BAHAN CUTTING TOOL

CUTTING FLUID

A.   Pendahuluan

Pada proses-proses pengerjaan logam, khususnya pekerjaan pemotongan akan terjadi panas yang tinggi sebagai akibat adanya gesekan antara cutting cool dan benda kerja yang dipotong. Jika temperatur kerja dan tekanan cutting tool pada benda kerja tidak diatur, maka permukaan keduanya cenderung akan menyatu. Untuk mengatur temperatur kerja dan tekanan cutting tool pada benda kerja, maka perlu digunakan media pendingin.

B.   Fungsi Cutting Fluid

Dalam proses pemotongan logam, media pendingin memiliki fungsi sebagai berikut sebagai berikut :

1.   Mengurangi gesekan yang terjadi antara cutting tool, benda kerja, dan geram yang timbul sehingga menghasilkan umur cutting tool yang tinggi dan surface finish yang baik khususnya pada kecepatan potong rendah.

2.   Mengurangi temperatur pada ujung cutting tool dan benda kerja sehingga menghindarkan terjadinya thermal deformation.

3.   Membersihkan geram yang timbul akibat proses pemotongan atau sebagai media flush untuk membawa chip hasil dari proses machining keluar dari cutting zone.

4.   Memperbaiki penyelesaian permukaan benda kerja yang dihasilkan.

5.   Memperpanjang umur cutting tool.

6.   Mengurangi terjadinya korosi pada mesin perkakas (khusus­nya cutting tool) dan benda kerja.

7.   Mencegah terjadinya penyatuan geram dengan cutting tool.

8.   Mendinginkan benda kerja khususnya pada kecepatan potong tinggi.

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

C.   Karakteristik Cutting Fluid

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

Ø  Kemampuan penghantaran panas (Heat transfer performance)

Ø  Kemampuan pelumasan (Lubrication performance )

Ø  Pembuangan beram (Chip flushing)

Ø  Pembentukan kabut fluida (Fluid mist generation)

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

Ø  Pencegahan korosi (Corrosion inhibition)

Ø  Stabilitas cairan/Fluid stability (untuk emulsi)

Ø  Tidak merusakkan mesin (khususnya cutting tool) dan benda kerja

Ø  temperatur didih dan titik uap.

Ø  Tidak berbuih, dan

2.     Harga

3.     Keamanan terhadap lingkungan

Ø  Tidak menimbulkan polusi

4.     Keamanan terhadap kesehatan (Health Hazard Performance)

Ø  Tidak menimbulkan kendala secara fisiologis terhadap operator

D.   Jenis Media Pendingin

Cutting fluid merupakan bagian dari metalworking fluid (MWF). Umumnya media pendingin yang digunakan pada proses pemesinan berbentuk cairan, karena dapat diarahkan pada cutting tool pada posisi yang sesuai dengan yang diharapkan dan mudah disirkulasikan kembali namun pada aplikasinya cutting fluid ada berbagai jenis dan bentuk.

Berdasarkan cara pengaplikasiannya,  MWF  ini sebenarnya dibagi menjadi dua bagian besar, yaitu:

1. Neat oil, penggunaannya tidak perlu dicampur dengan air.

Penggunaannya langsung, tanpa dicampur air. Oli jenis ini biasanya digunakan pada peralatan potong yang membutuhkan fungsi pelumasan dari oli yang lebih tinggi dibandingkan dengan fungsi pendinginan.Umumnya penggunaannya untuk proses pengerjaan metal yang lebih ekstrim (dalam hal kekerasan metal yang dikerjakan).

2. Water mixable cutting fluid, penggunaannya dicampur dengan air.

Penggunaannya dengan dicampur air. Perbandingan pencampuran berbeda-beda tergantung proses pengerjaannya.Masalah yang umum dihadapi dengan menggunakan oli jenis ini adalah timbulnya bau yang tidak sedap akibat dari bakteri yang bisa hidup pada media oli mineral jenis ini. Jenis bakteri ini adalah “anaerob” yang mampu hidup tanpa oksigen, sehingga mudah berkembang bila kondisi ruangan kurang terbuka (ventilasi/sirkulasi udara kurang baik)

Untuk mengantisipasi masalah bau yang tidak sedap, ada beberapa cara yang bisa dilakukan antara lain :

ü  Buat sirkulasi udara yang baik di sekitar lokasi peralatan potong

ü  Jika bau telah terjadi bisa dilakukan proses penghilangan bakteri dengan menggunakan “desinfektan khusus”.

ü  Untuk mengantisipasi jangan sampai terjadi masalah bau tak sedap maka gunakan oli dari seri sintetik.

Meskipun umumnya berbentuk cairan, tetapi ada beberapa bahan media pendi­ngin yang juga dapat digunakan pada proses pemesinan, antara lain :

1.   Bahan padat,

Bahan padat merupakan unsur tertentu dalam benda kerja yang memperbaiki kemampuan memotong cutting tool terha­dap benda kerja, misalnya grafit dalam besi cor kelabu.

2.   Bahan cair

Bahan cair terutama dalam bentuk larutan air atau larutan minyak dengan bahan tambahan tertentu untuk meningkatkan efektivitas media pendingin itu.

Bahan cair yang biasanya digunakan antara lain :

1. 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.

b.     Minyak mineral : merupakan bahan yang memiliki lapisan film tipis di antara cutting tool dan permukaan benda kerja yang dipotong. Lapisan ini mengurangi gesekan dan keausan permukaan cutting tool dan benda kerja. Minyak ini berasal dari minyak tumbuhan, minyak hewan dengan ditambah zat aditif.

3. Minyak sintetik (Synthetic Fluids) : merupakan minyak yang 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.

d.     Emulsi (water soluble fluid atau minyak larut air) : merupa­kan media pendingin yang tersusun dari dua bahan cair yang bersifat imisible (tidak terlarut satu sama lain) seperti minyak dan air. Media ini sangat efektif digunakan untuk pemotongan benda kerja dengan kecepatan tinggi.

e.     Sintesis : merupakan larutan kimia yang tersusun dari senyawa anorganik yang terlarut dalam air.

f.      Grease : merupakan senyawa semisolid dengan viskositas tinggi.

g.     Waxes : merupakan senyawa yang tersusun dari minyak hewan tumbuhan yang biasanya digunakan untuk proses pemotongan stainless steel dan bahan paduan temperatur tinggi.

8. Soluble Oil : pendingin ini 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 industry pemesinan dan harganya lebih murah diantara cairan pendingin yang lain.
9. 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.

3.   Bahan gas, termasuk uap air, karbon dioksida, dan udara tekan

Selain bahan-bahan tersebut di atas, juga digunakan media pendingin kimia. Media pendingin kimia merupakan paduan antara zat kimia yang dilarutkan dalam air. Media pendingin ini berfungsi sebagai pendingin dan pelumas (coolant-cutting fluid). Zat kimia yang biasa digunakan antara lain :

1.     amina dan nitrit untuk mencegah karat

2.     bahan sabun sebagai pelumas

3.     chlorin sebagai pelumas

4.     glikol sebagai bahan pengaduk dan pembasah, dan

5.     germisida sebagai pengendali pertumbuhan bakteri.

Dalam aplikasinya, media pendingin yang digunakan tergantung pada bahan yang akan dipotong dan jenis operasi pemotong­an yang akan dilakukan. Hal ini perlu dilakukan karena semakin cepat pemotongan yang dilakukan dan meningkatnya daya mesin perkakas akan mengakibatkan semakin tingginya temperatur yang dihasilkan, sehingga akan mempengaruhi keadaan cutting tool, benda kerja, dan lingkungan di sekitar proses pemotongan itu sendiri. Pemilihan media pendingin secara efektif bisa dilakukan sebagai berikut :

1.     Besi cor

Media pendingin yang digunakan adalah udara tekan, minyak larutan, atau dipotong dalam kondisi kering.

2.     Aluminium

Media pendingin yang digunakan adalah kerosin, minyak larutan, atau air soda (air dengan persentase kecil dengan beberapa alkali yang berfungsi sebagai pencegah karat).

3.     Besi mampu tempa

Media pendingin yang digunakan adalah dalam kondisi kering atau minyak larut air.

4.     Kuningan

Media pendingin yang digunakan adalah dalam kondisi kering, minyak parafin atau campuran minyak hewan.

5.     Baja

Media pendingin yang digunakan adalah minyak larutan, minyak tersulfurisasi, atau minyak mineral.

6.     Besi tempa

Media pendingin yang digunakan adalah lemak hewan atau minyak larut air.

5. Cara Pemberian Cairan Pendingin Pada Proses Pemesinan

Cara pemberian cairan pendingin pada proses pemesinan adalah sebagai beikur :

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 

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 fleksibel ( Gambar 2.2). Cairan pendingin yang sudah digunakan disaring dengan filter pada meja mesin kemudian dialirkan ke tangki penampung.

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 

6. Perawatan Dan Pembuangan Cairan Pendingin

 Perawatan cairan pendingin meliputi pemeriksaan :

ü  Konsentrasi dari emulsi soluble oil (menggunakan refractometer)

ü  pH ( dengan ph meter)

ü  Kuantitas dari minyak yang tercampur (kebocoran minyak hidrolik ke dalam sistem cairan pendingin)

ü  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.