BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Cutting Wheel merupakan sebuah alat potong yang sudah biasa digunakan pada industri

pemotongan logam. Proses kerja pemotongan pada Cutting Wheel dilakukan dengan menjepit

material pada ragum mesin gerinda. Selanjutnya batu gerinda dengan putaran tinggi digesekan ke

material. Kapasitas pemotongan yang dapat dilakukan pada mesin gerinda ini hanya terbatas

pada pemotongan profil-profil. Profil-profil ini diantaranya pipa, pelat strip, besi siku, pipa dan

sebagainya. Digerinda dengan putaran tertentu akan menimbulkan panas pada mata potong

sehingga menghasilkan percikan bunga api yang di karenakan benda uji lebih lunak dari batu

gerenda. Oleh karena itu beram hasil potongan benda uji terIempar ke udara bebas dan terbakar

akibat terjadi oksidasi dengan udara luar.

Dari keadaan tersebut, perlu adanya pengkajian dari alat potong yang harus mampu

menahan panas yang dihasilkan dalam proses pemotongan logam, sehingga timbul gagasan

untuk melakukan perancangan pada sebuah mesin cutting wheel yang menggunakan sistem

pendingin.

1.2 Perumusan masalah

Dengan melihat latar belakang masalah di atas, maka pokok permasalahan yang harus

dipecahkan adalah :

1. Bagaimana cara mengurangi panas yang terjadi pada saat pemotongan logam?

2. Mengapa perlu diterapkannya sistem pendingin pada mesin Cutting Wheel ?

3. Bagaimana merancang mesin Cutting Wheel yang menggunakan sistem pendingin?

1.3 Batasan masalah

Agar pembahasan tidak meluas dan menyimpang dari permasalahan yang ada, maka

dalam penyusunan Proposal Tugas Akhir ini diabtasi pada proses perancangan mesin Cutting

Wheel.

1.4 Tujuan :

1. Mengurangi pemanasan yang terjadi pada saat melakukan pemotongan dengan mesin

Cutting Wheel.

2. Mengidentifikasi peranan sistem pendingin pada Cutting Wheel.

3. Merancang mesin Cutting Wheel yang di kombinasikan dengan sistem pendingin.

BAB IIDASAR TEORI

2.1 Pengertian mesin Cutting Wheel

Cutting Wheel merupakan mesin yang digunakan untuk memotong benda kerja dari

bahan pelat ataupun pipa. Pisau potong yang digunakan adalah piringan gerinda tipis

yang diputarkan dengan kecepatan tinggi. Mesin Cutting Wheel dapat memotong benda kerja

pelat ataupun pipa dari bahan baja dengan cepat.

Bagian –bagian mesin

(gambar 2.1 bagian bagian mesin Cutting Wheel)

Keterangan :

a. Handel pengangkat

b. Tutup Pisau Potong (dinamis)

c. Tutup pisau potong ( statis)

d. Pisau potong (Batu gerinda)

e. Skala pengukur sudut potong

f. Plat pelindung percikan

g. Dudukan

h. Stang pengunci

i. Pengunci ulir

j. Lengan ulir pencekam

k. Tombol on off

l. Pengunci pisau potong

m. Motor

n. Pengunci handel saat diangkat

o. Pembatas kedalaman potong

p. Kabel power

q. Karet dudukan

Macam Pisau Potong (Batu Gerinda)

Fungsi dari batu gerinda berbeda-beda dalam pemakaiannya, berikut fungsi dari beberapa

jenis batu gerinda:

a. Flat wheels, untuk melakukan penggerindaan alat-alat potong seperti handtap,

countersink, mata bor, dan sebagainya

b. Cup wheels, untuk melakukan penggerindaan alat-alat potong seperti cutter, pahat bubut,

dan sebagainya.

c. Dish grinding wheels, untuk melakukan penggerindaan profil pada cutter.

d. Shaped grinding wheels, untuk memotong alat potong ataupun material yang sangat

keras, seperti HSS, material yang sudah mengalami proses heat treatment.

e. Cylindrical grinding wheels, untuk melakukan penggerindaan diameter dalam suatu jenis

produk.

Selain fungsi yang berbeda pada setiap jenis batu, juga mempunyai warna batu yang berbeda

pula, dimana setiap warna yang dimiliki batu mempunyai karakteristik yang berbeda pula, di

pasaran pada umumnya terdapat warna merah muda, putih dan hijau.

 

Bagian-Bagian Roda Gerinda

Setiap roda gerinda mempunyai dua komponen :

a. Abrasive berfungsi sebagai pemotong/pengasah.

b. Bond berfungsi sebagai perekat yang mengikat butiran-butiran abrasive selama

pemotongan.

 

Diantara abrasive dan bond terdapat bagian-bagian kosong atau pori-pori dalam ukuran dan

jumlah yang beraneka ragam, mempengaruhi roda-roda gerinda dalam pengasahannya.

 

Pembuatan Roda Gerinda

Butiran-butiran abrasive dan perekat dicampur, kemudian dicetak/dibentuk dan

dikeringkan dalam cetakan pada tekanan yang tinggi dan suhu antara 42°- 45° C.  Ukuran

terakhir dan bentuknya dibuat setelah proses pengeringan. Perekat roda gerinda kemudian di

“vitrify” kan pada suhu antara 1200°- 1300°C dan didinginkan dengan perlahan-lahan sekali.

Proses pendinginan kadang-kadang maksimum lamanya 120 hari. Sebagai tindakan pencegahan

demi keamanan, pemeriksaan yang teliti diadakan setelah proses pendinginan.

 

Bahan Asah/Pengasah

a. Amril (ampelas), corundum, silicon carbide, alumunium oxide, boron nitride dan intan

yang dihancurkan adalah bahan-bahan asah yang digunakan sampai sekarang. Bahan-

bahan tersebut beraneka ragam dalam kekerasan dan kerapuhan, mempunyai sifat dan

bentuk yang berbeda-beda. Amril adalah kristal dari alumunium oksida dan besi oksida

dengan persentase campuran yang bermacam-macam.

b. Corundum adalah alumunium oksida dengan bermacam-macam tingkat kemurniannya.

Amril dan corundum sebagian besar digunakan dalam pembuatan kertas pengasah dan

kain pengasah.

c. Silicon carbide adalah kombinasi kimia dari karbon dan silicon yang dibuat dari dapur

tinggi listrik. Pekerjaan ini memakan waktu ± 36 jam pada temperatur 2000°C. Setelah

itu silicon carbide diambil dalam bentuk kristal-kristal yang banyak. Silicon carbide

berwarna hitam kehijau-hijauan.

d. Alumunium oxide yang mula-mula berasal dari bauksit, juga dibuat dalam dapur tinggi

listrik. Bauksit lebur dalam temperatur ± 2100°C. Batangan-batangan dipatahkan,

dihancurkan dan digiling menjadi butiran-butiran kecil.

e. Boron nitride adalah hasil produksi buatan General Electrik Corp. Barang tersebut

mempunyai bentuk kristal berbentuk kubus keras seperti silicon carbide, suhunya stabil

hingga 1400°C.

f. Intan adalah bahan asah yang terkeras. Carbon yang murni dan sekarang ini dibuat untuk

pembuatan proses industri.

Perekat

Perekat harus mengikat butiran-butiran pengasah bersama-sama dan melengkapi roda

gerinda dengan kekuatan dan kekerasan. Ada beberapa tipe perekat yang digunakan dan masing-

masing tipe mempunyai kegunaan tersendiri.

a. Vitrified bonds (V)

adalah suatu campuran dari tanah liat, feldspar dan kwarsa dicampur pada suhu kira-kira

1100° – 1350°C. Roda gerinda ini sensitif terhadap hentakan dan pukulan tapi tidak berubah

karena panas atau dingin dan tidak dapat dipengaruhi oleh air, asam atau oli. Roda gerinda ini

tidak dibuat dalam bentuk yang tipis seperti roda gerinda untuk memotong karena tidak dapat

menerima beban dari samping. Perekat ini dicampur dalam bermacam-macam persentase yang

baik sehingga mendapatkan bermacam-macam tingkatan. Kepadatan dari roda gerinda dapat

dengan mudah ditentukan oleh proses “vitrified”.

 

b. Silicate bonds (mineral bond) (S). 

Komponen ini digunakan silicate dari soda (water glass). Oksida seng ditambahkan

sebagai bahan anti air. Campuran butiran-butiran pengasah dan perekatnya dipadatkan didalam

cetakan besi dan dibakar pada temperatur 260°C selama 2 – 4 hari. Dengan perekat ini butiran-

butiran pengasah lebih mudah lepas dari pada vitrified bond dan roda gerinda ini disebut “pulder

acting” yang digunakan khusus untuk mengasah alat-alat potong.

 

c. Shellac bonds/Embalau (organik bond)(E). 

Roda gerinda “shellac” dapat dibuat tipis 3 mm atau kurang.  Serbuk shellac dicampur

dengan butiran-butiran pengasah dan dipanaskan sampai shellacnya meleleh dan menyelimuti

setiap butiran pengasah. Campuran ini diroll menjadi lembaran dan dipotong. Perekat ini baik

untuk pengerjaan halus dan ketahanan terhadap panas rendah.

d. Rubber bonds (organik bond)(R). 

Untuk membuat roda gerinda ini, karet murni dicampur dengan sulfur sebagai komponen

pemanas. Roda gerinda ini dapat digunakan juga sebagai pemotong.

f. Synthetic resin bond bakelite (B)

adalah salah satu perekat yang digunakan untuk pembuatan roda gerinda potong yang

tipis. Perekat ini elastis dan ulet. Digunakan untuk menghilangkan kerak-kerak besi tuang dan

menggerinda las.

Stuktur roda gerinda dinyatakan dengan angka-angka yaitu sebagai berikut :

 -Rapat : 0, 1, 2, 3,

 -Sedang: 4, 5, 6,

 -Renggang : 7, 8, 9, 10, 11, 12

Kode Pabrik

Kode pabrik untuk penggerindaan khusus, atau pilihan lain dari pabrik. Penjelasan lain

tentang Jenis Bahan Asah ( spesifikasi batu gerinda)

Butiran Bahan Asah yang banyak digunakan antara lain :

a. Oksida Aluminium / Aluminium Oxide (A)

Bahan asah ini terbuat dari bahan bauksit dan bahan ini memiliki sifat keras, ulet dan

mampu menahan tegangan terus menerus. Digunakan untuk menggerinda benda kerja yang

terbuat dari bahan : baja, besi kasar, besi tempa, baja perkakas, bronze dan bahan lainnya yang

sejenis. Batu gerinda yang terbuat dari bahan asah (A) biasanya berwarna merah/orange.

Beberapa yang termasuk kode yang termasuk dalam jenis Aluminium oxide antara lain :

1. A : digunakan untuk menggerinda alat-alat potong.

2. 32A&25A : digunakan untuk menggerinda baja kenyal dan mengasah alat potong.

3. 38A : digunakan untuk menggerinda ringan serta bahan yang sensitive terhadap panas.

4. 57A : digunakan untuk menggerinda bahan yang lunak dan liat.

5. 19A : digunakan untuk menggerinda bagian luar pada proses surface dan silindrical

grinding.

6. 23A : digunakan untuk menggerinda dengan hasil ukuran yang presisi sekali.

 

b. Karbida Silisium / Carbide Silisium (C)

Bahan asah ini terbuat dari carbide silisium dan bahan ini memiliki sifat getas dan mudah

pecah, sehingga mudah untuk memunculkan sisi potong yang baru. Digunakan untuk

menggerinda benda kerja yang terbuat dari bahan : besi tuang, kuningan perunggu, tembaga,

alumunium, batu, karet, plastik, stainless steel dan karbida semen atau dengan kata lain untuk

material yang keras. Batu gerinda yang terbuat dari bahan asah (A) biasanya berwarna hijau.

Jenis butiran diamond dikelompokkan dalam 4 macam :

1. D : Natural Diamond

2. MD : Man made Diamond

3. CD : Nickel coated Man made Diamond

4. CDC : Copper coated Man made Diamond

 

c. Intan / Diamond (D)

Bahan asah ini terbuat dari intan (diamond) dan bahan ini memiliki tingkat kekerasan

yang paling tinggi. Digunakan untuk menggerinda benda kerja yang terbuat dari bahan : karbida

semen, keramik, kaca, granit, kuarsa, marmer, dan batu-batu permata. Jenis butiran diamond:

1. D = Natural diamond

2. MD = man made diamond

3. CD = Nickel coated man made diamond

4. CDC = copper coated man made diamond

 

Ukuran Bahan Asah

Untuk membedakan ukuran butiran bahan asah dilakukan penyaringan secar bertingkat

mulai dari yang kasar sampai yang halus. Ukuran dari saringan ini mununjukkan jumlah atau

banyaknya lubang mata jala dalam ukuran panjang setiap panjang 1 inchi.

Cairan pendingin

Cairan pendingin digunakan pada pemotongan logam atau proses pemesinan untuk

beberapa alasan, antara lain : untuk memperpanjang umur pahat, mengurangi deformasi benda

kerja karena panas, meningkatkan kualitas permukaan hasil pemesinan, dan membersihkan

beram dari permukaan potong. Cairan pendingin yang digunakan dapat dikategorikan dalam

empat jenis :

Straight Oils (Minyak murni) Soluble Oils Semisynthetic fluids (Cairan semi sintetis)

Synthetic fluids ( Cairan sintetis)

Minyak murni (Straight Oils) adalah minyak yang tidak dapat diemulsikan dan digunakan

pada proses pemesinan dalam bentuk sudah diencerkan. Minyak ini terdiri dari bahan minyak

mineral dasar atau minyak bumi, dan kadang mengandung pelumas yang lain seperti lemak,

minyak tumbuhan, dan ester. Selain itu bisa juga ditambahkan aditif tekanan tinggi seperti

Chlorine, Sulphur dan Phosporus. Minyak murni menghasilkan pelumasan terbaik , akan tetapi

sifat pendinginannya paling jelek diantara cairan pendingin yang lain.

Minyak sintetik (Synthetic Fluids) tidak mengandung minyak bumi atau minyak mineral

dan sebagai gantinya dibuat dari campuran organik dan inorganik alkaline bersama-sama dengan

bahan penambah (additive) untuk penangkal korosi. Minyak ini biasanya digunakan dalam

bentuk sudah diencerkan (biasanya dengan rasio 3 sampai 10%). Minyak sintetik menghasilkan

unjuk kerja pendinginan terbaik diantara semua cairan pendingin.

Soluble Oil akan membentuk emulsi ketika dicampur dengan air. Konsentrat

mengandung minyak mineral dasar dan pengemulsi untuk menstabilkan emulsi. Minyak ini

digunakan dalam bentuk sudah diencerkan ( biasanya konsentrasinya = 3 sampai 10%) dan unjuk

kerja pelumasan dan penghantaran panasnya bagus. Minyak ini digunakan luas oleh industri

pemesinan dan harganya lebih murah diantara cairan pendingin yang lain.

Cairan semi sintetik (Semi-synthetic fluids) adalah kombinasi antara minyak sintetik dan

soluble Oil dan memiliki karakteristik kedua minyak pembentuknya. Harga dan unjuk kerja

penghantaran panasnya terletak antara dua buah cairan pembentuknya tersebut.

Cara pemberian cairan pendingin pada proses pemesinan adalah sebagai berikut :

1. Dibanjirkan ke benda kerja (Flood Application of Fluid), pada pemberian cairan

pendingin ini seluruh benda kerja di sekitar proses pemotongan dibanjiri dengan

cairan pendingin melalui saluran cairan pendingin yang jumlahnya lebih dari satu.

Gambar 2.2. Pemberian cairan pendingin dengan cara dibanjiri cairan pendingin

pada benda kerja

2. Disemprotkan (Jet Application of Fluid), pada proses pendinginan dengan cara ini

cairan pendingin disemprotkan langsung ke daerah pemotongan (pertemuan antara

pahat dan benda kerja yang terpotong). Sistem pendinginan benda kerja adalah

dengan cara menampung cairan pendingin dalam suatu tangki yang dilengkapi

dengan pompa yang dilengkapi filter pada pipa penyedotnya. Pipa keluar pompa

disalurkan melalui pipa/selang yang berakhir di beberapa selang keluaran yang

fleksiber ( Gambar 2.3). Cairan pendingin yang sudah digunakan disaring dengan

filter pada meja mesin kemudian dialirkan ke tangki penampung.

Gambar 2.3. Cara pendinginan dengan cairan pendingin disemprotkan langsung ke

daerah pemotongan

3. Dikabutkan (Mist Application of Fluid), pemberian cairan pendingin dengan cara

ini cairan pendingin dikabutkan dengan menggunakan semprotan udara dan

kabutnya langsung diarahkan ke daerah pemotongan

Gambar 2.4. Pemberian cairan pendingin dengan cara mengabutkan cairan pendingin

Pengaruh cairan pendingin pada proses pemesinan

Cairan pendinginan pada proses pemesinan memiliki beberapa fungsi yaitu fungsi utama

dan fungsi kedua. Fungsi utama yaitu fungsi yang dikehendaki oleh perencana proses pemesinan

dan operator mesin perkakas. Fungsi kedua yaitu fungsi tak langsung yang menguntungkan

dengan adanya penerapan cairan pendingin tersebut.

1. Fungsi utama dari cairan pendingin pada proses pemesinan adalah :

• Melumasi proses pemotongan khususnya pada kecepatan potong rendah.

• Mendinginkan benda kerja khususnya pada kecepatan potong tinggi.

• Membuang beram dari daerah pemotongan

2. Fungsi kedua cairan pendingin adalah :

• Melindungi permukaan yang disayat dari korosi

• Memudahkan pengambilan benda kerja, karena bagian yang panas telah didinginkan.

Penerapan cairan pendingin pada proses pemesinan ternyata memberikan efek bagi

proses pemesinan yaitu terhadap pahat dan benda kerja yang sedang dikerjakan. Pengaruh proses

pemesinan menggunakan cairan pendingin yaitu :

• Memperpanjang umur pahat

• Mengurangi deformasi benda kerja karena panas

• Permukaan benda kerja menjadi lebih baik (halus) paa beberapa penerapannya.

• Mengurangi penanganan beram

Kriteria pemilihan cairan pendingin

Pemakaian cairan pendingin biasanya mengefektifkan proses pemesinan. Untuk itu ada

beberapa kriteria untuk pemilihan cairan pendingin tersebut, walaupun dari beberapa produsen

mesin perkakas masih mengijinkan adanya pemotongan tanpa cairan pendingin. Kriteria utama

dalam pemilihan cairan pendingin pada proses pemesinan adalah :

Unjuk kerja proses

Kemampuan penghantaran panas (Heat transfer performance)

Kemampuan pelumasan (Lubrication performance )

Pembuangan beram (Chip flushing)

Pembentukan kabut fluida (Fluid mist generation)

Kemampuan cairan membawa beram (Fluid carry-off in chips)

Pencegahan korosi (Corrosion inhibition)

Stabilitas cairan/Fluid stability (untuk emulsi)

Harga

Keamanan terhadap lingkungan

Keamanan terhadap kesehatan (Health Hazard Performance) Cairan pendingin yang

direkomendasikan untuk beberapa material benda kerja.

Judul

Perancangan mesin cutting wheel yang menggunakan sistem pendingin