## Manutech :
Jurnal Teknologi Manufaktur
Vol. 12, No. 02, (2020) p-ISSN : 2089-5550 e-ISSN : 2621-3397
Kajian Simulasi Fem 3D: Keausan Pahat Twist Drill Pada Pemesinan Bor Mikro Material Ti-6Al-4V (Gusri Akhyar Ibrahim)
Kajian Simulasi Fem 3D : Keausan Pahat Twist Drill Pada Pemesinan Bor Mikro Material Ti-6Al-4V
Gusri Akhyar Ibrahim 1 , Yanuar Burhanuddin 2 , Aufadhia 3 1 2 3 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Lampung gusri.akhyar@eng.unila.ac.id

## Abstract
Titanium is a material that has a good strength to weight ratio, excellent corrosion resistance, and resistant to high or low temperatures Titanium alloys that are used in various industrial fields, one of them  is  the  Ti6Al4V  alloy.  Micro  drilling  has  a  high  rotational  speed  which  results  in  tool  wear,  high temperatures,  and  surface  roughness.  This  research  uses  The  Finite  Element  Method  (FEM)  simulation. The  application  used  is  DEFORM  3D  based  on  parameters  from  previous  studies.  The  purpose  of  this research is to identify the progress of tool wear in a simulated manner on the Ti6Al4V alloy micro-dilling and analyze the tool wear on the Ti6Al4V alloy micro-drilling under dry machining conditions. Machining trials used CNC micro-drilling at various of cutting parameters such as cutting speed of 10.000 and 15.000 rpm.  The  results  showed  that  the  tool  wear  progress  at  the  5th  hole  was  0.00346  mm,  the  tool  wear progress at the 10th hole was 0.00462 mm and the tool wear progress at the 15th hole was 0.00525 mm. Analyzing tool wear in simulated machining and experimental machining in dry conditions has a high wear value. Tool wear is simulated by measuring the radius of the tool in the 15th hole valued at 0.09973 mm. Tool wear is experimentally measured from the tool radius in the 15th hole valued at 0.0101 mm. The tool mesh is changed due to the tool wear. The tool mesh in the 5th hole is worth 17372 mesh. The tool mesh in the 10th hole is 15662 mesh. The tool mesh in the 15th hole was highly reduced by 13021 mesh. Tool wear affects the change in tool mesh. With increasing tool wear then tool mesh is reduced. The next cause of tool wear is the tool temperature in the machining process.
Keywords : simulation; Ti-6Al-4V; micro drilling; tool wear.

## Abstrak
Titanium merupakan material yang memiliki rasio kekuatan terhadap berat yang baik, ketahanan korosi yang sangat baik dan tahan terhadap suhu tinggi. Titanium memiliki beberapa jenis paduan yang digunakan  di  berbagai  bidang  industri,  salah  satunya  yaitu  paduan  Ti-6Al-4V.  Pemesinan  bor  mikro memiliki  kecepatan  rotasi  tinggi  yang  berpengaruh  terhadap  keausan  pahat,  suhu  dan  kekasaran permukaan. Penelitian ini menggunakan simulasi Finite Element Method (FEM) sedangkan aplikasi yang digunakan  adalah  DEFORM  3D  berdasarkan  parameter  pemotongan  yang  ditentukan.  Penelitian  ini bertujuan untuk mengidentifikasi progres aus pahat secara simulasi pada pemesinan bor mikro paduan Ti-6Al-4V.  Pemesinan  dilakukan  mengikuti  penelitian  yang  dilakukan  oleh  peneliti  sebelumnya  dimana kecepatan putaran 10.000 rpm, kadar pemakanan 70 mm/min dan kedalaman potong sebesar 3 mm. Hasil penelitian  menunjukkan  bahwa  progres  aus  pahat  secara  berturut-turut  adalah  di  pelubangan  ke-5 sebesar 0,00346 mm, di pelubangan ke-10 sebesar 0,00462 mm dan di pelubangan ke-15  sebesar 0,00525 mm. Aus pahat pahat potong pada pemesinan secara simulasi dan pemesinan secara eksperimental dalam kondisi kering mendapatkan nilai aus yang tinggi. Aus pahat secarmesha simulasi yang di ukur dari jari-jari pahat di pelubangan ke-15 sebesar 0,09973 mm. Aus pahat secara ekperimental yang di ukur dari jari-jari pahat di pelubangan ke-15 sebesar 0,0101 mm. Perubahan mesh pada pahat disebabkan karena pengaruh aus  yang  terjadi  pada  mata  pahat. Mesh pahat  dari  pelubangan  ke-5  sebesar  17372 mesh dan  pada pelubangan  ke-10  sebesar  15662 mesh ,  sedangkan  pada  pelubangan  ke-15  makin  berkurang  sebesar
13021 mesh . Dengan demikian aus pahat potong semakin bertambah seiring dengan banyaknya lobang yang dibuat dan mesh yang terbentuk menjadi lebih kecil sebagai akibat dari aus yang terjadi pada pahat potong.
Kata kunci : simulasi; Ti-6Al-4V; bor mikro; aus pahat.

## 1.   PENDAHULUAN
Magnesium  Titanium  merupakan  material  yang  memiliki  rasio  kekuatan  terhadap  berat  yang sangat  baik,  ketahanan  korosi  yang  sangat  baik  dan  tahan  terhadap  suhu  tinggi.  Titanium  mempunyai kekuatan  tinggi  namun  berbobot  ringan  sehingga  menjadi  istimewa  bila  digunakan  untuk  membuat komponen  industri.  Titanium  memiliki  beberapa  paduan  titanium  yang  digunakan  di  berbagai  bidang industri,  salah  satunya  yaitu  paduan  Ti6Al4V.  Paduan  Ti6Al4V,  di  samping  memiliki  kelebihan,  juga memiliki kekurangan, terutama dalam proses pemesinan. Kekurangan paduan Ti6Al4V yaitu konduktivitas termal yang rendah mengakibatkan panas terakumulasi secara berlebih. Modulus elasitisitas yang rendah mengakibatkan material titanium mudah melekat pada permukaan pahat, serta panas yang berlebih saat pemotongan  berlansung  sehingga  pahat  mudah  mengalami  aus  dan  mempengaruhi  geometri  pahat potong [1].
Proses  drilling  merupakan  proses  yang  sering  dilakukan  di  berbagai  bidang  industri  untuk pembuatan  produk.  Proses  drilling  dilakukan  pada  perakitan  kerangka  suatu  produk  dalam  bidang aerospace  dengan  material  titanium  [2].  Proses  bor  mikro  merupakan  proses  yang  memiliki  kelebihan untuk  mendapatkan  komponen  berukuran  kecil  dengan  kepresisian  yang  baik,  bahkan  dilakukan  pada pemesinan  dengan  kecepatan  putaran  tinggi.  Selain  itu  juga  untuk  menghasilkan  kualitas  permukaan produk dengan tingkat ketelitian yang baik [3].
Bagaimanapun juga proses bor mikro memiliki kekurangan, karena beroperasi pada kecepatan rotasi tinggi sehingga mengakibatkan keausan pahat secara cepat. Selain itu juga menimbulkan suhu yang dibangkitkan sangat tinggi sehingga kekasaran permukaan yang dihasilkan menjadi tidak baik atau rusak. Suhu  yang  tinggi  sewaktu  proses  pemotongan  berlangsung  membuat  pahat  mudah  rusak  dan  menjadi tumpul [4]. Keausan pahat juga terjadi semakin parah apabila dikombinasikan dengan kedalaman potong yang besar. Diameter pahat drill memberikan pengaruh secara lansung terhadap gaya potong dan torsi selama  proses  pemotongan  berlansung.  Keausan  pahat  dan  umur  pahat  dapat  dikurangi  dengan  cara memberikan pelumasan atau pendinginan pada pahat. Proses pelumasan berfungsi mengurangi gesekan antara  benda  kerja  dan  pahat  potong  sehingga  panas  yang  dihasilkan  lebih  rendah.  Sementara  itu, pendinginan  berfungsi  untuk  mendinginkan  pahat  potong  yang  sudah  mengalami  suhu  tinggi.  Dengan demikian  akan  mengurangi  suhu  yang  terjadi  selama  proses  pemotongan  berlansung  sehinnga  dapat mengurangi laju keausan mata pahat potong. Suhu yang tinggi waktu pemotongan berkontribusi terhadap penurunan kekuatan bahan pahat potong [4].
Penelitian yang telah dilakukan sebelumnya oleh Percin et al. [5] tentang proses pemesinan bor mikro secara eksperimental dan menggunakan pahat karbida tanpa dilapisi dengan diameter ukuran 700 µm. Penelitian bor mikro secara eksperimental sudah dilakukan namun hasil yang diperoleh tidak rinci dan  dengan  tingkat  kepresisian  yang  rendah.  Maka  penelitian  ini  dilakukan  menggunakan  perangkat komputer  atau  simulasi  Finite  Element  Method  (FEM)  untuk  mudah  diamati  dan  mendapatkan  hasil secara rinci dan presisi. Pengambilan data dilakukan untuk setiap langka simulasi, kemudian perhitungan dilakukan  untuk  mendapatkan  nilai  aus  potong  yang  digunakan.  Bagaimanapun  juga  simulasi  tersebut belum dilakukan secara eksperimental sehingga tidak dapat dibandingkan antara hasil kajian semulasi dan hasil kajian eksperimental.
Oleh karena itu, penelitian ini dilakukan menggunakan metode simulasi pemesinan dengan FEM 3D. Hasil yang diperoleh selanjutnya dibandingkan dengan hasil eksperimental yang sudah dilakukan oleh Percin et al. [5]. Membandingkan hasil keausan pahat antara hasil kajian eksperimental dengan hasil kajian simulasi menjadi penting untuk mendapatkan ketelitian hasil kajian simulasi. Sehingga dengan demikian dapat dijadikan sebagai rujukan untuk menentukan tingkat keausan pahat potong yang digunakan untuk memotong paduan titanium menggunakan metode bor mikro [6].

## 2.   METODE PENELITIAN
Geometri  pahat  didesain  menggunakan  geometry  tool  pada  aplikasi  DEFORM  3D  dengan parameter  yang  didapat dari penelitian  sebelumnya  [5]  sebagaimana  yang  ditunjukan  pada  Gambar  1. Secara detail tentang ukuran dimensi pahat dan penentuan sudut pahat serta parameter lainnya dapat dilihat  pada  Table  1.  Usaha  untuk  membandingkan  hasil  kajian  eksperimental  dan  simulasi,  maka parameter yang digunakan pada penelitian ini mengikuti parameter yang sudah digunakan sebelumnya. Data yang digunakan untuk membuat model pahat drill dan geometri yang digunakan sebagaimana yang ditunjukan pada Tabel 1.
Gambar 1. Geometri Pahat DEFFORM 3D
Tabel 1. Parameter dan Geometri yang Digunakan pada Simulasi.
m (mm) p (deg) h (deg) R (mm) O (deg) W (mm) C (mm) s (mm) d (mm) 0,01 150 30 0,7 60 0,1 0,001 0,09 0,6
Sementara  itu  material  pahat  potong  yang  digunakan  pada  kajian  simulasi  ini  adalah  pahat potong  jenis  karbida  WC  (tungsten  carbide),  dengan  parameter  pemotongan  sebagaimana  yang  telah dilakukan oleh Percin et al, [5] secara eksperimental. Secara detail model pahat potong yang digunakan pada penelitian adalah sebagaimana yang ditunjukan pada Gambar 2.
Gambar 2. Pemodelan Drill Bit atau Pahat Potong yang Digunakan pada Penelitian
Pemodelan benda kerja yang digunakan pada penelitian ini yaitu diameter pahat potong sebesar 10  mm  dan  ketebalan  3  mm.  Pemodelan  benda  kerja  menggunakan  bentuk  silinder  dikarenakan  pada aplikasi  DEFORM  Machining  3D  menetapkan  spesimen  silinder  seperti  pada  Gambar  3.  Material  pahat potong yang digunakan karbida tungsten (WC) dipilih sebagai bahan drill dan bahan benda kerjanya Ti- 6Al-4V  yang  merupakan  paduan  titanium  yang  banyak  digunakan  pada  komponen  biomedik  dan aerospace.
Gambar 3. Benda Kerja yang sudah Dimodelkan.

## 3.   HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian dilakukan berdasarkan parameter pemesinan yang sebelumnya telah dilakukan secara eksperimental oleh Percin, et al [5]. Parameter yang digunakan yaitu kecepatan spindel (n) 10000 rpm, kadar  pemakanan  70  mm/menit,  dan  diameter  pahat  700  µm.  Pada  penelitian  ini  dilakukan  kajian simulasi,  dimana  pengambilan  data  dilakukan  sebanyak  15  kali  berdasarkan  faktor  dan  level  yang ditentukan.  Pengujian  dilakukan  pada  kondisi  pemesinan  kering  untuk  menghindari  dampak  terhadap lingkungan. Selanjutnya dilakukan pengukuran nilai keausan pahat yang terjadi pada muka rusuk pahat potong. Nilai aus pahat dibandingkan antara data eksperimental dengan simulasi yang bertujuan untuk mendapatkan  perbedaannya.  Data  hasil  pengujian  dengan  metode  simulasi  dan  eksperimental  berupa nilai keausan mata pahat, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2. Tabel Hasil Simulasi No D (mm) Parameter Pemotongan Keausan Tepi (V b )(mm) Step Simulasi Waktu (detik) n (rpm) f (mm/min) a (mm) 1 700 10000 70 3 0.00325 946 28,33 2 700 10000 70 3 0,00332 950 28,33 3 700 10000 70 3 0,00341 950 28,33 4 700 10000 70 3 0,00342 982 28,33 5 700 10000 70 3 0,00346 935 28,33 6 700 10000 70 3 0,00421 978 28,33 7 700 10000 70 3 0,00433 987 28,33 8 700 10000 70 3 0,00448 984 28,33 9 700 10000 70 3 0,00451 969 28,33 10 700 10000 70 3 0,00462 983 28,33 11 700 10000 70 3 0,00500 973 28,33 12 700 10000 70 3 0,00511 923 28,33 13 700 10000 70 3 0,00515 960 28,33 14 700 10000 70 3 0,00521 951 28,33 15 700 10000 70 3 0,00525 913 28,33
Pahat potong mengalami aus di setiap pelubangan dengan kecepatan potong, kadar pemakanan dan waktu secara konstan. Kemudian perubahan mesh pahat yang diperoleh dari aus pahat dan step pada simulasi. Pada Tabel 2 juga dapat diamati nilai aus mata pahat hingga mencapai 0.00525 mm, dimana aus mata pahat terjadi pada akhir pengamatan. Secara detail untuk masing-masing keadaaan aus pahat dari pelubangan  ke-1  hingga  ke-15  ditampilkan  pada  kondisi  kecepatan  potong,  kadar  pemakanan,  waktu pemotongan dan kondisi pemesinan kering.

## 3.1.   Progres Aus Pahat
Pengukuran  keausan  pahat  pada  pelubangan  ke-1  sampai  ke-5  mendapatkan  perubahan  aus yang tidak jauh berbeda, keausan pahat ke-5 sebesar 0.00346 mm dan dapat dilihat pada Gambar 4b. Kemudian keausan pahat ke-6 meningkat dari pelubangan sebelumnya. Gesekan antara benda kerja dan pahat potong yang menimbulkan suhu pahat semakin tinggi sehingga berpengaruh terhadap aus pahat yang terjadi, bahkan meningkatkan pergerakan aus pada muka rusuk pahat potong. Gesekan antara pahat dan benda kerja pada kondisi pemotongan kering menjadi faktor utama meningkatan suhu. Suhu pahat yang meningkat berpengaruh lansung terhadap aus pada kedua permukaan pahat potong [7].
Aus  pahat  semakin  meningkat  seiring  dengan  lamanya  penggunaan  pahat  untuk  membuat lobang  drill.  Hal  ini  ditunjukan  dengan  besarnya  aus  pahat  potong  pada  pelubangan  ke  10,  dimana besarnya  aus  pahat  adalah  0.00462  mm  sebagaimana  dapat  dilihat  pada  Gambar  4c.  Peningkatan  aus pahat dari 0.00346 menjadi 0.00462 adalah sebesar 0.00116  atau terjadi peningkatan sebesar 0.116%. Nilai peningkatan ini adalah sangat kecil, akan tetapi karena proses pemotongan adalah jenis mikro milling maka peningkat aus sebesar ini memberikan pengaruh terhadap progress aus pahat poton. Gesekan yang terjadi  antara  benda  kerja dan  pahat potong  memberikan  pengaruh  terhadap  aus  mata  pahat.  Karena kecepatan  putaran  tinggi  maka  suhu  yang  dibangkitkan  juga  besar  sehingga  peningkatan  aus  pahat semakin cepat. Bagaimanapun juga, peningkatan aus pahat terjadi secara regular, walaupun pengukuran aus  dilakukan  pada  pelubangan  ke  11.  Akan  tetapi  pada  setiap  langkah  pelubangan  telah  terjadi peningkatan aus, namun aus yang terjadi sangat kecil sehingga sulit dilakukan pengukuran. Pahat yang mengalami panas yang tinggi akan merubah sifat kekuatannya, dimana kekuatan akan berkurang. Salah satu perubahan yang terjadi pada pahat potong adalah deformasi karena adanya perubahan suhu dan kontribusi gaya.
Demikian juga yang terjadi pada tahap pemesinan berikutnya yaitu pelubangan ke-11 sampai ke- 15 aus pahat bertambah besar, dimana pada pelubangan ke 15, nilai aus pahat potong adalah sebesar 0.00525  mm.  Peningkatan  nilai  yang  terjadi  merupakan  progress  dari  aus  sebelumnya.  Jika  pemesinan dilakukan sacara berketerusan maka aus akan bertambah secara proporsioanal, bahkan peningkatannya tidak lagi mengikuti pola linear akan tetapi bisa secara quadratik. Aus pahat yang diakibatkan oleh gesekan antara benda kerja dan pahat potong, dimana gesekan tersebut menimbulkan suhu secara terakumulasi selama proses pemesinan berlansung. Sebagaimana diketahui bahwa sifat bahan akan menjadi melemah apabila berada pada suhu yang tinggi, sehingga aus pada pahat potong akan terjadi lebih cepat. Bahkan sekaligus keadaan ini akan berdampak lansung terhadap kualitas benda kerja yang diproduksi. Aus pahat semakin  besar  karena  suhu  antara  chip  dan  benda  kerja  yang  dibangkitkan  semakin  tinggi.  Bahkan keausan  yang  terjadi  disebabkan  juga  oleh  adanya  perubahan  energi  mekanik  pemotongan  menjadi energi panas. Perubahan energi tersebut terjadi akibat adanya gesekan antara pahat dan benda kerja, benda kerja dan chip, serta proses perusakan molekuler (ikatan atom) pada bahan bidang  geser (shear plane) [6,8].
Aus yang terjadi pada mata pahat adalah sebagai akibat dari panas dan gesekan pemotongan yang meningkat selama proses pemotongan berlansung. Hal ini menyebabkan perubahan bentuk plastik pahat  potong,  sehingga  dalam  rentang  waktu  yang  lama  dapat  menyebabkan  pelemahan  pada  pahat bahkan dapat  menyebabkan pahat  mengalami  patah.  Dengan  demikian,  akibat dari  perubahan bentuk plastik, panas akibat gesekan menjadi meningkat yang kemudian dapat menyebabkan terjadinya Built Up Edge  (BUE)  pada  mata  potong.  Built  Up  Edge  yang  terjadi  pada  ujung  mata  pahat  dapat  mengubah geometri  pahat,  sehingga  memberikan  dampak  terhadap  hasil  pemotongan.  BUE  merupakan  struktur yang dinamik, sebab selama proses pemotongan, BUE akan tumbuh di saat lapisan atas atau seluruh BUE akan  terkelupas  secara  berulang.  Dengan  proses  penumpukan  lapisan  metal  yang  baru  BUE  yang terkelupas sebagian akan terbawa oleh chip [7].
Gambar 4. Progres Aus yang Terjadi pada Pahat Potong; (a) Pahat Sebelum Aus, (b) Aus Pahat Setelah Pelubangan ke-5, (c) Aus Pahat Setelah Pelubangan ke-10, (d) Aus Pahat Setelah Pelubangan ke-15.

## 3.2.   Perubahan Mesh
Proses pemesinan dengan kajian simulasi dilakukan terlebih dahulu pemodelan, sebelum proses simulasi dilakukan. Pemodelan dan simulasi dilakukan dengan beberapa tahapan. Tahap pertama diawali dengan pembuatan model pahat potong. Pemodelan pahat yang dilakukan adalah mendesain geometri pahat dan mengimpor material yang digunakan. Material pahat yang digunakan yaitu karbida tungsten (WC). Setelah model pahat telah terbentuk selanjutnya dilakukan mesh untuk menjalankan pemesinan simulasi. Pada program tool mesh generation, pahat menggunakan rasop ukuran 15 dengan 20000 mesh . Pahat  yang  digunakan  pada  proses  simulasi  ini  menggunakan  satu  pahat,  sehingga  setiap  memulai program, mesh diatur dengan sedemikian rupa, untuk mendapatkan rasio ukuran dan mesh yang sama. Dengan demikian, satu simulasi mesh pahat mengalami mesh sama atau mesh berbeda.
3.3. Mesh Pahat Data hasil pengujian dengan perubahan mesh pada tahap awal hingga akhir untuk pahat potong pada semua kondisi pemotongan adalah sebagaimana yang ditunjukan pada Tabel 3.
Tabel 3. Perubahan Mesh Pahat No D (mm) Parameter Pemotongan Mesh Pahat Awal Mesh Pahat Akhir Waktu (detik) n (rpm) f (mm/min) a (mm) 1 700 10000 70 3 18126 17876 28,33 2 700 10000 70 3 17876 17837 28,33 3 700 10000 70 3 17837 17800 28,33 4 700 10000 70 3 17800 17491 28,33 5 700 10000 70 3 17491 17372 28,33 6 700 10000 70 3 17372 17033 28,33 7 700 10000 70 3 17033 16225 28,33 8 700 10000 70 3 16225 15894 28,33 9 700 10000 70 3 15894 15840 28,33 10 700 10000 70 3 15840 15662 28,33 11 700 10000 70 3 15662 15400 28,33 12 700 10000 70 3 15400 14727 28,33 13 700 10000 70 3 14727 14127 28,33 14 700 10000 70 3 14127 13624 28,33 15 700 10000 70 3 13624 13021 28,33
Pada  pelubangan  ke-1  sampai  pelubangan  ke-5  perubahan mesh menurun  dari mesh awal, dimana mesh pahat  ke-1  sampai  ke-5  mendapatkan  rata-rata mesh 17826. Mesh mempengaruhi  aus pahat pada proses pemesinan. Mesh pahat pada pelubangan ke-6 sampai ke-10 rata-rata pengurangan sebesar 16473. Mesh berkurang banyak karena tingginya suhu pelubangan sehingga mengubah struktur mesh pahat  dengan  benda  kerja.  Pelubangan  ke-11  sampai  ke-15 mesh mengalami  pengurangan  yang sangat banyak dibandingkan dengan mesh pada tahap awal. Mesh pahat pada pelubangan ke-11 sampai ke-15  rata-rata  pengurangan  sebesar  14708 mesh .  Secara  detail  kondisi  dan  uraian mesh pahat  dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Progres Mesh Pahat; (a) Mesh Pahat Sebelum Pelubangan, (b) Mesh Pahat Setelah Pelubangan ke-5, (c) Mesh Pahat Setelah Pelubangan ke-10, (d) Mesh Pahat Setelah Pelubangan ke-15
Berkurangnya mesh pada pahat potong dapat disebabkan oleh banyak faktor, antaranya antara lain  adalah  kontak  material  pahat  dengan  material  benda  kerja.  Material  pahat  yang  digunakan  yaitu karbida tungsten (WC) sedangkan material benda kerja yang digunakan yaitu paduan titanium Ti-6Al-4V. Material  benda  kerja  memiliki  konduktivitas  termal  yang  rendah  sehingga  mengakibatkan  panas terakumulasi secara berlebih. Selain itu, modulus elasitisitas paduan titanium yang rendah menyebabkan material  ini  sulit  untuk  dilakukan  pemotongan.  Pengaruh  material  titanium  yaitu  lengket  di  pahat  dan panas yang berlebih, mengakibatkan cepat mengalami aus pahat [8]. Suhu pemotongan juga memberikan dampak terhadap tingkat kesulitan pemotongan terutama pada material paduan. Aus pahat berpengaruh pada perubahan mesh sehingga dengan bertambahnya aus pahat maka mesh pahat juga berkurang [9].

## 3.4. Mesh Benda Kerja
Mesh benda kerja di awal pemodelan dibuat sama, tetapi dengan perubahan bentuk mesh pahat, maka hasil akhir benda kerja berbeda dengan yang sebelumnya. Pengujian pemesinan simulasi pahat yang digunakan menggunakan satu model pahat dan untuk benda kerja satu pelubangan menggunakan satu model. Pada program workpiece mesh generation, benda kerja menggunakan size ratio 20 dengan 20000 mesh. Pemodelan benda kerja dilakukan setiap satu pelubangan yang digunakan dengan bentuk benda yang utuh atau bentuk yang belum terlubangi [10]. Dengan demikian, setiap satu pelubangan benda kerja di modelkan bentuk baru.  Adapun data hasil perubahan mesh awal hingga akhir pelubangan dari mesh benda kerja. Data perubahan mesh benda kerja dapat kita lihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Perubahan Mesh Benda Kerja No Thickness (mm) D (mm) Mesh Benda Kerja Awal Mesh Benda Kerja Akhir Waktu (detik) 1 3 10 22404 21625 28,33 2 3 10 22404 21153 28,33 3 3 10 22404 18852 28,33 4 3 10 22404 18681 28,33 5 3 10 22404 18071 28,33 6 3 10 22404 18007 28,33 7 3 10 22404 17937 28,33 8 3 10 22404 17890 28,33 9 3 10 22404 17722 28,33 10 3 10 22404 15550 28,33 11 3 10 22404 15510 28,33 12 3 10 22404 15366 28,33 13 3 10 22404 14987 28,33 14 3 10 22404 14959 28,33 15 3 10 22404 14754 28,33
Pada  pelubangan  ke-1  sampai  pelubangan  ke-5  perubahan mesh menurun  sedikit  dari mesh awal. Mesh benda kerja ke-1 sampai ke-5 mendapatkan rata-rata perubahan sebesar 19676.4 mesh . Mesh benda  kerja  mempengaruhi  aus  pahat  pada  proses  pemesinan. Mesh benda  kerja  berkurang  banyak karena  tingginya  suhu  pelubangan  mengubah  struktur mesh pahat  dengan  benda  kerja.  Hal  ini  terjadi dengan  waktu  pelubangan  28.33  detik.  Pelubangan  ke-11  sampai  ke-15  berkurangnya mesh sangat banyak dibandingkan dengan mesh sebelumnya. Mesh benda kerja pada pelubangan ke-11 sampai ke-15 rata-rata pengurangan sebesar 14708 mesh . Benda kerja di lubangi sampai tembus, maka mesh benda kerja akan berkurang karena mesh benda kerja berubah menjadi mesh chip.

## 3.5. Perbandingan Keausan Pahat
Pengujian  secara  eksperimental  dilakukan  dengan  membuat  lubang  sebanyak  60  kali  dengan empat kondisi pemesinan. Keausan pahat yang lebih besar yaitu pada kondisi kering dibandingkan dengan ketiga kondisi lainnya. Keausan pahat yang kurang signifikan progresnya yaitu pada kondisi cryogenic. Jari- jari pahat sebelum melakukan proses drilling yaitu 0.035 mm. Setelah dilakukan proses drilling dengan kondisi kering, jari-jari pahat berubah bentuk karena keausan pahat, dan jari-jari pahat berubah sebesar 0.101 mm. Sedangkan, jari-jari pahat pada kondisi cryogenic berubah nilai yaitu 0.047 mm [9]. Data eksperimental aus pahat kondisi kering dengan pelubangan sebanyak 15 kali mendapatkan nilai sebesar 0.101 mm. Pengambilan data secara eksperimental mengukur jari-jari pahat. Pengambilan data aus pahat secara simulasi dilakukan pada bagian tepi pahat atau yang disebut dengan aus rusuk [10]. Data aus pahat secara simulasi pada kondisi kering dengan pelubangan sebanyak 15 kali mendapatkan nilai sebesar 0.00525 mm. Pembandingan antara aus pahat secara eksperimental dan simulasi dilakukan dengan cara mengukur jari-jari pahat yang mengalami aus, sehingga akan diperoleh basar aus yang terjadi untuk  kedua-duanya.  Keausan  pahat  secara  eksperimental  lebih  besar  dibandingkan  dengan  keausan pahat secara simulasi [11]. Perbandingan untuk hasil eksperimental dari jari-jari pahat awal senilai 0.035 mm.  Kemudian  setelah  dilakukan  pelubangan  sebanyak  15  kali  pelubangan  makan  jari-jari  pahat bertambah besar sebanyak 0.101 mm. Sedangkan untuk hasil simulasi, penambahan jari-jari  pahat adalah sebesar 0.09973 mm. Dengan demikian, didapatkan selisih perubahan jari-jari pahat potong antara hasil eksperimental dan simulasi senilai 0.00127 mm. Secara detail perbandingan bentuk pahat yang digunakan untuk eksperimental dan simulasi dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Perbandingan Aus Pahat Potong: (a) Aus Pahat Secara Simulasi, (b) Aus Pahat Secara Eksperimental

## 4.   SIMPULAN
Kesimpulan yang dapat diambil dari hasil kajian terhadap aus pahat potong selama pemesinan bor mikro terhadap benda kerja paduan titanium Ti-6Al-4V adalah:
1. Progres  aus  pahat  yang  digunakan  untuk  pemesinan  secara  simulasi  mengalami  peningkatan sepanjang  proses  pemotongan  berlansung,  dimana  pada  pelubangan  ke-5  mendapatkan  nilai  aus pahat sebesar 0.00346 mm, pada pelubangan ke-10 mendapatkan nilai aus pahat sebesar 0.00462 mm dan pada pelubangan ke-15 mendapatkan nilai aus pahat sebesar 0.00525 mm.
2. Aus  pahat  potong  karbida  untuk  pemesinan  secara  simulasi  dan  eksperimental  pada  konsisi pemotongan kering mendapatkan nilai aus yang tinggi. Aus pahat yang terjadi secara simulasi adalah sebesar    0.09973  mm  yang  didapatkan  pada  pelubangan  ke-15.  Sedangkan  aus  pahat  secara ekperimental pada pelubangan ke-15 sebesar 0.0101 mm. Sehingga perbedaan hasil secara simulasi dan eksperimental memiliki selisih nilai sebesar 0.00127 mm.
3. Mesh pada  proses  pemesinan  secara  simulasi  diperlukan  untuk  menjalankan  proses  pemesinan antara  pahat  dan  benda  kerja. Mesh pahat  berubah  karena  pengaruh  aus  pahat,  dimana perubahanya untuk Mesh pahat pada pelubangan ke-5 sebesar 17372 mesh , pada pelubangan ke-10 sebesar  15662 mesh dan  pada  pelubangan  ke-15  makin  berkurang  sebesar  13021 mesh . Pengurangan mesh diakibatkan bertambahnya aus pahat di setiap proses pemesinan berikutnya.
4. Aus  pahat  potong  yang  terjadi  selama  proses  bor  mikro  bertambah  seiring  dengan  panambahan lobang yang dibuat, dan mesh yang terbentuk berkurang dengan semakin besarnya aus yang terjadi pada permukaan ujung pahat.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]. Zdenka, R., Stefania, B., Simone, C., Fabrizio, M., Enrico, S., Filippo, Z., “Micro-drilling and threading of the Ti6Al4V titanium alloy produced through Additive Manufacturing”, Procedia CIRP, no. 46, pp. 583 – 586, 2016.
[2]. Ducobu, F., Arrazola, J., Rivi, E., Filippi, E., “Finite element prediction of the tool wear influence in Ti6Al4V”, Proceeding CIRP, vol. 31, 2015.
[3]. Pilný, L., De Chiffre, L., Píška, M., Villumsen, M.F., “Hole quality and burr red in drilling Al sheets, CIRP Journal Manufacture Science and Technology”, vol. 5, no. 2, pp. 102–107, 2012.
[4]. Kondo, E., Kamo, R., Murakami, H., “Monitoring of burr and prefailure phase caused by tool wear in  micro-drilling  operations  using  thrust  force  signals”,  Journal  Advanced  Mech.  Des.  System Manufacture, vol. 6, no. 6, pp. 885–97, 2012.
[5]. Perçin, M., Aslantas, K., Ucun, İ., Kaynak, Y., Çicek, A., “Micro-drilling of Ti–6Al–4V alloy: The effects of cooling/lubricating”, Journal of Precision Engineering, vol. 45, pp. 450-462, 2015.
[6]. Shubham Y, Vivek B, Milind K and Ramesh K., “Burr formation analysis at high speed bor mikro of Ti6Al4V”, Conference Proceedings for the final published paper of ICOMM, 2013.
[7]. Gusri A. I, Endra S, Suryadiwansa H, Eko A, Armulani P., “Kekasaran permukaan pada pemesinan frais mikro Ti 6Al- 4V ELI (extra low intertitial)”, TURBO vol. 8, no. 2, 2019.
[8]. Eckart,  U.,  Bergera,  R.B.,  Kuhnertb,  J.,  “Cutting  simulation  with  the  mesh  free  finite  point  set method”,  Procedia  CIRP.  vol.  8,  no  13,  “Analisis  kepresisisan  lobang  bor  pada  pemesinan magnesium AZ31 menggunakan Metode Taguchi”, Flywheel:  Jurnal Teknik Mesin Untirta Vol. 5, no. 1, pp. 29 – 33, 2019.
[9]. Ibrahim, G.A., “Pengaruh pemesinan kering terhadap kekasaran dan kekerasan permukaan paduan titanium”, Jurnal Mechanical Teknik Mesin Universitas Lampung, vol. 5, no.2, 2014.
[10]. Rosidi, A., Ginta, A.M.B., Rani, A., “Optimization of bone drilling parameters using Taguhci Method base on finite element analysis”, IOP Conferene Series Materials Science Engineering, Vol. 203, pp. 012-016, 2017.
[11]. Ji, C., Li, Y., Qin, X., Zhao, Q., Sun, D., Jin, Y., “3D FEM simulation of helical milling hole process for titanium alloy Ti-6Al-4V,” International Journal of Manufacture and Technology, no. 81, pp. 1733- 1742, 2015.