Matakuliah : D0234/Teknologi Proses Tahun : 2007/2008 GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Pertemuan 20 GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Learning Outcomes . Mahasiswa dapat menerangkan prinsip kerja mesin gerinda dan proses abrasif yang lain Outline Materi : • • • • Bina Nusantara Proses Abrasif Proses Penggerindaan Operasi Penggerindaan dan Mesin Gerinda Proses Abrasif yang Lain GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA PROSES ABRASIF Proses abrasif adalah proses yang digunakan untuk melepas/memotong bagian benda kerja dengan cara menggesekkan bahan yang keras. Proses abrasif yang paling banyak digunakan dalam proses pengerjaan logam adalah penggerindaan. Proses abrasif yang lain adalah : • • • • • Bina Nusantara pengasah (honing), pengasah halus (lapping), pengasah super halus (superfinishing), pemolesan (polishing), dan pengkilapan (buffing). GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Keunggulan Proses Abrasif, dibandingkan dengan proses pemesinan yang lain adalah : • Dapat digunakan untuk semua jenis material, dari logam yang lunak sampai baja dan material non logam yang keras seperti keramik dan silikon; • Beberapa proses ini dapat digunakan untuk menghasilkan permukaan yang sangat halus; • Untuk beberapa proses, dapat menghasilkan dimensi yang sangat presisi. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA PROSES PENGGERINDAAN Proses penggerindaan adalah proses pelepasan material dengan menggunakan partikel abrasif yang disatukan dengan pengikat menjadi struktur roda gerinda, dan bekerja dengan kecepatan permukaan yang sangat tinggi. Proses penggerindaan sangat mirip dengan proses freis, dengan beberapa persamaan, yaitu : • Pemotongnya terletak pada keliling atau permukaan roda; • Memiliki gigi potong yang banyak (gigi potong gerinda berupa partikel abrasif); • Gerakan makan untuk menghasilkan pelepasan material dilakukan oleh bendakerja. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Perbedaannya : • Butir abrasif pada roda gerinda jauh dibandingkan dengan gigi pemotong freis; lebih kecil • Kecepatan potong pada penggerindaan jauh lebih tinggi dibandingkan dengan kecepatan potong freis; • Butiran partikel abrasif pada gerinda arahnya acak, sedang gigi frais mempunyai sudut garuk tertentu; • Roda gerinda melakukan penajaman sendiri (bila terjadi keausan pada roda maka partikel abrasif menjadi tumpul dan terpecah sehingga membentuk sudut potong yang baru, atau partikel terlepas dari permukaan roda dan muncul butir-butir yang baru), sedang gigi freis biasanya ditajamkan dengan menggunakan gerinda. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Roda gerinda Roda gerinda terdiri dari partikel abrasif dan material pengikat; material pengikat memegang partikel-partikel agar tetap pada tempatnya, membentuk ketajaman dan struktur roda. Beberapa parameter yang perlu diperhatikan dalam membuat roda gerinda adalah : • • • • material abrasif, ukuran butir, material pengikat, struktur dan kelas roda gerinda. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Material Abrasif Material abrasif yang digunakan untuk membuat gerinda harus memiliki sifat-sifat umum, yaitu : • • • • roda kekerasan tinggi, tahan aus, ketangguhan tinggi, dan friabilitas tinggi. Kekerasan, tahan aus, dan ketangguhan adalah sifat-sifat yang harus dimiliki oleh setiap material perkakas potong, sedang friabilitas adalah sifat khusus yang harus dimiliki oleh material abrasif, yaitu sifat yang menunjukkan kemampuan pecah material abrasif bila sudut potong butir menjadi tumpul, sehingga menghasilkan sudut potong yang baru. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Material abrasif yang biasa membuat roda gerinda adalah : digunakan untuk • Oksida aluminium (Al2O3); merupakan material abrasif yang paling banyak digunakan, terutama untuk menggerinda baja dan logam besi yang lain, serta logam-logam paduan yang memiliki kekuatan tinggi; • Karbida silikon (SiC); lebih keras dibandingkan Al2O3 tetapi ketangguhannya lebih rendah, digunakan untuk menggerinda logam yang ulet seperti aluminium, kuningan, dan baja tahan karat, dan juga untuk logam yang rapuh seperti besi tuang dan beberapa jenis keramik; • Nitrida boron kubik (cubic boron nitride / CBN); dikenal dengan nama dagang borazon, banyak digunakan untuk menggerinda material yang keras seperti baja perkakas yang dikeraskan dan logam paduan untuk pesawat terbang; • Intan (diamond); dapat berupa intan alam atau intan sintetis, digunakan untuk menggerinda material abrasif yang keras seperti keramik, karbida sementit, dan gelas. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Ukuran Butir Ukuran butir partikel abrasif merupakan parameter penting dalam menentukan kehalusan permukaan akhir dan laju pelepasan material. • Ukuran butir kecil, menghasilkan permukaan akhir yang halus, laju pelepasan material rendah, dan baik digunakan untuk benda kerja yang keras; • Ukuran butir kasar, menghasilkan permukaan akhir yang kasar, laju pelepasan material cepat, dan baik digunakan untuk benda kerja yang lunak. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Material Pengikat Fungsi material pengikat adalah sebagai pemegang/pengikat butiran abrasif sehingga berbentuk struktur roda yang memiliki ketajaman. Material pengikat harus memiliki sifat-sifat sebagai berikut : • kuat, • tahan terhadap temperatur tinggi, • tangguh, dan • keras. Jadi material pengikat harus mampu menahan gaya sentrifugal dan temperatur tinggi yang dialami oleh roda gerinda, tahan pecah terhadap beban kejut serta dapat memegang butir abrasif dengan kaku (rigid) sehingga dapat digunakan untuk memotong, sementara bila beberapa butir mengalami keausan akan terlepas dari tempatnya dan digantikan dengan butir yang baru. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Jenis Material Pengikat yang sering digunakan : • Pengikat kaca (vitrified bond); terutama terdiri dari tanah liat yang dibakar dan material keramik, banyak digunakan karena kuat dan kaku, tahan terhadap temperatur berubahubah, tidak terpengaruh oleh air dan minyak; • Pengikat silikat (silicate bond); terdiri dari sodium silikat (misalnya Na2SO3), digunakan pada penggerindaan perkakas pemotong; • Pengikat karet (rubber bond); memiliki fleksisibilitas tinggi, digunakan sebagai material pengikat roda gerinda potong; • Pengikat resin (resinoid bond); dibuat dari berbagai jenis material termoset, sangat kuat, digunakan untuk penggerindaan kasar dan operasi pemotongan; • Pengikat sirlak (shellac bond); merupakan pengikat yang relatif kuat tetapi tidak kaku, biasa digunakan untuk penyelesaian permukaan yang halus; • Pengikat logam (metallic bond); biasanya digunakan perunggu sebagai pengikat material abrasif seperti intan dan nitrida boron kubik menjadi struktur roda gerinda. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Struktur dan Kelas Roda Gerinda Struktur roda gerinda : Gambar 20.1 Struktur roda gerinda Proporsi volumetrik butir-butir, material pengikat, dan poripori dapat dinyatakan dengan persamaan : Vg + Vb + Vp = 1,0 dimana : Bina Nusantara Vg = proporsi butir abrasif, Vb = proporsi material pengikat, dan Vp = proporsi celah udara (pori-pori). GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Struktur roda gerinda : Struktur renggang : bila Vp relatif besar dan Vg relatif kecil, yang berarti terdapat lebih banyak pori-pori dan lebih sedikit butir per unit volume dalam roda, digunakan bila diperlukan ruang bebas untuk serpihan; Struktur rapat : bila Vp relatif kecil danVg relatif besar yang berarti terdapat lebih banyak butir per unit volume dan lebih sedikit pori-pori dalam roda, digunakan bila diperlukan penyelesaian permukaan dan pengendalian dimensi yang lebih baik. Kelas roda gerinda : Roda lunak : bila butir abrasif mudah terlepas dari dalam roda, digunakan bila diperlukan laju pelepasan material rendah dan material benda kerja keras ; Roda keras : bila butir abrasif tidak mudah terlepas dari dalam roda, digunakan bila diperlukan laju pelepasan material tinggi dan material benda kerja relatif lunak. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Keausan Roda Gerinda Terdapat tiga mekanisme yang dikenal sebagai penyebab keausan roda gerinda, yaitu : • pecah butir (grain fracture), • aus terkikis (attritious wear), • pecah ikatan (bond fracture). Pecah butir, terjadi bila sebagian butir terpecah, tetapi sisanya masih melekat pada roda dan ujung pecahan tersebut menjadi mata potong yang baru. Kecendrungan butir menjadi pecah disebut friabilitas. Butir-butir dalam roda gerinda dikatakan memiliki friabilitas tinggi bila gaya potong yang dialami mengakibatkan butir terpecah dengan cepat. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Aus terkikis, yaitu penumpulan butir yang menghasilkan ujung datar/bulat. Mekanisme keausan ini hampir sama dengan mekanisme keausan yang terjadi pada perkakas biasa. Keausan ini juga disebabkan karena gesekan, difusi, dan juga karena reaksi kimia antara material abrasif dengan material benda kerja yang diawali oleh temperatur tinggi. Pecah ikatan, terjadi bila butir-butir abrasif terlepas dari material pengikat. Pecah ikatan biasanya terjadi karena butir telah menjadi tumpul sehingga gaya potong meningkat dan menyebabkan butir terlepas dari struktur ikatannya. Butir yang tajam memotong lebih efisien dengan gaya potong yang lebih rendah, sehingga tetap melekat pada struktur ikatan. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Kurve volume keausan roda gerinda sebagai fungsi dari volume pelepasan material benda kerja, yang dipengaruhi oleh ketiga mekanisme keausan : pertama, butir • Daerah yang semula tajam, mengalami keausan dengan aselerasi tinggi karena butir pecah ; • Daerah kedua, keausan hampir konstan, menghasilkan hubungan linear antara volume keausan roda dengan volume logam yang dilepaskan (daerah ini diGambar 20.2 Kurve keausan roda gerinda pengaruhi oleh mekanisme aus terkikis dan beberapa oleh pecah butir dan pecah ikatan); • Daerah ketiga, butir akan menjadi tumpul sehingga gesekan bertambah, beberapa lubang/pori-pori roda akan tersumbat oleh serpihan. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Roda gerinda pada daerah ketiga kurve keausan dalam gambar 20.2, dapat ditajamkan kembali dengan prosedur yang disebut dressing, yaitu : • melepaskan butir yang telah tumpul pada permukaan luar roda gerinda agar timbul butir baru yang tajam, dan; • melepaskan serpihan yang telah menyumbat pori-pori roda gerinda. Rasio penggerindaan (grinding ratio) adalah istilah yang digunakan untuk menunjukkan kemiringan kurve keausan roda, dinyatakan dengan persamaan : GR = Vw/Vg dimana : GR = rasio penggerindaan, Vw = volume material benda kerja yang dilepaskan, Vg = volume roda gerinda terkait yang aus dalam proses. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Rasio penggerindaan yang terpenting adalah daerah keausan linear gambar 20.2. Gambar 20.3 menunjukkan rasio penggerindaan dan penyelesaian permukaan sebagai fungsi kecepatan roda. Pengoperasian dengan kecepatan tinggi merupakan cara yang menguntungkan karena semakin tinggi kecepatan, ukuran geram yg. terbentuk semakin kecil, sehingga : akan bertambah • GR karena jumlah butir yang terpecah berkurang, dan Gambar 20.3 Rasio penggerindaan dan penyepermukaan akhir lebih lesaian permukaan sebagai fungsi kecepatan roda • halus. Catatan : kecepatan yang terlalu tinggi dapat menyebabkan keausan dan kenaikan temperatur permukaan, sehingga GR berkurang dan kehalusan permukaan akhir menurun. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA OPERASI PENGGERINDAAN DAN MESIN GERINDA Jenis operasi penggerindaan yang dapat dilakukan dengan mesin gerinda adalah sebagai berikut : • • • • • penggerindaan permukaan (surface grinding), penggerindaan bentuk silinder (cylindrical grinding), penggerindaan tidak terpusat (centerless grinding), penggerindaan hantaran lambat (creep feed grinding), operasi penggerindaan yang lain. Penggerindaan permukaan; untuk menggerinda permukaan bidang datar dapat dilakukan dengan menggunakan : • permukaan keliling roda gerinda dengan putaran spindel pada sumbu horisontal, atau • permukaan datar roda gerinda dengan putaran spindel pada sumbu vertikal. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Terdapat empat gerinda, yaitu : jenis kombinasi pengoperasian mesin Gambar 20.4 Empat jenis penggerindaan permukaan a) spindel horisontal dengan gerakan meja kerja bolak-balik, b) spindel horisontal dengan gerakan meja kerja yang berputar, c) spindel vertikal dengan gerakan meja kerja bolak-balik, d) spindel vertikal dengan gerakan meja kerja yang berputar. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Diantara keempat jenis pengoperasian tersebut yang paling sering digunakan adalah mesin spindel horisontal dengan gerakan meja kerja bolak-balik seperti ditunjukkan dalam gambar 20.5. Penggerindaan dilakukan dengan menggerakkan benda kerja bolak-balik secara longitudinal di bawah roda gerinda, sedang kedalaman potong (infeed) biasanya sangat dangkal dan pemakanan dilakukan dengan menggerakkan meja kerja melintang Gambar 20.5 Gerinda permukaan dengan spindel horisontal mejakerja bolak-balik terhadap roda gerinda. Dalam pengoperasian ini biasanya lebar roda gerinda lebih kecil daripada lebar benda kerja. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Penggerindaan bentuk silinder; digunakan gerinda benda kerja yang berputar. untuk meng- Operasi penggerindaan ini dibagi atas dua jenis utama, yaitu : Gambar 20.6 Dua jenis penggerindaan silinder a) penggerindaan permukaan luar silinder, dan b) penggerindaan permukaan dalam silinder. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Penggerindaan permukaan luar silinder, digunakan untuk operasi yang sangat mirip dengan operasi pembubutan dimana posisi perkakas bubut digantikan dengan motor kecepatan tinggi untuk memutar roda gerinda. Proses pemotongan dihasilkan dengan memutar benda kerja berbentuk silinder diantara kedua titik pusatnya dengan kecepatan permukaan 60 s/d 100 ft/menit, sedang roda gerinda berputar dengan kecepatan 4000 s/d 6500 ft/menit. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Dua jenis gerakan makan yang mungkin dilakukan, yaitu : a) makan-melintang verce feed), dan b) potong-benam cut). (tra- (plunge- Gambar 20.7 Dua jenis penggerindaan silinder Makan-melintang; roda gerinda dihantarkan dalam arah paralel terhadap sumbu putar benda kerja. Potong-benam; roda gerinda dihantarkan secara radial ke dalam benda kerja. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Penggerindaan tidak terpusat, yaitu penggerindaan dimana benda kerja tidak dipegang diantara pusatnya, dengan tujuan untuk mengurangi waktu penangan benda kerja, terutama untuk proses produksi tinggi. Penggerindaan tidak terpusat dapat digunakan untuk permukaan luar maupun permukaan dalam silinder. Penggerindaan tidak terpusat untuk permukaan luar silinder : Bendakerja diletakkan diantara dua buah roda yaitu roda gerinda dan roda pengatur yang membentuk sudut I untuk mengendalikan gerakan makan benda Gambar 20.8 Penggerindaan tidak terpusat permukaan luar silinder silinder kerja. Bendakerja ditunjang oleh batang tumpuan dan diletakkan diantara dua roda. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Penggerindaan tidak terpusat untuk permukaan dalam silinder : Sebagai pengganti batang tumpuan digunakan dua buah rol untuk menjaga posisi bendakerja. Roda pengatur dipasang sedikit condong untuk mengendalikan gerakan makan benda kerja lewat Gambar 20.9 Penggerindaan tidak terpusat roda gerinda. permukaan dalam silinder silinder Karena roda gerinda juga memerlukan tumpuan, maka gerakan makan seperti pada penggerindaan tidak terpusat permukaan luar silinder tidak dimungkinkan, sehingga laju produksi lebih lambat dibandingkan dengan pengerindaan tidak terpusat permukaan luar silinder tersebut. Keuntungan dari cara penggerindaan ini adalah dapat menghasilkan titik pusat yang sangat dekat antara diameter luar dan diameter dalam silinder. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Penggerindaan pemakanan lambat, dikembangkan tahun 1958. Penggerindaan pemakanan lambat dilakukan dengan kedalaman potong sangat besar tetapi dengan laju makan sangat lambat, sehingga disebut penggerindaan pemakanan lambat. Perbandingan dengan penggerindaan permukaan konvensional ditunjukkan dalam gambar 20.10. Penggunaan dalam penggerindaan permukaan antara lain untuk pembuatan celah dan profil, sedang Gambar 20.10 Penggerindaa npemakanan lambat penggunaan dalam bentuk silinder antara lain untuk pembuatan ulir, roda gigi, komponen silinder yang lain. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Operasi penggerindaan yang lain, misalnya : • piringan gerinda, • penggerinda sabuk abrasif, • dan lain-lainnya. Piringan gerinda, adalah mesin penggerinda dengan piringan abrasif yang besar, dipasang pada ujung spindel horisontal. Bendakerja ditempatkan di atas meja kerja, biasanya dipegang secara manual dan dihantarkan kepermukaan datar gerinda. Beberapa mesin piringan gerinGambar 20.11 Piringan gerinda da memiliki spindel ganda, se hingga dapat melakukan penggerindaan dalam waktu yang bersamaan. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Penggerinda sabuk abrasif, menggunakan partikel abrasif yang dilekatkan pada sabuk (kain) fleksibel, seperti ditunjukkan dalam gambar 20.12. Dibutuhkan penunjang sabuk bila benda kerja ditekan terhadapnya. Penunjang sabuk tersebut bisa dalam bentuk rol atau pelat yang ditempatkan dibelakang sabuk. Pelat datar digunakan untuk benda kerja yang memiliki permukaan datar. Pelat yang lunak dapat digunakan untuk benda kerja yang memiliki bentuk umum. Gambar 20.12 Penggerinda sabuk abrasif Kecepatan sabuk tergantung dari material yang akan digerinda, yaitu berkisar antara 2500 sampai dengan 5500 ft/menit. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA PROSES ABRASIF YANG LAIN abrasif yang lain adalah honing, lapping, superfinishing, polishing, dan buffing, digunakan secara eksklusif dalam operasi penyelesaian. Proses Geometri benda kerja yang umum dikerjakan dengan proses ini dapat dilihat dalam tabel 20.1. Tabel 20.1 Geometri yang umum untuk honing, lapping, superfinishing, polishing, dan buffing Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Penyelesaian permukaan dan nilai kekasaran permukaan untuk proses penggerindaan ditunjukkan dalam gambar 20.13. Bina Nusantara Gambar 20.13 Nilai kekasaran permukaan yang dapat dicapai dalam proses-proses abrasif GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Honing adalah proses abrasif yang dilakukan dengan menggunakan sejumlah batang abrasif. Proses honing untuk penyelesaian permukaan dalam silinder ditunjukkan dalam gambar 20.14. Gambar 20.14 Proses honing Jumlah batang abrasif tergantung dari ukuran lubang. Dua sampai empat batang digunakan untuk lubang yang kecil, dan duabelas atau lebih batang digunakan untuk lubang dengan diameter yang lebih besar. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Lapping adalah proses abrasif yang dilakukan untuk menghasilkan penyelesaian permukaan dengan akurasi dan kehalusan tinggi. Lapping menggunakan suspensi cairan partikel abrasif yang sangat kecil diantara benda kerja dan perkakas lapping. Proses ini ditunjukkan dalam gambar 26.20 yang digunakan untuk pembuatan lensa. Perkakas lapping biasa disebut lap, bentuknya merupakan kebalikan dari bentuk bendakerja, pengoperasiannya dapat dilakukan se Gambar 20.15 Proses lapping cara manual atau dengan mesin lapping agar diperoleh konsistensi dan efisiensi yang lebih baik. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Superfinishing, adalah proses abrasif yang hampir sama dengan honing, yaitu sama-sama menggunakan batang abrasif, digerakkan bolak-balik dan permukaan yang akan diselesaikan. ditekan terhadap Perbedaannya, superfinishing memiliki panjang langkah yang lebih pendek, frekuensinya lebih tinggi, dan tekanan yang digunakan antara perkakas dan permukaan lebih rendah, serta ukuran butir lebih kecil dibandingkan dengan honing. Prosesnya ditunjukkan dalam gambar 20.16 berikut ini. Gambar 20.16 Proses superfinishing Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA Polishing dan Buffing Polishing digunakan untuk menghilangkan goresan dan menghaluskan permukaan yang kasar dengan menggunakan butir abrasif yang diikatkan pada roda pemolesan, berputar dengan kecepatan sekitar 7500 ft/menit. Roda dibuat dari kanvas, kulit, dan bahkan kertas, sehingga rodanya agak fleksibel. Buffing penampilannya hampir sama dengan polishing, tetapi fungsinya berbeda. Buffing digunakan untuk membuat permukaan yang menarik dan mengkilat. Roda buffing dibuat dari material yang hampir sama dengan polishing tetapi roda buffing umumnya lebih lembut. Perbedaannya dengan polishing, disini butir abrasif ditempelkan pada permukaan roda, dan harus diisi kembali secara periodik. Buffing umumnya dilakukan dengan kecepatan berkisar antara 8000 sampai dengan 17.000 ft/menit. Bina Nusantara GERINDA DAN PROSES ABRASIF LAINNYA SELESAI TERIMA KASIH Bina Nusantara
© Copyright 2024 Paperzz