan meningkatnya daya mesin perkakas akan

mengakibatkan semakin tingginya temperatur yang dihasilkan, sehingga akan mempengaruhi

keadaan cutting tool, benda kerja, dan lingkungan di sekitar proses pemotongan itu sendiri.

Pemilihan media pendingin secara efektif bisa dilakukan sebagai berikut :

1. Besi cor

Media pendingin yang digunakan adalah udara tekan, minyak larutan, atau dipotong dalam

kondisi kering.

2. Aluminium

Media pendingin yang digunakan adalah kerosin, minyak larutan, atau air soda (air dengan

persentase kecil dengan beberapa alkali yang berfungsi sebagai pencegah karat).

3. Besi mampu tempa

Media pendingin yang digunakan adalah dalam kondisi kering atau minyak larut air.

4. Kuningan

Media pendingin yang digunakan adalah dalam kondisi kering, minyak parafin atau

campuran minyak hewan.

5. Baja

Media pendingin yang digunakan adalah minyak larutan, minyak tersulfurisasi, atau minyak

mineral.

6. Besi tempa

Media pendingin yang digunakan adalah lemak hewan atau minyak larut air.

E. Cara Pemberian Cairan Pendingin Pada Proses Pemesinan

Cara pemberian cairan pendingin pada proses pemesinan adalah sebagai beikut :

1. Dibanjirkan ke benda kerja (Flood Application of Fluid), pada pemberian cairan pendingin

ini seluruh benda kerja di sekitar proses pemotongan dibanjiri dengan cairan pendingin

melalui saluran cairan pendingin yang jumlahnya lebih dari satu tempat.

Gambar Pemberian cairan pendingin dengan cara

dibanjirkan pada benda kerja (Sumber : Google)

2. Disemprotkan (Jet Application of Fluid), pada proses pendinginan dengan cara ini cairan

pendingin disemprotkan langsung ke daerah pemotongan (pertemuan antara pahat dan

benda kerja yang terpotong). Sistem pendinginan benda kerja adalah dengan cara

menampung cairan pendingin dalam suatu tangki yang dilengkapi dengan pompa yang

dilengkapi filter pada pipa penyedotnya. Pipa keluar pompa disalurkan melalui pipa/selang

yang berakhir di beberapa selang keluaran yang fleksibel Cairan pendingin yang sudah

digunakan disaring dengan filter pada meja mesin kemudian dialirkan ke tangki

penampung.

Gambar Cara pendinginan dengan cara disemprotkan langsung ke daerah pemotongan pada

proses pembuatan lubang (Sumber : Google)

3. Dikabutkan (Mist Application of Fluid), pemberian cairan pendingin dengan cara ini cairan

pendingin dikabutkan dengan menggunakan semprotan udara dan kabutnya langsung

diarahkan ke daerah pemotongan.

Gambar Pemberian cairan pendingin dengan cara

mengabutkan cairan pendingin (Sumber : Google)

F. Perawatan Dan Pembuangan Cairan Pendingin

Perawatan cairan pendingin meliputi pemeriksaan :

Konsentrasi dari emulsi soluble oil (menggunakan refractometer)

pH ( dengan ph meter)

Kuantitas dari minyak yang tercampur (kebocoran minyak hidrolik ke dalam sistem

cairan pendingin)

Kuantitas dari partikel (kotoran) pada cairan pendingin.

Hal yang dilakukan pertama kali untuk merawat cairan pendingin adalah menambah

konsentrat atau air, membersihkan kebocoran minyak, menambah biocides untuk mencegah

pertumbuhan bakteri dan menyaring partikel-partikel kotoran dengan cara Centrifuging.

Gambar Peralatan centrifuing untuk cairan pendingin

Cairan pendingin akan menurun kualitasnya sesuai dengan lamanya waktu pemakaian

yang diakibatkan oleh pertumbuhan bakteri, kontaminasi dengan minyak pelumas yang lain, dan

partikel kecil logam hasil proses pemesinan. Apabila perawatan rutin sudah tidak ekonomis lagi

maka sebaiknya dibuang. Apabila bekas cairan pendingin tersebut dibuang di sistem saluran

pembuangan, maka sebaiknya diolah dulu agar supaya komposisi cairan tidak melebihi batas

ambang limbah yang diijinkan.

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

Proses pemesinan memiliki tempat yang penting dalam industri produksi. Efektivitas

biaya dari semua proses pemesinan telah dilakukan . Hal ini terutama dipengaruhi pemilihan

parameter pemesinan yang cocok seperti kecepatan potong, gerak pemakanan dan kedalaman

potong sesuai dengan alat pemotong dan benda kerja material Bahan-bahan yang digunakan

untuk cutting tool pada proses pemesinan merupakan faktor utama yang bisa mempengaruhi

proses pemesinan itu sendiri. Pada saat proses pemesinan, cutting tool mengalami kenaikan

temperatur dan tegangan akibat gesekan dengan benda kerja.

Pada proses-proses pengerjaan logam, khususnya pekerjaan pemotongan akan terjadi panas yang tinggi sebagai akibat adanya gesekan antara cutting cool dan benda kerja yang dipotong. Jika temperatur kerja dan tekanan cutting tool pada benda kerja tidak diatur, maka permukaan keduanya cenderung akan menyatu. Untuk mengatur temperatur kerja dan tekanan cutting tool pada benda kerja, maka perlu digunakan media pendingin.

Cutting Fluid adalah jenis pendingin dan pelumas yang dirancang khusus untuk

pengerjaan logam dan mesin proses. Ada berbagai jenis cairan pemotongan, yang meliputi

minyak, emulsi minyak-air, pasta, gel, aerosol ( kabut ), dan udara atau gas lainnya. Mereka

dapat dibuat dari sulingan minyak bumi, lemak hewani, minyak tumbuhan, air dan udara, atau

bahan baku lainnya. Tergantung pada konteks dan pada jenis cairan pemotongan sedang

dipertimbangkan, mungkin disebut sebagai pemotongan cairan, pemotongan minyak, senyawa,

pendingin, atau pelumas memotong.

B.Saran Diharapkan para mahasiswa mampu memahami materi cutting Tools dan Cutting Fluid

dengan baik dan benar. Mampu menerapkan materinya dalam kehidupan sehari-hari serta diharapkan dapat menyalurkan ilmu tersebut kepada Teman-Teman Mahasiswa

DAFTAR PUSTAKA

Kalpakjian, S. 1995. Manufacturing Engineering and technology. New York : Addison – Wesley

Publishing Company

Suhardi. 1997. BPK Teknologi Mekanik II. Surakarta : Universitas Sebelas Maret

Wijayanto, D.S., dan Estriyanto, Y. 2005. Teknologi Mekanik : Mesin Perkakas. Surakarta : UNS

Press

M.C. Shaw, Metal Cutting Principles, Clarendon Press, Oxford, England, (1991), 292-332

N.P. Hung, S.H. Yeo, B.E. Oon, Effect of cutting fluid on the machinability of metal matrix composites, Journal of Materials Processing Technology 67

http://lib.itenas.ac.id/kti/?p=3643

www.google.com