## PENGARUH KECEPATAN PEMOTONGAN DAN KETEBALAN BAHAN TERHADAP KEKERASAN DAN KEKASARAN PERMUKAAN BAJA AISI 1045 MENGGUNAKAN CNC PLASMA ARC CUTTING
Ami Rima Rahmawati 1 , Samsudin Anis 2 , Rusiyanto 3 1,2,3 Pendidikan Teknik Mesin, Universitas Negeri Semarang e-mail: rima11056@gmail.com

## ABSTRACT
This experimental  study  aims  to  determine  the  effect  of  cutting  speed  and  material  thickness  on  the surface  hardness  and  roughness  resulting  from  the  cutting  of  AISI-1045  steel  using  CNC  Plasma  Arc  Cutting. The data analysis technique being used was descriptive statistics. The variables of cutting the AISI-1045 steel for the  cutting  speeds  are  75  mm/min,  100  mm/min,  and  125  mm/min.  The  variables  for  material  thickness  are  5 mm, 9 mm, and 13 mm. The experiment carried out were hardness test using Micro-hardness Tester M800 and roughness  test  using  Surfcorder  SE-1700.  The  results  show  that  the  lower  the  cutting  speed,  the  higher  the surface  hardness  and  roughness  value,  and  vice  versa.  The  great  thickness  of  the  material,  the  hardness produced  and  the  roughness  value  is  higher.  When  the  cutting  speed  and  thickness  of  the  material  value  are high, the workpiece cannot be cut off. The lowest hardness and surface roughness values  were 261.33 HV and 10.3  µm,  respectively,  using  a  cutting  speed  of  125  mm/min  and  the  material  thickness  of  5  mm.  The  highest hardness value is 319.66 HV, using a cutting speed of 75 mm/min and material thickness of 13 mm. The highest surface  roughness  value  is  26.8  µm,  which  were  obtained  using  a  cutting  speed  of  75  mm/min  and  material thickness of 9 mm.
Keywords : AISI-1045 steel, cutting speed, material thickness, hardness, surface roughness

## ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh kecepatan pemotongan dan ketebalan bahan terhadap kekerasan dan kekasaran permukaan hasil pemotongan baja AISI-1045 menggunakan CNC Plasma Arc Cutting. Penelitian  ini  menggunakan  metode  eksperimen  dan  teknik  analisis  data  yang  digunakan  adalah  statistika deskriptif  pada  pemotongan  baja  AISI-1045  dengan  kecepatan  pemotongan  75  mm/min,  100  mm/min,  125 mm/min dan tebal bahan 5 mm, 9 mm, dan 13 mm. Pengujian kekerasan dilakukan menggunakan microhardness terster M800  dan  pengujian  kekasaran  dilakukan  menggunakan Surfcorder  SE- 1700.  Hasil  penelitian menunjukkan  bahwa  semakin  rendah  kecepatan  pemotongan  maka  nilai  kekerasan  semakin  tinggi  dan  nilai kekasaran  permukaan  semakin  tinggi  atau  sebaliknya.  Semakin  besar  ketebalan  bahan  yang  digunakan  maka nilai  kekerasan  yang  dihasilkan  semakin  tinggi  dan  nilai  kekasaran  semakin  tinggi  atau  sebaliknya.  Semakin tinggi  kecepatan  pemotongan  dan  ketebalan  bahan,  benda  kerja  tidak  dapat  terpotong.  Nilai  kekerasan  dan kekasaran permukaan paling rendah yaitu 261,33 HV dan 10,3 µm dengan kecepatan pemotongan 125 mm/min dan ketebalan bahan 5 mm. Nilai kekerasan yang paling tinggi yaitu 319,66 HV dengan menggunakan kecepatan pemotongan 75 mm/min dan ketebalan bahan 13 mm dan nilai kekasaran permukaan paling tinggi yaitu 26,8 µm dengan kecepatan pemotongan 75 mm/min dan ketebalan bahan 9 mm.
Kata kunci : baja AISI-1045, kecepatan pemotongan, ketebalan bahan, kekerasan, kekasaran permukaan

## PENDAHULUAN
Pemotongan  suatu  material  merupakan prosedur  pertama  di  mana  berbagai  metode pemotongan  dapat  digunakan  tergantung  pada kebutuhannya,  misalnya  seperti  kapasitas pemotongan, kualitas permukaan, jenis
material yang dipotong, kemampuan operasinya, efesiensi biaya, dan faktor
keamanannya.  Pemotongan  material  dapat dilakukan oleh tenaga mekanis dengan metode pemotongan seperti pengguntingan dan penggergajian,  serta  sumber  panas  temperatur tinggi  menggunakan  metode  pemotongan dengan  gas  dan  mesin  potong  busur  plasma (Heri Sunaryo, 2008).
Saat ini, di Industri kontruksi berkembang  teknik  pemotongan  material
Volume 4 Nomor 2 Oktober 2019 Hal 93-98
ISSN 2598-392X (media cetak)
https://journal.uny.ac.id/index.php/dynamika/issue/view/1751
menggunakan  sumber  panas  temperatur  tinggi salah  satunya  menggunakan  mesin  potong busur plasma atau biasa disebut dengan plasma arc  cutting (PAC).  Al  Antoni  Akhmad  (2009: 51-56) memaparkan bahwa plasma arc cutting (PAC)  merupakan  metode  pemotongan  logam yang digunakan untuk mempermudah pengerjaan  dengan  memanfaatkan  gas  yang terionisasi  dan  dialirkan  dengan  suhu  yang sangat tinggi yang digunakan untuk memotong berbajai  jenis  material  seperti stainless  steel, mangan  steel,  alloy  titanium ,  tembaga, magnesium, alumunium, paduan besi, dan baja (Patel,  B.  Sagar,  K.  T.  Vyas,  2017:  87-93). Keuntungan dari metode pemotongan menggunakan plasma  arc  cutting yaitu  waktu yang efisien, biaya yang rendah dan kemungkinan  memotong  bahan  yang  lebih tebal (kurang lebih 150 mm). Sedangkan untuk kelemahannya  yakni  sangat  tinggi  tingkat kebisingannya,  resiko  sengatan  listrik,  radiasi plasma  yang tinggi,  dan  besarnya jumlah  asap dan  gas  (Koczylas,  Agnieszka,  Z.  Kazimierz, 2015: 78-82).
Penelitian  tentang  proses  pemotongan arc plasma  yang  dilakukan  oleh  Salonitis,  K. &  S.  Vatousianos  (2012)  dilakukan  untuk mengidentifikasi parameter proses pemotongan,  yakni  kecepatan  potong,  arus pemotongan,  tekanan  gas  plasma  dan  jarak torch .
Penelitian lainnya dilakukan oleh
Bhuvenesh,  R.,  M.  S.  Abdul  Manan,  M.  H. Norizaman  (2012)  tentang  pemotongan  logam menggunakan plasma  arc cutting ditinjau  dari kekasaran  permukaan  dan  efek  MRR  pada mesin plasma  arc  cutting .  Berdasarkan penelitian  yang  telah  dilakukan  diketahui bahwa peneliti melakukan percobaan sebanyak 9 dengan 2 variasi ketebalan bahan yaitu 3 mm dan  6  mm  di  mana  penelitian  ini  memberikan hasil  bahwa  nilai Surface  Roughness (SR) berbanding  terbalik  dengan  nilai Material Removal  Rat e  (MRR).  Maksudnya  adalah semakin  besar  nilai  MRR  maka  kekasaran permukaan    atau  SR  semakin  kecil  dan sebaliknya.
Pemotongan baja sudah banyak dilakukan  di  dunia  industri,  pada  pemotongan logam harus memperhatikan kualitas dari hasil pemotongan.  Kualitas  Pemotongan  logam dengan plasma  arc  cutting dapat  dilihat  dari beberapa faktor yaitu kedataran, ketegaklurusan,  pelelehan sisi teratas,  material yang harus terbuang, dan kekasaran permukaan  (Heri  Sunaryo,  2008).  Pada pemotongan  logam  menggunakan plasma  arc cutting akan  menimbulkan  perubahan  struktur logam yang diakibatkan oleh terjadinya proses pemanasan  pada  pemotongan  logam  berupa kekerasan  yang  dipengaruhi  oleh  beberapa faktor  misalnya  bentuk, angle  tourch dan ukuran welding  torch, kecepatan  pemotongan, gas orifice yang  digunakan,  intentensitas  dari nyala  pemanasan,  dan    kondisi  logam  yang dipotong.

## METODE
Penelitian  ini  menggunakan  metode eksperimen.  Penelitian  ini  dilakukan  untuk mengetahui pengaruh variasi kecepatan pemotongan  dan  ketebalan  bahan  terhadap kekerasan  material  dan  kekasaran  permukaan pada pemotongan baja AISI 1045 menggunakan CNC plasma arc cutting.

## Gambar 1. Diagram Alir Penelitian
Sebelum  melakukan  pemotongan  bahan menggunakan plasma  arc  cutting, terlebih dahulu  menyiapkan  alat  dan  bahan  serta menentukan parameter yang akan digunakan.
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah pelat baja AISI 1045 dengan variasi ketebalan  5  mm,  9  mm,  dan  13  mm. Spesifikasi  dari  plat  baja  AISI  1045  sebagai berikut:
1. Baja  AISI  1045  termasuk medium  steel carbon
2. Memiliki kandungan karbon 0,51 karbon
3. Memiliki kekerasan ≤190 HV
Alat  yang  digunakan  dalam  penelitian ini  diantaranya  las  plasma  redbo  cut  40A dengan  kapasitas  mampu  untuk  memotong carbon  steel,  stainless  steel,  low-alloy  steel dengan ketebalan 0.5-12 mm serta mesin CNC plasma arc cutiing .
Variasi  kecepatan  pemotongan  yang digunakan  adalah  75  mm/min,  100  mm/min, dan  125  mm/min.  Sedangkan  ketebalan  pelat baja  AISI  1045  yang  digunakan  yaitu  dengan tebal 5 mm, 9 mm, dan 13 mm.
Setelah  dilakukan  proses  pemotongan, proses  selanjutnya  yakni  menguji  pengaruh kecepatan  pemotongan  dan  ketebalan  bahan terhadap  kekerasan  dan  kekasaran  permukaan. Dimensi  spesimen  yang  diuji  pada  penelitian ini ditunjukkan pada gambar berikut.
Gambar 2. Titik Uji Kekerasan dan Kekasaran
Permukaan Pengujian
kekerasan dilakukan
menggunakan alat uji Vickers yaitu Microhardness  Tester M800  pada  daerah  haz yang sudah ditentukan pada  spesimen. Pengujian
dilakukan dengan cara
membandingkan  kekerasan raw  material
dengan material setelah dipotong menggunakan  CNC plasma  arc  cutting. Sedangkan  pengujian  kekasaran  permukaan dilakukan  menggunakan Surfcorder SE-1700 dengan  mencari  nilai  kekasaran  permukaan yang paling rendah dari proses cutting dengan masing-masing variabel yang sudah ditentukan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  pemotongan  baja  AISI  1045 disajikan pada gambar berikut.
Gambar 3. Hasil Pemotongan
Ketebalan 5 mm
Gambar 4.  Hasil Pemotongan Ketebalan 9 mm
Gambar 3 dan 4 merupakan pemotongan logam  dengan  ketebalam  5  mm  dan  9  mm menggunakan  kecepatan  75  mm/menit,  100 mm/menit,  dan  125  mm/menit.  Pemotongan pada  ketebalan  5  mm/menit  dan  9  mm/menit dapat  dipotong  mengunakan  CNC plasma  arc cutting.
Gambar 5.  Hasil permotongan ketebalan 13 mm Gambar 5 merupakan hasil
pemotongan  baja  AISI  1045  menggunakan CNC plasma  arc  cutting dengan  ketebalan  13 dan  variasi  kecepatan  75  mm/menit,  100 mm/menit,  dan  125  mm/menit.  Hasil  pada gambar  5  dapat  dilihat  bahwa  dengan ketebalan dan variasi kecepatan tersebut  maka bahan tidak dapat terpotong.
Berikut  adalah  data  hasil  pengukuran nilai  kekerasan  dari  pemotongan  baja  AISI 1045 menggunakan CNC Plasma Arc Cutting.

## Gambar 6. Grafik Hasil Pengukuran Kekerasan
Material Grafik  pada  Gambar  6  dapat  diketahui bahwa
nilai
kekerasan
spesimen dikelompokkan  berdasarkan  variasi  ketebalan bahan  yaitu  5  mm,  9  mm,  dan  13  mm.  Nilai kekerasan pada ketebalan bahan 5 mm dengan kecepatan  75  mm/menit  mendapat  nilai kekerasan  sebesar  294  HV,  nilai  kekerasan dengan  kecepatan  potong  100  mm/menit mendapat  nilai  kekerasan  sebesar  282,33  HV, dan  nilai  kekerasan  kecepatan  125  mm/menit mendapat  nilai  kekerasan  sebesar  261,33  HV. Nilai  kekerasan  pada  ketebalan  bahan  9  mm dengan kecepatan 75 mm/menit mendapat nilai
kekerasan  sebesar  316,66  HV,  nilai  kekerasan dengan  kecepatan  pemotongan  100  mm/menit mendapat nilai kekerasan sebesar 294 HV, dan nilai  kekerasan  kecepatan  pemotongan  125 mm/menit  mendapat  nilai  kekerasan  sebesar 263,33  HV.  Nilai  kekerasan  pada  ketebalan bahan 13  mm dengan kecepatan 75 mm/menit mendapat  nilai  kekerasan  sebesar  319,66  HV, nilai  kekerasan  dengan kecepatan  pemotongan 100  mm/menit  mendapat  nilai  kekerasan sebesar 299 HV, dan nilai kekerasan kecepatan pemotongan 125 mm/menit mendapatkan nilai kekerasan sebesar 287 HV.
Hasil pemotongan dengan variasi kecepatan  pemotongan  dan  ketebalan  bahan memiliki  nilai  kekerasan  yang  berbeda.  Nilai kekerasan  261,66  HV merupakan  nilai  yang paling  rendah  yaitu  dengan  menggunakan kecepatan  pemotongan  125  mm/menit  dan ketebalan  bahan  5  mm.  Sedangkan  nilai tertinggi  diperoleh  dari  hasil  pemotongan dengan kecepatan 75 mm/menit dan ketebalan bahan 13 mm yaitu sebesar 319,66 HV.
Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa ada perubahan yang signifikan nilai kekerasan material  sebelum  dipotong  dengan  material setelah  dipotong.  Sebelum  dipotong  nilai kekerasan material baja AISI 1045 yaitu ≤190 HV  dan  setelah  dipotong  menggunakan mengalami CNC plasma arc cutiing kekerasan mengalami perubahan yang signifikan.
Berikut  adalah  data  hasil  pengukuran nilai  kekasaran  permukaan  dari  pemotongan baja  AISI  1045  menggunakan  CNC Plasma Arc Cutting.
Gambar 7. Hasil Pengukuran Nilai Kekasaran Permukaan
Nilai kekasaran permukaan pada
ketebalan  5  mm  didapatkan  hasil  bahwa  nilai kekasaran pertama dengan kecepatan pemotongan  75  mm/menit  mendapatkan  nilai sebesar  25,85  µm,  nilai  kekasaran  permukaan dengan  kecepatan  pemotongan  100  mm/menit mendapatkan  nilai  sebesar  11,24  µm,  dan untuk  nilai  kekasaran  permukaan  pada kecepatan  125  mm/menit  mendapatkan  nilai sebesar  10,30  µm.  Nilai  kekasaran  permukaan pada  ketebalan  9  mm  didapatkan  hasil  bahwa nilai  kekasaran  dengan kecepatan  pemotongan 75  mm/menit  mendapatkan  nilai  sebesar  26,8 µm,  nilai  kekasaran  permukaan  dengan kecepatan pemotongan 100 mm/menit mendapatkan  nilai  sebesar  11,24  µm,  dan untuk  nilai  kekasaran  permukaan  pada kecepatan pemotongan 125 mm/menit mendapatkan  hasil  sebesar  10,30  µm.  Nilai kekasaran  permukaan  pada  ketebalan  13  mm tidak  dapat  diukur  kekasaran  permukaannya karena masing-masing spesimen tidak terpotong.
Nilai  kekasaran  permukaan  (Ra)  10,30 µm  merupakan  nilai  yang  paling  rendah  yaitu dengan  menggunakan  kecepatan  pemotongan 125  mm/menit  dan  ketebalan  bahan  5  mm. Sedangkan  nilai  tertinggi  sebesar  26,8  µm diperoleh  dari  hasil  pemotongan  dengan kecepatan 75 mm/menit dan ketebalan bahan 9 mm.  Pada  ketebalan  13  mm  hasil  dari pemotongan  menggunakan  CNC plasma  arc cutting pada masing-masing kecepatan pemotongan tidak dapat terpotong.
Hal  ini  menunjukkan  bahwa  kecepatan potong adalah faktor yang paling penting pada tingkat  kekasaran  permukaan  (Ozek,  C.,  C. Ulas,  U.  Engin,  2012).  Penelitian  ini  juga menunjukkan  bahwa  hasil  pemotongan  yang optimum dipengaruhi oleh penggunaan kecepatan  pemotongan  pada  ketebalan  yang tepat. Kualitas hasil pemotongan menggunakan plasma arc cutting dipengaruhi oleh kecepatan potong, tekanan gas, kekuatan nyala pemanasan  awal  ( preheating ),  jarak  antara  tip dengan material yang dipotong dan kebersihan
dari  tip,  diameter  plasma,  kemiringan tourch , jenis material, dan ketebalan material. Sedangkan kualitas hasil pemotongannya dapat dilihat  dari  ketegaklurusan,  pelelehan  sisi teratas, material yang harus terbuang, kedataran,  dan  kekasaran  permukaan  (Heri Sunaryo, 2008).

## SIMPULAN
Kesimpulan  yang  dapat  diambil  dari penelitian  ini  adalah  sebagai  berikut.  (1) Semakin  rendah  kecepatan  pemotongan  maka nilai  kekerasan  semakin  tinggi  dan  nilai kekasaran permukaan semakin tinggi. Semakin tinggi  kecepatan  pemotongan  yang  digunakan maka nilai kekerasan yang dihasilkan semakin rendah  dan  nilai  kekasaran  semakin  rendah, namun  semakin  tinggi  kecepatan  pemotongan benda kerja tidak dapat terpotong. (2) Semakin rendah  ketebalan  bahan  maka  nilai  kekerasan semakin rendah dan nilai kekasaran permukaan semakin  rendah.  Semakin  tinggi  ketebalan bahan  yang  digunakan  maka  nilai  kekerasan yang  dihasilkan  semakin  tinggi  dan  nilai kekasaran  semakin  tinggi,  namun  semakin tinggi ketebalan bahan benda kerja tidak dapat terpotong.

## DAFTAR RUJUKAN
Al  Antoni  Akhmad.  2009.  Pemesinan  Non Konvensional  Plasma  Arc  Cutting. Jurnal Rekayasa Mesin 9(2):51–56.
Bhuvenesh,  R.,  M.  S.  Abdul  Manan,  M.  H. Norizaman. 2012. The Study of Surface Roughness  and  MRR  of  Mild  Steel Using  Manual  Plasma  Arc  Cutting
Machining. Advanced Materials Research Vol 5(76):3–6.
Heri Sunaryo. 2008. Teknik Pengelasan Kapal . Jakarta:  Direktorat  Pembinaan  Sekolah Menengah Kejuruan.
Koczylas,  Agnieszka,  Z.  Kazimierz.  2015. Effect  of  Plasma  Cutting  Parameters Upon  Shapes  of  Bearing  Curve  of  C45 Steel  Surface. Advances  in  Science  and
Technology Research Journal 9(27):78– 82.
Ozek,  C.,  C.  Ulas,  U.  Engin.  2012.  Materials and  Manufacturing  Processes  A  Fuzzy Model for Predicting Surface Roughness in  Plasma  Arc  Cutting  of  AISI  4140
Steel  A  Fuzzy  Model  for  Predicting Surface  Roughness  in  Plasma  Arc Cutting  of  AISI  4140  Steel. Materials and Manufacturing Processes 27 (September 2014):37–41. Patel,  B.  Sagar,  K.  T.  Vyas.  2017.  Parametric
Investigation  of  Plasma  Arc  Cutting  on Aluminium  Alloy  6082. International Conference  on  Ideas,  Impact  and Innovation  in  Mechanical  Engineering
5:87–93.
Salonitis,  K.  &  S.  Vatousianos.  2012. Experimental Investigation of the Plasma  Arc  Cutting  Process. Procedia CIRP 3(1):287–292.