PROSES SEKRAP
(SHAPING)
Mesin sekrap (shaping machine) disebut pula mesin ketam atau serut. Mesin ini digunakan untuk mengerjakan bidang-bidang yang rata, cembung, cekung, beralur, dan lain-lain pada posisi mendatar, tegak, ataupun miring. Mesin sekrap adalah suatu mesin perkakas dengan gerakan utama lurus bolak-balik secara vertical maupun horizontal.
Prinsip pengerjaan pada mesin sekrap adalah benda yang disayat atau dipotong dalam keadaan diam (dijepit pada ragum) kemudian pahat bergerak lurus bolak-balik atau maju mundur melakukan penyayatan. Hasil gerakan maju mundur lengan mesin/pahat diperoleh dari motor yang dihubungkan dengan roda bertingkat melalui sabuk (belt). Dari roda bertingkat, putaran diteruskan ke roda gigi antara dan dihubungkan ke roda gigi penggerak engkol yang besar. Roda gigi tersebut beralur dan dipasang engkol melalui tap. Jika roda gigi berputar maka tap engkol berputar eksentrik menghasilkan gerakan maju mundur lengan. Kedudukan tap dapat digeser sehingga panjang eksentrik berubah dan berarti pula panjang langkah berubah. Mekanisme ini dapat dilihat pada Gambar 4.
A. Mesin Sekrap dan Jenis-jenisnya
1. Jenis-Jenis Mesin Sekrap
Mesin sekrap adalah mesin yang relatif sederhana. Biasanya digunakan dalam ruang alat atau untuk mengerjakan benda kerja yang jumlahnya satu atau dua buah untuk prototype (benda contoh). Pahat yang digunakan sama dengan pahat bubut. Proses sekrap tidak terlalu memerlukan perhatian/ konsentrasi bagi operatornya ketika melakukan penyayatan. Mesin sekrap yang sering digunakan adalah mesin sekrap horizontal. Selain itu, ada mesin sekrap vertikal yang biasanya dinamakan mesin slotting/slotter. Proses sekrap ada dua macam yaitu proses sekrap (shaper) dan planner. Proses sekrap dilakukan untuk benda kerja yang relatif kecil, sedang proses planner untuk benda kerja yang besar.
a. Mesin sekrap datar atau horizontal (shaper)
Mesin jenis ini umum dipakai untuk produksi dan pekerjaan serbaguna terdiri atas rangka dasar dan rangka yang mendukung lengan horizontal. Benda kerja didukung pada rel silang sehingga memungkinkan benda kerja untuk digerakkan ke arah menyilang atau vertikal dengan tangan atau penggerak daya. Pada mesin ini pahat melakukan gerakan bolak-balik, sedangkan benda kerja melakukan gerakan ingsutan. Panjang langkah maksimum sampai 1.000 mm, cocok untuk benda pendek dan tidak terlalu berat.
b. Mesin sekrap vertikal (slotter)
Mesin sekrap jenis ini digunakan untuk pemotongan dalam, menyerut dan bersudut serta untuk pengerjaan permukaan-permukaan yang sukar dijangkau. Selain itu mesin ini juga biasa digunakan untuk operasi yang memerlukan pemotongan vertikal. Gerakan pahat dari mesin ini naik turun secara vertikal, sedangkan benda kerja bisa bergeser ke arah memanjang dan melintang. Mesin jenis ini juga dilengkapi dengan meja putar, sehingga dengan mesin ini bisa dilakukan pengerjaan pembagian bidang yang sama besar.
c. Mesin planner
Digunakan untuk mengerjakan benda kerja yang panjang dan besar (berat). Benda kerja dipasang pada eretan yang melakukan gerak bolak-balik, sedangkan pahat membuat gerakan ingsutan dan gerak penyetelan. Lebar benda ditentukan oleh jarak antar tiang mesin. Panjang langkah mesin jenis ini ada yang mencapai 200 sampai 1.000 mm.
2. Mekanisme Kerja Mesin Sekrap
Mekanisme yang mengendalikan mesin sekrap ada dua macam yaitu mekanik dan hidrolik. Pada mekanisme mekanik digunakan crank mechanism . Pada mekanisme ini roda gigi utama (bull gear) digerakkan oleh sebuah pinion yang disambung pada poros motor listrik melalui gear box dengan empat, delapan, atau lebih variasi kecepatan. RPM dari roda gigi utama tersebut menjadi langkah per menit (strokes per minute, SPM).
Mesin dengan mekanisme sistem hidrolik kecepatan sayatnya dapat diukur tanpa bertingkat, tetap sama sepanjang langkahnya. Pada tiap saat dari langkah kerja, langkahnya dapat dibalikkan sehingga jika mesin macet lengannya dapat ditarik kembali. Kerugiannya yaitu penyetelen panjang langkah tidak teliti.
3. Nama Bagian-Bagian Mesin Sekrap
a. Bagian Utama Mesin
1. Badan mesin
Merupakan keseluruhan mesin tempat mekanik penggerak dan tuas pengatur.
2. Meja mesin
Fungsinya merupakan tempat kedudukan benda kerja atau penjepit benda kerja. Meja mesin didukung dan digerakkan oleh eretan lintang dan eretan tegak. Eretan lintang dapat diatur otomatis.
3. Lengan
Fungsinya untuk menggerakan pahat maju mundur. Lengan diikat dengan engkol menggunakan pengikat lengan. Kedudukan lengan di atas badan dan dijepit pelindung lengan agar gerakannya lurus.
4. Eretan pahat
Fungsinya untuk mengatur ketebalan pemakanan pahat. Dengan memutar roda pemutar maka pahat akan turun atau naik. Ketebalan pamakanan dapat dibaca pada dial. Eretan pahat terpasang di bagian ujung lengan dengan ditumpu oleh dua buah mur baut pengikat. Eretan dapat dimiringkan untuk penyekrapan bidang bersudut atau miring. Kemiringan eretan dapat dibaca pada pengukur sudut eretan.
5. Pengatur kecepatan
Fungsinya untuk mengatur atau memilih jumlah langkah lengan mesin per menit. Untuk pemakanan tipis dapat dipercepat. Pengaturan harus pada saat mesin berhenti.
6. Tuas panjang langkah
Berfungsi mengatur panjang pendeknya langkah pahat atau lengan sesuai panjang benda yang disekrap. Pengaturan dengan memutar tap ke arah kanan atau kiri.
7. Tuas posisi pahat
Tuas ini terletak pada lengan mesin dan berfungsi untuk mengatur kedudukan pahat terhadap benda kerja. Pengaturan dapat dilakukan setelah mengendorkan pengikat lengan.
8. Tuas pengatur gerakan otomatis meja melintang
Untuk menyekrap secara otomatis diperlukan pengaturan-pengaturan panjang engkol yang mengubah gerakan putar mesin pada roda gigi menjadi gerakan lurus meja. Dengan demikian meja melakukan gerak ingsutan (feeding).
b. Alat potong
1) Prinsip dasar pemotongan
Pahat bergerak maju mundur, benda kerja bergerak ke arah melintang. Pemotongan hanya terjadi pada gerak langkah maju, pada saat langkah mundur benda kerja bergeser.
2) Bentuk pahat sekrap
a) pahat sekrap kasar lurus dan pahat sekrap kasar lengkung
b) pahat sekrap datar dan pahat sekrap runcing.
c) pahat sekrap sisi, pahat sekrap sisi kasar dan pahat sekrap sisi datar.
d) pahat sekrap profil.
e) pahat sekrap masuk ke dalam atau pahat sekrap masuk ke luar lurus dan pahat sekrap masuk dalam atau pahat sekrap masuk ke luar diteruskan.
3) Sudut asah pahat
4) Jenis bahan pahat
B. Elemen Dasar Proses Sekrap
Elemen pemesinan dapat dihitung dengan rumus-rumus yang identik dengan elemen pemesinan proses pemesinan yang lain. Pada proses sekrap gerak makan (f) adalah gerakan pahat per langkah penyayatan, kecepatan potong adalah kecepatan potong rata-rata untuk gerak maju dan gerak kembali dengan perbandingan kecepatan = Vm/Vr. Harga Rs < 1. (Gambar 14). Elemen dasar tersebut sebagai berikut.
1. Kecepatan potong rata-rata
Vrata2 = np . lt ( 1 + Rs ) / 2. 1000 ; m / min……….( 2.10 )
np = jumlah langkah per menit ; langkah / min,
lt = panjang pemesinan, = lv + lw + ln ; mm,
Rs = perbandingan kecepatan ; ;= vm / vr – kecepatan maju / kecepatan mundur <>
lw = panjang pemotongan pada benda kerja ; mm,
lv = langkah pengawalan ; mm,
ln = langkah pengakhiran ; mm,
w = lebar pemotongan benda kerja ; mm.
Pahat :
kr = sudut potong utama ; °,
γo = sudut geram ; °,
Mesin sekrap :
f = gerak makan ; mm / langkah,
a = kedalaman potong ; mm,
np = jumlah langkah per menit ; langkah / min,
tc = waktu pemotongan ; min,
vf = kecepatan makan ; mm/min.
2.Kecepatan makan :
Vf = f. np ; mm / min……………………………..( 2.11 )
3.Waktu pemotongan :
tc = w / vf ; min……………………………………( 2.12 )
4.Kecepatan penghasilan geram :
Z = A . vrata2 ; cm3 / min….( 2.13 )
Dimana, A = f . a = h . b ; mm2.
Seperti halnya pada proses membubut, tebal geram sebelum terpotong ( h ) dan lebar pemotongan ( b ) ditentukan oleh f, a, dan kr.
Besar kecilnya kecepatan potong tergantung pada jenis material yang dipotong dan alat yang digunakan. Daftar kecepatan potong dapat dilihat pada Tabel 1.
Perencanaan Proses Sekrap
a. Pencekaman Benda Kerja
Benda persegi yang kecil dapat dipasang pada ragum.
Pencekaman benda kerja disesuaikan dengan contour permukaan benda kerja yang akan disekrap. Untuk mencekam benda kerja yang memiliki permukaan tidak beraturan atau tidak rata kita harus memasang dan mengganjal benda kerja dengan besi bulat yang dapat menekan pada satu titik.
Untuk menjepit benda kerja yang berbentuk tabung, ada kalanya di bagian bawah benda kerja diganjal dengan semacam pelat yang tipis atau bisa juga menggunakan parallel blok.
Selain itu, paralel blok yang ada juga bisa dimanfaatkan sebagai landasan pada saat proses pencekaman benda kerja yang berbentuk segmen atau sektor .
Benda kerja yang mempunyai dimensi cukup besar dan tidak mungkin dicekam dengan ragum, dapat dicekam dengan menggunakan klem . Perhatikan posisi pengekleman benda kerja terhadap arah pemotongan.
b. Syarat Pengekleman Benda Kerja
Ada beberapa syarat yang harus dipenuhi ketika kita melakukan pengkleman benda kerja
1) Klem harus horizontal
2) Jarak A harus lebih kecil dari B
3) Mur dan baut T harus terpasang dengan ukuran yang sesuai dengan alur meja.
Benda kerja besar yang akan dipotong seluruh permukaannya, biasanya diklem dengan menggunakan klem samping . Jumlah klem yang digunakan tergantung besar kecilnya benda kerja.
Blok siku juga bisa dipergunakan sebagai alat bantu pengekleman benda kerja . Caranya, blok siku diikat dengan baut T pada meja sekrap, kemudian benda kerja yang akan disekrap diklem dengan blok siku yang sudah terpasang pada meja sekrap.
c. Pencekaman Alat Potong
Pencekaman alat potong atau pahat pada mesin sekrap disesuaikan dengan ukuran mesin dan meja mesin. Yang perlu diingat pada saat mencekam pahat pada mesin sekrap, pahat diusahakan dicekam sekuat mungkin. Hal ini dikarenakan pada saat langkah pemakanan, pahat adalah salah satu bagian yang mengalami benturan (impact) terbesar dengan benda kerja. Ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam pemasangan pahat pada mesin sekrap sebagai berikut.
1) Pahat dipasang pada rumah ayunan kira-kira 30/40 mm keluar dari rumah ayunan . Pada posisi ini pahat cukup kuat untuk menahan beban potong.
2) Pencekaman pahat diusahakan sependek mungkin. Dikarenakan, jika pemasangan pahat terlalu panjang, pada saat terjadi impact maka pahat akan menjadi lentur dan kemungkinan besar pahat akan patah.
3) Pada saat langkah pemakanan, rumah ayunan pahat dimiringkan berlawanan arah dengan sisi potong pahat .
4) Pada saat proses pembuatan alur pada benda kerja, rumah ayunan pahat dipasang tegak lurus terhadap sisi potong pahat
5) Pada proses pembuatan alur dalam, pahat harus mempergunakan alat bantu tambahan yaitu klem pemegang pahat, dengan alat ini memungkinkan pahat untuk membuat alur dengan kedalaman yang diinginkan
6) Pada saat langkah pemotongan sisi benda kerja, posisikan rumah ayunan dan pahat dalam keadaaan miring/membuat sudut lancip terhadap benda kerja
7) Pada saat langkah pemakanan menyudut pada benda kerja, posisikan rumah ayunan dan pahat miring terhadap bidang yang akan disayat/membentuk sudut lancip
d. Proses Sekrap
Menjalankan mesin
1) Lengan digerakkan dengan cara memutar roda pemeriksa untuk melihat kemungkinan tertabraknya lengan.
2) Menentukan banyak langkah per menit.
3) Motor mesin dihidupkan. Dengan cara memasukkan tuas kopling mesin mulai bekerja. Mencoba langkah pemakanan (feeding) dari meja, mulai dari langkah halus sampai langkah kasar. Perhatikan seluruh gerak mesin
4) Menghentikan kerja mesin dilakukan dengan cara melepas tuas kopling kemudian matikan motor.
Proses penyekrapan
Penyekrapan datar
Penyekrapan bidang rata adalah penyekrapan benda kerja agar menghasilkan permukaan yang rata. Penyekrapan bidang rata dapat dilakukan dengan cara mendatar (horizontal) dan cara tegak (vertikal). Pada penyekrapan arah mendatar yang bergerak adalah benda kerja atau meja ke arah kiri kanan. Pahat melakukan langkah penyayatan dan ketebalan diatur dengan menggeser eretan pahat.
Adapun langkah persiapan penyekrapan bidang mendatar sebagai berikut.
1) Pemasangan benda kerja pada ragum.
2) Pemasangan pahat rata.
3) Pengaturan panjang langkah pahat.
4) Pengaturan kecepatan langkah pahat.
5) Pengaturan gerakan meja secara otomatis.
6) Setting pahat terhadap benda kerja.
Penentuan ketebalan penyayatan pahat. Untuk pemakanan banyak digunakan pahat kasar. Besarnya feeding diambil = 1/3 dari tebal pemakanan.
1) Kedalaman pemotongan dilakukan dari eretan alat potong.
2) Feeding dilakukan oleh gerakan meja.
3) Meja bergeser pada saat lengan luncur bergerak mundur.
Penyekrapan tegak
Pada penyekrapan tegak, yang bergerak adalah eretan pahat naik turun. Pengaturan ketebalan dilakukan dengan menggeser meja. Pahat harus diatur sedemikian rupa (menyudut) sehingga hanya bagian ujung saja yang menyayat dan bagian sisi dalam keadaan bebas. Tebal pemakanan diatur tipis ± 50 mm.
Langkah kerja penyekrapan tegak sesuai dengan penyekrapan yang datar.
1) Kedalaman pemotongan dilakukan oleh gerakan meja.
2) Feeding dilakukan oleh gerakan eretan alat potong.
Penyekrapan menyudut
Penyekrapan bidang menyudut adalah penyekrapan benda kerja agar menghasilkan permukaan yang miring/sudut. Pada penyekrapan ini yang bergerak adalah eretan pahat maju mundur.
Pengaturan ketebalan dilakukan dengan memutar ereten pahat sesuai dengan
kebutuhan sudut pemakanan.
1) Kedalaman pemotongan dilakukan oleh gerakan meja
2) Feeding dilakukan oleh eretan alat pemotong.
Penyekrapan alur
Menurut alur penyekrapan, mesin sekrap dapat digunakan untuk membuat alur:
1) Alur terus luar
2) Alur terus dalam
3) Alur buntu
4) Alur tembus
Secara garis besar, pembuatan alur pada mesin sekrap harus memperhatikan beberapa hal sebagai berikut.
1) Pembuatan garis batas luar.
2) Pengerjaan pahat.
3) Pengerjaan pendahuluan.
Alur terus luar di antaranya alur ”U”, alur ”V”, dan alur ekor burung.
Penyekrapan alur ”V” dan ekor burung merupakan penyekrapan yang paling rumit karena memerlukan ketekunan dan kesabaran. Prinsip pengerjaannya merupakan gabungan dari beberapa proses penyekrapan. Berhasil atau tidaknya pembuatan alur ”V” dan ekor burung tergantung dari pengaturan eretan pahat, pengasahan sudut pahat dan pemasangan pahatnya. Pada penyekrapan alur ekor burung atau alur ”V” sebagai berikut.
1. Diawali dengan penyekrapan alur biasa.
2. Selanjutnya memasang pahat lancip.
3. Mengatur eretan pahat.
4. Mengatur posisi pahat.
5. Lakukan secara hati-hati dan pemakanannya harus tipis.
Alur tembus dalam umumnya untuk alur pasak pada roda gigi atau pully. Untuk penyekrapan alur pasak memerlukan tangkai pemegang pahat (pemegang pahat tambahan) yang memungkinkan pahat masuk ke dalam lubang yang akan dibuat alur dalam.
Penyekrapan alur pasak luar yang buntu lebih rumit karena gerakan pahatnya terbatas. Untuk itu harus dibuat pengerjaan awal pada mesin bor atau frais. Batas alur pasak harus dibuat dengan cara membuat lubang dengan end mill sesuai dengan ukuran lebar dan dalamnya alur. Agar pajang langkah terbatas, maka harus diatur terlebih dahulu sesuai dengan panjang alur. Penyekrapan dapat dilakukan bertahap apabila lebar alur melebihi lebar pahat yang digunakan.
MENGENAL CAIRAN PENDINGIN UNTUK PROSES PEMESINAN
Cairan pendingin mempunyai kegunaan yang khusus dalam proses pemesinan. Selain untuk memperpanjang umur pahat, cairan pendingin dalam beberapa kasus, mampu menurunkan gaya dan memperhalus permukaan produk hasil pemesinan. Selain itu, cairan pendingin juga berfungsi sebagai pembersih/pembawa beram (terutama dalam proses gerinda) dan melumasi elemen pembimbing (ways) mesin perkakas serta melindungi benda kerja dan komponen mesin dari korosi. Bagaimana cairan pendingin itu bekerja pada daerah kontak antara beram dengan pahat, sebenarnya belumlah diketahui secara pasti mekanismenya. Secara umum dapat dikatakan bahwa peran utama cairan pendingin adalah untuk mendinginkan dan melumasi.
Pada mekanisme pembentukan beram, beberapa jenis cairan pendingin mampu menurunkan Rasio Penempatan Tebal Beram (􀈜h) yang mengakibatkan penurunan gaya potong. Pada daerah kontak antara beram dan bidang pahat terjadi gesekan yang cukup besar, sehingga adanya cairan pendingin dengan gaya lumas tertentu akan mampu menurunkan gaya potong. Pada proses penyayatan, kecepatan potong yang rendah memerlukan cairan pendingin dengan daya lumas tinggi sementara pada kecepatan potong tinggi memerlukan cairan pendingin dengan daya pendingin yang besar (high heat absorptivity). Pada beberapa kasus, penambahan unsur tertentu dalam cairan pendingin akan menurunkan gaya potong, karena bisa menyebabkan terjadinya reaksi kimiawi yang berpengaruh dalam bidang geser (share plane) sewaktu beram terbentuk. Beberapa peneliti menganggap bahwa sulfur (S) atau karbon tetraklorida (CCI4) pada daerah kontak (di daerah kontak mikro) dengan temperatur dan tekanan tinggi akan bereaksi dengan besi (benda kerja) membentuk FeS atau FeCI3 pada batas butir sehingga mempermudah proses penggeseran metal menjadi beram.
Pada proses gerinda, cairan pendingin mampu membantu pembersihan beram yang menempel di rongga antara serbuk abrasif, sehingga mempermudah kelangsungan proses pembentukan beram. Dengan cairan pendingin temperatur tinggi yang terjadi di lapisan luar benda kerja bisa dikurangi, sehingga tidak merusak struktur metalografi benda kerja. Proses kimiawi diperkirakan juga terjadi dalam proses gerinda, oleh karena itulah cairan pendinginnya ditambahi beberapa unsur.
Dari ulasan singkat di atas dapat disimpulkan bahwa Cairan Pendingin jelas perlu dipilih dengan seksama sesuai dengan jenis pekerjaan. Beberapa jenis cairan pendingin akan diulas pada sub bab pertama berkaitan dengan klasifikasi cairan pendingin dan garis besar kegunaannya. Pemakaian cairan pendingin dapat dilakukan dengan berbagai cara (disemprotkan, disiramkan, dikucurkan, atau dikabutkan) akan dibahas kemudian dan dilanjutkan dengan pengaruh cairan pendingin pada proses pemesinan. Efektivitas cairan pendingin hanya dapat diketahui dengan melakukan percobaan pemesinan, karena mekanisme proses pembentukan beram begitu kompleks, sehingga tidak cukup hanya dengan menelitinya melalui pengukuran berbagi sifat fisik/kimiawinya. Salah satu cara pemesinan yang relatif sederhana (cepat dan murah) untuk meneliti efektivitas cairan pendingin adalah dengan melakukan pembubutan muka (facing-test).
A. Jenis Cairan Pendingin
Cairan pendingin yang biasa dipakai dalam proses pemesinan dapat dikategorikan dalam empat jenis utama yaitu :
1. Straight oils (minyak murni)
2. Soluble oils
3. Semisynthetic fluids (cairan semi sintetis)
4. 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 ini berasal salah satu atau kombinasi dari minyak bumi (naphthenic, paraffinic), minyak binatang, minyak ikan atau minyak nabati. Viskositasnya dapat bermacam-macam dari yang encer sampai yang kental tergantung dari pemakaian. Pencampuran antara minyak bumi dengan minyak hewani atau nabati menaikkan daya pembasahan (wetting action) sehingga memperbaiki daya lumas. Penambahan unsure lain seperti sulfur, klor atau fosfor (EP additives) menaikkan daya lumas pada temperatur dan tekanan tinggi. Minyak murni menghasilkan pelumasan terbaik , akan tetapi sifat pendinginannya paling jelek di antara cairan pendingin yang lain.
Minyak sintetik (synthetic fluids) tidak mengandung minyak bumi atau minyak mineral dan sebagai gantinya dibuat dari campuran organik dan anorganik 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 di antara semua cairan pendingin. Cairan ini merupakan larutan murni (true solutions) atau larutan permukaan aktif (surface active). Pada larutan murni, unsur yang dilarutkan terbesar di antara molekul air dan tegangan permukaan (surface tension) hampir tidak berubah. Larutan murni ini tidak bersifat melumasi dan biasanya dipakai untuk sifat penyerapan panas yang tinggi dan melindungi terhadap korosi. Sementara itu dengan penambahan unsur lain yang mampu membentuk kumpulan molekul akan mengurangi tegangan permukaan menjadi jenis cairan permukaan aktif sehingga mudah membasahi dan daya lumasnya baik.
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 di antara cairan pendingin yang lain.
Cairan semi sintetik (semi-synthetic fluids) adalah kombinasi antara minyak sintetik (A) dan soluble oil (B) dan memiliki karakteristik ke dua minyak pembentuknya. Harga dan unjuk kerja penghantaran panasnya terletak antara dua buah cairan pembentuknya tersebut. Jenis cairan ini mempunyai karakteristik sebagai berikut:
1. Kandungan minyaknya lebih sedikit (10% s.d 45% dari tipe B)
2. Kandungan pengemulsinya (molekul penurun tegangan permukaan) lebih banyak dari tipe A
3. Partikel minyaknya lebih kecil dan lebih tersebar. Dapat berupa jenis dengan minyak yang sangat jenuh (“super-fatted”) atau jenis EP (Extreme Pressure).
B. Cara Pemberian Cairan Pendingin pada Proses Pemesinan
Cairan pendingin jelas hanya akan berfungsi dengan baik jikalau cairan ini caiarahkan dan dijaga alirannya pada daerah pembentukan beram. Dalam praktek sering ditemui bahwa cairan tersebut tidak sepenuhnya diarahkan langsung pada bidang beram pahat di mana beram terbentuk karena keteledoran operator. Mungkin pula, karena daerah kerja mesin tidak diberi tutup, operator sengaja mengarahkan semprotan cairan tersebut ke lokasi lain sebab takut cairan terpancar ke semua arah akibat perputaran pahat. Pemakaian cairan pendingin yang tidak berkesinambungan akan mengakibatkan bidang aktif pahat akan mengalami beban yang berfluktuasi. Bila pahatnya jenis karbida atau keramik (yang relatif getas) maka pengerutan dan pemuaian yang berulang kali akan menimbulkan retak mikro yang justru menjadikan penyebab kerusakan fatal. Dalam proses gerinda rata bila cairan pendingin dikucurkan di atas permukaan benda kerja maka akan dihembus oleh batu gerinda yang berputar kencang sehingga menjauhi daerah penggerindaan. Dari ulasan singkat di atas dapat disimpulkan bahwa selain dipilih cairan pendingin harus juga dipakai dengan cara yang benar. Banyak cara yang dipraktekkan untuk mengefektifkan pemakaian cairan pendingin, yakni sebagai berikut:
1. Secara manual.
Apabila mesin perkakas tidak dilengkapi dengan sistem cairan pendingin, misalnya Mesin Gurdi atau Frais jenis “bangku” (bench drilling/milling machine) maka cairan pendingin hanya dipakai secara terbatas. Pada umumnya operator memakai kuas untuk memerciki pahat gurdi, tap atau frais dengan minyak pendingin. Selama hal ini dilakukan secara teratur dan kecepatan potong tak begitu tinggi maka umur pahat bisa sedikit diperlama. Penggunaan alat sederhana penetes oli yang berupa botol dengan selang berdiameter kecil akan lebih baik karena akan menjamin keteraturan penetesan minyak. Penggunaan pelumas padat (gemuk/vaselin, atau molybdenum-disulfide) yang dioleskan pada lubang-lubang yang akan ditap sehingga dapat menaikkan umur pahat pengulir.
2. Disiramkan ke benda kerja (flood application of fluid).
Cara ini memerlukan sistem pendingin, yang terdiri atas pompa, saluran, nozel, dan tangki, dan itu semua telah dimiliki oleh hampir semua mesin perkakas yang standar. Satu atau beberapa nozel dengan selang fleksibel diatur sehingga cairan pendingin disemprotkan pada bidang aktif pemotongan. Keseragaman pendinginan harus diusahakan dan bila perlu dapat dibuat nozel khusus. Pada pemberian cairan pendingin ini seluruh benda kerja di sekitar proses pemotongan disirami dengan cairan pendingin melalui saluran cairan pendingin yang jumlahnya lebih dari satu pada gambar di bawah.
3. Disemprotkan (jet application of fluid).
Dilakukan dengan cara mengalirkan cairan pendingin dengan tekanan tinggi melewati saluran pada pahat. Untuk penggurdian lubang yang dalam (deep hole drilling; gun-drilling) atau pengefraisan dengan posisi yang sulit dicapai dengan semprotan biasa. Spindel mesin perkakas dirancang khusus karena harus menyalurkan cairan pendingin ke lubang pada pahat. 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 dibuat 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 fleksibel, Cairan pendingin yang sudah digunakan disaring dengan filter pada meja mesin kemudian dialirkan ke tangki penampung.
4. 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. Partikel cairan sintetik, semi sintetik, atau emulsi disemprotkan melalui saluran yang bekerja dengan prinsip seperti semprotan nyamuk. Cairan dalam tabung akan naik melalui pipa berdiameter kecil, karena daya vakum akibat aliran udara di ujung atas pipa, dan menjadi kabut yang menyemprot keluar. Pemakaian cairan pendingin dengan cara dikabutkan dimaksudkan untuk memanfaatkan daya pendinginan karena penguapan.
C. Pengaruh Cairan Pendingin pada Proses Pemesinan
Cairan pendingin pada proses pemesinan memiliki beberapa fungsi, yaitu fungsi utama dan fungsi kedua. Fungsi utama adalah fungsi yang dikehendaki oleh perencana proses pemesinan dan operator mesin perkakas. Fungsi kedua adalah fungsi tak langsung yang menguntungkan dengan adanya penerapan cairan pendingin tersebut. Fungsi cairan pendingin tersebut adalah :
1. Fungsi utama dari cairan pendingin pada proses pemesinan adalah :
a. Melumasi proses pemotongan khususnya pada kecepatan potong rendah.
b. Mendinginkan benda kerja khususnya pada kecepatan potong tinggi.
c. Membuang beram dari daerah pemotongan.
2. Fungsi kedua cairan pendingin adalah :
a. Melindungi permukaan yang disayat dari korosi
b. Memudahkan pengambilan benda kerja, karena bagian yang panas telah didinginkan.
Penggunaan cairan pendingin pada proses pemesinan ternyata memberikan efek 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) pada beberapa kasus.
- Membantu membuang/membersihakn beram.
D. 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 :
1. 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 (cluid stability)
2. Harga
3. Keamanan terhadap lingkungan
4. Keamanan terhadap kesehatan (health hazard performance)
Untuk beberapa proses pemesinan yaitu: gurdi (drilling), reamer (reaming), pengetapan (taping), bubut (turning), dan pembuatan ulir (threading) yang memerlukan cairan pendingin, saran penggunaan cairan pendingin dapat dilihat pada Tabel dibawah. Bahan benda kerja yang dikerjakan pada proses pemesinan merupakan faktor penentu jenis cairan pendingin yang digunakan pada proses pemesinan.
| Material | Driling | Reaming | Tapping | Turning | Threading | Milling |
| Alluminium | Soluble Oil Kerosene Kerosene and Lard Oil | Soluble Oil Kerosene Mineral Oil | Soluble Oil Mineral Oil | Soluble Oil | Soluble Oil Kerosene and Lard Oil | Soluble Oil Lard Oil Lard or Mineral Oil |
| Brass | Dry Soluble Oil Kerosene and Lard Oil | Soluble Oil Dry | Soluble Oil Lard Oil Dry | Soluble Oil | Soluble Oil Lard Oil | Soluble Oil Dry |
| Bronze | Dry Soluble Oil Kerosene and Lard Oil | Soluble Oil Dry | Soluble Oil Lard Oil Dry | Soluble Oil | Soluble Oil Lard Oil | Soluble Oil Dry |
| Cast Iron | Dry Soluble Oil Dry jet | Soluble Oil Mineral Lard Oil | Mineral Lard Oil | Soluble Oil Mineral Lard-Oil Dry | Dry Soluble Oil | Dry Soluble Oil |
| Copper | Dry Soluble Oil or Lard Oil Kerosene Mineral Lard Oi | Soluble Oil Lard Oil Dry | Soluble Oil Mineral Lard Oil | Soluble Oil | Soluble Oil Lard Oil | Soluble Oil Dry |
| Malleable Iron | Dry Soda water | Dry Soda water | Soluble Oil | Soluble Oil | Lard Oil Soda water | Dry Soda water |
| Monel Metal | Soluble Oil Lard Oil | Soluble Oil Lard Oil | Mineral Oil Sulfurized Oil | Soluble Oil | Lard Oil | Soluble Oil |
| Steel Alloys | Soluble Oil Sulfurized Oil Mineral | Soluble Oil Mineral Lard Oil | Soluble Oil Mineral Oil | Soluble Oil | Lard Oil Sulfurized Oil | Lard Oil Mineral Lard Oil |
| Steel Forging Low Carbon | Soluble Oil Sulfurized Lard Oil Lard Oil Mineral Lard Oil | Soluble Oil Mineral Lard Oil | Soluble Oil Lard Oil | Soluble Oil | Soluble Oil Mineral Lard Oil | Soluble Oil Mineral Lard Oil |
| Tool Steel | Soluble Oil Sulfurized Oil Mineral Lard Oil | Soluble Oil Sulfurized Oil Lard Oil | Mineral Lard Oil Sulfurized Oil | Soluble Oil | Lard Oil Sulfurized Oil | Soluble Oil Lard Oil |
E. Perawatan dan Pembuangan Cairan Pendingin
Perawatan cairan pendingin meliputi memeriksa :
- Konsentrasi dari emulsi soluble oil (menggunakan refractometer)
- pH (dengan pH meter)
- Kuantitas dari minyak yang tercampur (kebocoran minyak hidrolik ke dalam sistem cairan pendingin)
- Kuantitas dari partikel (kotoran) pada cairan pendingin.
Hal yang dilakukan pertama kali untuk merawat cairan pendingin adalah menambah konsentrat atau air, membersihkan kebocoran minyak, menambah biocides untuk mencegah pertumbuhan bakteri dan menyaring partikel-partikel kotoran dengan cara centrifuging.
Cairan pendingin akan menurun kualitasnya sesuai dengan lamanya waktu pemakaian yang diakibatkan oleh pertumbuhan bakteri, kontaminasi dengan minyak pelumas yang lain, dan partikel kecil logam hasil proses pemesinan. Apabila perawatan rutin sudah tidak ekonomis lagi maka sebaiknya dibuang. Apabila bekas cairan pendingin tersebut dibuang di sistem saluran pembuangan, maka sebaiknya diolah dulu agar supaya komposisi cairan tidak melebihi batas ambang limbah yang diijinkan.
Perawatan cairan pendingin sama pentingnya dengan perawatan jenis dan cara pemakaiannya. Sebagaimana umumnya yang dipraktekkan cairan pendingin yang telah lama berada dalam tangki mesin perkakas perlu diganti bila telah terjadi degradasi dengan berbagi efek yang tidak diinginkan seperti bau busuk, korosi, dan penyumbatan sistem aliran cairan pendingin. Hal ini pada umumnya disebabkan oleh bakteri atau jamur.
Bakteri aerobik dan anaerobik bisa hidup dan berkembang biak dalam air yang mengandung mineral dan minyak (proteleum, minyak nabati atau hewani). Semakin tinggi jumlah kandungan mineral dan minyak ini maka kemungkinan degradasi cairan karena bakteri semakin tinggi. Meskipun konsentrat dari emulsi atau cairan sintetik telah diberi zat anti bakteri akan tetapi dalam jangka lama cairan pendingin tetap akan terserang bakteri. Hal ini disebabkan oleh penambahan air untuk mengencerkan cairan yang cenderung mengental, karena airnya menguap atau kontaminasi dari berbagai sumber. Penambahan zat anti bakteri pada cairan pendingin yang telah kotor dan bau tidak efektif karena zat ini justru merangsang pertumbuhan bakteri lainnya. Keasaman air penambah bisa menimbulkan masalah karena mineral yang terkandung di dalamnya akan menambah konsentrasi mineral dalam cairan pendingin.
Bakteri aerobik yang sering menimbulkan masalah adalah bakteri Pseudominas Oleovorans dan Peseudomonas. Bakteri Pseudominas Oleovorans hidup dari minyak yang terpisah dari emulsinya, membentuk lapisan yang mengambang di permukaan cairan dalam tangki. Meskipun tidak mengandung minyak cairan sintetik, dalam waktu lama dapat tercemari oleh unsur minyak (pelumas meja mesin perkakas, partikel minyak dari benda kerja hasil proses sebelumnya dan sumber pencemar lainnya). Bakteri Pseudominas Aerugenosa hidup dari hampir semua mineral dan minyak yang ada dalam cairan pendingin. Meskipun bakteri ini menyenangi oksigen guna pertumbuhannya, jika perlu mereka bisa hidup tanpa oksigen (anaerobik) sehingga kadang dinamakan bakteri aerobik fakultatif.
Sementara itu, bila cairan mengandung unsur sulfat akan merangsang pertumbuhan bakteri Desulfovibrio Desulfuricans yang merupakan bakteri anaerobik dengan produknya yang khas berupa bau telur busuk. Jika pada cairan mengandung besi (beram benda kerja fero) maka cairan akan berubah hitam (kotor) yang dapat menodai permukaan benda kerja, mesin, dan perkakas lainnya.
Bakteri di atas sulit diberantas dan hampir selalu ada pada cairan pendingin. Selain menggangu karena baunya, cairan pendingin yang telah terdegradasi ini bisa menyebabkan iritasi (gatal-gatal) bagi operator mesin. Bakteri menghasilkan produk asam yang menjadikan sumber penyebab korosi. Bakteri memakan mineral yang sengaja ditambahkan untuk menaikkan daya lumas (surface active additives). Akibatnya, semakin lama cairan ini semakin tidak efektif.
Cairan pendingin yang telah lama berada dalam tangki mesin cenderung menguap dan meninggalkan residu yang makin lama makin bertumpuk. Air penambah yang mempunyai keasaman tinggi akan menambah mineral sehingga menaikkan residu. Dalam kasus ini tidak ada cara lain selain menggantikan keseluruhan cairan pendingin yang telah terdegradasi.
Air yang digunakan untuk membuat emulsi atau cairan pendingin perlu diperiksa keasamannya. Jika air ini terlalu banyak mineralnya bila perlu harus diganti. Untuk menurunkan keasaman (dengan mendestilasikan, “melunakkan” dengan Zeolit atau Deionizer) jelas memerlukan ongkos, sementara cairan pendingin yang dibuat atau yang selalu ditambahi air keasaman tinggi akan memerlukan penggantian yang lebih sering dan ini akan menaikkan ongkos juga.
Bakteri sulit diberantas tetapi dapat dicegah kecepatan berkembang biaknya dengan cara-cara yang cocok. Jika sudah ada tanda-tanda mulainya degradasi maka cairan pendingin harus diganti dengan segera. Seluruh sistem cairan pendingin perlu dibersihkan (dibilas beberapa kali) diberi zat anti bakteri, selanjutnya barulah cairan pendingin “segar” dimasukkan. Dengan cara ini “umur” cairan pendingin dapat diperlama (4 sampai dengan 6 bulan).
Tidak ada komentar:
Posting Komentar