## PENGARUH GERAK MAKAN TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN BAJA SS 316L PADA PROSES BUBUT
Reny Afriany, Bahrul Ilmi, Asmadi, Imam Effendi Program Studi Teknik Mesin Universitas IBA Palembang e-mail : reny.afriany@yahoo.com

## ABSTRAK
Pada  proses  pemotongan  logam  banyak  parameter  pemesinan  yang  akan  mempengaruhi  hasil  produksi suatu  benda  kerja.  Penulisan  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  pengaruh  gerak  pemakanan  terhadap kekasaran  permukaan  benda  kerja  hasil  proses  bubut.  Penelitian  ini  menggunakan  metode  eksperimen. Populasi  yang  diambil  adalah  baja  tahan  karat  SS  316L  sebagai  bahan  poros  turbin  air crossflow .  Baja dibubut  dengan  memvariasikan  gerak  makan  pada  0,0472  mm/put,  0,0945  mm/put  dan  0,1700  mm/put. Kecepatan potong dan putaran spindel merupakan variabel tetap. Kekasaran spesimen diukur dengan menggunakan mesin uji kekasaran.  Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekasaran permukaan semakin meningkat  seiring  kenaikan  gerak  makan.  Kekasaran  yang  paling  kecil  dihasilkan  pada  variasi penggunaan  gerak  pemakanan  0,0472  mm/put  yaitu  sebesar  1,295  µm.  Walaupun  terkadang  permukaan yang  halus  terkadang  tidak  menjadi  spesifikasi  khusus  untuk  suatu  pekerjaan,  penelitian  ini  menunjukkan gerak makan sangat berpengaruh terhadap nilai kekasaran.
Kata kunci : gerak makan, kekasaran permukaan, baja SS 316L, proses bubut

## 1. PENDAHULUAN

## 1.1. Latar Belakang
Karakteristik  suatu  permukaan  benda  memegang  peranan  penting  dalam  perancangan suatu  peralatan  atau  komponen  mesin.  Kekasaran  (roughness)  merupakan  salah  satu  konfigurasi permukaan  yang  apabila  kita  lihat  dengan  mata  sebenarnya  tidaklah  serapi  yang  terlihat.  Profil permukaan  terlihat  tidak  teratur  jika  dilihat  dari  penampang  melintang.  Kekasaran  mencakup ketidakteraturan yang diakibatkan oleh perlakuan selama proses produksi. Kecepatan makan yang rendah  dalam  proses  bubut  dapat  menghasilkan  permukaan  yang  halus,  walaupun  terkadang permukaan yang relatif kasar pun sudah mencukupi untuk  spesifikasi tertentu. Kecepatan makan sangat  berhubungan  dengan  putaran  poros  (benda  kerja)  dan  gerak  makan  pada  proses  bubut. Pemilihan besaran putaran dan jarak makan akan menentukan nilai kekasaran permukaan.

## 1.2. Tujuan Penelitian
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  menganalisa  pengaruh  gerak  makan  terhadap  kekasaran permukaan logam stainless steel 316L pada proses bubut.

## 1.3. Batasan Masalah
Penelitian  ini  tidak  meninjau  gaya  pada  pembentukan  geram  dan  proses  pembubutan  pada penelitian ini diasumsikan terlaksana dengan baik.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1. Proses Bubut (Turning)
Prinsip  kerja  mesin  bubut  adalah  penghilangan  sejumlah  bagian  dari  benda  kerja  untuk memperoleh  bentuk  tertentu.  Benda  kerja  diputar  den  gan  kecepatan  tertentu  bersamaan  dengan
dilakukannya proses pemakanan oleh pahat yang digerakkan secara translasi sejajar  dengan sumbu putar dari benda kerja.
Dalam  pengerjaan  bubut,  faktor-faktor  yang  perlu  diperhatikan  adalah  parameter  operasi, pemilihan  pahat  potong,  urutan  pelaksanaan  serta  keamanan.  Proses  pembubutan  memiliki beberapa  elemen  dasar  yang  dapat  dihitung  secara  teori  menggunakan  beberapa  persamaan sehingga  dapat  diketahui  parameter  yang  berkaitan dengan  laju pemotongan,  kedalaman  potong, waktu pemotongan dan laju pembuangan geram. Elemen dasar pada proses bubut dapat diketahui menggunakan rumus yang dapat diturunkan berdasarkan Gambar 2.1. berikut ini :
Gambar 2.1. Proses Bubut
Geometri benda kerja :  d o = diamater awal (mm) d m = diamater akhir (mm)
l t = panjang pemesinan (mm) Geometri pahat   :
k r = sudut potong utama (°)
γ 0 = sudut geram (°)
Kondisi pemesinan: a = kedalaman potong (mm) f = laju pemakanan (mm/putaran) N = putaran poros utama (rpm)
Dengan  diketahuinya  besaran-besaran  di  atas  sehingga  kondisi  pemotongan  dapat  di  peroleh sebagai berikut :
1. Laju pemotongan V = ( ℼ d n) / 1000 ..........(rpm)
dimana : d = diameter rata-rata, d = (d+d m )/2........(mm)
2. Laju pemakanan V f = f .N..........(mm/min)
3. Waktu pemotongan  t c = l t / V f ............(min)
4. laju pembuangan geram MRR = A.V ...............(cm³/min) dimana : A = penampang geram sebelum terpotong A = f.a................ (mm 2 )
Maka MRR = V.f.a .............(cm³/min)
Sudut  potong  utama  ( principal  cutting  edge  angle / k r )  adalah  sudut  antara  mata    potong utama  dengan  laju  pemakanan  ( Vf ),  besarnya  sudut  tersebut ditentukan  oleh  geometri  pahat dan  cara  pemasangan  pada  mesin  bubut.  Untuk nilai laju pemakanan ( f ) dan kedalaman potong ( a ) yang tetap maka sudut ini akan mempengaruhi lebar pemotongan ( b ) dan tebal geram sebelum terpotong ( h ) sebagai berikut :
1.   Lebar pemotongan  b = 𝑎 sin 𝑘 𝑟 ............. (mm)
2.   Tebal geram sebelum terpotong h = 𝑓 sin 𝑘 𝑟 ............(mm)
Dengan demikian penampang geram sebelum terpotong adalah :
A = f.a = b.h ...............(mm)

## 2.2. Gerak Pemakanan
Gerak  pemakanan,  f  ( feed ),  adalah  jarak  yang  ditempuh  oleh  pahat  setiap  benda  kerja berputar  satu  kali  sehingga  satuan  f  adalah  mm/putaran.  Gerak  pemakanan  ditentukan berdasarkan  kekuatan  mesin,  material  benda  kerja,  material  pahat,  dan  terutama  kehalusan permukaan  yang diinginkan.  Gerak pemakanan biasanya  ditentukan  dalam  hubungannya  dengan kedalaman  potong  a.  Gerak  pemakanan  tersebut  berharga  sekitar  1/3  sampai  1/20  a,  atau  sesuai dengan  kehalusan  permukaan  yang  dikehendaki.  Arah  gerak  makan  dapat  digambarkan  pada Gambar2.2.
Gambar 2.2. Gerak Pemakanan
Gerak  pemakanan  ini  biasanya  disediakan  dalam  daftar  spesifikasi  yang  dicantumkan  pada mesin  bubut  yang  bersangkutan.  Untuk  memperoleh  gerak  pemakanan  yang  kita  inginkan  kita bisa mengatur tuas pengatur gerak pemakanan yang ada pada mesin bubut.

## 2.3. Kekasaran permukaan
Ketidak  teraturan  konfigurasi  suatu  permukaan  bila  ditinjau  dari  profilnya  dapat  dapat diuraikan menjadi beberapa tingkat seperti ditunjukkan pada Tabel 2.1
Tabel 2.1. Ketidakteraturan Suatu Profil (Konfigurasi Penampang permukaan) [5] Tingkat Profil Terukur (Bentuk Grafik Hasil Pengukuran) Istilah Contoh Tingkat Kemungkinan Penyebabnya 1 Kesalahan bentuk ( form error ) Kesalahan bidang Pembimbing mesin perkakas dan benda kerja, kesalahan pencekaman benda kerja. 2 Gelombang ( waviness ) Kesalahan bentuk perkakas, penyenteran perkakas, getaran dalam proses permesinan 3 Alur ( grove ) Jejak atau bekas pemotongan (bentuk ujung pahat, gerak makan) 4 Serpihan ( flakes ) Proses pembentukan geram 5 Kekasaran permukaan ( surface roughness ) Kombinasi ketidakteraturan  tingkat 1 sampai 4
Istilah kekasaran permukaan digunakan secara luas di industri dan biasanya digunakan untuk mengukur kehalusan dari suatu permukaan benda.
Berdasarkan  profil-profil  tersebut,  dapat  didefinisikan  beberapa  parameter  permukaan, yaitu  yang  berhubungan  dengan  dimensi  pada arah tegak dan arah memanjang. Untuk dimensi arah tegak dikenal beberapa parameter yaitu :
1. Kekasaran   total   ( peak   to   valley   height/total   height ),   Rt   (µm)   adalah jarak antara profil referensi dengan profil alas.
2. Kekasaran  perataan  ( depth  of  surface  smoothness/peak  to  mean  line ),  Rp  (µm)  adalah jarak    rata-rata    antara    profil    referensi    dengan    profil    terukur    yang  nilainya  sama dengan jarak antara profil referensi dengan profil tengah.
Gambar 2.3. Kedalaman total dan kedalaman perataan
3. Kekasaran  rata-rata  aritmetik (mean  roughness  index/center  line  average, CLA ),  Ra (µm)  adalah  harga rata-rata  aritmetik  bagi  harga  absolutnya  jarak antara profil terukur dengan profil tengah.
𝑅𝑎 = 1 𝐿 ∫ [𝐻𝑓]𝑑𝑥 𝑙 0 𝑅𝑎 = 𝑙𝑢𝑎𝑠 𝑑𝑎𝑒𝑟𝑎ℎ 𝑃 + 𝑙𝑢𝑎𝑠 𝑑𝑎𝑒𝑟𝑎ℎ 𝑄 𝐿 𝑥 1000 𝑉𝑢
Gambar 2.4. Menentukan kekasaran rata-rata
4. Kekasaran rata-rata kuadratik ( root mean square height ), Rq (µm) adalah akar bagi jarak kuadrat rata-rata antara profil terukur dengan profil tengah.
𝑅𝑞 =   √ 1 𝐿 ∫ [𝐻𝑓] 2 𝑑𝑥 𝐿 0
5.      Kekasaran  total  rata-rata,  Rz  (µm),  merupakan  jarak  rata-rata  profil  alas  ke  profil terukur  pada  lima  puncak  tertinggi  dikurangi  jarak  rata-rata  profil  alas ke profil teru pada lima lembah ter    dah.
𝑅𝑧 = 1 5 (𝑅1 + 𝑅3 + 𝑅5 + 𝑅7 + 𝑅9) − 1 5 (𝑅2 + 𝑅4 + 𝑅6 + 𝑅8 + 𝑅10)𝑥 1000
𝑉𝑣

## Gambar 2.5. Menentukan kekasaran total

## 2.4. Baja Tahan Karat
Baja  tahan  karat  adalah  salah  satu  jenis  baja  paduan  tinggi  dengan  kandungan  unsur Cr  >  11%.  Baja  ini  tahan  terhadap  korosi,  suhu  tinggi  dan  suhu  rendah,  disamping  itu  juga mempunyai ketangguhan dan sifat mampu potong yang cukup [6] . Berdasarkan sifat tersebut, maka baja  ini  banyak  digunakan  dalam  reaktor  atom,  turbin,  mesin  jet,  pesawat  terbang,  alat  rumah tangga dan lainnya. Baja tahan karat dapat dikelompokkan dalam tiga jenis, yaitu jenis ferit, jenis austenit  dan  jenis  martensit.  Baja  SS  316L  adalah  salah  satu  jenis  baja  tahan  karat  jenis  austenit (austenit stainless steel).
3. METODE PENELITIAN

## 3.1. Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang dibutuhkan dalam penelitian ini adalah :
- Mesin bubut konvensional
- Alat uji kekasaran
- Material stainless steel 316L
- Media pendingin : Oli SAE 10W-40
- Pahat karbida

## 3.2. Diagram Alir Penelitian
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian
Percobaan  dilakukan  dengan  desain  eksperimen.  Material stainless  steel dibentuk  menjadi spesimen  dengan  ukuran  diameter  24,44  mm  dan  panjang  100  mm.  Pengambilan  data  kekasaran dilakukan  3  kali  untuk  setiap  variasi  gerak  makan,  sehingga  jumlah  datanya  adalah  9.  Berikut variabel kontrol yang dipakai dalam penelitian ini :
- Kedalaman pemakanan (depth of cut) 0,5 mm
- Kecepatan potong (Vc) 30 m/min
Persiapan benda kerja Proses bubut dengan f = 0,0945 mm/put Profil benda kerja baik Pengukuran Kekasaran Mulai Analisa dan Kesimpulan Selesai Proses bubut dengan f = 0,0472 mm/put Proses bubut dengan
f = 0,1700 mm/put
Tidak Ya
Putaran spindel yang digunakan adalah :
Vc = 𝜋 x n x D
1000
30 = 𝑛 𝑥 𝜋 𝑥 25,4 1000 n = 376,147 rpm putaran spindle pada mesin bubut Krisbow KW 15-907 yang mendekati adalah 385 rpm.

## 4. DATA & PEMBAHASAN
Data  hasil  pengukuran  kekasaran  permukaan  baja  tahan  karat  hasil  pembubutan  ditunjukkan dalam  Tabel  4.1.      Kekasaran  permukaan  logam  merupakan  variabel  terikat  dan  variasi  gerak makan merupakan variabel bebasnya.
Tabel 4.1. Nilai Kekasaran Permukaan Hasil Pembubutan Stainless Steel Gerak Makan (mm/put) Nilai Kekasaran (μm) 1 2 3 Rata-rata 0,0472 1,308 1,314 1,265 1,295 0,0945 3,220 3,135 3,283 3,212 0,1700 3,461 3,500 3,440 3,467
Dari Tabel 4. terlihat bahwa nilai kekasaran yang paling kecil terjadi pada gerak pemakanan 0,0472  mm/put.    Gerak  makan  sangat  berpengaruh  terhadap  nilai  kekasaran.  Peningkatan  gerak makan  semakin  meningkatkan  nilai  kekasaran.  Hubungan  linier  antara  gerak  pemakanan  dengan nilai kekasaran ditunjukkan secara grafis pada Gambar 4.
Gambar 4. Grafik Hubungan Gerak Pemakanan dengan Kekasaran Permukaan
Kecepatan  potong  memberikan  pengaruh  yang  kecil  terhadap  kekasaran  permukaan  (Ninuk, 1999)  sehingga  kecepatan  potong  yang  diambil  tetap.  Pada  kecepatan  putar  yang  tetap  pada  385 rpm,  peningkatan  gerak  makan  juga  akan  mempengaruhi  bentuk  geram.  Pada feeding yang  lebih rendah, lebar dan tebal geram lebih tipis sehingga dimungkinkan geram lebih cepat patah (Zubaidi, 2012).  Baja  SS  316L  yang  termasuk  baja  tahan  karat  austenit  dalam  proses  pembubutannya, penggunaan  pendingin  oli  berpengaruh  terhadap  kenaikan  nilai  kekasaran.  Penggunaan  media pendingin  jenis  lain  kemungkinan  juga  akan  memberikan  nilai  kekasaran  yang  berbeda  untuk setiap kenaikan feeding.
1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 0,0472 0,0945 0,17 keka sar an p erm u ka an ( μ m) gerak makan (mm/put)

## 5. KESIMPULAN DAN SARAN

## 5.1. Kesimpulan
Kekasaran  yang  paling  rendah  ada  di  gerak  makan  0,0472  mm/put.  Gerak  makan  sangat mempengaruhi  kekasaran  permukaan  logam,  semakin  rendah  gerak  makan  akan  menghasilkan nilai kekasaran yang lebih rendah. Parameter proses pembubutan ditentukan dengan menyesuaikan benda kerja dan mesin kerja yang dipakai.

## 5.2. Saran
Penelitian selanjutnya bisa dengan  menambah variabel bebas seperti variasi kedalaman pemakanan dan material benda kerja.

## DAFTAR PUSTAKA
Amstead, B.H Phillip F. Ostwald dan Myron L. Begaman, 1991, Teknologi Mekanik , Terjemahan Bambang Priambodo, Erlangga. Jakarta
Rochim, Taufiq, 1993, Teori dan Teknologi Proses Pemesinan , Penerbit FT-ITB, Bandung.
Rochim,  Taufiq,  1985, Spesifikasi  Geometris  Metrologi  Industri  dan  Kontrol  Kualitas, Laboraturium      Metrologi       Industri       FT-ITB. Bandung
Wiryosumarto, H., 1991, Teknologi Pengelasan Logam , Pradnya Paramita, Jakarta
Jonoadji,  N.,  1999, Pengaruh  Parameter  Potong  dan  Geometri  Pahat  terhadap  Kekasaran Permukaan pada Proses Bubut, Jurnal Teknik Mesin Vol.1 No.1, UK Petra
Zubaidi,  A.,  2012, Analisis  Pengaruh  Kecepatan  Putardan  Kecepatan  Pemakanan  terhadap Kekasaran  Permukaan  Material  FCD  40  pada  Mesin  Bubut  CNC, Momentum,  Vol.8  No.1, UNWAHAS
Surdia, Tata, 1985. Pengetahuan Bahan Teknik , Pradnya Paramita, Jakarta