PAHAT BUBUT

Yang dimaksud dengan pahat bubut adalah alat potong yang digunakan untuk menikis atau memotong pada proses pembubutan atau pemakanan pada benda kerja.

Sifat-sifat yang harus dimiliki pahat bubut:

1. Harus cukup kuat dan mampu menahan beban dan tekanan pemotongan.
2. Harus mempunyai kekerasan yang tinggi hingga mampu bertahan pada temperatur tinggi selama pemotongan.
3. Harus tahan terhadap keausan.

 

1.       Pahat Rata

Adalah pahat bubut yang ujung mata potongnya berbentuk cembung atau cekung sesuai dengan bentuk benda kerja yang akan dibuat. Digunakan untuk membubut permukaan benda kerja menjadi rata. Pahat ini terdiri dari dua macam, yaitu pahat bubut rata kiri dan pahat bubut rata kanan.

a.     Pahat bubut rata kanan

Pahat bubut rata kanan memilki sudut baji 80º dan sudut-sudut bebas lainnya, pada umumnya digunakan untuk pembubutan rata memanjang yang pemakanannya dimulai dari kiri ke arah kanan mendekati posisi cekam.

b.     Pahat bubut rata kiri

Pahat bubut rata kiri memilki sudut baji 55º, pada umumnya digunakan untuk pembubutan rata
memanjang yang pemakanannya dimulai dari kiri ke arah kanan mendekati posisi
kepala lepas.

2.       Pahat bubut muka

                  Digunakan untuk membubut penampang permukaan benda kerja menjadi rata dan datar.

Pahat bubut muka memilki sudut baji 55º, pada umumnya digunakan untuk pembubutan rata permukaan benda kerja (facing) yang pemakanannya dapat dimulai dari luar benda kerja ke arah mendekati titik senter dan juga dapat dimulai dari titik senter ke arah luar benda kerja tergantung arah putaran mesinnya.

3.       Pahat bubut ulir

Digunakan untuk membubut ulir benda kerja. Ujung mata pahat dibuat sesuai dengan jenis ulir yang akan dibuat. Letak mata potong (ujung sisi sayat) pahat bubut harus dipasang tepat pada titik pusat benda kerja atau tepat pada titik senter mesin. Jika letak mata potong pahat bubut diatas titik senter mesin, maka sudut yang dibuat oleh garis sumbu mesin dan sudut tatal akan lebih besar akibatnya sudut bebasnya menjadi berkurang, akibatnya pahat akan melentur dan sisi depan pahat akan masuk lebih dalam pada benda kerja.

      Jika letak mata potong pahat bubut dibawah titik senter mesin, besarnya sudut antara garis sumbu dan sudut tatal akan berkurang, sehingga sudut bebas jadi besar. Akibatnya benda kerja akan terangkat.

Pahat bubut ulir memilki sudut puncak tergantung dari jenis ulir yang akan dibuat, sudut puncak
55° adalah untuk membuat ulir jenis whitwhort. Sedangkan untuk pembuatan
ulir jenis metrik sudut puncak pahat ulirnya dibuat 60°.

4.        Penggunaan pahat bubut luar

Sebagaimana dijelaskan di atas bahwa salahsatu alat potong yang sering digunakan pada
proses pembubutan adalah pahat bubut. Bentuk, jenis dan bahan pahat ada bermacam-macam yang tentunya disesuaikan dengan kebutuhan. Prosesnya adalah benda kerja yang akan dibubut bergerak berputar sedangkan pahatnya bergerak memanjang, melintang atau menyudut tergantung pada hasil pembubutan yang diinginkan.

5.      Pahat bubut dalam

Digunakan untuk membubut permukaan dalam lobang benda kerja. Sealin pahat bubut luar, pada proses pembubutan juga sering menggunakan pahat bubut dalam. Pahat jenis ini digunakan untuk membubut bagian dalam atau memperbesar lubang yang sebelumnya telah dikerjakan dengan mata bor. Bentuknya juga bermacam-macam dapat berupa pahat potong, pahat alur ataupun pahat ulir, ada yang diikat pada tangkai pahat. Bentuk ada yang khusus sehingga tidak diperlukan tangkai pahat. Contoh pemakaian pahat bubut dalam ketika memperbesar lubang dan membubut rata bagian dalam.

6.            Pahat potong

Digunakan untuk memotong benda kerja. Pahat potong adalah jenis pahat potong yang menggunakan tangkai digunakan untuk memotong benda kerja.

7.            Pahat bentuk

Pahat bentuk digunakan untuk membentuk permukaan benda kerja, bentuknya sangat banyak dan
dapat diasah sesuai bentuk yang dikehendaki operatornya. adalah jenis-jenis pahat berbentuk radius.

8.       Pahat keras

Pahat keras yaitu pahat yang terbuat dari logam keras yang mengandung bahan karbon tinggi yang dipadu dengan bahan-bahan lainnya, seperti Cemented Carbid, Tungsten, Wide dan lain-lain. Pahat jenis ini tahan terhadap suhu kerja sampai dengan kurang lebih 1000° C, sehingga tahan aus/gesekan tetapi getas/rapuh dan dalam pengoperasiannya tidak harus menggunakan pendingin, sehingga cocok untuk mengerjakan baja, besi tuang, dan jenis baja lainnya dengan pemakanan yang tebal namun tidak boleh mendapat tekanan yang besar. Di pasaran pahat jenis ini ada yang berbentuk segi tiga, segi empat dan lain-lain yang pengikatan dalam tangkainya dengan cara dipateri keras (brassing) atau dijepit menggunakan tangkai dan baut khusus.

9.      Bor senter

Bor senter digunakan untuk membuat lubang senter diujung benda kerja sebagai tempat kedudukan senter putar atau tetap yang kedalamannnya disesuaikan dengan kebutuhan yaitu sekitar 1/3 ÷ 2/3 dari panjang bagian yang tirus pada bor senter tersebut. Pembuatan lubang senter pada benda kerja diperlukan apabila memilki ukuran yang relatif panjang atau untuk mengawali pekerjaan pengeboran.

10.  Kartel

Kartel adalah suatu alat yang digunakan untuk membuat alur-alur kecil pada permukaan benda
kerja, agar tidak licin yang biasanya terdapat pada batang-batang penarik atau pemutar yang dipegang dengan tangan. Hasil pengkartelan ada yang belah ketupat, dan ada yang lurus tergantung gigi kartelnya.

BAHAN-BAHAN PEMBUATAN PAHAT BUBUT

1.      Baja Karbon Tinggi.

          Kandungan karbon berkisar 0,80 %C sampai 1,20%C dan baja ini akan kehilangan kekerasannya  pada suhu 300 ^oC.

2.      High Speed Steel (HSS)

          Dikembangkan oleh Fred W. Taylor dan M. White pada  tahun 1900 dengan menambahkan Wol 18% dan Cr 5,5% sebagai unsur pemadu utamanya. Unsur pemadu lainnya untuk baja ini adalah vanadium,molibden dan kobalt.

Jenisnya antara lain:

a)      High Speed Steel 18-4-1.
         Baja ini mengandung wolfram 18%, chrom 4% dan vanadium 1%.

b)      High Speed Steel Molibden.
         Baja molibden seperti 6-6-4-2 mengandung wolfram 6%, molibden 6%, khrom 4% dan vanadium 2%, mempunyai ketahanan dan kemampuan memotong sangat baik.

c)      Baja kecepatan sangat tinggi.
         Baja ini mengandung kobalt yang ditambahkan dengan kadar 2 sampai 15%. Unsur kobalt akan meningkatkan efisiensi pemotongan pada suhu tinggi.

3.      Paduan Cor Bukan Besi

        Sejumlah bahan paduan bukan besi yang mengandung unsur paduan utama seperti kobalt, chrom dan tungsten dengan sedikit unsur pembentuk karbida (1 sampai 2%) seperti tantalum, molibden atau boron. Mempunyai kekerasan merah yang tinggi yaitu sampai suhu 925 ^oC. Perkisaran elemen paduan adalah wolfram 12 sampai 15%, kobalt 40 sampai 50% dan chrom 15 sampai 35%.

4.      Karbida

         Perkakas karbida yang hanya mengandung wolfram karbida dan kobalt (94% wolfram karbida dan 6% kobalt) adalah cocok untuk memesin besi cor dan semua bahan lain kecuali baja. Kekerasan merah bahan karbida dapat mempertahankan tepi potong pada suhu diatas 1200 ^oC, dan kekuatan kompresinya sangat tinggi, namun bahan ini rapuh .

5.      Intan

        Intan digunakan sebagai pahat mata tunggal dan digunakan untuk pemotongan ringan dan kecepatan tinggi. Intan adalah bahan yang keras shg dpt digunakan untuk memeotong bahan keras yang sulit dipotong dengan perkakas yang lain.

6.      Keramik

       Serbuk aluminium oksida (salah satu bahan keramik) dengan beberapa bahan tambahan dibuat sebagai sisipan pahat pemotong. Bahan ini mempunyai kekuatan kompresi yang tinggi tetapi agak rapuh. Titik pelunakan keramik diatas 1100 ^oC. 

FISIKA SOAL DAN PEMBAHASAN TERMODINAMIKA

1.      Diagram P−V dari gas helium yang mengalami proses termodinamika ditunjukkan seperti gambar berikut!
usaha yang dilakukan gas helium pada proses ABC sebesar....

Add caption

Pembahasan
W_AC = W_AB + W_BC
W_AC = 0 + (2 x 10⁵)(3,5 − 1,5) = 4 x 10⁵ = 400 Kj

2.      Perhatikan gambar berikut ini!



Jika kalor yang diserap reservoir suhu tinggi adalah 1200 joule, tentukan :
a) Efisiensi mesin Carnot
b) Usaha mesin Carnot
c) Perbandingan kalor yang dibuang di suhu rendah dengan usaha yang dilakukan mesin Carnot
d) Jenis proses ab, bc, cd dan da

Pembahasan
a) Efisiensi mesin Carnot
Data :
Tt = 227^oC = 500 K
Tr = 27^oC = 300 K
η = ( 1 − ^Tr/_Tt) x 100%
η = ( 1 − ³⁰⁰/₅₀₀) x 100% = 40%
b) Usaha mesin Carnot
η = ^W/_Q1
⁴/₁₀ = ^W/₁₂₀₀
W = 480 joule
c) Perbandingan kalor yang dibuang di suhu rendah dengan usaha yang dilakukan mesin Carnot
Q₂ = Q₁ − W = 1200 − 480 = 720 joule
Q₂ : W = 720 : 480 = 9 : 6 = 3 : 2
d) Jenis proses ab, bc, cd dan da
ab → pemuaian isotermis (volume gas bertambah, suhu gas tetap)
bc → pemuaian adiabatis (volume gas bertambah, suhu gas turun)
cd → pemampatan isotermal (volume gas berkurang, suhu gas tetap)
da → pemampatan adiabatis (volume gas berkurang, suhu gas naik)

3.      Suatu gas ideal mengalami proses siklus seperti pada gambar P − V di atas. Kerja yang dihasilkan pada proses siklus ini adalah....kilojoule.

Pembahasan
W = Usaha (kerja) = Luas kurva siklus = Luas bidang abcda
W = ab x bc
W = 2 x (2 x 10⁵) = 400 kilojoule

4.      Diagram PV di bawah ini menunjukkan siklus pada suatu gas. Tentukan usaha total yang dilakukan oleh gas!

     

Jawaban:
     Usaha (W) = luas daerah di bawah grafik PV

     W = {(3-1) x 10⁵ } x (5-3) = 4 x 10⁵ J

5.      Suatu gas dalam wadah silinder tertutup mengalami proses seperti pada gambar di bawah ini.

 

Tentukan usaha yang dilakukan oleh gas pada:

    a. proses AB

    b. Proses BC

    c. proses CA

    d. Keseluruhan proses ABCA

Jawaban:

a.                  Usaha dari A ke B sama dengan luas ABDE dan bertanda positif karena arah proses ke kanan

                (V_B > V_A ). 

                W_AB = luas ABDE = AB x BD

                                    = (100-25) L x (300 kPa)

                                    = (75 x 10^-3 m³) (300 x 10³ Pa)

                                    = 22.500 J

b.                  Usaha dari B ke C sama dengan negatif luas BCED karena arah proses ke kiri (V_C < V_B ).

                W_BC  = - luas BCDE = - ½ (CE + BD) ED

                                  = - ½ (100+300) kPa x (100-25) L

                                  = - ½ (400 x 10³ Pa) (75 x 10^-3 m³)

                                  = -15 000 J = -15 kJ

c.                   Usaha dari CA sama dengan nol karena CA dengan sumbu V tidak membentuk bidang (luasnya = 0).

d.                  Usaha keseluruhan proses (ABCA) sama dengan usaha proses AB + usaha proses BC + usaha CA

W_ABCA = 22 500 – 15 000 + 0 = 7500 J

6.      Sebuah sistem termodinamika mengalami siklus A-B-C-A seperti gambar diagram p – V  di bawah ini. Lengkapilah tabel dibawah ini dengan mengisi tanda + (plus) – (minus) atau nol yang sesuai dengan kuantitas termodinamika yang diasosiasikan untuk setiap proses.

	Q	W	S
A→B	+	+	+
B→C	+	0	+
C→A	-	-	0

 

A→B (isobarik)

W=P∆T

Q=m.c.P ∆T

∆U=Q-W

B→C (isokhorik)

W=P∆V=0
W=0

Q=m.c.∆T

∆U=Q

C→A (Isotermal)

∆U=0

Q=W=nRT

7.      Suatu  gas ideal  mengalami proses siklus seperti gambar di bawah ini

Kerja yang dihasilkan pada siklus tersebut adalah.....

Penyelesaian

W  = P × ∆V

W = 2. 10⁵ x 2 = 4 x 10⁵ = 400 kJ

8.      Suatu mesin carnot bekerja di antara suhu 600 K dan 300 K dan menerima masukkan kalor 1000 joule (diperlihatkan pada gambar berikut ini).Usaha yang dilakukan mesin dalam satu siklus adalah...

Penyelesaian

η = (1 – ^T2/_T1 ) ₌ (1 – ³⁰⁰/₆₀₀ ) = (1 – ¹/₂ ) = ¹/₂

_{W =} η × Q₁ = ¹/₂ × 1000 = 500 J

9.      Perhatikan grafik P-V di sebelah, mesin memiliki efisiensi 57%, maka banyaknya panas yang dijadikan usaha adalah…

 

Penyelesaian

W = η × Q₂

W = 0,57 × Q₂

 

 

10.  Perhatikan grafik P – V mesin Carnot di bawah!

Jika kalor yang diserap (Q₁) =10.000 joule maka besar usaha yang dilakukan mesin Carnot adalah ...

Penyelesaian

Gunakan cara sama seperti no .8, kita peroleh

W = 5000 joule

11.  Diagram P−V dari gas helium yang mengalami proses termodinamika ditunjukkan seperti gambar berikut! Usaha yang dilakukan gas helium pada proses ABC sebesar....

Penyelesaian

Proses AB tidak memberikan usaha karena ΔV= 0,  jadi usaha hanya diberikan oleh proses BC

W  = P × ∆V

W = 4 x 10⁵ = 400 kJ

12.  Proses pemanasan suatu gas ideal digambarkan  seperti grafik P−V berikut ini!

Besar usaha yang dilakukan gas pada siklus ABC adalah....

 

Penyelesaian

Sama dengan no.11 proses AB saja yang menimbulkan usaha , sebaliknya proses BC , W= o

∆V = 3 cm³ = 3 × 10^-6 m³

W  = P × ∆V

W  = 2.10⁶ × 3.10^-6

W = 6 joule

13.  Perhatikan gambar berikut!

Suatu gas mengalami proses A-B-C. Usaha yang dilakukan gas pada proses tersebut adalah....

Penyelesaian

 W  = P × ∆V = 4 × 2 = 8 joule

14.  Perhatikan Gambar !

Jika kalor yang diserap reservoir suhu tinggi adalah 1200 joule, tentukan :
a) Efisiensi mesin Carnot
b) Usaha mesin Carnot
c) Perbandingan kalor yang dibuang di suhu rendah dengan usaha yang dilakukan mesin Carnot
d) Jenis proses ab, bc, cd dan da
Pembahasan

a.    Efisiensi mesin Carnot
Data :
Tt = 227^oC = 500 K
Tr = 27^oC = 300 K
η = ( 1 − ^Tr/_Tt) x 100%
η = ( 1 − ³⁰⁰/₅₀₀) x 100% = 40%

b.    Usaha mesin Carnot
η = ^W/_Q1
⁴/₁₀ = ^W/₁₂₀₀
W = 480 joule

c.    Perbandingan kalor yang dibuang di suhu rendah dengan usaha yang dilakukan mesin Carnot
Q₂ = Q₁ − W = 1200 − 480 = 720 joule
Q₂ : W = 720 : 480 = 9 : 6 = 3 : 2

d.    Jenis proses ab, bc, cd dan da
ab → pemuaian isotermis (volume gas bertambah, suhu gas tetap)
bc → pemuaian adiabatis (volume gas bertambah, suhu gas turun)
cd → pemampatan isotermal (volume gas berkurang, suhu gas tetap)

da → pemampatan adiabatis (volume gas berkurang, suhu gas naik)

15.  Perhatikan Gambar !

 

Suatu gas ideal mengalami proses siklus seperti pada gambar P − V di atas. Kerja yang dihasilkan pada proses siklus ini adalah....kilojoule.

Pembahasan
W = Usaha (kerja) = Luas kurva siklus = Luas bidang abcda
W = ab x bc 
W = 2 x (2 x 10⁵) = 400 kilojoule

16.  Perhatikan grafik P – V  untuk mesin Carnot seperti gambar di bawah ini!

 

Jika mesin mengambil panas 1.000 J, banyaknya panas yang diubah menjadi usaha adalah ....

Pembahasan :

W = Q₁ ( 1 – T₂/T₁ ) = 1000 ( 1 – 600/1000 ) = 1000 (400/100) = 400 joule

17.  Perhatikan Gambar !

Besar usaha yang dilakukan mesin dalam satu siklus adalah .... J

Pembahasan :

W = Q₁ ( 1 – T₂/T₁ ) = 1000 ( 1 – 450/900 ) = 1000 (450/900) = 500 joule

18.  Sebuah mesin Carnot memiliki spesifikasi seperti gambar di samping. Usaha yang dihasilkan mesin Carnot adalah .... ( satuan suhu adalah kelvin )

 

Pembahasan

Q₁/W = 500/200

W= 200/500 × Q₁

Jadi, nilai usahanya adalah 2/5 dari  Q₁

19.  Diagram PV di bawah ini menunjukkan siklus pada suatu gas. Tentukan usaha total yang dilakukan oleh gas!

    Jawaban:
     Usaha (W) = luas daerah di bawah grafik PV

     W = {(3-1) x 10⁵ } x (5-3) = 4 x 10⁵ J

20.  Perhatikan gambar berikut!

Suatu gas mengalami proses A-B-C. Usaha yang dilakukan gas pada proses tersebut adalah....

Penyelesaian

 W  = P × ∆V = 4 × 2 = 8 joule

21.  Suatu gas ideal mengalami proses siklus seperti gravik p – V berikut

 

Tentukanlah usaha gas dari A ke B!

Diketahui: p_A = p_B = 3 × 10⁵ pa, p_C = 1 × 10⁵ pa, V_A = 2 L, dan V_B = V_C = 6 L

Proses A ke B adalah proses isobaric, Usaha dari A ke B dapat dihitung dengan persamaan

W_AB = p(V_B – V_A)

W_AB = 3 × 10⁵ (6 – 2) x 10^-3 = 1.200 joule

22.  Sebuah mesin carnot yang menggunakan reservoir suhu tinggi bersuhu 800 K memiliki efisiensi 400% agar efisiensi maksimumnya naik menjadi 50%, tentukan kenaikan suhu yang harus dilakuka pada reservoir suhu tinggi?

 

Dik : T₁ = 800 K, η₁ = 40 %, η₂ = 50%

Cara Umum

Efisiensi mesin semula , η₁ = 40 %

 η₁ = 1 – T₂/ T₁ → 40% = 1 - T₂/800 → T₂/800 = 0,6 → T₂ = 480 K

Agar efisiensi menjadi η₂ = 50% untuk T₂ = 480 K

η₂ = 1 – T₂/ T₁ → 50% = 1 - 480/ T₁ → 480/ T₁ = 0,5 → T₁ = 960 K

23.  Perhatikan gambar! Berapa Perbandingan usaha (W) proses I dan proses II?

 

Diketahui :
Proses I : P = 15 N/m², V₁ = 15 m³, V₂ = 35 m³
Proses II : P = 10 N/m², V₁ = 5 m3, V₂ = 45 m³
Ditanya :
Perbandingan usaha (W) proses I dan proses II ?
Jawab :

W₁ = P (V₂ – V₁) = 15 (35 - 15) = 15 (20) = 300 joule

W₂= P (V₂ – V₁) = 10 (45 - 5) = 10 (40) = 400 joule

Perbandingan W₁ dan W₂ = 300 : 400 = 3 :4

24.  perhatikan gambar berikut ini, dan tentukan Usaha (W) pada proses ABC !

 

Diketahui:
P₁ = 2 x 10⁵ N/m²
P₂ = 1 x 10⁵ N/m²
V₁ = 5 m3
V₂ = 15 m3
Ditanya:
Usaha (W) pada proses ABC ?
Jawab:
Usaha dilakukan hanya ketika volume gas bertambah. Pada proses AB, volume gas tetap sehingga tidak ada usaha yang dilakukan oleh gas helium. Pada proses BC, volume gas bertambah karenanya ada usaha yang dilakukan oleh gas helium.

W = P₂ (V₂ – V₁) = 10⁵ (15 - 5) = 10⁵ (10) = 10⁶

25.  Tunjukan proses yang menunjukan pengurangan volme gas pada gambar!

 

Pembahasan :
Jika gas melakukan usaha maka volume gas bertambah. Sebaliknya jika gas memperoleh usaha dari luar maka volume gas berkurang. Proses pada grafik di atas yang menunjukan volume gas berkurang adalah proses CD.