AME(Aplikasi Mekanika dan Energi): Jurnal Ilmiah Teknik Mesin  7 (2) , pp 67-73

## PENENTUAN PARAMETER INPUT PROSES PEMESINAN MILLING DAN GURDI UNTUK PEMBUATAN PENCEKAM SPESIMEN ALAT UJI LELAH DENGAN
KEKUATAN MAKSIMUM 370 MPa
Muhammad Abdul Syukur 1* , Henri Carles 1
1 Prodi Tehnik Mesin, Fakultas Tehnik, Universitas Mercu Buana Jakarta, Indonesia, 11610

## ABSTRAK
Penggunaan  baja  banyak  dijumpai  pada  berbagai  bidang  teknik,  terutama  untuk  keperluan  industri, bidang konstruksi, pembuatan alat-alat perkakas, poros mesin-mesin dan lain-lain. Pada alat uji lelah ( Fatigue Test ) dibutuhkan adanya suatu benda yang dapat memegang benda uji yang kokoh agar benda uji tersebut dapat menerima beban gaya aksial dengan sempurna sehingga mendapatkan hasil pengujian yang maksimal. Kekuatan lelah ( fatigue strenght ) perlu diperhitungkan agar komponen-komponen pada suatu kontruksi atau mesin tidak mengalami kegagalan akibat kesalahan desain. Untuk mencapai tujuan itu,  penulis  mencari  referensi  teori  yang  dengan  kasus  atau  permasalahan  yang  ditemukan  agar mendapatkan  hasil  perhitungan  yang  tepat  dalam  proses  pemesinan milling dengan  menggunakan metoda eksperimen. Penentuan parameter feedrate dan RPM mesin CNC milling yang tepat untuk di input  software  MasterCAM  dapat  disimulasikan  sebelum  dilakukan  fabrikasi  di  mesin  CNC. Diharapkan benda uji dapat menghasilkan alat pencekam yang efektif, efisien, sesuai bentuk yang telah ditentukan  desain.  Hasil  perbandingan  parameter  antara  perhitungan  dengan  aktual  RPM  di  dapat bahwa  actual  RPM  pada  mesin  lebih  tinggi  dibandingkan  perhitungan  parameter  karena  faktor  lain seperti suhu dan coolant .
Kata kunci : Fatigue; Proses Gurdi; Proses Milling; Ragum.

## ABSTRACT
The  use  of  steel  is  often  found  in  various  engineering  fields,  especially  for  industrial  purposes, construction, manufacturing of tools, machine shafts and others. In the Fatigue Test, it is necessary to have an object that can hold the test object firmly so that the test object can receive the axial force load perfectly so as to get maximum test results. The fatigue strength needs to be taken into account so that the components in a construction or machine do not fail due to design errors. To achieve this goal, the authors look for theoretical references with the cases or problems found in order to obtain the correct calculation results in the milling machining process using the experimental method. Determination of the correct feedrate and RPM parameters of the CNC milling machine for the MasterCAM software input can be simulated before fabrication is carried out on a CNC machine. It is expected that the test object can produce an effective, efficient chuck device according to the shape specified by the design. The result of parameter comparison between the calculation and the actual RPM shows that the actual RPM on the engine is higher than the parameter calculation due to other factors such as temperature and coolant.
Keywords : : fatigue ; gurdi process ; milling process; vise.
* Penulis korespondensi Email: abdulsyukur633@gmail.com
Diterima 03 September 2020; Penerimaan hasil revisi 15 Maret 2021; Disetujui 15 Maret 2021 Tersedia online September 2021 AME (Aplikasi Mekanika dan Energi): Jurnal Ilmiah Teknik Mesin © 2021
Volume 7 Nomor 2
September 2021
pp 67-73 Website: http://ejournal.uika-bogor.ac.id/index.php/ame/index

## 1. PENDAHULUAN
Baja merupakan logam yang banyak dipakai di  bidang  teknik,  karena  kekuatan  tarik  yang tinggi  dan  keuletan  yang  baik.  Paduan  ini mempunyai  sifat  mampu  bentuk  yang  baik  dan sifat-sifat  mekaniknya  dapat  diperbaiki  dengan cara  perlakuan  panas.  Perlakuan  panas  dapat menjadikan  bahan  mampu  bentuk,  dapat meredakan  tegangan,  meningkatkan  kekerasan, ketahanan  terhadap  fatik,  tahan  aus  dan ketahanan terhadap korosi.
Pemakaian  baja  banyak  dijumpai  pada berbagai bidang teknik, terutama untuk keperluan industri,  bidang  konstruksi,  pembuatan  alat-alat perkakas,  poros  mesin-mesin  dan  lain-lain. Kekuatan  lelahnya  ( fatigue  strenght )  perlu diperhitungkan  agar  komponen-komponen  pada suatu  kontruksi  atau  mesin  tidak  mengalami kegagalan  akibat  kesalahan  desain.  Sehingga perlu  dirancang  bangun  suatu  alat  penelitian memudahkan penelitian mahasiswa. Baja merupakan logam yang banyak dipakai di bidang teknik,  karena  kekuatan  tarik  yang  tinggi  dan keuletan yang baik. (Zhou, Hui, Zhang, Cong, & Bai, 2019)
Maka  perlu  dirancang  bangun  suatu  alat penelitian yang memungkinkan untuk dirancang bangun guna memudahkan penelitian mahasiswa dan  tentunya  harus  mengikuti  standar-standar yang berlaku untuk alat rancangan tersebut. Baja merupakan logam yang banyak dipakai di bidang teknik,  karena  kekuatan  tarik  yang  tinggi  dan keuletan yang baik. (Zhou, Hui, Zhang, Cong, & Bai, 2019)
Baja mempunyai sifat mampu bentuk yang baik dan sifat-sifat mekaniknya dapat diperbaiki dengan  cara  perlakuan  panas.  Perlakuan  panas dapat  menjadikan  bahan  mampu  bentuk,  dapat meredakan  tegangan,  meningkatkan  kekerasan, ketahanan  terhadap  fatik,  tahan  aus  dan ketahanan  terhadap  korosi.  Pemakaian  baja merupakan  jenis  logam  yang  paling  banyak dijumpai  pada  berbagai  bidang  teknik,  terutama untuk  keperluan  industri,  bidang  konstruksi, pembuatan alat-alat perkakas, poros mesin-mesin dan lain-lain.(Ding, Lan, Yu, & Man, 2020)
Pada  beberapa  jenis  komponen  dalam suatu  struktur  mekanik  yang  mengalami  bentuk pembebanan  dinamis  secara  aksial  dan  radial,
seperti  pada  komponen  gandar  dan  sejenisnya, kegagalan  karena  lelah  merupakan  penyebab utama  atas  kerusakan  yang  terjadi.  Beban  yang berfluktuasi  yang  dikenai  pada  material, mengakibatkan  munculnya  potensi  terjadinya kegagalan  Fatik  yang  kadang  sulit  untuk diprediksi  kapan  terjadinya.  Namun  begitu sebenarnya  kegagalan  fatik  seringkali  dimulai dengan  terjadinya  retakan  pada  permukaan benda. Selain itu ada beberapa faktor yang juga mempengaruhi terjadinya kegagalan fatik, diantaranya  adalah  tegangan  sisa  (Nurato, Muhamad Fitri, dan Lamar Anton Manalu, 2019).
Tahapan  kelelahan  material  terdiri  atas crack initiation yang  bermula  pada  daerah dengan  konsentrasi  tegangan  yang  tinggi, crack growth dan final fracture . Kerusakan pada mesin atau struktur dimulai dari lokasi yang mempunyai konsentrasi  tegangan.  Munculnya  konsentrasi tegangan  dapat  disebabkan  lubang,  kekasaran permukaan,  cacat  material,  porositas,  inklusi, pemanasan  lebih  lokal  pada  saat  pemesinan, dekarburasi dan sebagainya. (Song & Sun, 2020).
Hasil  penelitian  (Prawoto,  Bambang, 2016)  menunjukan  dengan  penggunaan  mesin CNC dapat mempengaruhi gaya-gaya pemotongan terhadap hasil pengujian Lelah dapat diminimalisasi. Hal ini disebabkan karena proses pemesinan menggunakan parameter proses yang seragam.  Hasil  dari  penelitian  pada  karbon rendah  SC10  dengan  menggunakan  mesin  fatik adalah  semakin  besar  beban  yang  diberikan semakin  cepat  baja  mengalami  patah  dan besarnya  beban  dipengaruhi  oleh  besarnya tegangan  yang  diberikan.  (Prawoto,  Bambang, 2016)
Berdasarkan penjelasan di atas, maka perlu dirancang  bangun  suatu  alat  yang  dapat digunakan  untuk  menguji  sifat  lelah  material, khususnya  baja.  Alat  atau  mesin  tersebut  harus mampu  memberikan  beban  /  gaya  aksial  agar mampu mengetahui dan dapat menguji kekuatan lelah  pada  material  baja  khususnya  untuk material baja.
Pada  alat  uji  lelah  ( fatigue  strenght ) dibutuhkan  adanya  suatu  benda  yang  dapat memegang benda uji yang kokoh agar benda uji tersebut  dapat  menerima  beban  gaya  aksial dengan  sempurna  sehingga  mendapatkan  hasil
pengujian  yang  maksimal.  benda  ini  dapat disebut pencekam spesimen (JIG).
Pencekam  (JIG)  pada  umumnya  dibuat secara khusus sebagai alat bantu produksi untuk mempermudah pengaturan material yang menjamin  keseragaman  bentuk  dan  ukuran produk  dalam  jumlah  banyak  serta  untuk mempersingkat waktu produksi. Namun pencekam (JIG) dapat juga digunakan pada mesin sebagai  pemegang  objek  atau  benda,  salah  satu contoh penggunaannya yaitu pada mesin alat uji.
Dalam proses produksi pembuatan pencekam yang berbahan logam atau non logam dibutuhkan proses pemesinan agar menghasilkan suatu benda yang proporsional dan presisi. Proses produksi tersebut memerlukan beberapa penanganan daya pemesinan sehingga
menghasilkan  suatu  produk  yang  sesuai  dengan rancangan yang sudah ditentukan oleh perancang. (Ambrós, Sampaio, Cazacliu, Conceição, & dos Reis, 2019)
Dalam  memproduksi  suatu  pencekam perlu adanya kajian terkait tata cara pembuatan, bahan  yang  diperlukan  dan  biaya  proses pemesinan yang diperlukan, sehingga menghasilkan  suatu  produk  yang  efektif  secara fungsi dan efisien secara biaya produksi. Dengan selesainya  pembuatan  alat  pencekam  benda  uji pada mesin uji lelah yang telah direncanakan ini.
Dengan selesainya pembuatan alat pencekam benda  uji  pada  mesin  uji  lelah  yang  telah direncanakan  ini,  diharapkan  dapat  digunakan sebaik-baiknya  pada  alat  uji  lelah  ( fatigue ), mempunyai kekuatan dan keandalan yang tinggi sehingga  alat  uji  dapat  menghasilkan  data pengujian yang akurat dan valid.

## 2. METODE PENELITIAN
Metode  yang  digunakan  pada  penelitian  ini adalah metode eksperimen dengan urutan sebagai berikut :
 Memilih subjek penelitian
 Melakukan studi Literatur
 Melakukan perhitungan untuk parameter proses pemesinan
 Melakukan eksperimen pengujian
2.1 Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian  dilakukan  di  workshop  PT  Jagat jember,  setiap  aktifitas  penelitian  dan  hasil penelitian  ini  dicatat  dalam  logbook  dan didokumentasikan. Rangkaian kegiatan pembuatan alat sebagai berikut :
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian
Penjelasan  dari  masing-masing  tahap  sebagai berikut :
1. Mulai, Tahap perancangan dimulai.
2. Hasil  rancangan  merupakan  data  berupa model  3D  yang  dilakukan  dengan mempertimbangkan  tata  cara  pelaksanaan fabrikasi  dengan  mencari  referensi  dari parameter  yang  ada  di  jurnal  baik  secara online maupun offline.
3. Perhitungan  parameter  untuk  fabrikasi sesuai  dengan  tinjauan  pustaka  agar mendapatkan hasil surface dan waktu yang tepat.
4. Cutting  material berdasarkan  parameter yang  telah  dihitung  dan  diukur  kemudian
MULAI HASIL RANCANGAN PERHITUNGAN PARAMETER MESIN UNTUK FABRIKASI CUTTING MATERIAL DENGAN MESIN MILLING DAN MESIN GURDI HASIL CUTTING OK? KESIMPULAN DAN SARAN SELESAI Tidak Ya
dimasukkan  kedalam  parameter  mesin dengan  melihat  kondisi  mesin  dilapangan apakah ada chipping atau getaran.
5. Hasil cutting ok?  mengukur  hasil  sesuai dengan  ketepatan  ukuran  dan  kekasaran yang diinginkan.
6. Tidak,  kondisi  parameter  tidak  sesuai untuk parameter mesin.
7. Iya, lanjut ke proses selanjutnya.
8. Kesimpulan  dan  saran  dari  data  yang didapat dari model dan aktual proses.
2.2. Alat dan Bahan
Alat  dan  bahan  yang  digunakan  dalam pembuatan alat uji adalah :
a) Alat yang digunakan :
1. Mesin milling (frais)
2. Mesin bor
3. Mesin gerinda
4. Jangka sorong
5. Mikrometer
6. Steel ruler
b) Bahan yang digunakan :
1. ST 60
2.3. Komponen Alat Uji Lelah Spesimen  adalah  sampel  bagian  material  yang telah dibentuk sedemikian rupa untuk menyesuaikan  hasil  pengujian  pada  alat  uji tersebut. Penulis menentukan dimensi  spesimen berdasarkan standar ASTM E-8. Serta spesifikasi material  yang  digunakan  adalah  ST37  karena sangat mudah ditemukan di pasaran dan banyak digunakan  material  tersebut  pada  konstruksi mesin.(Dahlan, Dwianda, & Rusli, 2019)
Gambar.3. Sketsa Spesimen(Dahlan, Dwianda, & Rusli, 2019)
2.4. Pencekam Spesimen
Pencekam  spesimen  adalah  suatu  alat  yang berfungsi  untuk  menahan  benda  uji  yang  akan
dilakukan  pengujian  pada  alat  uji  lelah, pencekam  diharuskan  memiliki  kekuatan  untuk menahan spesimen atau benda uji sehingga objek yang  akan  dilakukan  pengujian  dapat  menerima beban  aksial  secara  konstan.  Berikut  gambar sketsa pencekam spesimen alat uji lelah.
Gambar.2.  Pencekam Spesimen(Song, Q., & Sun, C. (2020))
2.5. Proses Pengerjaan Pencekam
1. Bahan yang digunakan adalah ST 60 dengan dimensi  panjang  63  mm,  lebar  32  mm  dan tebal 37 mm.
2. Potong  bahan  sesuai  dengan  ukuran  pada desain  dengan  menggunakan  mesin  CNC frais.
3. Membuat program pada software MasterCAM  sesuai  dengan  paparan  pada tool kolom alat bantu.
4. Membuat  titik  awal  menggunakan center drill Ø 3 mm untuk 3 posisi.
5. Membuat  lubang  Ø  9  mm.  dengan menggunakan drill Ø 9 di 3 posisi.
6. Membuat counterbore dengan menggunakan End mill Ø 8 mm.
7. Membuat  taper  dan  radius  35  dengan menggunakan End mill Ø 8 mm.
8. 8 .Membuat kontur untuk specimen dengan menggunakan end mill Ø 4 R0.5.
Tabel 1. Kecepatan potong material (sumber : Wardaya,2010)
Tabel 2. Harga kecepatan potong mesin frais (sumber : (Krar, Gill. Smid, 2011:470)

## 3. Hasil dan Pembahasan

## 3.1. Perhitungan Kecepatan Potong
Berdasarkan  Tabel  3  diatas,  dilihat  bahwa perhitungan RPM dan aktual RPM perlu adanya penyesuain di mesin CNC ini dikarenakan faktor lain seperti suhu dan pendingin. Selanjutnya juga disajikan dalam grafik line dibawah ini :
Gambar 4. Perbandingan Parameter
Tabel 3. Hasil perbandingan perhitungan dengan aktual proses.
Berdasarkan  tabel  diatas,  dilihat bahwa  perhitungan  RPM  dan  aktual RPM  perlu  adanya  penyesesuain  di mesin  ini  dikarenakan  faktor  lain seperti suhu dan pendingin.

## KESIMPULAN
Pada  penelitian  yang  telah  di  lakukan  yaitu  : “Penentuan  parameter  parameter  input  proses pemesinan  milling  dan  gurdi  untuk  pembuatan pencekam  spesimen  alat  uji  lelah  dengan kekuatan  luluh  maksimum  370  MPa”  dapat  di simpulkan sebagai berikut :
1. Pada  alat  uji lelah ( Fatigue Test ) dibutuhkan adanya  suatu  benda  yang  dapat  memegang benda uji yang kokoh.
2. Benda uji dapat menerima beban gaya aksial dengan sempurna sehingga mendapatkan hasil pengujian yang maksimal.
3. Perhitungan dengan actual RPM didapat lebih besar  aktual  dikarenakan  adanya  faktor  lain yang seperti suhu dan pendingin.

## REFERENSI
Ambrós, W. M., Sampaio, C. H., Cazacliu, B.
G., Conceição, P. N., & dos Reis, G. S.
(2019). Some observations on the influence of particle size and size distribution on stratification in pneumatic jigs. Powder Technology , 342 , 594–606. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2018.10.0 29
Dahlan, H., Dwianda, Y., & Rusli, M. (2019). Kaji Eksperimetal Penghambat Penjalaran Retak Dengan Menggunakan Pengaku. Media Mesin: Majalah Teknik Mesin ,
19 (2), 74–83. https://doi.org/10.23917/mesin.v19i2.7498
Ding, F. X., Lan, L. F., Yu, Y. J., & Man, M. K.
(2020). Experimental study of the effect of
a slow-cooling heat treatment on the mechanical properties of high strength steels. Construction and Building Materials , 241 . https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020. 118020
Prawoto, Bambang, A. (2016). Analisis Kekuatan Fatik Baja Karbon Rendah SC10 Dengan Tipe Rotary Bending . 400.
Song, Q., & Sun, C. (2020). Mechanism of crack
initiation and early growth of high strength steels in very high cycle fatigue regime. Materials Science and Engineering A , 771 (August), 138648.
https://doi.org/10.1016/j.msea.2019.13864
8
Zhou, Z., Hui, H., Zhang, Y., Cong, X., & Bai, H. (2019). A method to determine minimum design metal temperature of pressure vessels made from ferritic steel by Master Curve approach. Engineering Fracture Mechanics , (August), 106631. https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2019 .106631
Nurato, Muhamad Fitri, & Lamar Anton Manalu (2019).  Pengaruh  Prosentase  Serat  Kelapa Sawit  Terhadap  Umur  Fatik  Beban  Aksial
Komposit  Matriks  Resin. ROTASI ,  21(4),
215-223. https://doi.org/10.14710/rotasi.21.4.i-v http://logos.uoregon.edu/explore/orthography/
chinese.html#tsang