## Analisis Jenis Coolant terhadap Temperatur dan Keausan Mata Pahat pada Proses Pengeboran Pegas Daun SUP9
Rieza Zulrian Aldio 1* , Muhd Ridho Ilham Fadila 1 , Dedikarni 1 , Dody Yulianto 1 , Mochamad Denny Surindra 2 1 Departemen Teknik Mesin, Universitas Islam Riau, Jl. Kaharuddin Nst No.113 Pekanbaru, Riau, 28284
2 Jurusan Teknik Konversi Energi, Politeknik Negeri Semarang, Jl. Prof. H. Soedarto, S.H., Tembalang, Semarang, Jawa Tengah, 50275 *E-mail: rieza@eng.uir.ac.id
Diajukan: 31-01-2024; Diterima: 17-04-2024; Diterbitkan: 29-04-2024

## Abstrak
Pegas daun adalah jenis suspensi yang biasa digunakan pada truk pengangkut beban yang berat. Salah satu langkah recycle adalah pengeboran ulang pegas daun yang masih layak digunakan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penggunaan coolant pada proses pengeboran ulang pegas daun terhadap temperature dan keausan mata pahat. Proses pengeboran  menggunakan  baja SUP9  dan mata pahat HSS berdiameter 17mm  pada  putaran spindel 280rpm dengan  variasi coolant oli  dromus,  air  bersih,  dan  minyak  kelapa.  Oli  dromus  diemulsikan  dengan  air  pada perbandingan  70  persen  air  dan  30  persen  oli  dromus.  Pengujian  yang  dilakukan  adalah  pengukuran  temperatur menggunakan thermogun selama  proses  pengeboran  dan  pengukuran  tingkat  keausan  mata  pahat  menggunakan mikroskop  Olympus.  Rata-rata  temperatur  pengeboran  yang  dihasilkan  adalah  37.9 0 C  48.57 0 C  dan  52.65 0 C.  Oli dromus  menghasilkan  temperatur  paling  rendah  dan  stabil.  Dari  observasi  keausan,  didapat  minyak  kelapa menghasilkan panjang keausan terendah 1661µm dibandingkan air bersih 3720,7µm dan oli dromus 3373,4µm. Meski oli  dromus  menghasilkan  temperatur terendah,  minyak  kelapa  dapat  menjadi  pilihan  mengingat  kemampuan  untuk mengurangi nilai aus paling baik dibanding coolant lainnya.
Kata kunci: Coolant ; Pegas Daun; Keausan; Temperatur; Minyak Kelapa

## Abstract
The leaf suspension is a type of suspension commonly used on heavy-duty trucks. One of the recycling steps is drilling the leaves that are still worthy of use. This study aims to find out the impact of coolant towards the temperature and tool wear on the drilling process of leaf spring The drilling process uses SUP9 steel and a 17mm-diameter HSS drill bit, operated at a 280rpm spindle rotation with variation of dromus oil coolant, clean water, and coconut oil. Dromus oil is emulsified with water at a ratio of 70 percent water and 30 percent dromus oil. Temperature measurements were conducted using a thermogun during the drilling process and the degree of tool wear by using the Olympus microscope. The average drilling temperature produced were 37.9 0 C, 48.57 0 C, and 52.65 0 C for dromus oil, water and coconut oil respectively.  Dromus  oil  produced  lowest  and  most  stable  temperature.  From  the  wear  observations,  coconut  oil produced the least wear 1661µm compared to water 3720,7µm  and dromus oil 3373,4µm. Even though dromus oil produced the lowest temperature, coconut oil could be an option due to its ability to produce lowest wear among all coolants.
Keywords: Coolant; Leaf spring; Tool wear; Temperature; Coconut oil

## 1. Pendahuluan
Proses  pengeboran  logam  telah  menjadi  proses  pemesinan  yang  biasa  dilakukan,  baik  pada  industri  kecil  maupun besar. Oleh karena itu, proses pengeboran merupakan salah satu proses penting dalam industri manufaktur [1]. Terdapat pertimbangan  untuk  mengoptimalkan  proses  pengeboran,  termasuk  diantaranya  parameter  pemesinan  [2].  Parameter tersebut tentunya akan mempengaruhi gaya potong dan keausan mata pahat bor yang digunakan [3]. Keausan mata pahat juga dapat dipengaruhi oleh geometri dari mata pahat tersebut, seperti pengaruh besarnya sudut potong mata pahat [4-5].
Mata pahat  akan  mengalami  aus setelah digunakan untuk pemotongan,  dimana  semakin  besar keausan pahat maka kondisi  pahat  akan  semakin  kritis.  Hal  ini  dapat  menyebabkan  kerusakan  yang  fatal  sehingga  gaya  pemotongan  yang besar tidak hanya merusak namun juga dapat membuat pahat patah. Mata pahat yang aus juga akan meningkatkan gaya pemotongan dan ketebalan serpihan yang dihasilkan [6].  Jika permukaan logam mengalami gesekan maka akan terjadi
panas yang tinggi sebagai akibat dari gesekan.  Menurut Ibrahim [7], gesekan yang di alami pahat berasal dari permukaan serpihan  yang  mengalir  dan  permukaan  benda  kerja  yang  terpotong.  Gesekan  yang  konstan  ini  dapat  menghasilkan temperatur yang tinggi dan  berlebih  [8]  dan dapat  menyebabkan deformasi pada  mata pahat. Oleh  karena  itu, coolant menjadi salah satu solusi untuk mengurangi temperatur yang tinggi.
Coolant mempunyai  peran  penting  dalam  proses  pemesinan,  tidak  hanya  menguranngi  temperatur  namun  juga memberikan pelumasan untuk gesekan antara benda kerja dan mata pahat, yang mana dapat meningkatkan kualitas proses pemesinan secara keseluruhan [9-11]. Terdapat beberapa jenis coolant yang dapat digunakan  seperti oli sintetis buatan pabrik, air dan minyak hasil olahan rumah tangga, seperti minyak kelapa. Minyak kelapa dalam penelitian Madhankumar [12] menjadi coolant yang paling baik untuk mengurangi durasi dan pemakanan proses pemesinan. Minyak kelapa juga berperan dalam mengurangi dampak negatif ke lingkungan [13].
Dalam  suspensi  kendaraan,  saat  roda  bertemu  dengan  halangan  pegas  membuat  roda  mampu  melewati  halangan dengan adanya pergerakan naik turun pada roda dan kemudian menyebabkan roda kembali keposisi semula  [14]. Pegas yang biasa diaplikasikan adalah pegas baja SUP9. Menurut Umartono [15], salah satu jenis kelompok baja yang khusus dipakai untuk pembuatan pegas adalah  baja SUP. Pengaplikasian  baja SUP  (JIS G4801, 2005) adalah kelompok jenis baja yang biasa dipakai dalam pembuatan pegas daun ( Leaf spring ), pegas gulung ( Coil spring ), dan pegas torsi ( Torsion bar spring ). Beberapa pegas daun yang masih dalam kondisi baik dapat digunakan kembali melalui proses pengeboran. Seperti  pada  penelitian  oleh  Randika  dan  Ikhsan,  dimana  pemanfaatan  pegas  daun  bekas  dengan  cara  penyambungan menggunakan Las SMAW. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi pengaruh jenis coolant pada proses pengeboran ulang pegas daun bekas yang diharap mampu mengembangkan proses pemanfaatan pegas daun bekas tersebut.

## 2. Material dan metodologi
Langkah-langkah persiapan hingga pengujian dalam penelitian ini ditunjukkan melalui diagram alir pada gambar 1.
2.1. Metode eksperimen
Penelitian ini dilakukan di workshop SMKN 2 Tembilahan dan Laboraturium Produksi, Fakultas Teknik Universitas Islam Riau. Proses pengeboran menggunakan mesin bor Wesco pada  putaran spindle 280rpm, dilengkapi dengan mata pahat  HSS,  dan  benda  kerja  pegas  daun  SUP9  (komposisi  ditunjukkan  pada  tabel  1).  Proses  pengeboran  akan menggunakan tiga jenis coolant yaitu oli dromus yang diemulsikan dengan perbandingan 70:30 dalam volume 1liter, 30% oil  dromus  dan  70%  air,  kemudian  air  bersih  dan  minyak  kelapa  buatan  usaha  lokal.  Pengeboran  dengan  setiap  jenis coolant dilakukan masing-masing empat kali.
Selama  proses  pengeboran, coolant akan  digunakan  dengan  cara  penyemprotan  dan  nilai  temperatur  akan  diukur dengan  menggunakan thermogun. Jumlah  mata pahat  yang digunakan adalah tiga buah,  menyesuaikan dengan  jumlah variasi coolant pada eksperimen ini. Setelah eksperimen dijalankan, keadaan dan keausan mata pahat akan diobservasi dengan menggunakan mikroskop digital Olympus BX53M.
Tabel 1 . Komposisi Pegas Daun Grade C Si Mn Cr Sistem Komposisi SUP9 0,56 0,25 0,80 0,80 Mn-Cr baja
Gambar 2. Mesin bor Wesco dan Mikroskop Olympus BX53M

## 2.2. Langkah pengujian
Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan bahan-bahan yang ditunjukkan oleh gambar 3. Pegas daun SUP9 yang akan digunakan dipotong menjadi dimensi 100x60x11 mm. Kemudian dilakukan pengeboran tembus (through drilling) menggunakan mata pahat HSS berdiameter 17mm pada putaran spindle 280rpm. Dalam proses pengeboran ini, digunakan tiga  jenis coolant yang  disemprotkan  hingga  lubang  dihasilkan.  Jumlah  pengulangan  pengeboran  untuk  setiap  jenis coolant adalah  4  percobaan.  Pengukuran  suhu  yang  dihasilkan  selama  pengeboran  akan  diukur  dengan  menggunakan thermo gun . Jumlah bacaan yang diambil menjadi sebanyak 12 pengulangan. Setelah selesai pengeboran, aus mata pahat akan diobservasi dengan menggunakan miksroskop Olympus, untuk menentukan tingkat keausan mata pahat.
Gambar 3. Bahan yang digunakan; pegas daun bekas, mata bor HSS, oli dromus, air bersih, dan minyak kelapa

## 3. Hasil dan pembahasan
3.1. Temperatur pengeboran
Pengeboran pegas daun SUP9 dalam penelitian ini berhasil dijalankan. Gambar 4 menunjukkan bentuk lubang yang dihasilkan  oleh  proses  pengeboran  ini.  Adapun  tabel  2  menunjukkan  nilai  temperatur  yang  dihasilkan  selama  proses pengeboran  dan  gambar  5  menunjukkan  tren  nilai  temperatur.  Nilai  temperatur  terendah  terdapat  pada  penggunaan coolant air bersih dengan  nilai 32.1 0 C, sedangkan nilai tertinggi dari penggunaan coolant minyak kelapa dengan  nilai 65.6 0 C. Meskipun coolant air bersih menghasilkan nilai terendah, seluruh nilai temperatur yang dihasilkan sangat variatif dengan  nilai  tertinggi  mencapai  60.2 0 C..  Adapun  nilai  temperatur  rata-rata  terendah  dihasilkan  oleh  penggunaan  oli dromus dan teringgi oleh  minyak kelapa.  Oli dromus  mampu  menghasilkan nilai temperatur yang lebih  stabil. Hal  ini sesuai dengan Saputra [16], dimana air mempunyai kemampuan pendinginan yang cukup baik namun temperatur yang tidak stabil jika dibandingkan dengan oli dromus.

## Tabel 2. Hasil pengukuran temperatur
No Cairan Pendingin Temperatur ( o C) Lubang 1 Lubang 2 Lubang 3 Lubang 4 Rata-rata 1 Oil dromus 35,7 37,8 38,0 40,2 37.9 2 Air bersih 32,1 45,5 56,5 60,2 48.57 3 Minyak kelapa 40,2 46,0 58,9 65,5 52.65
Gambar 5 . Grafik nilai temperatur
Seluruh coolant menunjukkan tren kenaikan temperatur, mengingat terjadinya gesekan secara terus menerus antara mata pahat dan pegas daun. Dari gambar 5, tren kenaikan yang signifikan terjadi pada penggunaan coolant air bersih pada pengeboran lubang 1 dan 2, sementara oli dromus menghasilkan tren kenaikan temperatur yang stabil sepanjang proses pengeboran. Kenaikan temperatur yang drastis pada penggunaan minyak kelapa terjadi antara lubang 2 dan 3, sedangkan lubang 3 dan 4 juga menunjukkan kenaikan yang cukup signifikan. Meskipun minyak kelapa menghasilkan temperatur yang lebih tinggi daripada air bersih, namun kestabilan minyak kelapa lebih baik.
3.2. Keausan mata pahat
Tabel 3 di bawah menunjukkan nilai keausan mata pahat, dimana nilai terbesar terdapat pada penggunaan coolant air bersih dan terendah pada  minyak kelapa. Terdapat  perbedaan  yang signifikan antara penggunaan air bersih dan kedua coolant lainnya, terlihat dari tebal keausan yang dihasilkan. Perbedaan ini terlihat jelas pada gambar 9, yang menunjukkan minyak  kelapa  mampu  mengurangi  keausan  mata  pahat  HSS  dengan  sangat  baik  dibanding coolant lain,  meskipun menghasilkan temperatur pengeboran yang lebih tinggi.  Kemampuan mengurangi aus ini juga terdapat pada penelitian Madanchi [17].
Tabel 3. Nilai keausan mata pahat
No Putaran Spindel (rpm) Cairan Pendingin Keausan Tepi panjang dan Tebal (µm) 1 280 Oil dromus 3373,44 x 274,09 2 280 Air Bersih 3720,70 x 928,64 3 280 Minyak kelapa 1661,02 x 362,58
Terdapat  perbedaan  keausan  mata  pahat  setelah  menggunakan coolant yang  berbeda.  Pengamatan  keausan  yang ditunjukkan  pada  gambar  6  hingga  8  dengan  menggunakan  mikroskop  menunjukkan  bahwa  jenis  aus  yang  dominan dihasilkan adalah aus tepi. Hal ini mengingat bagian tepi mata bor merupakan bagian yang yang bersentuhan langsung
0 10 20 30 40 50 60 70 lubang 1 lubang 2 lubang 3 lubang 4 Te m p e ra tu r ( o C) oil dromus air bersih minyak kelapa
dengan dinding lubang yang dihasilkan. Adapun coolant , berperan untuk mengurangi tingkat aus pada mata pahat, dengan panjang  aus  terpendek  terdapat  pada  penggunaan coolant minyak  kelapa  dan  terpanjang  pada  oli  dromus.  Hal  ini menunjukkan meski oli dromus menghasilkan temperatur terendah, oli dromus justru menghasilkan nilai aus terbesar. Oli dromus yang diemulsikan akan menghasilkan temperatur yang baik, namun memberikan tambahan tekanan pada proses pemesinan. Coolant minyak yang diemulsikan dengan air akan menghasilkan material removal rate yang rendah dan aus yang tinggi [18].
Gambar 6 . Coolant Oli Dromus
Gambar 7. Coolant Air Bersih
Gambar 8. Coolant Minyak Kelapa

## 4. Kesimpulan
Air menghasilkan kemampuan pendinginan yang cukup baik, namun temperatur yang dihasilkan menjadi tidak stabil diabndingkan coolant lainnya.  Hal  ini  akan berpengaruh terhadap sifat fisik, sifat mekanis,dan sifat kimia dari  produk pengeboran.  Oli  dromus  meskipun  menghasilkan  temperatur  yang  stabil  dan  terendah,  justru  memberikan  tingkat  aus yang lebih tinggi pada mata pahat. Sedangkan minyak kelapa dapat menjadi coolant pilihan dibandingkan oli dromus, mengingat  kemampuan  minyak  kelapa  untuk  mengurangi  aus  yang  paling  baik.  Penelitian  ini  berhasil  mendapatkan pengaruh dari jenis-jenis coolant yang berbeda terhadap temperatur dan aus yang dihasilkan.

## Ucapan terima kasih
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Universitas Islam Riau atas pendanaan penelitian  dan SMKN 2 Tembilahan atas penggunaan workshop untuk pembuatan eksperimen.

## Daftar Pustaka
[1] D.  Puspita.  Pengujian  Keausan  Mata  Bor  dengan  Berbagai  Jenis  Rpm  (Rotasi  Permenit)  dan  Ragam Coolant Terhadap Baja Karbon Rendah. Indonesia: Universitas Sriwijaya 2019.
[2] Amran, M. A., Salmah, S., Hussein, N. I. S., Izamshah, R., Hadzley, M., Kasim, M. S., dan Sulaiman, M. A. Effects of  machine  parameters  on  surface  roughness  using  response  surface  method  in  drilling  process.  Procedia Engineering 68 2013: 24-29.
[3] Esim, E., dan Yıldırım, S. Drilling performance analysis of drill column machine using proposed neural networks. Neural Computing and Applications 28 2017: 79-90..
[4] Aldio, R.  Z.,  Saputra, M.W., Dedikarni.  Chip  Formation  Analysis of the Turning of ST41 Steel. Majalah Ilmiah Pengkajian Industri; Journal of Industrial Research and Innovation 16.3 2022: 129-134.
[5] Aldio, R. Z., dan Mustafa, Z. Drill Bit Selection Using Design of Experiments (DoE) Method. Journal of Renewable Energy and Mechanics 3.01 2020: 39-43.
[6] Li, X. B., Zheng, J. M., Li, Y., Kong, L. F., Shi, W. C., & Guo, B. Investigation of chip deformation and breaking with a staggered teeth BTA tool in deep hole drilling. Metals, 9(1) 2019: 46.
[7] Ibrahim, A. G., Iskandar, J., Hamni, A., dan Lestari, P. M, S. Analisa keausan pahat pada pemesinan bor magnesium AZ31 menggunakan metode taguchi. Jurnal Mechanical. Vol. 8, No. 2, 2017: p. 71-78.
[8] Kumar, M. S., dan Deivanathan, R. (2021). Effect of process parameters on drilling—An overview. Materials Today: Proceedings, 46, 2021: p.1401-1406.
[9] Liew, P. J.. An overview of current status of cutting fluids and cooling techniques of turning hard steel. International Journal of Heat and Mass Transfer 114 2017: p. 380-394.
[10] Salimi-Yasar,  H.,  Heris,  S.Z.  dan  Shanbedi,  M.  Influence  of  soluble  oil-based  TiO2  nanofluid  on  heat  transfer performance of cutting fluid. Tribology International 112 201): p.147-154.
[11] Padmini, R., Krishna, P.V., dan Rao, G.K.M. Effectiveness of vegetable oil based nanofluids as potential cutting fluids in turning AISI 1040 steel. Tribology International 94 201): p.490-501.
[12] Madhankumar, A., Kumar, N. D.,  dan Kumar, L. . Investigation of Drilling Time  in SS304 (Austenitic Stainless Steel) with different cutting environments. Int. J. Emerg. Tech. Computer Sci. Electronics, 21(3) 2016: p.399-403.
[13] Ghani, J. A., Rizal, M., dan  Haron, C. H. C. Performance of green machining: a comparative study of turning ductile cast iron FCD700. Journal of cleaner production, 85 2014: p.289-292.
[14] Hidayat.,  T.  Analisa  kegagalan  pegas  daun(leaf  spring)  pada  toyota  kijang  kapsul  7k-EI  Tahun  2000.  Fakultas Teknik, Universitas Muria Kudus Gondangmanis. Kudus. 2012.
[15] Umartono, S, A., dan Awali, S. Analisa Kegagalan Proses Heat Treatment Baja SUP9 Pada Pembuatan Pegas Daun. Jurnal keilmuan dan Terapan Teknik. Vol 4, No. 1 2015: p.55-75.
[16] Saputra., A. Pengaruh Variasi Media Pendingin Oli, Dromus, Minyak Sayur Terhadap Kekasaran Permukaan Baja SS-400 Pada Proses Mesin Bubut Konvensional (Lathe Machine). Indonesia: Politeknik Negeri Sriwijaya. 2020.
[17] Madanchi,  N., Thiede,  S.,  Gutowski,  T.,  dan  Herrmann,  C  .  Modeling  the  impact  of  cutting  fluid  strategies  on environmentally conscious machining systems. Procedia Cirp 80 201): p.150-155.
[18] Kürşad,  G.  Ö.  V.  (2017).  Influence  of  coolant on the  performance  of  electro  discharge  hole  drilling.  Politeknik Dergisi, 20(1), 191-196.