ANALISA RSM ( RESPON SURFACE METHODE ) DENGAN VARIASI WIRE SPEED,
INTERPULSE, DAN ARUS TERHADAP MATERIAL REMOVAL RATE DAN KEKASARAN

## PERMUKAAN PADA PROSES WIRE – EDM
Arif Efendi. 1 , Dwi Djumhariyanto 2 , M. Edoward Ramadhan 2
1 Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember
2 Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember Jl. Kalimantan 37 Jember 68121
Email: arif.teknikmesin@gmail.com

## ABSTRAK
Pada  era  sekarang  ini  proses  permesinan  sudah  sangatlah  maju  yang  dilengkapi  dengan  teknologi  – teknologi  canggih.  Dampak  dari  proses  permesinan  tersebut,  digunakan  untuk  mengembangkan  dan meningkatkan  kualitas  dan  kuantitas  produk  yang  dihasilkan.  Proses  permesinan Wire –  EDM  ( Wire Cutting  Electrical  Discharge  Machining )  adalah  salah  satu  dari  proses  permesinan  non  –  konvensional yang  biasa  digunakan  dalam die  –  mold,  disk  brake, punch, dan cutting tools . Tingkat  kecepatan MRR ( Material Removal Rate ) dan kehalusan suatu permukaanya memiliki peranan yang sangat penting dalam sebuah  produk  yang  menyangkut  masalah  pelumasan,  keausan,  gesekan,  dan  tahanan.  Berdasarkan masalah itu dilakukan penelitian untuk mengetahui variabel apa saja yang berpengaruh terhadap variabel respon. Dari hasil penelitian diketahui bahwa arus dan interpulse berpengaruh terhadap MRR, dan arus, interpulse ,  dan wirespeed juga  berpengaruh  terhadap  kekasaran  permukaan.  Dengan  metode  RSM ( Response Surface Methode) didapatkan hasil optimum untuk MRR paling cepat 64,5688 mm 3 /menit dan kekasaran permukaan paling halus 5,2391 µm dengan kombinasi variabel arus 8 amp, interpulse 7 µs, dan wirespeed 5 mm/s. Kata kunci: Wire – EDM, Response Surface Methode (RSM), Material Removal Rate (MRR), kekasaran permukaan

## ABSTRACK
In this era, the machining process has been very advanced wich is equipped with advanced technologies. The impact of the machining process used to develop and increase quality and quantity product produce. Machining  process  wire  –  EDM  (Wire  Cutting  Electrical  Discharge  Machining)  is  one  of  the  non  – conventional machining process wich is commonly used in die – mold, disk brake, punch, and cutting tools. The speed of MRR (Material Removal Rate) and the smoothness of a surface has a very important role in a product wich concerns lubrication, wear, friction and resistance problems. Based on the problem, a study was research for find out what variables affetc the response variable. From the result of the study it is known that the current and interpulse affected the MRR, and the current, interpulse, and wirespeed also affect surface roughness. With the RSM (Response Surface Methode) methode optimum result for MRR the fasted 64,5688 mm 3 /minutes and the surface roughness smoothest 5,2391 µm with the combination variable current is 8 amp, interpulse, 7 µs, and wirespeed 5 mm/s.
Keywords: Wire  –  EDM,  Response  Surface  Methode  (RSM),  Material  Removal  Rate  (MRR),  surface roughness

## PENDAHULUAN
Proses  permesinan  merupakan  proses  yang tidak  bisa  dipisahkan  dari  industri  manufaktur.  Seiring dengan  kemajuan  teknologi,  banyak  produk  yang semakin  sulit  untuk  dikerjakan  dengan  proses permesinan  konvensional.  Untuk  mengatasi  masalah tersebut  maka  dikembangkanlah  proses  permesinan
nonkonvensional. Proses permesinan nonkonvensional  memiliki  beberapa  kelebihan seperti  dalam  hal  ketelitian,  ketepatan,  kualitas  dan kemampuanya  untuk  memotong  benda  kerja berkekuatan  tinggi  dalam  bentuk  yang  kompleks. Proses non konvensional terdiri dari beberapa jenis, satu  diantaranya  adalah Electrical  Discharge
Machining  Wire  -  Cut (EDM Wire  -  Cut )  yang  sering digunakan dalam pembuatan pahat potong, dies, punch, dan mold . Wire  - EDM  ( Electrical  Discharge Machining ) adalah sebuah proses termo  - elektrik  yang menyebabkan  benda  kerja  terkikis  karena  pelepasan muatan  listrik  ( Electric  Discharge ). Proses  permesinan Wire  -  Cut tidak  dipengaruhi  oleh  sifat  mekanik  benda kerja, tetapi dipengaruhi oleh titik leburnya.
Baja  SLD  adalah  jenis  baja  perkakas  yang mempunyai  ketahanan  tinggi  terhadap  keausan  dan memiliki  stabilitas  yang  tinggi  dalam  pengerasan.  Baja SLD sangat sering digunakan sebagai bahan pembuatan material spareparts industri  karena  sifatnya  yang  keras dan tahan terhadap panas, diantaranya dalam pembuatan pisau  potong.  Dalam  hal  ini  pisau  pemotong  ( Cutting ) digunakan  untuk  memotong  sebuah  produk,  sehingga pisau  tersebut  diharapkan  dan  dituntut  untuk  memiliki permukaan  yang  halus  yang  bisa  dilihat  pada  ASTM D7127-13 dan tingkat kepresisian yang tinggi.
Beberapa  penelitian  mengenai  pengaturan parameter pemotongan pada wire - EDM telah dilakukan oleh Mulyadi dan Suryanto (2016) tentang optimasi hasil proses wire - EDM dengan metode Prinsipal Component Analysis ( PCA ) membuktikan bahwa terdapat pengaruh yang  signifikan  terhadap  laju  pengerjaan  bahan  atau MRR,  waktu  pemotongan,  lebar  pemotongan  dan kekasaran permukaan dari parameter interpulse, electric current, wire speed, dan variabel frequensi . Vikram dan Pradhan  (2014)  dengan  optimisasi  WEDM  parameter menggunakan  metode  taguchi  dan response  surface metodology (RSM) dengan proses permesinan menggunakan  baja  AISI  D2  menjelaskan  bahwa parameter  optimal  dari  pengaturan  kombinasi  adalah pulse  on  time 112,99  µs, pulse  off  time 45  µs, servo voltage 20  volt,  dan wire  feed 4,85  mm/min  untuk memaksimalkan MRR dan pemotongan juga meminimalisir  kekasaran  permukaan. Berdasarkan pemaparan  diatas  maka  dilaksanakan  penelitian  untuk mendapatkan setting variabel wire speed, interpulse, dan arus  yang  tepat  pada  produk  pisau  potong  agar didapatkan  hasil  pengerjaan  yang  optimal  pada penggunaan wire - EDM

## METODOLOGI PENELITIAN
Pemotongan wire - EDM dilakukan di CV Catur Prasetya  Packindo  yang  terletak  di  Komplek  Industri Pergudangan  Permata  Blok  A-1B  Jalan  Muncul, Gedangan,  Sidoarjo.  Sedangkan  pengujian Material Removal  Rate (MRR)  dan  kekasaran  pemukaan spesimen  benda  kerja  dilakukan  di  Laboratorium  Uji Bahan Universitas Jember.
Gambar 1. Rancangan percobaan
Pelaksanaan percobaan yang pertama dengan membersihkan  benda  kerja  dari  kotoran  -  kotoran yang bersifat isolator yang dapat mengganggu proses pemotongan. Selanjutnya  dengan  memasang  benda kerja  ke  meja  mesin  WEDM  kemudian  diatur kelurusannya  dengan  menggunakan dial  indicator .
Setelah  itu  mengatur  titik  referensi  pemesinan  pada benda kerja sesuai dengan program CNC yang telah dibuat. Lalu memasang kawat elektroda mollybdenum berdiameter  0,18  mm  pada  mesin WEDM. Kemudian mengatur variabel - variabel pada mesin  WEDM  sesuai  dengan  rancangan  percobaan yang telah ditetapkan. Selanjutnya melakukan proses pemotongan  berdasarkan  urutan  percobaan  yang telah  ditentukan. Lalu  mencatat  waktu  yang dibutuhkan  pada  setiap  proses  pemotongan  untuk masing  -  masing  percobaan. Kemudian  melepaskan dan  membersihkan  benda  kerja  dari  sisa  cairan dielektrik  yang  dapat  menyebabkan  karat  setelah proses pemotongan selesai. Lalu mengukur material removal rate , dan kekasaran permukaan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari hasil perhitungan MRR dan pengukuran kekasaran permukaan dilakukan percobaan, dari hasil percobaan akan didapatkan data hasil percobaan. Dan untuk setting point atau angka variabel  proses  data  ini  mengikuti  yang  ada  dalam mesin wire – EDM.  Data hasil percobaan yang sudah dilakukan dapat dilihat pada tabel dibawah ini :
Variabel proses / faktor :
• Arus  (8, 10, 12 A )
• Wire speed, (5, 6, 7 mm/s )
• Inter pulse , (7, 9, 11 µs )
Variable Respon:
• Material Removal Rate (MRR)
• Kekasaran Permukaan ( Ra )
Metode pengolahan data:
• Response Surface Methodologi (RSM) Bahan dan peralatan:
• Material : Baja SLD,( 115 x 20 x10 mm)
• Mesin : DK 7740 32 GF wire - EDM
• Elektroda : Molybdenum 0,18 mm
• Dielektrik : Dromus
Alat Ukur: TR-220 Surface
No Variabel Proses Hasil Arus Interpulse Wire Speed MRR (mm 3 /min) R a (µm) 1 7 11 10 50,87 6,688 2 7 7 10 48,75 6,210 3 5 9 8 59,78 5,082 4 5 11 10 43,22 5,262 5 7 9 8 48,53 5,857 6 6 11 8 42,92 5,574 7 6 11 12 58,69 6,355 8 5 7 10 58,66 5,383 9 6 9 10 52,85 5,207 10 7 9 12 59,76 6,417 11 6 9 10 55,52 5,198 12 6 9 10 56,97 5,411 13 5 9 12 58,49 5,272 14 6 7 12 74,28 5,135 15 6 7 8 62,77 5,362
Kemudian  dilakukan  pengujian  residual  untuk MRR  dan  kekasaran  permukaan.  Pengujian  residual adalah  pemeriksaan  asumsi  model  terpenuhi  atau  tidak dengan malalukan uji identik, independen, dan distribusi normal.
65 60 55 50 45 7,5 5,0 2,5 0,0 -2,5 -5,0 Fitted Value R e si d u a l Versus Fits (response is MRR) (a) MRR 6,50 6,25 6,00 5,75 5,50 5,25 5,00 0,50 0,25 0,00 -0,25 -0,50 Fitted Value R e si d u a l Versus Fits (response is kekasaran permukaan) (b) Kekasaran permukaan
Gambar 2. Plot residual versus fits values
Pada Gambar 2 diatas menunjukkan bahwa plot residual  versus fitted  values terlihat  residualnya  tidak membentuk pola tertentu dan dan tersebar acak disekitar harga nol. Maka disimpulkan asumsi identik terpenuhi.
14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1,0 0,8 0,6 0,4
0,2 0,0 -0,2 -0,4 -0,6
-0,8 -1,0 Lag A u to co rr e la ti o n Autocorrelation Function for MRR (with 5% significance limits for the autocorrelations) (a) MRR 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 -0,2 -0,4 -0,6 -0,8 -1,0 Lag A u to co rr e la ti o n Autocorrelation Function for kekasaran permukaan (with 5% significance limits for the autocorrelations) (b) Kekasaran permukaan Gambar 3. Plot ACF ( Auto Correlation Function)
Gambar  3  diatas  adalah  gambar  plot  ACF ( Auto  Correlation  Function )  menunjukkan  bahwa residual  berada  pada  interval ± ∫ 2 √𝑛 .  dimana n adalah  jumlah  pengamatan  yaitu  15  dan  persebaran garis  tidak  melewati  garis  batas.  Hal  tersebut  telah memenuhi  syarat  tidak  ada  korelasi  yang  terbentuk atau residual bersifat independen.
15 10 5 0 -5 -10 99 95 90 80 70 60 50 40 30 20 10 5 1 Residual P e rc e n t Normal Probability Plot (response is MRR) (a) MRR
0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 -0,2 -0,4 -0,6 -0,8 99 95 90 80 70 60 50 40 30 20 10 5 1 Residual P e rc e n t Normal Probability Plot (response is kekasaran permukaan) (b) Kekasaran permukaan Gambar 4. Plot probabilitas normal
Gambar 4 diatas adalah plot probabilitas normal yang dapat dilihat dengan sebaran titik – titik pada grafik menunjukkan  pola  garis  lurus  yang  dapat  disimpulkan bahwa asumsi berdistribusi normal.

## Pembahasan Analisis
Cur High
Low 0,96964 D Optimal d = 0,97844 Maximum MRR y = 64,5688 d = 0,96092 Minimum kekasara y = 5,2391 0,96964 Desirability Composite 5,0 7,0 7,0 11,0 8,0 12,0 interpul wirespee arus
[8,0] [7,7273] [5,2020]
Gambar 5. Grafik kombinasi optimum
Menurut  Gambar  5  diatas,  bisa  dilihat  bahwa kombinasi parameter optimum yang didapatkan dengan metode  RSM.  Dengan    variabel  arus  sebesar  8,0 Amp , interpulse sebesar  7,7273 µs ,  dan wirespeed sebesar 5,2030 mm/s. Didapatkan  hasil  optimum  MRR  paling cepat  sebesar  64,5688 mm/menit dan  kekasaran permukaan  paling  halus  sebesar  5,2391 µm. Dari  hasil diatas,  variabel  arus  berpengaruh  signifikan  terhadap MRR dan kekasaran permukaan. Apabila semakin besar nilai  arus  akan  menghasilkan  MRR  yang  lambat  tetapi kekasaran  permukaanya  semakin  halus.  Hal  ini  terjadi karena proses pelelehan benda kerja oleh loncatan bunga api  listrik  akan  semakin  besar  jika    level  yang  diatur semakin  tinggi.  Hal  tersebut  menghasilkan  panas  yang digunakan  untuk  melelehkan  material  sampai  terjadi proses  penguapan.  Material  akan  menguap  bersama cairan  dielektrum,  akibatnya  proses  pelelehan  dan penguapan  tersebut  akan  menghasilkan  MRR  yang lambat dan kekasaran permukaanya semakin halus.
Variabel interpulse atau offtime adalah  jeda periode  tegangan  yang  diberikan  untuk  menghasilkan loncatan  bunga  api  listrik  saat  proses  pemotongan berlangsung. Hal tersebut membuat interpulse yang lebih
tinggi  akan  mengakibatkan  penurunan  temperatur yang  lebih  besar  sehingga,  energi  yang  diterima benda  kerja  lebih  kecil.  Penurunan  temperatur tersebut  akan  mengakibatkan  lapisan  daerah terpengaruh  panas  ( Heat  Affected  Zone )  yang terbentuk menjadi lebih tipis sehingga MRR menjadi lambat.  Selain  itu,  energi  yang  lebih  kecil  akan membuat  kawah  yang  terbentuk  pada  permukaan benda kerja semakin dangkal dan membuat kekasarn permukaan semakin halus.
Menurut  Gambar  5,  apabila  level  dari variabel wirespeed semakin tinggi maka MRR akan semakin  rendah.  Hal  tersebut  berbanding  terbalik dengan  kekasaran  permukaan,  yang  semakin  tinggi level wirespeed maka akan semakin kasar kekasaran permukaanya.  Hal  itu  terjadi  karena  pengikisan benda  kerja  selama  proses  pemotongan  membuat jarak  antara  benda  kerja  dengan  elektroda  menjadi lebih lebar. Semakin cepat kawat berputar maka arus yang  ditimbulkan  akan  semakin  tinggi.  Sehingga menyebabkan kekasaranya akan menjadi lebih kasar dan MRR akan semakin kecil.

## Kesimpulan
Kesimpulan  yang  didapat  dari  hasil penelitian  optimasi  variabel  proses  arus, interpulse, dan wirespeed terhadap  variabel  respon  MRR  dan
kekasaran permukaan: 1. Variabel proses yang berpengaruh signifikan  terhadap  variabel  respon  MRR adalah  arus  sedangkan  untuk  kekasarn permukaan  yang  mempunyai  pengaruh signifikan adalah variabel arus dan wirespeed. Apabila nilai arus dan wirespeed semakin  kecil  akan  semakin  halus  hasil kekasaran  permukaanya,  dan  berbanding terbalik  dengan  MRR  nya  akan  semakin lama.
2. Hasil setting parameter optimum berdasarkan software Minitab  yaitu  pada arus  sebesar  8,0 Amp , interpulse sebesar 7,7273 µs ,  dan wirespeed sebesar  5,2030 mm/s. Didapatkan  hasil  MRR  paling  cepat sebesar  64,5688 mm/menit dan  kekasaran permukaan paling halus sebesar 5,2391 µm.

## Saran
Beberapa  saran  yang  dapat  diberikan  oleh penulis dari hasil penelitian ini yaitu antara lain:
1. Pengaturan hasil parameter pengolahan data yang optimal diharapkan dapat digunakan pada proses permesinan EDM di CV Catur Prasetya Packindo.
2. Penelitian selanjutnya agar menggunakan parameter lain misalnya variabel frequency, pulse on – time, cairan pendingin dll.
3. Melakukan pengulangan yang lebih banyak agar data yang dilakukan lebih akurat.

## Daftar Pustaka
[1]  Bisono,  R.,  dan  Dani  Irawan.  2017.  Analisis
Pengaruh Parameter Proses Terhadap Kekasaran
Permukaan  Pada  Proses  EDM  Untuk  Material Baja  Perkakas  dengan  Metode  Taguchi. Jurnal
Teknik Mesin, 6 (2):32-37.
[2] Mulyadi, dan Agus Puji Suryanto. 2016. Optimalisasi Hasil  Proses Wire-Cut EDM  Dengan  Metode
Principal  Component  Analysis (PCA). Jurnal Rotor , 9 (1): 1-6.
[3]  Myers, Raymond H., dan Douglas C. Montgomery, dan  Christine  M.  Anderson  C.  1991. Respon Surface  Methodology . Third Edition.  Copyright
©  2009  by  John  Wiley  &  Sons,  Inc.  All  right reserved. Canada.
[4]  Singh,  Vikram,  dan  S.  K.  Pradhan.  2014. Optimization  of  WEDM  Parameters  using Taguchi  technique  and  Response  Surface Methodology  in  machining  of  AISI  D2  Steel.
Procedia Engineering 97, (2014): 1579 – 1608.