Diterbitkan Oleh : UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH METRO FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN

URBQ

ISSN (print version) : 2]01-6663 ISSN (onlinc version): 2477-2SOX

. p-ISSN . .'.: 2301-6663 ·.: . e-I&SN. : 2477-250X

.Halaman 118-245

Desember 2018 Nomor2

' [fuRnol

LEMBAR PENGESAHAN

Judul : Efek Pelumasan Metode Minimum Quantity Lubrication {MQL) terhadap Kualitas

Permukaan Benda Kerja Magnesium

Penulis

NIP

lnstansi

Publikasi

Penerbit

: Gusri A. Ibrahim, Achmad Yahya T. P., Robby Saputra

: 197108171998021 003; 19800205 2005011002; -

: Fakultas Teknik, Universitas Lampung

: Turbo Jurnal Program Studi Teknik Mesin

: ISSN 2301-6663

: Vol. 7 No. 2, Desember 2018

: Fakultas Teknik Univ. Muhammadiyah Metro

Bandar Lampung, 1 April 2019

Mengetahui,

Dekan Fakultas Teknik Penulis,

Gusri Akhyar Ibrahim. Ph.D

NIP 197108171998021 003

2C) 4 . 'l-C\t)

l8s f 1 /�riv ln /2o'f) )u, \\IA�

�

TURBO Vol. 7 No. 2 2018 Jumal Teknik Mcsin Univ. Muhammadiyah Metro

p-lSSN: 2301-6663, e-lSSN. 2477-250X URL: http://ojs.ummctro.ac. i d/index.php/turbo

EFEK PELUMASAN METODE MINIMUM QUANTITY LUBRICATION (MQL) TERHADAP KUALIT AS PERMUKAAN BENDA KERJA

MAGNESIUM

Gusri Akhyar lbrahim1, Achmad Yahya2, Robby Saputra3

Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Lampung Gedung H FT Lt. 2, Jin. Prof.Sumantri Brojonegoro No. 1, Bandar Lampung 35145

gusri.�khyar@eng.unila.ac.id, achmadyahya 123@yahoo.com, robbysaputra 123@yahoo.com

Abstrak Magnesium merupakan satu di antara bahan ringan yang banyak digunakan antaranya

di bidang otomotif, spore biornedik dan clektronik, karena memiliki sifat yang ringan dan tahan terhadap korosi. Narnun magnesium dikenal sebagai bahan logam yang rnudah tcrbakar, karena memiliki titik nyala yang rendah. Sehingga pada proses pemesinannya harus rnenggunakan cairan pendingin untuk menurunkan suhu pemotongan. Tujuan pcnelitian ini untuk mendapatkan pengaruh penambahan pelumas terhadap nilai kckasaran pennukaan atau kualitas pennukaan. Penelitian ini rnenggunakan beberapa jenis pelumas yaitu synthetic Oil, minyak kedelai, clan kelapa sawit yang akan dibandingkan tanpa rnenggunakan pelumas. Hasil pengujian pemesinan frais untuk rnendapatkan nilai kekasaran perm uk aan material magnesium AZ31 pada parameter kecepatan poiong pahat (Ve) 31,4, 40,82. dan 50,24 m/rnin. gerak makan (f) 0, 15 mm/rev, dan kedalaman potong I mm menggunakan pahat end 11/11/

berdiameter 10 mm. Kemudian dilakukan uji kekasaran pada permukaan benda kerja tersebut. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai kekasaran minimum 1,147 urn dicapai dengan menggunakan rninyak kelapa sawit dimana hasil tersebut lebih rendah dibandingkan deugan nilai kekasaran maksimum 5,925 urn. Pelumasan menggunakan minyak synthetic oil dan minyak kedelai pada pernesinan frais tidak mcmberikan pengaruh yang besar. Kesulitan bahan pelumas sampai pada area kontakjuga mengurangi efektifitas pelumasannya.

Kata kunci: Kekasaran permukaan, magnesium AZ3 J, MQL.

LATAR BELAKANG Magnesium dan paduannya adalah

material yang mana semakin hari semakin banyak digunakan= karena paduan magnesium mempunyai kelebihan dibandingkan dengan logam ringan lainnya. Magnesium termasuk unsur yang berlirnpah di permukaan bumi, yang mana diperkirakan ada sekitar 2 % terdapat pada kulit burni dan terlarut di dalam air laut dengan konsentrasi rata-rata 0, 13%. Magnesium diternukan dalam 60 jenis mineral, di antaranya yang utama adalah dalam bcntuk dolomit, magnesit, dan carnalit, yang biasa dijadikan produk komersial [!J.

133

Paduan magnesium dan magnesium mumi rnemiliki sifat yang ringan, mudah terbakar dan rnudah bereaksi dengan logam lain. Magnesium tidak cukup kuat dalarn bentuk yang murni, sehingga magnesium perlu dipadukan dengan berbagai elemcn lain untuk rnendapatkan sifat yang lebih baik, terutama kekuatan untuk rasio berat yang tinggi. Salah saru sifat magnesium yang paling dominan adalah sangat mudah beroksidasi dengan cepar (pyrorh11nt J. sehingga adanya resiko kebakaran yang mungkin terjadi [2].

Beberapa penggunaan paduan magnesium yang banyak diternukan adalah di bidang industi antara lain adalah di bidang otomotif, pembuatan pesawat terbang, elektronik [ 3 l Di antaranya adalah

·-fe·-·--·=·--·-· -----'""-··-··d,,,..._ .... _

a ., a

untuk rnelapisi bahan-bahan yang !crbual dari besi clan baja sebagai bahan pehndu1�g terhadap korosi, serta komponcn el�ktro�11k karena magnesium mempunyai sifat peughantar yang baik (good conductiv�ly). Salah satu penggunaan paduan magnesium yang digunakan bidang otomoti_f adalah sebagai bahan untuk blok mcsm, yang memerlukan sifat ringan dan penghantar panas yang baik, tahan terhadap tcmperat�ir tinggi clan kekuatan yang baik menjadikannya banyak digunakan [2]. .

Magnesium digunakan sebagai bahan tahan api dalam lapisan dapur api untuk mcnghasilkan logarn (best dan baja, logam nonferrous), kaca, dan . semen: Dengan kcpadatan hanya dua pcrtrga dari aluminium, magnesium memiliki banyak aplikasi dikarenakan bcrat dari magnesiun� yang ri ngan, sepcrti dalam konstr�1ks1 pesawal tcrbang clan rudal. Magnesium sendiri juga memiliki banyak kegunaan kirnia dau sifat metalurgi yang baik, sehingga membuatnya sesuai untuk berbagai aplikasi non-struktural lainnya.

Perbedaan aluminium dan magnesium ialah magnesium memiliki permukaan yang keropos yang disebabkan oleh serangan kelembaban udara karcna oxid film yang terbcntuk pada pcrmukaan magnesium ini hanya marnpu rnelindunginya dari udara yang kenng. Unsur air dan garam pada kelernbaban udara sangat mempengaruhi ketahanan lapisan oxid pada magnesium dalam melindunginya dari gangguan korosi. Untuk itu benda kerja yang menggunakan bahan magnesium ini diperlukan lapisan tambahan perlindungan seperti cat atau meni. Magnesium memiliki perbedaan dengan logam-logam lain termasuk dengan aluminium, besi tembaga dan nikel yaitu pada sifar pcngerjaannya dimana magnesium rnemiliki struktur yang berada di dalam kisi hexagonal schingga tidak mudah terjadi slip.

-------

Tabel I. s, at 151 111 aanesi um

Sifat Fisik Magnesium Paduan

Tilik cair, K 922 K

Titik didih, K 1380 K Energi ionisasi I 738 kJ/mol Energi ionisasi I I 1450 k.l/mol Kerapatan massa 1,74 g/cnr' (p)

Jari-jari atom 1,60 A Kapasitas panas 1,02 J/gK Potcnsial ionisasi 7,646 Volt Konduktivitas kalor 156 W/mK

Entalpi pcnguapan 127,6 kJ/mol Entalpi 8 95 k.l/11101 pcm bentukan ..

Hal-hal yang perlu dihindari dalam pemesinan magnesium yairu resiko kebakaran dan pernbentukan Built-up l:"dp:e (13UE). Magnesium dapat terbakar jika proses pcmcsinan mcncapai suhu lelchnya. Dalam pemesinan magnesium, api sangat mungkin terjadi jika geram tipis atau halus dengan pcrbandingan luas pcrmukaan tcrhadap volume yang tinggi dihasilkan dan dibiarkan menumpuk.

Pcmbcntukan magnesium dengan pemesinan sering kali memerluka_n perhatian yang khusus, karena pada akhir pcmotongan sering kali terjadi kcgosongan (hangus) yang mcngakibatkan sisa pcmotongan menjadi mudah terbakar, hal ini disebabkan olch terjadinya gcsekan selama pcmotongan, untuk itu kctajaman alat potong ini harus diperhatikan, serta mcnyediakan pcralatan pemadam kebakaran yang scsua: yaitu dry-fire ext mgutsher [ 4 l.

\;f111u1111111 Q11a11111y /.11bncat1011 (MOL) dapat didefinisikan sebagai media suplai pelumasan dalam bentuk aerosol. MQL adalah teknologi terbaru dalam

l yang berg:una untuk pcmesmai mcndapatkan keunggulan dalam kcselamata11 lingkungan dan ckonorni, dengan mcngurangi penggunaan coo/on/

TURBO p-lSSN: 2301-6663, e-lSSN 2447-2SOX Vol. 7 No 2 2018 134

31,4 40,82 50,24 Kecepa tan Po tong

Gambar l. Grafik pengaruh kecepatan potong (Ve) terhadap nilai kekasaran

perm u kaa n

Minyc1k \ynll'li< Oil

T.rnpa Pplu1n,1� ' 4 12

�}

� ;.,; 0

Tabel 2 menunjukkan penggunaan minyak kelapa sawit memiliki basil yang lebih baik dibandingkan dengan ketiga metode pelumasan yang lainnya dikarenakan minyak kelapa sawit mcmiliki nilai viskositas dan indeks viskositas yang lebih tinggi dibancling synthetic oil clan minyak kedelai. -. 8 � ?; b

'C asaran 1 oermu caa a an z Kccepa Gerak Kedal Ra

Mctodc tan Maka aman N Po ton pcluma Po tong 11 R.-1111- 0 s san (m/mnl (mm/ rat a

) rev) (111111)

l Tan pa 31.4 0.15 I 4.4925 � 2 Peluma 40.82 0.15 l 2.7725 � ··- 3 s 50.24 0.15 I 2.J 15

4 Minyak 31.-1 0.15 I 5.925 f--- --

5 syntetic 40,82 0.15 I 4.37 '--- Oil 6 50.24 O, l 5 I J.69

7 31...J 0, 15 I 5.167:i ,_ Minyak 8 40.82 0,15 I 2,91.5 ,_ Kcdclai -- 9 50.24 0.15 I 2.3 .,

I 31.4 �

0.15 I L(,15

l Minyak -·

.J_ kclapa 40.82 0.15 I l.1475

I sawit

2 50.24 0.15 l 1.25 --

kekasaran permukaan (Ra) nununum sebesar I, 1475 pm pada keceparan potong (Ve) 40,82 m/menit pada percobaan kcdua yang didapatkan dari metode pemberian pelurnas minyak kelapa sawit dan nilai Ra maksimum sebesar 5,925 �u11 pada kecepatan potong 31,4 m/menit menggunakan synthetic oil.

Tabel 2. Data hasil peugukuran nilai nilai kk k Rd R lVIETODE PENELITIAN

BASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil yang didapatkan pada berbagai metode peluamsan, menghasilkan nilai kekasaran permukaan yang beragam atau belch dikarakan bahwa nilai kekasaran random scpanjang proses pemotongan. Berikut akan diberikan data hasil pengukuran 111 lai kekasaran perm ukaan pada Tabel 2.

Tabel 2 merupakan hasil pengujian yang menunjukkan masing-masing nilai kekasaran permukaan dari keempat mctodc pelumasan yang digunakan, adapun nilai

Paduan Magnesium AZ3 I yang sebelumnya berbcntuk balok memanjang dilakukan pemotongan menggunakan mesin gergaji bolak-balik dengan kctebalan yang telab ditentukan. Ketika akan melakukan pengujian benda kerja menggunakan mesin CNC milling maka paduan magnesium AZ3 I harus dicekam agar selarna pengujian benda kerja stabil.

Melctakkkan mesin CHEN YfNG Type CEN O I dekat dengan mesin CNC milling; agar ujung spray dari mesin CHEN Y[NG sebagai pembuat MQL dapat langsung menuju kontak antara pahat dengan paduan magnesium. Setclah mesin di set-up, rnaka proses pengefraisan material magnesium AZ3 J dapat dilakukan menggunakan cairan pendingin. Pelaksanaan penelitian ini dilakukan untuk mendapatkan nilai kekasaran pada pennukaan benda kerja menggunakan surface roughness tester. Pada proses permesinan ini menggunakan pahat HSS berdiameter 19 mm untuk semua parameter pemesinan yang digunakan,

lubricant clalam peruesinan. Dalam MQL, sejurnlah kecil aliran lubricant digunakan clengan debit 50-500 ml/h. Metoda suplai di MQL ada dua macarn, yaitu External MQI, supply dan Internal M(JJ, supply. MQL mengandung campuran udara bertekanan dan tetesan mikro minyak yang ditembakkan langsung antara alat clan chip.

135 TURBO p-lSSN: 2301-6663, e-lSSN· 2447-250X Vol. 7 No. 2. 2018

antara

Gambar J Perbandingan profil pcrmukaan benda kerja dengan kecepatan potong dan nilai kekasaran (Ra), (a) tanpa pclumas, (b) synthetic oil, (c) minyak

maka scmakin kecil kekasaran permukaau yang dihasilkan [9].

Pada saat suhu pemotongan yang tinggi minyak kclapa sawit mampu mempcrtahaukan viskositasnya schingga mampu mcmbcrikan lapisan pclumas yang lcbih baik pada suhu potong yang tinggi dibanding minyak kcdelai dan minyak synthetic oil. Dalam penelitian ini, sistcm MQL menggunakan minyak kedelai tidak dapat berfungsi dcngan baik schingga tidak membcrikan efek pcrubahan terhadap kualitas nilai kekasaran permukaan. I Ia] ini mungkin dikarena olch partikcl Iluida tidak

Kt . .-'..;pa Stiw.t

Kedelai T •nv• Svntctic l>l'!Ulfl,"b oil

;\lete>de Pelnmasau

0

Gambar 2. Grafik pengaruh metode pelumasan terhadap nilai kekasaran

pcrmukaan

Gambar 2 menunjukkan keceuderungan bahwa nilai kekasaran permukaan menggunakan minyak kelapa sawit lebih rendah dibandingkan dengan minyak synthetic oil, minyak kedelai dan tanpa rncnggunakan pclumas, Terlihat bahwa nilai kekasaran scmakin rendah untuk setiap peningkatan keccpatan potong yang digunakan. Sehingga dikatakan bahwa scmakin bcsar kccepatan potong

Garn bar I mcrupakan grafik yang menunjukan bahwa kecepatan potong yang semakin tinggi akan bcrdampak pada penurunan rasio uilai kekasaran permukaan. Hal ini karena dcngan semakin tinggi putaran spindcl, maka nilai kekasaran permukaan akan semakin rendah [5]. Kcccpatan potong yang scmakin tinggi akan berdampak pada pcnurunan rasio pemampatan gerarn, karcna kecepatan potong yang tinggi justru akan menuruukan gaya pcmotongan. Meuurunnya gaya pemotongan akan berpengaruh tcrhadap pcnurunan luas pcnampang bidang gcscr [6].

Pada Gambar menunjukkan bahwa nilai kckasaran permukaan dcngan metode tanpa rnenggunakan pelumas mendapatkan basil yang lebih baik dibandingkan dengan menggunakan minyak synthetic oil dan minyak kedelai karena scrnakin kccil kekasaran pcnnukaan semakin rnerata pcnyebaran pelumasan (7,8].

(1

g n

Ll1

lg ia ,a

ilai

um rng iua ian Ra ida :nit

TURBO p-lSSN· 2301-6663, c-lSSN· 24'17-250X Vol. 7 No 2 2018 I 'l6

kedclai, (cl) minyak kelapa sawit. Dari gambar 3 di atas dapat kita lihat bahwa profil permukaan bcnda kcrja berbcda­ beda, pada Garnbar 3(a) profil permukaan memperlihatkan jarak antar alur hasil pemesinan yaitu sebesar 0)82 mm. Pada Garnbar 3(b) profil permukaan mcmpcrl ihatkan jarak an tar alur basil pemesinan yaitu sebesar 0,423 mm, nilai tersebur paling bcsar dibandingkan metodc pelumasan yang digunakan Pada Gamba: 3(c) profil perrnukaan memperlihatkan jarak antar alur hasil pcmcsinan yaitu sebcsar 0)67 mm. Pada Gambar 3(d) profit permukaan mempcrlihatkan jarak antar alur hasil pcrnesinan yaitu scbesar 0,293 mm.

Dapat dilihat pada Gambar 3 profil permukaan hasil pcrmukaan bahwa merode pelumasan yang diberikan saat proses pemesinan terhadap nilai kekasaran permukaan sangat berpengaruh, hal ini disebabkan karena tidak adanya pclumasan ataupun pendinginan pada area kontak antara pa hat dengan bcnda kerja L 8, I I [. Berdasarkan hasil pcngujian dipilih minyak kedelai, minyak jagung dan minyak kelapa sawit sebagai minyak nabati yang akan diuji kemampuannya sebagai lubricant allcrnatif MQL [8]. Dc11ga11 adauya pendinginan MQL juga dapat mcmbuang geram yang terbcntuk sehingga ridak merusak pcrmukaan bcnda hasil proses pengefraisan. Schingga apabila mengacu pada proses pemesiuan yang ramah lingkungan (green machuungleco­ machining) clan cfisicnsi proses pcmesinan.

Minyak nabati tidak beracun bagi lingkungan dan tidak menghasilkan penyakit organik signifikan dan efck keracunan, tidak terdapatnya tanda-tanda dan gcjala buruk bagi manusia akibat kabut minyak nabati.

-- �_ } --T-·-, ., ·-·

1 �' t� , _! - - 1_ • ___._

Gambar 4. Perbandingan ukuran chip dari proses permesinan, (a) tanpa pclumasan,

(b) MQL.

Dari Gambar 4 di alas menunjukkan perbedaan lebar dari bentuk geram (chip) hasil pemesinan, bcntuk geram dalam proses mil/mg iersebut dipengaruhi oleh jcnis benda kcrja kecepatan spindel clan kedalaman potong. Dal am proses pcngefraisan, pahat memiliki peran yang sangal penting. Untuk itu umur pahat mcnjadi masalah yang harus diperhatikan. Pada pemesinan kccepatan tinggi kcausan yang dominan disebabkan karena proses difusi, oksidasi, dau deformasi plastik. Proses difusi disebabkan karena adanya pelekatan antara material bcnda kerja dan pa hat di bawah tckanan dan tcm peratur yang tinggi serta adanya aliran geram relatif terhadap pa hat f 12 J.

Geram discontinous tcrdiri dari bcberapa tipe berdasarkan ukuran radiusnya. Makin besar radius kurva dari gcram, maka makin besar pula gaya yang dibutuhkan dalam proses permesinan karena bidang kontak antara pahat clan gcram scmakin besar. Peningkatan putaran akan mcningkatkan laju penghasilan geram (matenal removal rate). Karena daya pemotongan bcrbanding langsung dengan laju penghasilan gcram, rnaka pcningkatan laju penghasilan gcram akan meningkatkan daya pcmotongan l 13]. Minyak kelapa sawit memiliki nilai viskositas dan indek viskositas ym1g lebih tinggi dibanding minyak kedelai sehingga menghasilkan nilai gesek yang lebih rendah dibanc.ling minyak kedelai.

Kondisi pahat menjadi hat yang lebih dipertimbangkan, karena kalau pahal mcngalami keausan j11stru akan

U7 TURBO p-lSSJ\ 2301-6663, c-lSSN· 2447-250X Vol 7 No 2. 20 I &

[7].

keausan pahat dan kekasaran pcrmukaan benda kcrja AISI 4340. Jurnal Teknologi Univcrsitas Gadjah Mada.

l9J. Gusri, A I. (2016) Analisa rulai kekasaran pcnn ukaan magnesium yang difreis dalam kondisi tersuplai udara dingin. Presiding Seminar Nasional Universitas l 7 Agustus .J 5. Jakarta. Indonesia.

14].

AZ3 I meggunakan Metode Taguchi, JurnaJ Teknik Mesin Indonesia, Vol. 12, No. 1, pg. 29-35

Ansyori, A., (2015). Pengaruh kccepatan potong dan makan terhadap umur pahat pada pcmesman frais paduan magnesium dengan proses demcsinan kering. Jumal Mechanical. Vol. 6, No. I. pp. 28-35.

Yadi. M., (2009). Analisa pengaruh putaran spindcl dan kccepatan makan terhadap kekasaran permukaan baja SCM4 pada proses milling. Sidoarjo ..

S11dia1110. B., (:J 15). Aus pahat potong dan struktur mikro magnesium AZJ I pada kondisi pengefraisan kcring Uni versitas Lampung. Bandar Lampung

Ghugc, N. C., (2012). Minimum quantity lubrication. [OSR Journal of Engineering Vol. 2878-87 l 9 PP 55-60.

(8J. Basuki, B., (2014). Pengaruh mctode minimum lubrication

110] Kauppincn. V., (2002). Environmentally reducing of coolant in 111 et al cu It i 11 g. proceedings Universitys Days 8th International

!6].

REFERENSI [1]. Ibrahim, G. A., (2015). ldentifikasi

nilai kekasaran pennukaan pada pernesman paduan magnesium. Jumal Mechanical, Teknik Mesin Universitas Lampung.

[2]. Ibrahim, G.A., Harun, S., I lamru, A., 2016, Surface roughness values of magnesium alloy AZ3 I when turning by using rotary cutting tool, TI1e 2rd International Conference on Science, Technology and Interdisciplinary Research, Universitas Larnpung, Bandar Lampung, Indonesia.

[3]. Ibrahim, G.A, lskandar, J., Hamm. A., Lestari, S.M.P. (2017). Analisa keausan pahat pada pemesinan bor magnesium

menyebabkan timbulnya beberapa kerugian antara lain gaya pemotongan akan naik, kualitas pennukaan bcnda kerja menurun/tidak halus, dan perubahan dimensi produk.

KESIMPULAN Adapun kesimpulan yang dapat

diambil dari hasil pcnelitian ini adalah : 1. Nilai kekasaran minimum didapatkan

pada parameter kecepatan potong (Ve) 40,82 urn dengan gerak makan 0, 15 nun/rev dan kedalarnan potong 0,1 mm menggunakan minyak kelapa sawit yaitu sebesar 1,1475 urn, sedangkan nilai kekasaran maksimum didapatkan pada parameter kecepatan potong (Ve) 31,4 urn dengan gerak makan 0, 15 mm/rev dan kedalaman potong 0.1 mm menggunakan minyak kedelai yaitu sebesar 5,925 um

2. Minyak kcdelai, minyak jagung Jan minyak kclapa sawit dapat drgunakan sebagai scbagai lubricant alternatif dalam proses pemesinan, terutama menggunakan metode pelumasan berkwantitas minimum atau MQL.

1

n

) :,

'fl

,.

.r

!S

1g at 1. 11

n

TURBO p-ISSN 2301-6663, c-lSSN· 7447-250X Vol 7 No 2 2018 138

Conference, Helsinki University of Technology

[11). Harun, S., (2009). Cutting Temperature measurement in turning with actively driven rotary tool. Key Engineering Materials Vols. 389-390, pp. 138-14.

[12]. Sugiarto, B.,· (2015). Pengaruh parameter permesinan pada proses milling dengan pendinginan fluida alami (cold natural fluid) terhadap kekasaran pennukaan baja ST 42. STT Wiworotomo. Purwokerto.

[ 13]. llarun, S., (2012). Peningkatan produkti fitas dan pengendalian suhu pcngapian pernesinan magnesium dengan sistcm pahat putar (rotary tool system) dan pendingin udara (air cooling). Universitas Lampung. Bandar Lampung.

------------------------·----- - - 139 TURBO p-ISSN: 2301-6663, e-ISSN: 2447-2SOX Vol 7 No 2 2018