## PEMBENTUKAN GEOMETRI PAHAT BUBUT PADA PROSES PERAUTAN MODEL POROS PROPELLER

## Formation Geometry Lathe Chisel on Operate a Lathe Process Model Propeller Shaft

## Suyadi
UPT Balai Pengkajian dan Penelitian Hidrodinamika, BPPT
Email : suyadi@gmail.com
Diterima: 24 Mei 2013; Direvisi: 17 Juni 2013; Disetujui: 28 Juni 2013

## Abstrak
Pembuatan  model  poros  propeller  kapal    untik  pengujian  memerlukan    ketelitian tinggi. Proses pembuatan model tersebut menggunakan mesin bubut, penggunaan pahat bubut menuntut keseragaman geometri pada sisi-sisi pahat untuk mendapatkan ketajaman mata potong pahat . Dari dasar tersebut  maka,  geometri  pahat  bubut  berguna  untuk  menentukan  sudut  yang  sesuai  dengan  tujuan menghasilkan  benda  kerja  (  poros  propeller  )  dengan  nilai  tingkat  kekasaran  atau  halus.    pembentukan geometri  pahat  bubut,  semakin  besar  sudut  potong  maka  semakin  halus  hasil  benda  kerja  (  poros propeller ) atau tingkat kekasaran semakin rendah .
Kata kunci : Geometri pahat bubut, poros propeller

## Abstract
Modeling ship propeller shaft recycle testing requires high accuracy.The modeling proces using a lathe using  a  lathe,  lathe  chisel  requires  the  use  of  uniform  geometry  on  the  sides  of  the  chisel  to  get  the sharpness of the eye-piece chisel. From these basic, lathe cutting tool geometry is useful for determining the appropriate angle with the aim of producing the workpiece (propeller shaft) with a value of roughness or smooth. forming lathe chisel geometry, the greater the angle the more delicate pieces of the workpiece results (propeller shaft) or the lower the level of roughness.
Key words : Lathe cutting tool geometry, propeller shaft

## PENDAHULUAN
Mesin  bubut  berfungsi  untuk  menyayat  logam dengan  bentuk-bentuk  silinder  lurus  ,silinder  berti ngkat  ,silinder  tirus  dan  pembentukan  ulir  luar maupun ulir  dalam.  Untuk  menyayat logam tersebut diperlukan  pahat  bubut,  dimana  pahat  bubut  yang mempunyai  dimensi  geometrik  /bentuk  sudut-sudut tertentu  yang  dapat  menghasilkan  permukaan  yang halus  pada  permukaan  benda  kerja  (model  poros propeller  ).  Poros  propeller    berfungsi  untuk memindahkan atau meneruskan tenaga dari transmisi
ke  propeller  sehingga  propeller  bisa  berputar.  poros propeller    dibuat  dari    pipa  baja  atau  stainlees  stell yang  memiliki  ketahanan  terhadap  gaya  puntiran atau  bengkok.  Pada  umumnya  poros  propeller terdiri  dari  satu  pipa  yang  mempunyai  dua penghubung  yang  terpasang  pada  kedua  ujung berbentuk  universal  joint.  Dimana  universal  joint berfungsi untuk meredam perubahan sudut dan untuk melembutkan      perpindahan  tenaga.Oleh  sebab  itu poros  propeller  harus  dibuat  halus  dan  ketelitian tinggi    sesuai  dengan  Standart  Nasional  (  SN  )  dan ISO  (Internasiona  Standard  Organisation)    untuk
mengurangi geskan dengan stern tube yang berfungsi sebagai bantalan luncur.
Oleh  karena  itu  seorang  operator  mesin  bubut harus  tahu  dimensi  geometri  pahat  bubut  dalam melakukan pekerjaan perautan model poros propeller dengan menggunakan mesin bubut yang ditunjukkan pada  Gambar  1,  disamping  itu  parameter  lain  yang harus diketahui yaitu material poros propeller  ,material  pahat  bubut  dan  kecepatan  putar mesin  bubut  utama  untuk  menghasilkan  poros propeller yang halus

## Gambar 1 Perautan poros propeller

## TINJAUAN PUSTAKA
Poros  propeller  merupakan  salah  satu  bagian terpenting  dari  instalasi  penggerak  kapal.  Putaran mesin ditransmisikan ke propeller melalui poros, maka poros  sangat  mempengaruhi  kerja  mesin  bila  terjadi kerusakan.  Untuk  mengurangi  terjadinya  kerugian gesekan  antara  model  poros  propeller  dan  bantalan luncur      ( stern tube) maka pemukaan poros propeller harus  dibuat  halus,Sesuai  dengan  Standart  Nasional (SN)  258440  dan  standart  ISO/R  286  (  Internasional Standard  Organisation).  Pada  standart  Nasinal  untuk mengetahui  hasil  perautan  model  poros  propeller dengan menggunakan mesin bubut mempunyai bentuk halus,menengah  dan  kasar,seperti  dipresentasikan Tabel  1.  Pada  pengamatan  dilapangan  pembuatan model  poros  propeller  panjang  antara  60cm  –  70cm maka  untuk  mendapatkan  permukaan  yang  halus toleransi pengukuran    ±0,3mm. ( Tabel 1 ).

## Tabel .1 Toleransi Umum    Standart Nasional (SN)
258440 Untuk Ukuran Panjang Poros
Tingkat Ketelitian Ukuran nominal (cm) 12 - 40 40 - 100 100 - 200 Penyimpangan (mm) Halus ±    0,2 ±      0,3 ±    0,5 Menengah ±    0,5 ±      0,8 ±    1,2 Kasar ±    1,2 ±      2 ±      3
Pada standar internasional yaitu ISO
(Internasional  Standard  Organisatioan)  adalah  suatu badan  yang  menentukan  masalahstandarisasi,yang menentukan dan mengembangkan suatu standar toleransi. Dalam suaian basis poros selalu dinyatakan dengan “h”,ukuran batas poros selalu sama dengan ukuran nominal.
Tabel .2 Toleransi standar internasional ISO    R /286
Untuk ukuran diameter poros Simbol Ukuran Nominal (mm) 18 - 30 30 - 50 50 - 65 h6 - 0,013 -0,016 -0,019 h7 -0,021 -0,025 -0,030 h8 -0,033 -0,039 -0,046 h9 -0,052 -0,062 -0,074
Tanda  minus  yang  ditunjukakan  pada  Tabel  2.  Itu berarti  ukuran  dimeter  poros  selalu  dibawah  ukuran diameter nominal .
Hal  yang  sangat  penting  diperhatikan  adalah bagaimana  pahat  bubut  dapat  menyayat  dengan  baik, dan  untuk  dapat  menyayat  dengan  baik  pada  pahat bubut  diperlukan  adanya  Sudut  baji,  sudut  bebas  , sudut pembuang dan sudut potong sesuai ketentuan,yang  semua  ini  dengan  istilah  geometri pahat  bubut  Sesuai  dengan  bahan  dan  bentuk  pisau, geometris  pahat  bubut  untuk  penggunaannya  setiap jenis  logam  berbeda.  Pada  Gambar  2  memperlihatkan nama  sudut  pahat  bubut,  yaitu  sudut  bebas,,sudut  baji ,sudut  pembuang  dan  sudut  potong,  juga  harus dipertimbangkan  berdasarkan  jenis  penggunaan  benda kerja, arah pemakanan dan arah    putaran mesin
Gambar. 2 Nama sudut – sudut pahat bubut

## Gambar.3    Geometri pahat bubut
Pada  Gambar  3  memperlihatkan    besarnya  sudut geometri pahat bubut HSS , material benda kerja dan kecepatan potong Sudut bebas adalah Sudut bebas yang  berfungsi  mengkonsentrasikan  gaya  tusuk  yang timbul  pada  suatu   daerah  yang  kecil  didekat  sisi potong.
Sudut baji adalah sudut dari sisi dua bidang miring yang  berfungsi  untuk  memisahkan  gram  dari  benda kerja. Sudut  pembuang  adalah sudut  ketika  tatal meninggalkan  benda  kerja  dalam  arah  menjauhi permukaan  potong  sisi.  Sudut  potong  adalah  sudut yang diperlukan untuk menyayat bendakerja.
Jenis-jenis  produk  yang  berbentuk  silinder    lurus atau silinder bertingkat ditemui pada komponen-komponen  mesin  dari  yang  ukuran  kecil sampai  yang  ukuran  besar,  misalnya  dari  mulai  baut ukuran kecil sampai besar, berbagai jenis poros, piston dan  silinder,  selongsong  senjata,  poros  turbin,  dan sebagianya. Proses pembuatan produk-produk tersebut biasa  dilakukan  dengan  proses  pemotongan  pada mesin  bubut  dimana  proses  berlangsung  dengan  cara memotong  sebagian  benda  kerja  yang  berputar  pada mesin      sementara  pisau  potongnya  (pahat  bubut) diam.

## Gambar.4 Berbagai jenis proses pemotongan pada
meisn bubut.
Proses  bubut  dapat  dilakukan  untuk  memotong berbagai bentuk benda kerja seperti pada Gambar 3. Kecepatan  pemotongan  (cutting  speed) adalah kecepatan pemotongan pada permukaan  kontak antara benda kerja dengan pahat bubut.
V=π.Do.N (1) Do adalah dimater luar benda kerja (mm) N  adalah  putaran  benda  kerja                (rpm) V =      Kecepatan potong (m/s)
Pemakanan (feed) adalah  tebalnya  pemotongan  setiap satu  putaran  benda  kerja.    Satuan  dari  pemakanan adalah ( f ) mm/revolution.
Panjang benda kerja , satuannya adalah(L)    mm Waktu  pemotongan (cutting  time) waktu  yang diperlukan untuk memotong benda kerja (t)
t = L/ f.N                                    ( 2)
Material removel rate (MRR) adalah volume material yang dibuang/dipotong persatuan waktu (mm3/s )
MRR = (π) ( Davg)(d)(f)(N)                (3)
Davg = (Do + Df)/2                                              (4)
d adalah kedalaman pemakanan (mm) Df adalah diameter pemotongan (mm) Davg adalah diameter rata-rata (mm)

## Gambar 5. Ilustrasi proses bubut
(Sumber : Paul De Garmo( 1990) Material And Processes in Manufacturing Macmillan Publishing Co)
Tabel 3.    Kecepatan pemotongan
(Sumber :John Wiley & Sons, (1977) Manufacturing Processes,    B.H. Amstead)
Daya potong (watt) adalah daya yang diperlukan oleh mesin untuk melakukan proses pemotongan
Daya potong    = Energi spesific X MRR            (5)
Gaya Pemotongan(Fc) adalah gaya tangensial (N) pada  titik  potong  benda  kerja  yang  disebabkan  oleh gerakan  pahat  potong.  Oleh  karena  daya  merupakan perkalian  antara  torsi  (N.m)  dan  besarnya  putaran (dalam radian) per unit waktu.
Torsi (T) = Daya/ Rpm.2π                                (6)
Fc = T / D avg/2                                                  (7)
Tabel 4 .Energispesifik berbagai jenis benda kerja
(Sumber : Paul De Garmo( 1990) Material And Processes in Manufacturing Macmillan Publishing Co)

## METODOLOGI
Studi  pustaka  dan  pengamatan  lapangan  yang dilakukan  untuk  mendapatkan  hasil  model  poros propeller dengan permukaan halus dan ketelitian yang tinggi  pada  proses  perautan  dengan  menggunakan mesin bubut adalah sebagai berikut : Dilakukan  pembentukan  geometri  pahat  bubut untuk  mendapatkan  ketajaman sisi  –sisi potong  pahat. Dilakukan  pengukuran  diameter  poros  propeller dengan  menggunakan  standar  ISO  /R  286,  Pemilihan bahan  poros  propeller  dan  pahat  bubut    sebelum melakukan proses perautan. Dilakukan perhitungan matematis dan
pengamatan lapangan untuk mendapatkan hasil proses perautan  poros  propeller  halus  dan  ketelitian  yang tinggi

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pembuatan  Poros propeller pada model pengujian kapal  di  Laboratorium  UPT-BPPH  yang  dikerjakan pada  bengkel  mekanik,  material  poros  terbuat  dari
stainlles  steels  dan  bahan  pahat  bubut  terbuat  dari hight speed steels ( HSS).
Dimana pada proses perautan menggunakan mesin bubut,  dengan    pahat  rata  kanan  yang  dibentuk  sisi sisi sudut geometrinya,
Karena  hasil  yang  diinginkan  pada  proses  perautan poros  propeller  harus  halus  sekali  dengan  material poros  dari  stainless  steels,  maka  dari  Tabel  2  didapat kecepatan potong pahat bubut rata kanan HSS sebesar 0,15-0,5m/detik.
Data –data tersebut sangat penting untuk diketahui oleh  operator  mesin  bubut  sebelum  melakukan  proses perautan.  Pada  pengamatan  dilapangan  pada    proses pembuatan  model poros propeller  dari bahan stanilees steels,  pahat  bubut  HSS,  panjang  poros  700 mm,diameter  12  mm,dibubut  menjadi  11,2  mm, Putaran mesin bubut 400rpm dan pahat bubut bergerak aksial  dengan  kecepatan  200  mm/menit,.maka  Dari tabel  dan  rumus  diatas  akan  didapat  data  sbb  : Berdasarkan Tabel 1-4 dengan mengimplemen tasikan Persamaan 1-7 maka hasilnyasebagai berikut :
 Untuk memudahkan pembahasan, maka dibuatkan  Tabel  5.  Yang  menunjukkan Perbandingan hasil studi pustaka dan pengamatan  lapangan.  Dimana  untuk  daya potong dan gaya pemotongan pada pengamatan lapangan tidak dapat diamati.
 Daya  potong  yang  dihasilkan  pada  proses perautan
 berfungsi  untuk  mengukrur  kemampuan  daya dari mesin bubut.
 Timbulnya gaya pemotongan ( FC) yang tidak bisa diamati ditunjukkan pada Gambar 6. Perlu mendapat  pehatian  kerana  gaya  tersebut  yang dapat  menyebabkan  rusaknya  geometri  pahat bubut  dan    yang  lebih  ektrim  yaitu  pahat bubut menjadi patah,
 ( Gambar 6 ) pada pengamatan dilapangan.
Gambar 6. Tanda panah merah menunjukan timbulnya gaya pemotongan (Fc) antara pahat dan benda kerja.
Gambar 7. Pahat bubut    patah karena timbulnya gaya pemotongan (FC) yang terlalu besar.

## Tabel 5.Hasil studi pustaka dan Pengamatan
dilapangan
Pada Tabel 5.  menunjukkan bahwa sudut baji dan sudut  potong    pada  pengamatan  lapangan  lebih  besar dari  sudut  yang  ditunjukkan  pada  studi  pustaka ,sehingga ketajaman pahat berkurang yang menyebabkan  waktu  pemotongan    lebih  lama  15 detik.  Pengukuran  toleransi  poros  pada  pengamatan lapangan menggunakan jangka sorong yang ketelitianya  0,1  mm,  sedangkan  pada  studi  pustaka menggunakan ISO/R286 yang ketelitiannya 0,01,maka pengukurannya menggunakan mikrometer. Dari hasil perhitungan kecepatan pemotongan 0,25 m/s  dengan  material  pahat  HSS  dan    material  poros Stainlees  steels,pengamatan  lapangan  ditunjukkan Tabel  3.  0,15-0,5  m/s,  maka  kecepatan  potong  masih memenuhi .
Hal-hal  yang  perlu  dipertimbangkan  dalam merencanakan    proses  perautan  poros  propeller dengan  menggunakan  mesin  bubut  adalah  sebagai berikut: 1. Komponen  yang  dibubut  harus  dirancang  supaya mudah di cekam pada chuck. 2. Sudut-sudut tajam pada komponen supaya
dihindari  oleh  karena  tidak  semua  bentuk  sudut bisa dijangkau oleh pisau potong.
3. Ukuran  material  yang  akan  dibubut  diusahakan sedekat  mungkin  kepada  ukuran  benda  kerja
Studi Pustaka Pengamatan
dilapangan
Sudut bebas                                  6◦ Sudut Baji                                    81◦ Sudut pembuang                          3◦ Sudut potong                              87◦ Kecepatan pemotongan        0,25 m/s Material yang dipotong      48 mm3/s Waktu pemotongan                45 detik Daya potong                        194,4 Watt Gaya pemotongan                  800,6 N Toleransi(ISO)                0,01
5◦ 83◦ 3◦ 88◦ 0.15-0,5 m/s 48 mm3/s 60 detik - - 0,1
supaya  jumlah  langkah  proses  pembubutan  bisa dikurangi.
4. Bentuk  komponen  yang  akan  dibubut  harus direncanakan agar bisa menggunakan bentuk pahat standar yang ada di pasaran.
5. Bahan  benda  kerja  harus  dipilih  dimana  bahan tersebut memiliki kemampuan mesin (machinability) yang baik.
6. Gunakan  media  pendingin  air  atau  soda  pada  saat pengasahan  pahat  dan  proses  perautan,  yang berfungsi  untuk  melumasi  dan  mengurangi tegangan permukaan.
7. Untuk  proses  finishing  gunakan  kertas  gosok  dan kikir  halus,supaya  bram  yang  terbuang  tidak terlalu banyak.
8. Gunakan  mikrometer  untuk  pengukuran  agar ketelitiannya lebih akurat.

## KESIMPULAN
Untuk melakukan pekerjaan perautan logam membubut Poros propeller ,harus diperhatikan adalah geometri pahat bubut. Dimana pahat bubut harus gerinda untuk mengasah    membentuk sudut bebas,sudut baji sudut buang dan sudut potong.    Ini bertujuan untuk mendapatkan ketajaman sisi- sisi potong pahat Pemilihan  material  poros  propeller  dan  jenis  pahat bubut    untuk  mendapatkan  geometri  pahat  bubut  dan kecepatan potong yang benar.
Timbulnnya  gaya  pemotongan  (  FC)    yang  sangat besar  dapat  menyebabkan  kerusakan  geometri    pahat bubut dan pahat bubut bisa menjadi patah,.hal tersebut disebabkan  oleh  kedalaman  pemakanan  dan  tebalnya pemotonagan terlalu besar.
Perlu  dilakukan  penelitian  tentang    pengaruh kekuatan  geometri  pahat  bubut  terhadap  timbulnya gaya pemotongan yang    menyebabkan pahat menjadi patah.

## DAFTAR PUSTAKA

## Anton CN (2012) Toleransi dan Suaian Teknik
Mesin Manufaktur Paul De Garmo( 1990) Material And Processes in Manufacturing Macmillan Publishing Co Taufiq Rochim(1993) Teori dan Teknologi Proses Permesinan Bandung Jurusan Teknik Mesin    FTI – ITB    . Tim Fakultas Teknik Mesin Universitas Negeri Yogyakarta Modul Menggerinda Pahat Potong 1997.
John Wiley & Sons, (1977) Manufacturing Processes, B.H. Amstead