2. CUTTING
Definisi Pemotongan Logam (Metal Cutting)
Pemotongan Logam adalah suatu proses pemotongan atau lebih tepat disebut dengan
proses “perautan” logam dengan menggunakan sebuah pahat potong (cutting tool), yang
bertujuan untuk memperoleh bentuk-bentuk tertentu, toleransi, ataupun derajat kehalusan
permukaan (surface finished) dari benda kerja
Definisi Alat Potong Perkakas
Alat Potong Perkakas adalah suatu alat yang digunakan untuk memproses suatu benda kerja
untuk membetuk benda kerja tersebut sesuai dengan yang kita inginkan berdasarkan prosedur-
prosedur yang telah dibuat dan diteliti.
3. Material Alat Potong Logam
Sebelum kita menggunakan alat potong maka kita harus mengetahui dahulu bahan-
bahan atau material untuk membuat alat potong tersebut.
Faktor-faktor yang menentukan dalam pemilihan material alat potong :
1. Material atau bahan dari benda kerja/product.
2. Kualitas/kehalusan permukaan.
3. Kecepatan potong/Cutting Speed (Cs) yang dikehendaki.
4. Frekuensi penggunaan.
5. Harga.
4. Sifat Material Alat Potong
1. Keras / Hardness
Mampu mempertahankan kekerasannya dalam suhu pemotongan, sehingga tidak
deformasi.
2. Ulet / Toughness
Mampu menahan beban kejut akibat pemotongan maupun vibrasi.
3. Tahan aus / Wear resistance
Mampu digunakan pada umur pakainya sebelum terjadi kerusakan.
4. Tahan terhadap bahan kimia
Kemampuan untuk tidak bereaksi terhadap bahan-bahan kimia pada saat proses
pemotongan.
1. Keras / Hardness
Mampu mempertahankan kekerasannya dalam suhu pemotongan, sehingga tidak
deformasi.
2. Ulet / Toughness
Mampu menahan beban kejut akibat pemotongan maupun vibrasi.
3. Tahan aus / Wear resistance
Mampu digunakan pada umur pakainya sebelum terjadi kerusakan.
4. Tahan terhadap bahan kimia
Kemampuan untuk tidak bereaksi terhadap bahan-bahan kimia pada saat proses
pemotongan.
5. JENIS MATERIAL POTONG
Bahan Carbon
High Speed Steel /
HSS
Baja Paduan Alloy
tool steel
Carbide Alumina based
ceramic
INTAN
6. Bahan HSS (High Speed Steel )
Pada tahun 1900 FW. Taylor dan Maunsel White menemukan HSS (High Speed Steel) atau baja
kecepatan tinggi. Amstead (1977) menyempurnakan HSS dengan menambahkan tungsten 18% dan
chromium 5,5% ke dalam baja paduan. Komposisi HSS biasanya terdiri dari paduan besi dengan
karbon, tungsten, molybdenum, chromium dan vanadium bahkan kadang-kadang ada tambahan
cobalt (ASM International Vol. 16, 1997). HSS dikategorikan sebagai HSS konvensional dan HSS spesial.
HSS konvensional terdiri atas Molydenum HSS dan Tungsten HSS. Standar AISI dari HSS jenis ini adalah
M1, M2, M7, M10, T1 dan T2. Sedangkan HSS spesial antara lain terdiri atas Cobalt Added HSS, High
Vanadium HSS, High Hardness Co HSS, Cast HSS, Powder HSS dan Coated HSS (Rochim, 1993).
K Kandungan karbon : 0,70 % – 1,50 %. Penggunaan membuat alat-alat potong seperti drills, reamers,
countersinks, lathe tool bits dan milling cutters. Disebut High Speed Steel karena alat potong yang
dibuat dengan material tersebut dapat dioperasikan dua kali lebih cepat dibanding dengan carbon
steel. Sedangkan harga dari HSS besarnya dua sampai empat kali daripada carbon steel andungan
karbon : 0,70 % – 1,50 %. Penggunaan membuat alat-alat potong seperti drills, reamers, countersinks, lathe tool bits dan
milling cutters. Disebut High Speed Steel karena alat potong yang dibuat dengan material tersebut dapat
dioperasikan dua kali lebih cepat dibanding dengan carbon steel. Sedangkan harga dari HSS besarnya dua
sampai empat kali daripada carbon steel
7. Baja karbon (Plain Carbon Steel)
Pahat ini mempunyai kadar karbon (0,5 _ 0,7 %)kekerasan akan berkurang pada suhu ±
250° karena itu hanya untuk membubut kecepatan rendah,sehingga pahat ini jarang
digunakan
Baja Paduan (Alloy tool steel)
Baja paduan yang diklasifikasikan menurut kadar karbonnya dibagi menjadi:
•Low alloy steel, jika elemen paduannya ≤ 2,5 %
•Medium alloy steel, jika elemen paduannya 2,5 – 10 %
•High alloy steel, jika elemen paduannya > 10 %
•Baja jenis ini mengandung satu atau lebih logam-logam seperti nikel, chromium, manganese,
molybdenum, tungsten dan vanadium. Dengan menambahkan logam tersebut ke dalam baja
maka baja paduan tersebut akan merubah sifat-sifat mekanik dan kimianya seperti menjadi
lebih keras, kuat dan ulet bila dibandingkan
Baja
8. KARBIDA
Jenis karbida (Comented Carbides) merupakan bahan pahat yang
dibuat dengan cara menyinter (sintering) serbuk karbida (Nitrida,Oksida) dengan bahan pengikat yang
umumnya dari Cobalt (Co). dengan cara Carburizing masing-masing bahan dasar (serbuk) Tungsten
(Wolfram,W) Tintanium (Ti), Tantalum (Ta)dibuat menjadi karbida yang kemudian digiling (ball mill) dan
disaring. Salah satuatau campuaran serbuk karbida tersebut kemudian di campur dengan bahan
pengikat(Co) dan dicetak tekan dengan memakai bahan pelumas (lilin). Setelah itu dilakukan presintering
(1000°C pemanasan mula untuk menguapkan bahan pelumas) dankemudian sintering (1600°C) sehingga
bentuk keeping (sisipan) sebagai hasil proses cetak tekan ( Cold, atau HIP) akan menyusut menjadi sekitar
80% dari volume semula
9. KARBIDA
Jenis karbida yang “disemen” (Comented Carbides) merupakan bahan pahat yang
dibuat dengan cara menyinter (sintering) serbuk karbida (Nitrida,Oksida) dengan bahan pengikat yang
umumnya dari Cobalt (Co). dengan cara Carburizing masing-masing bahan dasar (serbuk) Tungsten
(Wolfram,W) Tintanium (Ti), Tantalum (Ta)dibuat menjadi karbida yang kemudian digiling (ball mill) dan
disaring. Salah satuatau campuaran serbuk karbida tersebut kemudian di campur dengan bahan
pengikat(Co) dan dicetak tekan dengan memakai bahan pelumas (lilin). Setelah itu
dilakukan presintering (1000°C pemanasan mula untuk menguapkan bahan pelumas) dankemudian
sintering (1600°C) sehingga bentuk keeping (sisipan) sebagai hasil prosescetak tekan ( Cold, atau HIP)
akan menyusut menjadi sekitar 80% dari volume semula
10. Pahat keramik
Dalam penelitian ini dua jenis bahan mata pahat digunakan yaitu mata pahatkarbida dan keramik. Mata pahat
karbida umumnya digunakan untuk melakukan pemotongan logam-
logam keras yang tidak mampu dipotong oleh pahat HSS,sedangkan pahat keramik memiliki sifat yang tahan
terhadap suhu tinggi dan memilikikekerasan yang tinggi sehingga mampu melakukan pemotongan logam keras
tanpamenggunakan cairan pendingin. Type mata pahat karbida yang digunakan berdasarkan standart ISO
yaitu TNMG 160408 dan TNGA 160408 untuk jenis mata pahat keramik
11. Intan (Diamond)
Intan digunakan pada pahat mata tunggal untuk pemotongan ringan danuntuk mengerjakan benda-benda
yang membutuhkan kecepatan tinggi (10 kali 20lebih cepat daripada pahat lain atau kecepatannya lebih dari
1000 m/menit)dan permukaannya yang sangat baik (kedalaman potong 0,02 - 0,06 mm).Sifatnya sangat keras,
rapuh, tahan aus tetapi harganya sangat mahal.Kekerasannya akan berkurang pada suhu 9000C (11730K).
Intan digunakanuntuk memotong benda kerja yang sulit dipotong dengan cutting tool yang lain, ataupun untuk
pemotongan ringan dengan kecepatan tinggi pada bahan yang lebih lunak
13. Mesin potong (cutting plate )
1. BUBUT
Suatu proses pemotongan logam atau benda kerja dengan cara
memutar benda kerja, kemudian disayatkan dengan alat potong
atau pahat potong yang bergerak.
Prinsip kerja pada mesin bubut adalah :
Poros spindel akan memutar benda kerja melalui
piringan pembawa sehingga memutar roda gigi pada poros
spindel. Melalui roda gigi penghubung, putaran akan
disampaikan ke roda gigi poros ulir. Oleh klem berulir, putaran
poros ulir tersebut diubah menjadi gerak translasi pada eretan
yang membawa pahat. Akibatnya pada benda kerja akan
terjadi sayatan oleh pahat yang bergerak tadi.
15. 2.FRAIS (MILLING)
Suatu proses untuk mengikis permukaan agar diperoleh
permukaan benda kerja menjadi rata dengan menggunakan
pisau atau cutter mesin frais.
Prinsip kerja mesin Frais :
Prinsip kerja mesin frais adalah alat potong berputar pada
spindel, kemudian benda kerja digerakan sesuai dengan
perintah yang di inginkan untuk membentuk profil sesuai
dengan gambar bentuk benda kerja tersebut. Disini terjadi 2
gerakan pada meja mesin yaitu melintang dan membujur.
Sedangkan spindel gerakannya hanya naik turun.
16. Alat alat potong pada mesin frais
a. Cutter Milling
Cutter milling digunakan untuk proses milling
seperti kontur, poket, sloting, dll. Dilihat dari
prosesnya cutter milling terdiri dari 2 macam yaitu
cutter roughing dan finishing.
b. Twist Drill
Twist drill digunakan untuk pembuatan
lubang. Adapun standart besar point angle
meliputi : 118°,130°,140°,dll sesuai dengan jenis
material yang akan di lubangi.
c. Boring Head Arbor
•Alat yang digunakan untuk memperbesar
lubang dengan ukuran yang lebih presisi.
17. 3. PEMOTONGAN LOGAM DENGAN LAS / GAS
Prinsip pemotongan dengan gas
Prinsip pemotongan dengan gas adalah
memotong besi atau baja dengan
menggunakan panas yang dihasilkan dari
pembakaran reaksi kimia berupa gas. Proses
pemotongan logam dengan gas adalah
memotong dengan cara memanaskan logam
sampai mendekati titik lumer (cair) kemudian
ditekan dengan semburan gas pada tekanan
tertentu sehingga logam yang akan mencair
tersebut terbuang sehingga logam terpotong.
18. 4. Keuntungan dan kerugian pemotongan dengan gas
Keuntungan memotong logam dengan
gas :
Proses pemotongan cepat, berbagai bentuk
dapat dipotong dengan hasil baik. Proses
pemotongan dapat dilaukakan secara
otomatis dengan mesin atau secara manual
dengan tangan.
Kerugian memotong logam dengan gas :
Memerlukan alat dan perlengkapan yang
khusus, harganya mahal. Pada sisi bekas
pemotongan akan terjadi perubahan
struktur yang mengakibatkan perubahan
sifat logam yang dipotong.
19. Proses pemotongan mengunakan laser
Laser cutting
adalah sebuah teknologi yang
menggunakan laser untuk memotong
material dan biasanya diaplikasikan pada
industri manufaktur. Laser cutting bekerja
dengan cara mengarahkan laser
berkekuatan tinggi untuk memotong
material dan digunakan komputer untuk
mengarahkannya.
20. Jenis-jenis laser potong
Laser CO2
cocok untuk memotong, membuat boring, dan mengukir.
Laser Neodymium (Nd)
digunakan untuk membuat boring dimana dibutuhkan energi yang besar akan
tetapi memiliki repetisi atau pengulangan yang rendah.
Laser neodymium yttrium-aluminum-garnet (Nd-YAG)
digunakan dimana daya yang sangat tinggi dibutuhkan untuk membuat
boring dan mengukir. Baik CO2 dan Nd atau Nd-YAG laser dapat digunakan untuk
pengelasan
21. Proses terjadinya sinar laser
Pembangkit sinar laser dilakukan dengan
cara menstimulasi bahan penguat oleh
pelepasan listrik atau lampu dalam wadah
tertutup. Ketika bahan penguat distimulasi,
sinar direfleksikan secara internal oleh cermin
parsial (reflector), sampai mencapai energi
yang cukup untuk keluuar sebagai aliran
cahaya koheren monokromatik. Cermin atau
serat optik biasanya digunakan untuk
mengarahkan cahaya koheren ke sebuah
lensa, yang memfokuskan cahaya di zona
kerja. Bagian tersempit dari sinar
yang terfokus umumnya kurang dari 0,0125
inchi (0,3175 mm) dalam diameter.
22. Prinsip kerja alat
Laser cutting untuk industri dirancang untuk mengkonsentrasikan jumlah energi
yang tinggi ke tempat yang kecil. Biasanya sinar laser cutting berdiameter sekitar
0,003-0,006 inci ketika menggunakan laser dengan panjang gelombang pendek.
Energi panas yang dihasilkan oleh laser mencair, atau menguapkan bahan di
daerah pengerjaan dan gas (atau campuran) seperti oksigen, CO2, nitrogen, atau
helium digunakan untuk membuang bahan yang menguap yang keluar dari
goresan. Energi cahaya yang diterapkan langsung tempat yang membutuhkan,
meminimalkan panas zonadi sekitar area yang dipotong.
Laser cutting bekerja dengan mengarahkan output dari laser dengan daya
tinggi, oleh komputer, pada bahan yang akan dipotong. Bahan akan mencair,
terbakar, menguap, atau tertiup oleh jet gas, meninggalkan tepi dengan finishing
permukaan yang berkualitas tinggi.
23. Kelebihan dan Kekurangan
Keuntungan
keuntungan dari laser cutting dari
pemotongan mekanik adalah pengerjaan
lebih mudah dan mengurangi kontaminasi
benda kerja. Ketepatan pengerjaan
mungkin lebih baik, karena kemampuan
sinar laser tidak berkurang selama proses
tersebut. Ada juga kemungkinan penurunan
warping materi yang sedang dipotong,
karena sistem laser memiliki zona terkena
panas kecil.
Kerugian
Kerugian laser cutting adalah konsumsi
daya tinggi. Efisiensi laser cutting industri bisa
berkisar dari 5% sampai 15%. Konsumsi daya
dan efisiensi dari laser tertentu akan
bervariasi tergantung pada daya keluaran
dan parameter operasi. Ini akan tergantung
pada jenis laser dan seberapa cocok
penggunaan laser dengan pekerjaan.
Jumlah daya yang diperlukan laser cutting,
yang dikenal sebagai masukan panas, untuk
pekerjaan tertentu tergantung pada jenis
material, ketebalan, proses (reaktif / inert)
yang digunakan, dan tingkat pemotongan
yang diinginkan.
