## PENGARUH VARIASI PARAMETER KECEPATAN TORCH, TEKANAN OKSIGEN dan JARAK NOZZLE TERHADAP MATERIAL REMOVAL RATE PADA PROSES OTOMASI GAS CUTTING
Robi Subastian 1 , Hari Arbiantara Basuki 2 , Andi Sanata 2
1 Alumni Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember
2 Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember Jl. Kalimantan 37 Jember 68121
Email: hariarbi@yahoo.com

## ABSTRAK
The  number  of  industries  that  make  the  construction  of  buildings,  bridges  and  construction  of industrial  machinery  can  not  be  separated  from  the  metal  cutting  process,  to  produce  optimal  output,  the work  process  is  done  automatically.  Gas  Cutting  is  a  metal  cutting  technique  that  uses  a  combination  of oxygen and fuel gas. The purpose of this study is to determine the most optimal combination of low carbon steel  cutting  fabrication  processes  with  variations  in  the  parameters  of  Torch  Speed  (mm  /  min),  Oxygen Pressure (Kg / cm2), Nozzle Distance (mm) to produce the largest MRR using the taguchi method . From the research conducted, the most optimal combination of parameters on MRR is torch speed level 3 of 475 mm / min, oxygen pressure at level 3 of 7.5 kg / cm2 and nozzle distance at level 2 of 6 mm. with the contribution of  torch  speed  contribution  of  87.39%,  oxygen  pressure  of  10.35%,  the  effect  of  the  nozzle  distance parameter of 1.17%. Kata kunci : Gas cutting, MRR, Taguchi.

## PENDAHULUAN
Di  era  yang  serba  otomatis  ini  segala pekerjaan  dituntut  untuk  memiliki output dan proses  pengerjaan  yang  optimal,  salah  satunya yaitu  pada  proses    pengelasan  logam  [1]  (Sunny dkk., 2015). Pengelasan sangat erat kaitannya pada dunia  industri khususnya dibidang penyambungan serta  pemotongan  logam.  Teknik  pengelasan  ini telah  banyak  digunakan  pada  berbagai  industri untuk keperluan penyambungan serta pemotongan konstruksi  bangunan  maupun  pada  konstruksi mesin  yang  digunakan  pada  industri  di  seluruh penjuru  dunia  [2]  (Akbar  dan  Kusharjanta,  2015). Metode-metode pemotongan logam atau baja yang sering  digunakan saat  ini  adalah  dengan menggunakan las gas atau gas cutting [3] (Zaenuri dan Murni, 2015) . Dasar pemotongan pada las gas hampir sama dengan  proses  pengelasan oxy-fuel  welding pada umumnya [4] (Patel dkk., 2015). Hanya saja pada proses  pemotongan,  logam  terlebih  dahulu dipanaskan hingga berwarna merah atau mendekati  titik  leburnya  lalu  logam  yang  hampir meleleh  tersebut  di  tekan  menggunakan  oksigen yang  memiliki  tekanan    tertentu  sesuai  dengan ketebalan  logam  hingga  terjadi  reaksi  oksidasi antara  oksigen  dan  logam  yang  akan  dipotong sampai  terbuangnya  logam  tersebut  dan  terjadilah proses pemotongan [5] (Harish dan Babu, 2017).
Pada  penelitian yang telah dilakukan berkaitan  dengan  pemotongan  logam  dengan metode  gas cutting oleh  [6]  Ramakrishna  (2018), yaitu  tentang  pengoptimalan  MRR  ( Material
Removal  Rate )  pada  pemotongan  baja  karbon SA516 Grade 70  dengan  menggunakan  mesin otomasi Oxy-Fuel  cutting .  Hasil  paling  optimal yang  didapat  yaitu  kecepatan  potong  450 mm/menit, stand-off distance 8 mm, dan tekanan oksigen  5,5  kg/cm 2 dan  didapat  MRR  ( Material
Removal Rate ) sebesar 5,924 gr/detik
(Ramakrishna  dkk.,  2018).  Sedangkan  pada penelitian  gas cutting logam mild  steel yang dilakukan  oleh  [1]  Sunny  (2015)  didapat  MRR paling  optimal  sebesar  31,57  mm 3 /detik  dengan kecepatan  potong  315  mm/menit  dan stand-off distance 3 mm [1] (Sunny dkk., 2015). Metode
Taguchi
digunakan untuk memperoleh  hasil  kombinasi  parameter  paling optimal yang dapat dikendalikan melalui perencanaan  percobaan  dengan  memperhatikan biaya  yang  kecil  namun  tetap  memenuhi permintaan  konsumen,  salah  satu  penerapan  pada proses pemotongan logam.
Tujuan  dilakukannya  penelitian  ini  adalah untuk  mengetahui  variasi  parameter  optimal kecepatan torch, jarak nozzle dan tekanan oksigen terhadap  nilai  MRR  logam Mild  steel yang dianalisa menggunakan metode taguchi.

## METODOLOGI PENELITIAN
Tempat  pelaksanaan  penelitian  ini  di Laboratorium  Teknologi  Terapan  Jurusan  Teknik Mesin  Fakultas  Teknik,  Universitas  Jember. Peralatan dan bahan yang digunakan dalam penelitian adalah sebagai berikut: Alat
 Alat otomasi pengelasan
 Tabung oksigen
 Tabung asetilen
 Selang las
 Brander
 Nozzle tip  Meteran
 Jangka Sorong
 Peralatan safety Bahan  Oksigen  Asetilen  Baja karbon rendah ( Mild steel )
Prosedur Penelitian a) Persiapkan  peralatan  pemotongan  serta  benda kerja;
b) Setting variasi parameter yang telah ditetapkan seperti   tekanan oksigen, jarak nozzle ke benda kerja dan kecepatan torch pada mesin otomasi . ;
c) Lakukan pekerjaan menurut  tabel kode sampel dengan pengulangan 3 kali;
d) Hitung  besar  MRR  setiap  pengujian  sampel selesai dilakukan.
Pengambilan data Data  hasil  percobaan  dihitung  dengan menghitung  volume  yang  terbuang  dari  logam yang telah dipotong seperti pada gambar 1 dengan cara sebagai berikut:
Volume pembuangan material = Panjang hasil potongan x ketebalan benda kerja x lebar celah pemotongan (X) MRR = Volume x densitas /  waktu pemotongan
Gambar 1. Besar volume yang terbuang
a. Metode Analisis Desain  eksperimen  yang  digunakan  pada penelitian  ini  menggunakan  metode  Taguchi orthogonal  array  (L9)  yang  mempunyai kombinasi 3 parameter dengan setiap parameter  memiliki  3  level  yang  telah ditentukan  berdasarkan  penelitian  sebelumnya
oleh  [6]  Ramakrishna  (2018)  dimana  didapat hasil  MRR  optimal    dengan  menggunakan kecepatan  torch  sebesar  450mm/min,  tekanan oksigen  5,5  kg/cm 2 dan  jarak  nozzle  8  mm. Tabel  1  menampilkan  nilai  masing-masing level dari variabel bebas  yang digunakan pada penelitian ini.
Tabel 1. Variabel Bebas Kode Faktor Level 1 Level 2 Level 3 A Kecepat an Torch 425 mm/min 450 mm/min 475 mm/min B Tekanan Oksigen 6,5 Kg/cm 2 7 Kg/cm 2 7,5 Kg/cm 2 C Jarak Nozzle 4 mm 6 mm 8 mm

## HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Data Hasil Eksperimen Berikut hasil percobaan yang telah dilaksanakan  dengan  3  kali  replikasi  pada  tiap kombinasi  dan  didapatkan  data  seperti  yang ditunjukan pada tabel 2 sebagai berikut
Tabel 2. Data Hasil Eksperimen Komb. MRR Rata-rata I II III 1 0,431 0,394 0,398 0,407 2 0,459 0,426 0,459 0,448 3 0,577 0,525 0,485 0,529 4 0,579 0,579 0,613 0,59 5 0,642 0,665 0,681 0,678 6 0,69 0,667 0,721 0,681 7 0,703 0,77 0,736 0,731 8 0,804 0,843 0,795 0,814 9 0,887 0,93 0,965 0,927 Rata-rata total 0,645

## 2. Perhitungan S/N Rasio
Pada  metode  taguchi  ada  3  pemilihan karakteristik  pemilihan  respon  yaitu  smaller  the better,  nominal  the  best,  larger  the  better  pada penelitian  ini  nilai  MRR  semakin  besar  semakin baik  maka pemilihan karakteristik S/N rasio  yaitu larger  the  better. Contoh  perhitungan  S/N  rasio
nilai  MRR  dengan  karakteristik  semakin  besar semakin  baik  pada  kombinasi  yang  pertama  yaitu sebagai berikut.
⁄          ( ∑ )
⁄          { [*( )   ( ) ( )]}

## ⁄
Perhitungan S/N rasio untuk setiap  respon di semua  kombinasi  ditunjukan  pada  tabel  3  sebagai berikut :
Tabel 3. Data hasil Perhitungan S/N rasio
Komb. Besar MRR 1 2 3 S/N 1 0,431 0,394  0,398 -7,81469 2 0,459 0,426  0,459 -6,99068 3 0,577 0,525  0,485 -5,59628 4 0,579 0,579  0,613 -4,58742 5 0,642 0,665  0,681 -3,58176 6 0,69 0,667  0,721 -3,20272 7 0,703 0,77 0,736 -2,67650 8 0,804 0,843  0,795 -1,79587 9 0,887 0,93 0,965 -0,67081 Max -0,67081 Min -7,81469
Dari  tabel  3  diatas  didapat  nilai  S/N  rasio terbesar   pada   kombinasi   ke   9   dengan    nilai -0,67081.  Dengan  karakteristik  yang  dipilih  yaitu larger the better  maka  kombinasi ke 9  merupakan kombinasi yang paling baik.

## 3. Kombinasi variasi optimal
Nilai  yang  paling  optimal  didapatkan  dari perhitungan nilai rata-rata tiap level. Nilai rata-rata tertinggi  merupakan  nilai  yang  paling  optimal pada  parameter  yang  digunakan.  Berikut  nilai yang paling optimal :
a. Kecepatan Torch : 475 mm/min
b. Tekanan Oksigen : 7,5 Kg/cm 2
c. Jarak Nozzle : 6 mm
y
Gambar 2. Plot nilai  masing-masing level faktor
Dari gambar 2 diatas dapat ditarik kesimpulan bahwa :
1. Semakin  tinggi  kecepatan  maka  MRR yang dihasilkan semakin besar.
2. Semakin  besar  tekanan  oksigen  MRR yang dihasilkan semakin besar.
3. Jarak nozzle tidak berpengaruh signifikan terhadap MRR yang dihasilkan
4. ANOVA, Uji F, dan Persentase Kontribusi
ANOVA digunakan untuk mengetahui kontribusi  setiap  parameter  terhadap  keluaran yang diteliti. Hasil perhitungan ANOVA didapatkan  dari software Mini  Tab.  Tabel  4 menunjukkan hasil perhitungan ANOVA.
Tabel 4. Hasil Perhitungan ANOVA Sumber D K SS MS F hitung Kecepatan Torch 2 19,63 244,46 Tekanan 2 5,24 2,62 32,68 Oksigen Jarak 2 0,15 0,08 0,96 Nozzle Residual 2 0,16 0,0803 Total 8 44,75
Dapat  disimpulkan  pada  tabel  nilai Fhitung > F tabel maka  nilai  tersebut  mempunyai  pengaruh yang  signifikan.  Nilai  F tabel pada  penelitian  ini sebesar  19,00.  Dapat  dilihat  bahwa  kecepatan torch  dan  tekanan  oksigen  memiliki  pengaruh yang  signifikan  terhadap  nilai  material  removal rate.  Parameter  jarak  nozzle  tidak  memiliki pengaruh  yang  signifikan  terhadap  nilai  material removal rate.
Persen  kontribusi  dari  tiap  variabel  bebas yang  digunakan  pada  proses  otomasi  gas  cutting ini  terdapat  pada  tabel  5  di  bawah  ini  dengan contoh perhitungannya adalah sebagai berikut:
Tabel 5. Persen kontribusi tiap Variabel bebas
Simbol Variabel Bebas SS’ Ρ A Kecepatan Torch 39,109 87,39 % B Tekanan Oksigen 5,0794 10,35 % C Jarak Nozzle 0,0058 1,17 % R Residual 1,09 % Total 100% Dari  tabel  5  diatas  diketahui  bahwa  variabel kecepatan  torch  memiliki  pengaruh  terbesar terhadap variabel output dengan persen kontribibusi  87,39  %  kemudian  tekanan  oksigen 10,35 % dan jarak nozzle 1,17 %.

## 5. Pembahasan
a. Kecepatan Torch Semakin  tinggi  kecepatan  torch  maka  akan meningkatkan  hasil  produksi  gram  karena  panas yang  dihasilkan  dari  kecepatan  yang  semakin tinggi membuat daerah disekitar alur potong tidak mengalami  peleburan  sehingga  gram  yang dihasilkan  akan  terbuang  sempurna.  Berbeda dengan  jalur  potong  dengan  kecepatan  potong yang  rendah  membuat  daerah  disekitar  jalur potong  terjadi  peleburan  sehingga  gram  yang dihasilkan  tidak  terbuang  melainkan  meleleh  di bawah celah potongan.
b. Tekanan Oksigen Semakin besar tekanan oksigen yang digunakan  maka  suhu  api  yang  keluar  akan meningkat pula dimana hal ini akan mengoksidasi logam  yang  dipotong  sehinggah slag atau  lelehan logam  akan  dengan  mudah  untuk  dihilangkan dengan  oksigen  bertekanan  yang  keluar  dari bagian tengah lubang nozzle.
c. Jarak Nozzle
MRR  dengan  parameter  jarak  sejauh    8  mm terjadi  panas  lidah  api  yang  tidak  terdistribusi secara  merata.  Suhu  pada  ujung  lidah  api cenderung  lebih  rendah  daripada  daerah  sekitar ujung nozzle, sehingga semakin lebar jarak nozzle dengan  spesimen  panas  yang  diterima  spesimen untuk  pemotongan  lebih  rendah.  MRR  dengan parameter  jarak  sejauh  4  mm  terjadi  panas  yang terlalu  tinggi  sehingga  slag  yang  dihasilkan  tidak terbuang  secara  optimal  dikarenakan  menempel
pada  bagaian  bawah  spesimen.  MRR  dengan parameter jarak sejauh 6  mm  menghasilkan panas yang  diterima  logam  spesimen  untuk  proses pemotongan terjadi secara optimal.

## KESIMPULAN
Hasil  analisa  menggunakan  metode  taguchi mengenai  optimasi  proses  gas cutting didapatkan kesimpulan bahwa :
1. Pengaruh  parameter  kecepatan torch terhadap Material Removal Rate menghasilkan
pembuangan  gram  paling  besar  pada  level  3 dengan  besar  kecepatan  475  mm/min  dan persentase  kontribusi  sebesar  87,39  %, pengaruh  parameter  tekanan  oksigen  terhadap
Material Removal Rate
menghasilkan pembuangan  gram  paling  besar  pada  level  3 dengan  tekanan  sebesar  7,5  kg/cm 2 dan  besar persentase  kontribusi  sebesar  10,35  %, pengaruh  parameter  jarak nozzle terhadap
Material Removal Rate menghasilkan
pembuangan  gram  paling  besar  pada  level  2 dengan  jarak  6  mm  dan  besar  persentase kontribusi sebesar 1,17%.
2. Parameter  dengan  MRR  paling  optimal didapatkan  pada  kecepatan torch level  3 sebesar  475  mm/min,  tekanan  oksigen  pada level  3  sebesar  7,5  kg/cm 2 dan  jarak nozzle pada level 2 sebesar 6 mm.

## SARAN
Pada  penelitian  selanjutnya  untuk  proses pemotongan dilakukan selama proses berlangsung,  perlu  diteliti  juga  faktor-faktor  yang masih belum digunakan, agar diperoleh hasil yang lebih baik dari sebelumnya serta lebih diperbanyak lagi  variasi  respon  yang  diteliti  agar  hasil  yang diperoleh  bisa  lebih  baik  menggunakan  metode taguchi.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Akbar,  S.  F.,  Dan  B.  Kusharjanta.  2005. Pemotongan  Plat  Baja  Dengan  Gas  Cutting Machine. Mekanika 3
[2] Harish, M., Dan P. K. Babu. 2017. Analysis Of Oxy-Fuel Cutting Process Parameters Using Grey- Taguchi  Technique  For  Mild  Steel  Hre350. International  Journal  Of  Innovative  Technology And Research 5: 5777-5783
[3]  Patel,  M.  Ajay,  Dhaval  Shah,  Mudit Kothari.2015.  Design  and  Manufacturing  of Automated  Gas  Profile  Cutting  Machine  using PLC. International Journal for Scientific Research & Development 3: 2321-2613
[4] Ramakrishna, C. S., K.S.Raghuram, Dan B. A. Ben.  2018.  Process  Modelling  And  Simulation Analysis  Of  CNC  Oxy-Fuel  Cutting  Process  On
SA516  Grade  70  Carbon  Steel. Materials  Today: Proceedings 5 5: 7818–7827.
[5]  Sunny,  S.,  S.  Jayesh,  MRR  Optimizer  Group. 2015.  Optimization  of  Various  Gases  Cutting Process  By  Changing  Various  Parameters. International  Research  Journal  of  Engineering and Technology 2: 67-73
[6]  Zaenuri,  M.,  Dan  Murni.  2015.  Rancang Bangun Las Potong Portable ( Design Of Portable Welding Machine ). 1-5.