## PENGARUH KEKERASAN BAHAN TERHADAP KEPRESISIAN HASIL PEMOTONGAN PADA MESIN WIRE CUTTING ELECTRIC DISCHARGE MACHINING (EDM)
Budiyanto 1) , Sugiyanto 2)
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Industri, Institut Teknologi Nasional Malang Jl. Karanglo Km 2 Kampus 2. Malang, Indonesia budiyanto@lecturers.fti.itn.ac.id

## ABSTRAKSI
Mesin-mesin  non  konvensional Wire  Cutting EDM  merupakan  terobosan baru  dalam  bidang  teknologi  manufaktur  yang  lebih  canggih  daripada  mesin- mesin  konvensional.  Proses  pemotongan  dengan  mesin    wire  cutting  EDM memiliki  tingkat  kepresisian  yang  sangat  tinggi . Penelitian  ini  ingin  mengetahui penyimpangan  hasil  pemotongan  dan  mengetahui  bagaimana  pengaruh  hasiln pemotongan terhadap perbedaan kekerasan bahan dan kepresisiannya. Dari hasil penelitian  akan  memberikan  informasi  dalam  menentukan  setting    parameter mesin  wire  cut  EDM  guna  meminimalisir  penyimpangan  pemotongan  yang optimal.  Tingkat kekerasan bahan Baja ASSAB 760 jika  dipotong oleh Wire Cut EDM  akan  terjadi  hasil  lebar  potong  yang  berbeda-beda  ,  semakin  keras  bahan jika dipotong dengan Wire Cut EDM  akan diperoleh penyimpangan  lebar potong semakin kecil.. Semakin lunak bahan jika dipotong dengan Wire Cut EDM  akan diperoleh  lebar  potong  semakin  lebar  dan  penyimpangan  lebar  potong  juga semakin lebar.
Kata kunci: Baja ASSAB 760, Kekerasan, Pemotongan, Pengukuran, Penyimpangan.

## PENDAHULUAN
Dengan  berjalannya  kemajuan  dan perkembangan yang semakin lama semakin  pesat  dibidang  teknologi  dan material,  maka  pada  masa  sekarang  ini semakin  banyak  dikembangkan  material- material jenis baru yang relatif lebih keras dibandingkan  material  yang  terdahulu dikarenakan banyak produk yang membutuhkan  komponen  dengan  tingkat kekerasan  yang  tinggi.  Dan  juga  bentuk komponen  mesin  yang  pengerjaannya membutuhkan bentuk-bentuk profil
tertentu  yang  lebih  rumit  daripada komponen  yang  terdahulu.  Sehingga sangat  sulit  dikerjakan  dengan  mesin konvensional. Dari kebutuhan akan kedua hal di atas, maka perkembangan pada dua bidang  tadi  saat  ini  diimbangi  dengan perkembangan teknologi di dalam bidang proses  produksi  atau  proses  pemesinan yang saat ini dikenal dengan nama proses pemesinan non konvensional.
Mesin-mesin non konvensional merupakan  terobosan  baru  dalam  bidang teknologi  manufaktur  yang  lebih  canggih daripada mesin-mesin konvensional. Salah  satu  dari  mesin  non  konvensional
tersebut adalah mesin Wire Cutting EDM. Proses Wire  Cutting EDM  merupakan proses  permesinan  dengan  menggunakan proses erosi yang dihasilkan dari perbedaan  potensial  lewat  sebuah  kawat. Pada Wire Cutting EDM, percikan bunga api  melompat  dari  kawat  elektroda  ke benda  kerja  dan  mengikis  logam  dari kawat  elektroda  dan  benda  kerja.  Pada mesin  ini  mempunyai  kelebihan  sebagai mesin  potong  untuk  bentuk  profil-profil yang sukar dan tidak mungkin dikerjakan oleh  mesin-mesin  konvensional  biasa. Selain itu mesin wire cutting EDM dapat mengerjakan  material  yang  keras  atau material  yang  sudah  mendapatkan  proses pengerasan ( Heat Treatment ).l Pada  umumnya  produk-produk  yang dihasilkan  melalui  proses  pemotongan dengan  mesin    wire  cutting  EDM memiliki  tingkat  kepresisian  yang  sangat tinggi dibandingkan dengan mesin konvensional biasa. Dalam upaya meningkatkan  kualitas  produk  berupa kepresisian pada hasil pemotongan  maka pengetahuan  tentang  parameter  yang mempengaruhi ketelitian
pada pemotongan  selama  proses Wire  Cutting EDM  haruslah  baik.  Masalah  berapa besar  ketelitian  atau    kepresisian  hasil pemotongan  pada  proses  wire  cutting untuk  bahan  yang  mempunyai  kekerasan yang  berbeda.  Penelitian  yang  dilakukan menggunakan  mesin  Mitsubishi Wire Cutting EDM  tipe  BA8.  Material  benda kerja  yang  digunakan  adalah  baja  jenis ASSAB  760  dengan  tebal  10  mm  dan sudah  mendapat  perlakuan  panas.  Kawat yang digunakan adalah kuningan berbentuk  silinder  dengan  diameter  0,2
mm.  Fluida  dielektrik  yang  digunakan adalah air suling (destilasi).
Adapun  tujuan  dari  penelitian  ini  adalah mengetahui hasil pemotongan dan penyimpangan  ukuran  atau    kepresisian hasil  pemotongan  dengan  kekerasan bahan  berbeda.  Hasil  dari  penelitian  ini untuk memberikan informasi bagi operator untuk mengatur setting parameter besar arus listrik agar diperoleh kualitas  hasil  pemotongan  yang  optimal.
Meminimalisir penyimpangan lebar pemotongan dengan mesin wire cut EDM

## METODOLOGI PENELITIAN Bahan Yang Digunakan
Pada penelitian ini digunakan material Baja  Assab  760  yang  merupakan  jenis Machinery  Steel .  Dengan  dimensi  100 mm x 50 mm x 10 mm. Adapun material ini  biasa  digunakan  untuk punch dies maupun die  holder,  guide  plates,  jigs, fixtures,  simple  bending  dies, dan simple structural components. Sample Uji tidak melalui  proses  perlakuan  panas.  Data karakteristik bahan adalah sebagai berikut: Tabel 1.   Data spesifikasi baja Assab 760 Grade Chemical Composition % C Mn Si Ni 760 0.50  0.70  0.30  1.4 Grade Hardness Supplied HB Soft Annealing Temp °C Austenitizing Temp °C 760 200 700 820 - 870 Sumber : Uddeholm Assab
Heat Treatment Baja ASSAB 760 .
.  Melalui  proses  perlakuan  panas ini  maka  sifat-sifat  mekanis  pada  baja ASSAB  760  dapat  ditingkatkan  sesuai dengan tujuan penggunaanya. Temperatur dalam  proses  perlakuan  panas  akan menentukan  terhadap  tingkat  ketahanan dan  kekuatan  bahan.  Apabila  dengan pemanasan  sampai  suhu  di  daerah  atau diatas  daerah  kritis  akan  terbentuk austenit  yang  merupakan  larutan  solid dari karbon dalam baja. Struktur austensit ini  akan  berubah  menjadi  martensit  saat benda didinginkan. Sehingga sejauh mana terbentuk struktur martensit yang sempurna, maka peningkatan sifat mekanis  baja  ASSAB  760  akan  tercapai . Temperatur  Hardenability  800 0 C,  840 0 C dan 880 0 C
Holding time atau
waktu penahanan  dilakukan  untuk  mendapatkan kekerasan  maksimum  dari  suatu  bahan pada  proses  perlakuan  panas  dengan menahan  pada  temperatur  pengerasan untuk  memperoleh  pemanasan  yang homogen  sehingga  struktur  austenitnya homogen atau terjadi kelarutan karbida ke dalam  austenit  dan  terjadi  difusi  karbon dengan  unsur  paduan . Holding  Time dilakukan  15  menit,  25  menit  dan  35 menit.
Quenching adalah
proses pendinginan  cepat  pada  saat  logam  telah mengalami  perlakuan  panas  hingga  pada titik temperatur tertentu dengan kecepatan pendinginan  tergantung  media  quenching yang  digunakan.  Pendinginan  dengan menggunakan  minyak  pelumas  akan memberikan  pendinginan  yang  lambat. Salah  satu  jenis  pelumas  yang  sering
digunakan  dalam  perlakuan  panas  ialah oli Mesran SAE 40.

## Alat ukur pengujian kekerasan (HRC)
Tabel 2. Hasil Pengukuran Kekerasan Baja ASSAB 760 (HRC) Setelah perlakuan Heat Treatment
Variasi Temper atur Holding Time 15 me nit 25 me nit 35 me nit 800 0 C 19 22 28 840 0 C 22 24 26 880 0 C 21 23 24

## Grafik  1 Kekerasan bahan setelah
perlakuan heat treatment

## Spesifikasi Mesin
Mesin Wire cut EDM yang digunakan  adalah  Mitsubishi  Wire  Cut EDM BA8 yang bertempat di
Laboratorium  Proses  Produksi  Program Studi  Teknik  Mesin    Politeknik  Negeri Malang.
Gambar 1. Mesin Wire Cut

## EDM

## Fluida Dielektrik
Fluida  dielektrik  yang  digunakan untuk  mesin Wire  Cutting EDM  ini adalah  aqua  destilasi  yang  dicampur dengan lubricant omega  906  dengan perbandingan  6  :  1  dan  diinjeksikan melalui guider atas  dan  bawah  melalui elektroda.

## Kawat
Kawat  elektroda  yang  dipakai dalam pengujian ini  adalah AC  Brass  LP 1000,  diameter  0,20  mm  dan  memiliki berat 5 Kg/pcs. Merupakan kawat dengan sifat  paduan  kelas  tinggi.  Geometri  yang baik  dari kawat,  dan dapat  meningkatkan kepresisian pemotongan. Mempunyai kekuatan tarik 980 N/mm.
Gambar 2. Pemotongan bahan dengan Wire Cut EDM
Pengukuran lebar hasil pemotongan Pengukuran  lebar  hasil  pemotongan menggunakan profil Proyektor adalah alat
untuk  mengukur  atau  memeriksa  benda atau permukaan benda kerja dengan jalan memproyeksikan  pada  sebuah  layar. Gambar  proyeksi  pada  layar  inilah  yang diperiksa atau diukur.
Gambar  3.  Profil Proyektor

## Mikroskop Optik
Pengukuran  lebar  hasil  pemotongan dengan mikroskop optik yang digunakan untuk melakukan pengamatan  metalografi.  Pengamatan metalografi  dengan  menggunakan mikroskop umumnya, yaitu: metalografi  makro,  yaitu  pengamatan struktur  dengan  perbesaran  10  –  100 kali, metalografi mikro, yaitu pengamatan struktur dengan perbesaran  diatas100  kali.  Mikroskop optik  dihubungkan  dengan  komputer untuk mengukur lebar hasil pemotongan dengan program Optilab.
Gambar 4 Microscope Macro Sumber: NAZAR – Microscope
Hasil  pemotongan  beda  kerja  dan pengkuran lebar alur potongan.
Gambar 5. Titik titik pengukuran
Benda kerja dikelompokan berdasarkan  temperatur  pengerasannya (hardenbility) dan holding time kemudian
masing masing diuji kekerasannya. Langkah selanjutnya dilakukan
pemotongan  dengan  Mesin  Wire  Cut EDM kemudian masing-masing benda uji diukur  lebar  celah  hasil  pemotongan seperti tercantum pada tabel dibawah:
Tabel 3.   Hubungan kekerasan bahan dengan lebar pemotongan
Temp Hardenin g ( 0 C) Holdin g Time (menit) Kekerasa n (HRC) Rerata lebar pemotongan (mm) 800 15 19 0,322 25 22 0,299 35 28 0,252 840 15 22 0,295 25 24 0,272 35 26 0,251 880 15 21 0,312 25 23 0,281 35 24 0,263
Grafik  2.  Kekerasan bahan dengan lebar
pemotongan
Diperoleh  gambaran  kekerasan bahan  berpengaruh  terhadap  lebar  celah hasil pemotongan.

## PEMBAHASAN
Penelitian  ini  adalah  mengetahui interaksi  variasi  temperatur  dan  variasi holding time dengan media quenching oli Mesran  SAE  40  terhadap  kekerasan  baja karbon ASSAB 760.
Penelitian  ini  menggunakan  baja karbon  sedang  ASSAB  760,  produk  dari Associated  Swedish  Steels  AB  (Assab Steels) Stockholm, Swedia, dengan kandungan  kimia  0,50  %  C,  0,60  %  Mn, 0,30  %  Si  dan  0,04  S  %.  Sebagai parameter  input  pada  penganalisisan  data meliputi : variasi temperatur (800 °C, 840 °C, dan 880 °C), variasi holding time (15 menit,  25  menit,  dan  35  menit),  struktur mikro, dan kekerasan.
Hasil penelitian menunjukan adanya perubahan tingkat kekerasan. Dari hasil  pengujian  kekerasan  didapatkan tingkat kekerasan tertinggi pada spesimen temperatur  800  °C  dengan  holding  time 35  menit  sebesar  28  HRC  berturut-turut
menuju  posisi  terendah  yaitu  spesimen temperatur  840  °C  dengan  holding  time 35 menit dan spesimen temperatur 880 °C dengan holding time 35 menit sebesar 24 HRC,  spesimen  temperatur  840  °C dengan holding time 25 menit sebesar 24 HRC,  spesimen  temperatur  880  °C dengan holding time 25 menit sebesar 23 HRC,  spesimen  temperatur  840  °C dengan holding time 15 menit sebesar 22 HRC,  spesimen  temperatur  800  °C dengan holding time 25 menit sebesar 22 HRC,  spesimen  temperatur  880  °C dengan holding time 15 menit sebesar 21 HRC,  spesimen  temperatur  800  °C dengan holding time 15 menit sebesar 19 HRC,  dan  paling  rendah  spesimen  raw material  sebesar  8  HRC.  Dari  hasil penelitian  dapat  disimpulkan  bahwa variasi  temperatur  dan  variasi  holding time dengan media quenching oli Mesran SAE40  dapat  meningkatkan  kekerasan dari  baja  ASSAB  760  dengan  nilai kekerasan tertinggi pada spesimen temperatur  800  °C  dengan  holding  time 35 menit sebesar 28 HRC
Wire  electrode  yang  dipakai  pada proses  pemotongan  dengan  diameter  0,2 mm  merupakan  kawat  dengan  sifat paduan  kelas  tinggi.  Geometri  yang  baik dari  kawat,  dan  dapat  meningkatkan kepresisian pemotongan. Mempunyai kekuatan  tarik  900  N/mm².  Kekerasan bahan mempengaruhi lebar sayatan potong,  dari  pengukuran  lebar  sayatan potong  ternyata  semakin  keras  bahan semakin  kecil  lebar  sayatan  potong dengan  demikian  penyimpangan  lebar sayatan juga semakin kecil
Tabel  4. Penyimpangan ukuran lebar pemotongan
Standard Ukuran lebar pemotongan Lebar Ukuran hasil pemotongan Penyimpangan Ukuran hasil potongan 0,2 0,322 0,122 0,2 0,312 0,112 0,2 0,295 0,095 0,2 0,299 0,099 0,2 0,281 0,081 0,2 0,272 0,072 0,2 0,263 0,063 0,2 0,251 0,051 0,2 0,252 0,052 Grafik  3.  Hubungan kekerasan bahan dan lebar penyimpangan Kekerasan  bahan  19  HRC    lebar sayatan  potong  0,322  mm    dengan  lebar standar potong 0,2 mm maka penyimpangannya 0,122. Kekerasan bahan  28  HRC  lebar  sayatan  0,252  mm dengan  lebar  standar  potong  0,2  mm maka penyimpangannya 0,052mm.

## KESIMPULAN.
Kesimpulan yang diperolah dari penelitian ini sebagai berikut :
1. Pengerasan  bahan  baja  ASSAB 760  dapat dilakukan  dengan pengaturan  temperatur  pemanasan sampai  880 0 C  dan  holding  time selama  35  menit  dapat  mencapai pengerasan  bahan  mencapai  35 HRC  dan  pemanasan  800 0 C  dan holding  time  selama  15  menit mencapai  kekerasan  bahan  19 HRC.  Pengerasan  bahan  Baja
ASSAB  760  dipengaruhi  oleh pengaturan temperatur dan holding time.
2. Tingkat  kekerasan  bahan  Baja ASSAB  760  jika  dipotong  oleh
Wire Cut EDM akan terjadin hasil lebar  potong  yang  berbeda-beda  , semakin keras bahan jika dipotong dengan  Wire  Cut  EDM    akan diperoleh  lebar  potong  semakin kecil atau sempit dan penyimpangan  lebar  potong  juga semakin kecil atau sempit.
Semakin lunak bahan jika dipotong  dengan  Wire  Cut  EDM akan diperoleh lebar potong semakin  lebar  dan  penyimpangan lebar potong juga semakin lebar.

## SARAN.
Untuk  penelitian  lanjutan  kami  sarankan pada masalah :
1. Pemotongan  dengan  Wire  Cut
EDM    dlaksanakan  pada  bahan non  Ferous  dengan  bentuk  benda kerja  yang memerlukan  kresisisan cukup tinggi.
2. Mesin  Wire  Cut  EDM      perlu  di set up pemotongan paling optimum  kepresisiannya    sesuai dengan bahan yang dipotong.
3. Dilakukan  penelitian  pemotongan dengan  diameter  kawat  potong yang  berbeda  untu  mengetahui penyimpangan  lebar  potongan yang terjadi.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Gapsari,  F.,  Sugiarto.  Bagus,  N. (2011). Pengaruh  Besar  Arus  Listrik Pada  Proses  Wire  Edm  Terhadap Profile  Error  Involute  Roda  Gigi Lurus ,  Jurnal  Rekayasa  Mesin,  3(2),
199-204. 2. Geng, Hwaiyu. (2004). Manufacturing Engineering Handbook .  California:  McGraw  Hill Companies.
3. Panday,  A.,  &  Singh,  S.  (2010). Current  Research  Trends  in  Variant of  Electrical  Discharge  Machining: A  Review , International  Journal  of Science and Technology, 2(6), 2172- 2191.
4. Panday, P. C., & Shan, H. S. (1983). Modern  Machining  Processes. New Delhi:  Tata  McGraw  Hill  Publishing Company Limited.
5. Schey, J. A. (2009). Proses Manufaktur-Introduction to Manufacturing Processes . Yogyakarta: Andi.
6. Sommer,  C.,  &  Sommer,  S.  (2005). Complete  EDM  Handbook .  Houston: Advance Publishing Inc.
7. Sumbodo,  Wirawan.,  dkk.  (2008). Teknik  Produksi  Mesin  Industri  Jilid
2 .  Jakarta:  Direktorat  Pembinaan
Sekolah menengah Kejuruan.
8. Tebni, W., Boujelbene, M., Bayraktar,  E.,  Bensalem,  S.  (2009).
Parametric  Approach  Model  for Determining  Electrical  Discharge Machining (EDM) Conditions: Effect of Cutting Parameters on the Surface Integrity ,  The  Arabian  Journal  for Science  and  Engineering,  34(1C),
101-114.
9. Yan,  M.  T.,  &  Huang,  P.  H.  (2004). Accurcy  Improvement  of  Wire-EDM by  Real-Time  Wire  Tension  Control , International  Journal  of  Machine
Tools & Manufacture , 44, 807-814.