Nama :
Dedet Wahyudi
Nim
07510021
:
MEKANISME PEMBENTUKAN GERAM
Pada mulanya diperkirakan bahwa geram terbentuk karena adanya retak rambut (micro crack) yang timbul pada benda kerja tepat di ujung pahat pada saat pemotongan dimulai. Dengan bertambahnya tekanan pahat, retak tersebut menjalar kedepan sehingga terjadilah geram. Anggapan ini sekarang sudah di tenggalkan berkat hasil penelitian di dalam mempelajari mekanisme pembentukan geram. Logam yang pada umumnya bersifat ulet (ductile) apabila mendapat tekanan akan timbul tegangan (stress) di daerah sekitar konsentrasi gaya penekanan dari mata potong pahat. Tegangan pada logam (benda kerja) tersebut mempunya orientasi yang kompleks dan pada salah satu arah akan terjadi tegangan geser (shearing stress) yang maksimum. Apabila tegangan geser ini melebihi kekuatan logam yang bersangkut maka akan terjadi deformasi plastis (perubahan bentuk) yang menggeser dan memutuskan material benda kerja diujung pahat pada suatu bidang geser (share plane).
KOMPONEN GAYA PEMBENTUKAN GERAM
Suatu analisis mekanisme pembentukan geram yang dikemukakan oleh Merchant mendasarkan teorinya atas model pemotongan system tegak (Orthogonal system).
System
pemotongan
tegak
merupakan
penyederhanaan
dari
system
pemotongan miring (Oblique system) dimana gaya dan komponennya hanya dianalisis pada suatu bidang, beberapa asumsi yang digunakan dalam penganalisisan model adalah: 1. Mata potong pahat sangat tajam, sehingga tidak menggosok atau menggaruk benda kerja. 2. Deformasi terjadi hanya dalam dua dimensi. 3. Distribusi tegangan yang merata pada bidang geser. 4. Gaya aksi dan reaksi dari pahat terhadap geram adalah sama besar dan segaris (tidak menimbulkan momen kopel). Karena system gaya hanya di pandang pada satu bidang (bukan ruang), maka gaya total dapat di pecah menjadi dua komponen gaya yang saling tegak lurus.
Tergantung dari cara pemisahan komponen, dalam hal ini dapat dikemukakan tiga cara, yaitu : 1. Gaya total (F) ditinjau terhadap proses diformasi material, dapat dipecah kedalam 2 komponen : Fs
=
gaya geser yang mendeformasikan material pada bidang geser sehingga melampaui batas elastic.
Fsn
=
gaya normal pada bidang geser yang menyebabkan pahat tetap menempel pada benda kerja.
2. Gaya total (F) dapat diketahui arah dan besarnya dengan cara membuat dynamo meter (alat ukur gaya, dimana pahat dipasang padanya dan alat tersebut dipasang pada mesin perkakas) yang mengukur dua komponen gaya : Fv
=
gaya potong, searah dengan kecepatan potong.
Ff
=
gaya makan, searah dengan kecepatan makan.
3. Gaya total (F) yang bereaksi pada bidang geram (Aγ, face, bidang pada pahat dimana geram mengalir) dipecah menjadi dua komponen untuk menentukan koefisien gesek dari geram terhadap pahat. Fγ
=
gaya gesek pada bidang geram.
Fγn
=
gaya normal pada bidang geram.
Berdasarkan analisisgeometrik dari lingkaran gaya potong Fv, dapat diturunkan rumus dasarnya sebagai berikut : Dari,
Maka
Fv
= Fcos (η - γo), dan
Fs
= Fcos (ϕ +
Fv
=
η - γo)
Gaya geser Fs dapat digantikan dengan penampang bidang geser dan tegangan geser yang terjadi padanya, Fs = Ashi . τshi ;N Dimana :
τshi
: tegangan geser pada bidang geser
Ashi
: penampang bidang geser
A
: penampang geram sebelum terpotong
Dengan demikian rumus gaya potong adalah :
Dari rumus tersebut dapat disimpulkan beberapa variable yeng mempengaruhi gaya pemotongan : 1. Tegangan geser (dinamis) menentukan besarnya gaya potong, dengan demikian kekuatan benda kerja merupakan faktor penentu dalam proses pemesinan. 2. Semakin besar penampang geram, gaya potong akan semakin besar. 3. Sudut geram, sudut geser, sudut gesek (ditentukan oleh koefisien gesek) menentukan besarnya gaya potong.
Koefisien gesek dari pahat terhadap geram dapat dicari berdasarkan informasi yang diperoleh dari dinamometer dengan rumus sebagai berikut :
SUDUT GESER DAN RASIO PEMAMPATAN TEBAL GERAM
Gaya potong tidak akan melebihi gaya maksimum yang tercapai setelah bidang geser terbentuk dengan orientasi sebesar sudut geser relatif terhadap kecepatan potong. Maka sudut geser maksimum dapat dicari dengan cara deferensasi dan hasilnya disamakan dengan 0. Dari diferensasi akan menghasilkan komponen yang dapat disamakan dengan nol, yaitu :
Meskipun demikian, dari rumus di atas dan berdasarkan logika dapat ditarik kesimpulan bahwa : 1. Sudut geser ditentukan oleh sudut geram. Semakin besar sudut geram, sudut geser akan membesar dan menyebabkan penurunan luas bidang geser, sehingga menurunkan gaya potong. 2. Koefisien gesek tidak mungkin sama dengan nol, sehingga sudut gesek juga tidak pernah sama dengan nol.
Jika sudut geram telah di tetapkan, maka sudut geser dapat dihitung dengan mengukur rasio pemampatan tebal geram. Akan tetapi tebal geram tidak dapat diukur secara langsung tanpa mengakibatkan kesalahan pengukuran, sebab : -
Permukaan geram relative kasar, dan
-
Geram tidak lurus karena dalam kenyataannya bidang geser tidak lurus melainkan melengkung yang diakibatkan oleh distribusi tegangan geser yang tidak merata.
Untuk itu diperlukan pengukuran secara tidak langsung, yaitu dengan mengukur panjang geram. Sudut geram yang kecil atau bahkan negative mungkin dapat digunakan yang menghasilkan gaya pomotongan yang tidak terlalu tinggi, asalkan koefisien gesek antara geram dan pahat dapat diturunkan. Penurunan koefisien gesek dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut : -
Memakai jenis cairan pendingin yang cocok, dan / atau
-
Menggunakan kecepatan potong yang tinggi.
Kecepatan potong tinggi akan menyebabkan tingginya temperature geram pada lapisan tipis dekat permukaan kontak dengan pahat dan kekuatan logam akan lemah sehingga dapat menurunkan gaya pemotongan. Dari kenyataan ini dapat disimpulkan bahwa bila pahat tahan terhadap temperature pemotongan yang tinggi (jenis karbida dan keramik), maka pahat tersebut dapat digunakan dengan lebih efektif pada kecepatan pemotongan yang sangat tinggi dengan sudut geram yang negative.
SISTEM PEMOTONGAN MIRING (OBLIQUE CUTTING)
Dalam system pemotongan miring gaya total pemotongan (F) dianggap dalam ruang yang akan dipecah menjadi 3 komponen dalam system kordinat yang tertentu. Tiga macam koordinat dapat dikemukakan untuk menerangkan lokasi mata potong pahat relative terhadap mesin perkakas, yaitu : 1. Koordinat normal, dengan sumbu Xn menempel pada mata potong mayor (S) dan kedua sumbu lain yang saling tegak lurus, Yn dan Zn. 2. Kordinat tegak, dengan sumbu Xo menempel pada garis proyeksi mata potong mayor pada bidang horizontal dan kedua sumbu lain yang saling tegak lurus Yo dan Zo.
3. Koordinat mesin, dengan sumbu Zf berlawanan arah dengan vector kecepatan makan dan kedua sumbu lain yang saling tegak lurus, Xf dan Zf.
GAYA PEMOTONGAN DALAM PROSES MENGGURDI
Pada proses menggurdi, dimana pahat mempunyai dua mata potong, gaya pemotongan pada salah satu potong dapat diuraikan menjadi 2 komponen yaitu Fv dan Ff. Untuk menggurdi dengan mesin gurdi bangku ataupun mesin gurdi tangan, maka pahat gurdi harus ditekan dengan tekanan yang cukup besar supaya pahat gurdi dapat bergerak menembus benda kerja. Penekanan tersebut tidak lain adalah untuk melawan gaya ekstursi yang cukup besar di ujung gurdi, serta untuk melawan gesekan pada bidang utama untuk kedua mata potong. Untuk persamaan gaya tekan yang diperlukan supaya proses pemakanan berlangsung :
GAYA PEMOTONGAN DALAM PROSES MENGEFREIS
Gerakan dari setiap mata potong (gigi) pahat freis relative terhadap benda kerja merupakan gerakan sikloidal. Oleh sebab itu, bagaimanapun posisi pahat freis relative terhadap lebar pemotongan (mesin freis tegak) atau kedalaman ptong (mesin freis datar) selalu akan memotong benda kerja dengan tebal geram yang berubah. Tebal geram akan mencapai harga maksimum pada garis gerakan sumbu pahat, sesuai dengan jarak antara sikloidal dari mata potong yang berurutan. Maka tebal geram dapat ditentukan dengan : h = fz sin Ф sin Kr dengan demikian gaya pemotongan untuk setiap gigi akan berfluktuasi.
DAYA PEMOTONGAN DAN EFISIENSI PEMOTONGAN
Daya pemotongan dalam proses pembentukan geram ditentukan oleh gaya pemotongan dengan kecepatan pemotongan, atau momen punter pada pahat dengan kecepatan putarannya. Gaya atau momen punter tersebut dapat diukur secara langsung dengan memakai dynamometer. Karena salah satu komponen gaya tersebut umumnya tidak melakukan gerakan, maka daya pemotongan (pembentukan geram) adalah : Nct = Nc + Nf ; kW Dimana
: Nct
=
daya pemotongan total ; kW
Nc
=
daya potong ; kW
Nf
=
daya makan ; kW
Dan untuk efisiensi pemesinan yaitu : Nmc = Nc + Nml ; kW Dimana
: Nmc = Nc
=
daya pemesinan, yang dapat diukur denga watt meter ; kW daya potong,
yang dihitung berdasarkan hasil pengukuran
dengan dynamometer ; kW Nml =
daya hilang ; kW
