How to cite: Andre Hidayat, M. Sobron Y. Lubis, Rosehan (2022) Optimasi Pengaruh Parameter Pemotongan terhadap Umur Pahat pada Pembubutan Material AISI 4140, Syntax Literate: Jurnal Ilmiah Indonesia, 7 (6). E-ISSN: 2548-1398 Published by: Ridwan Institute
Syntax  Literate:  Jurnal  Ilmiah  Indonesia  p–ISSN:  2541-0849 e-ISSN: 2548-1398 Vol. 7, No. 6, Juni 2021

## OPTIMASI  PENGARUH  PARAMETER  PEMOTONGAN  TERHADAP  UMUR PAHAT PADA PEMBUBUTAN MATERIAL AISI 4140

## Andre Hidayat, M. Sobron Y. Lubis, Rosehan
Mahasiswa Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Tarumanagara, Indonesia Email: Andre.515180031@stu.untar.ac.id, Sobronl@ft.untar.ac.id,
Rosehan@ft.untar.ac.id

## Abstrak
Optimasi  parameter  pemotongan  diperuntukan  pada  proses  pemotongan  untuk mengetahui  kemampuan  mata  pahat  dalam  melakukan  pemotongan  dalam penelitian  ini,  dicari  nilai  optimasi  umur  pahat  terhadap  parameter  pemotongan yang divariasikan . Pada percobaan ini digunakan CNC bubut dengan material aisi 4140.  Pembubutan  dilakukan  dengan  variasi cutting  speed 190 m / min , 200 m / min , 210 m / min . depth  of  cut 0.5mm , 0.6mm,  0.7mm dan feed  rate 0.1 mm / rev ,  0,2 mm / rev ,  0.3 mm / rev . Dengan pemeriksaan setiap lima menit untuk mengukur keausan pahat. Data hasil  pengukuran  tersebut  diolah  mengunakan  metode  taguchi  dengan  matriks orthogonal  yang  digunakan  adalah  L9(3 3 ).  Hasil  yang  diperoleh  dari  perhitungan data ANOVA pada setiap parameter pemotongan dan pada setiap variasi level nya diketahui  bahwa feed  rate memiliki  variabel  yang  paling  berpengaruh  terhadap umur  pahat cutting  speed memiliki  variabel  yang  paling  berpengaruh  dengan kombinasi optimal cutting speed  200 m / min , depth of cut 0.5mm, dan feed rate 0.1 mm / rev.
Kata Kunci: optimasi, parameter,karbida, aisi 4140 , metode Taguchi

## Abstract
Optimization of cutting parameters is intended for the cutting process to determine the ability of the tool eye to make cuts in this study, the value of the optimization of the tool life for cutting parameters is varied. In this experiment, a CNC lathe with aisi  material  4140  was  used.  Turning  is  done  with  a  variation  of  cutting  speed 190m/min, 200m/min, 210 m/min. depth of cut 0.5mm,0.6mm, 0.7mm and feed rate 0.1  mm/rev,  0.2  mm/rev,  0.3  mm/rev.  With  an  examination  every  five  minutes  to measure  the  wear  of  the  tool.  The  data  from  the  measurements  were  processed using  the  taguchi  method  with  the  orthogonal  matrix  used  is  L9(33).  The  results obtained  from  the  calculation  of  ANOVA  data  on  each  cutting  parameter  and  at each level variation are known that the feed rate has the variable that most affects the  cutting  speed  tool  has  the  most  influential  variable  with  the  optimal combination  of  cutting  speed  200  m  /  min,  depth  of  cut  0.5mm,  and  feed  rate  0.1 mm / rev.
Keywords: optimization, parameters,carbide, aisi 4140, Taguchi method

## Pendahuluan
Industri  pemesinan  adalah  industri  yang  menggunakan  mesin  bubut  dalam proses  pengerjaan.  Mesin  bubut  merupakan  mesin  pemotongan  logam  yang  memiliki fungsi utama untuk memproses benda kerja dengan gerak utama berputar kemudian alat potong  ( cutting  tool )  bergerak  memotong  sepanjang  benda  kerja,  sehingga  terjadi pemotongan yang membentuk geram. Proses pembubutan merupakan salah satu proses permesinan yang memiliki peranan penting dalam dunia manufaktur.
Salah  satu  produk  dari  CNC  adalah  poros,  poros  merupakan  salah  satu  bagian yang  terpenting  dari  setiap  mesin.  Hampir  semua  mesin  meneruskan  tenaga  bersama- sama  dengan  putaran.  Poros  adalah  elemen  mesin  berbentuk  batang  dan  penampang lingkaran,  berfungsi  memindahkan  tenaga  gerak  putar  atau  mendukung  sesuatu  beban dengan atau tanpa meneruskan daya. Salah satu material poros adalah AISI 4140.
Parameter  dalam  permesinan  dalam  proses  pembubutan  meliputi  kecepatan potong ( cutting speed ), kedalaman pemotongan ( depth of cut ), dan laju pemakanan ( feed rate ).  Dalam  penerapan  ketiga  parameter  memiliki  pengaruh  pada  aus  dan  umur  pahat semakin  pendek.  Ketika  keausan  pahat  terjadi  maka  pahat  potong  harus  diganti  atau proses  pemotongan  harus  dihentikan.  Biaya  dan  waktu  untuk  penggantian  pahat  akan meningkatkan  biaya  produksi  dan  menurunkan  kualitas  produksi.  Oleh  karena  itu keausan  pahat  yang  sering  terjadi  perlu  diperkecil  untuk  menyelesaikan  masalah tersebut.  Keausan  dan  umur  pahat  dapat  diperkecil  dengan  mengendalikan  parameter pemotongan. Maka penelitian ini bertujuan untuk mengetahui seberapa besar pengaruh parameter  pemotongan  terhadap  umur  pahat  serta  kondisi  optimum  keausan  dan  umur pahat.

## Metode Penelitian
Metode  penelitian  yang  digunakan  adalah  metode  eksperimen.  Data  tersebut diolah dengan menggunakan metode Taguchi.
Peralatan dan bahan yang digunakan antara lain:
1. Bahan
a) Benda Kerja
Benda kerja yang digunakan adalah aisi 4140 dengan dimensi dan bentuk yang dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1 Bentuk dan Dimensi Benda Kerja
Tabel 1 Unsur dan Komposisi Kimia Element Content Carbon, C 0.380 - 0.430 % Chromium, Cr 0.80 - 1.10 % Iron, Fe 96.785 - 97.77 % (As remainder) Manganese, Mn 0.75 - 1.0 % Molybdenum, Mo 0.15 - 0.25 % Phosphorous, P ≤ 0.035 % Silicon, Si 0.15 - 0.30 % Sulfur, S ≤ 0.040 % Tabel 2 Sifat Benda Kerja Sifat Fisik Nilai Kekerasan Brinell 197 Tensile Strength 655 MPa Yield Strength 415 MPa Modulus Young 190-210 GPa
b) Mata Pahat
Bahan  mata  pahat  digunakan  yaitu  mata  pahat  karbida.  Type  mata  yang digunakan  berdasarkan  standart  ISO  yaitu  TNMG  160404  untuk  jenis  mata pahat keramik yang digunakan korloy dapat dilihat pada gambar 2.

## Gambar 2 Pahat Karbida Korloy
2. Peralatan
a) Mesin CNC Turning
Tabel 3

## Spesifikasi CNC Turning
Merk CNC Mazak Type Quick Turn 8N Buatan Jepang Swing maksimum 300 mm Jarak antar center 290 mm Spindle maksimum 5000 rpm Daya motor 7,5 Kw Torsi maksimum 9,0 kgf m Kontrol Mazantrol plus Gambar 3

## Mesin CNC Turning
b) Microskop Digital
Penelitian ini menggunakan Mikroskop digital untuk mengamati keausan pahat

## Gambar 4
Mikroskop Digital
c) Kalibrasi
Kalibrasi digunakan untuk pengaturan akurasi ketepatan pada mikroskop digital agar didapatkan nilai dengan error yang kecil.

## Gambar 5 Kalibrasi

## Menentukan Jumlah Level Setiap Faktor
Dalam pengujian ini digunakan material AISI 4140 dengan menggunakan insert karbida sehingga parameter pemotongan dapat ditentukan dengan menggunakan katalog karbida korloy
a) Kecepatan potong( cutting speed )
Berdasarkan katalog, material AISI 4140 dan jenis pahat karbida TNMG160404-HA korloy, kecepatan potongnya Level yang diambil adalah:190, 200,dan 210 m/menit
b) Kedalaman pemakanan ( depth of cut )
Kedalaman pemakanan yang di ambil adalah 0.5, 0.6, dan 0.7 mm
c) Pemakanan ( feed )
Gerak pemakanan yang dipakai 0.1, 0.2, dan 0.3 mm/rev.
Tabel 4 Faktor dan Level yang dipilih Kode  Faktor 1 2 3 A Cutting speed (m/menit) 190  200  210 B Depth  of  cut (mm) 0.5 0.6 0.7 C Feed (mm/rev) 0.1 0.2 0.3

## Matriks ortogonal
Matriks  ortogonal  adalah  suatu  matriks  yang  elemen-elemennya  disusun menurut  baris  dan  kolom.  Kolom  merupakan  faktor  yang  dapat  diubah  dalam eksperimen.  Baris  merupakan  kombinasi  level  dari  faktor  dalam  eksperimen.  Tabel  5 menunjukkan matrik ortogonal matriks L 9 (3 3 ), yang mempunyai 3 faktor dan 3 level.

## Metoda pengukuran
Keausan  tepi,  data  keausan  tepi  yang  diambil  pada  insert  pahat  menggunakan mikroskop  digital Pengukuran  keausan  tepi  dilakukan  setiap  5  menit  sekali.  Dimana insert  dilepaskan  dari tool  holder dan  memindahkan  insert  pahat  dengan  meletakkan dasar  pahat  pada  meja  ukur,  dimana  bidang  mata  potong  diatur  sehingga  tegak  lurus sumbu optik.
Dalam hal ini besarnya keausan tepi dapat diketahui dengan mengukur panjang VB  (mm),  pengukuran  keausan  tepi  ini  menggunakan software hiview .  Dengan  cara menarik  garis  sebelum  terjadi  keausan  sampai  ke  garis  rata-rata  bekas  keausan  garis yang  digunakan  sebanyak  10  garis  lalu  dirata-ratakan  untuk  menghindari  error  yang besar. Keausan tepi dapat dilihat pada gambar 6.

## Gambar 6 Keausan Pahat
Secara umum metode penelitian dapat dilihat pada gambar flowchart dibawah

## Gambar 6 Flowchart Percobaan

## Hasil Dan Pembahasan
Dari percobaan didapatkan hasil berupa data-data keausan mata pahat dalam satuan

## Data hasil percobaan
Data hasil percobaan yang telah dilakukan kemudiaan dimasukan kedalam tabel 4.
Tabel 4 Data Hasil Percobaan
Gambar 7

## Grafik Keausan Terhadap Umur Pahat
Dari grafik umur pahat pada saat VB=0,3 maka dapat dimasukan kedalam tabel 5.

## Tabel 5 Data Umur Pahat
Menghitung rasio S/N
Data  yang  ada  kemudian  ditransformasikan  ke  dalam  bentuk  rasio  S/N  untuk mencari faktor yang berpengaruh pada variansi kebulatan. S/N untuk karakteristik umur pahat  yang  digunakan  adalah  semakin  besarsemakin  baik  ( Large  is  Better )  dimana persamaannya adalah sebagai berikut:
Rasio S/N1=-10x log (
(1)
Tabel  6.  Merupakan  tabel  eksperimen  hasil  perhitungan  nilai  S/N  dari  order  1  sampai order 9.

## Tabel 6 Hasil Perhitungan Rasio S/N

## Perhitungan efek S/N
Selanjutnya  dilakukan  perhitungan  efek  S/N  untuk  mengetahui  pengaruh kontribusi dari setiap parameter dimana nilai S/N yang sebelumnya sudah dihitung pada tabel 9 Hasil perhitungan efek untuk S/N.

## Gambar 8 Main Effect Plot for S/N Ratio
Dari  grafik  diatas,  dapat  dilihat  terdapat  3  parameter  yang  digunakan  sebagai parameter untuk pengujian kekasaran permukaan. Parameter-parameter itu sudah diolah sehingga  mendapatkan  parameter  yang  optimal,.  Parameter  yang  optimal  yaitu parameter yang mempunyai titik paling tinggi. Untuk parameter kecepatan potong, titik tertinggi  terdapat  pada  nilai  200 .  Untuk  parameter  gerak  makan,  titik  tertinggi terdapat  pada  nilai    0,1 .,  untuk  parameter  kedalamn  potong,  dapat  dilihat  titik tertinggi nya berada pada nilai 0,5 mm. Dari grafik diatas, untuk pengujian umur pahat yang paling optimal dapat dilakukan dengan ketiga nilai parameter tersebut.

## Perhitungan ANOVA
Untuk  mencari  ANOVA  di  gunakan  perangkat  lunak  Minitab  20.  Tabel  4.5.  di bawah  menunjukkan  nilai  persentase  efek  uji  kontribusi  yang  paling  besar  dari parameter potong secara individu.

## Tabel 9 Uji Kontribusi Umur Pahat
Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa nilai kontribusi dari parameter kecepatan potong yaitu senilai 10,70% l, lalu untuk parameter gerak makan  yaitu senilai 56,13%, dan  untuk  parameter  kedalaman  potong  yaitu  senilai  21,52%.  Parameter  yang  paling berkontribusi pada pengujian ini yaitu gerak makan, lalu  parameter yang berkontribusi
kedua  yaitu  kedalaman  potong,  dan  parameter  yang  kurang  berkontribusi  yaitu kecepatan potong.

## Pembahasan umur pahat
Pada  umur  pahat  variabel  yang  paling  mempengaruhi  adalah  kecepatan  potong dimana semakin besar kecepatan potong maka umur pahat akan semakin kecil. Hal ini dapat dilihat pada order 1 yang memiliki umur pahat 65.02 menit sedangkan pada order 9  umur  pahat  hanya  7.33  menit.  Pada  order  9  ini  keausan  terjadi  sangat  cepat  dimana pertumbuhan keausan sudah melebihi VB=0.3
Faktor kedua yang mempengaruhi umur pahat adalah kedalaman potong dimana semakin besar kedalaman potong maka semakin kecil umur pahat. Hal ini dikarenakan semakin  besar  kedalaman  potong  maka  semakin  besar juga  kontak  yang  terjadi  antara mata pahat dan benda kerja dimana daerah kontak ini akan mengakibatkan keausan tepi
Faktor  terakhir  yang  mempengaruhi  umur  pahat  adalah  gerak  makan  dimana semakin kecil gerak makan maka semakin besar juga umur pahat.

## Kesimpulan
1. Variasi pemotongan optimal terhadap umur pahat adalah kecepatan potong 200 m / min , kedalaman potong 0.5 mm dan gerak makan 0.1 dengan kontribusi
2. Semakin  tinggi  kecepatan  potong  maka  semakin  kecil  umur  pahat.  Semakin  kecil kedalaman  potong  maka  semakin  besar  umur  pahat.  Semakin  kecil  gerak pemakanan maka semakin besar umur pahat

## BIBLIOGRAFI

## “TM 14 Rosehan UNTAR Jakarta Prosiding 88 sd 95 (1)”.
D.  Jenderal  Manajemen  Pendidikan  Dasar  dan  Menengah, Teknik  Pemesinan  Jilid  1 SMK Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan .
D. Pembinaan, S. Menengan, K. Direktorat, J. Pendidikan, M. Kementerian Pendidikan, and  D.  Kebudayaan,  “Teknik  Pemesinan Bubut  1  Program  Studi:  Teknik  Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri Kode: TM.TPMI-TPL 1 (Kelas XI-Semester 3).”
J.  Edward.  Shigley  and  C.  R.  Mischke, Standard  handbook  of  machine  design . McGraw-Hill, 1996.
H. Budiman, R. Laboratorium, P. Produksi, J. T. Mesin, and T. Industri, “Analisis Umur dan Keausan Pahat Karbida untuk Membubut Baja Paduan (ASSAB 760) dengan
Metoda Variable Speed Machining Test.” [Online]. Available: http://www.petra.ac.id/~puslit/journals/dir.php?DepartmentID=MES “AISI 4140 Chrome-Molybdenum High Tensile Steel.”
https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=6116 (accessed Feb. 24, 2022).
F.  Yasa  Utama  and  T.  Hartutuk  Ningsih,  “Optimasi  Parameter  Pemesinan  dengan Proses Bubut pada Respon Kekasaran dan Kekerasan Permukaan Material S45-C Menggunakan  Metode  Taguchi  -  Grey  -  Fuzzy,” Rekayasa  Energi  Manufaktur , vol. 1, no. 1, Jul. 2016, doi: 10.21070/r.e.m.v1i1.169.
A. B. Prasetiyo, “Keywords : Taguchi Method Surface Roughness Wear of Chisel.”
M.  Y.  Sobron  Lubis  and  R.  dan  Moses  Kamillo  Tjenardi,  “Investigasi  Variasi Kecepatan Potong Optimal Pada Proses Pemesinan Baja Aisi 4140.”

## Copyright holder:
Andre Hidayat, M. Sobron Y. Lubis, Rosehan (2022)

## First publication right:
Syntax Literate: Jurnal Ilmiah Indonesia
This article is licensed under: