Post on 23-Oct-2015
Pemilihan Bahan & Proses
Kelompok 3 : Hariyono
Irfandi PratamaNovry HarryadiAhmad Jumadi
Latif Kuncoro W.A
Velg Honda Jazz
BAB I PENDAHULUAN1.1 Latar BelakangPada zaman sekarang, perkembangan teknologi sangat pesat dan begitu juga di dunia engineering. Maka perlu adanya pengembangan dalam pemilihan material komponen mesin, khususnya velg racing mobil. Velg merupakan komponen utama sebuah kendaraan. Proses pembuatan velg adalah dengan cara forged. Bahan yang digunakan pun harus memiliki karakter yang kuat dan ringan.
Dari penjabaran diatas kami sebagai mahasiswa teknik mesin mencoba untuk mendesain ulang velg racing Honda Jazz dengan metode reversed engineering.
1.2 Tujuan
Adapun tujuan dalam mendesain ulang velg racing adalah sebagai berikut :•Untuk memilih material yang tepat dengan kualitas yang baik serta harga yang terjangkau dengan menggunakan bubble chart.•Memahami langkah-langkah dalam mendesain suatu komponenen dengan metode reverse engineering.•Untuk mengetahui teknik pembentukan velg racing.
1.3 Manfaat
Adapun manfaat dalam mendesain ulang velg racing adalah sebagai berikut :
•Dapat mengetahui material yang cocok untuk velg racing Honda Jazz.
•Dapat mendesain ulang komponen mobil, yaitu velg racing.
•Dapat memahami teknik pembentukan velg racing.
1.4 Batasan Masalah
Karena keterbatasan waktu dan dana serta ilmu yang dimiliki, maka kami membatasi masalah dalam perancangan velg racing Honda Jazz. Berikut batasan masalah dalam perancangan :
•Meminimalkan massa
•Meminimalkan biaya
BAB IITEORI DASAR
2.1 VelgVelg adalah komponen utama dalam sebuah kendaraan. Tanpa velg, kendaraan baik itu mobil ataupun motor tidak akan dapat berjalan. Velg ada dua macam jenis yang dikenal di kalangan masyarakat yaitu velg standar pabrikan atau velg ruji dan velg jenis racing. Velg ruji banyak yang tidak menyukai karena beberapa alasan salah satunya adalah trend. Oleh karena itu banyak yang menggantinya dengan velg yang lebih gaya atau yang disebut dengan velg racing.
2.1.1. Velg Besi dan Velg Aluminium
Industri velg mobil pada umumnya dapat dibagi menjadi dua yaitu velg aluminium dan velg besi.
Velg Aluminiumuntuk mobil penumpang, selain kekuatan dan keringanan velg, penampilan velg yang indah juga diminati oleh pemakai. Logam aluminium lebih tahan karat dibandingkan besi.Velg Besiuntuk angkutan umum dan komersial yang memerlukan velg dengan kekuatan tinggi dan kualitas penampilan yang rendah
2.1.2 TeganganApabila sebuah batang atau plat dibebani sebuah gaya maka akan terjadi gaya reaksi yang sama dengan yang arah berlawanan. Gaya tersebut akan diterima sama rata oleh setiap molekul pada bidang penampang batang tersebut. Jadi tegangan adalah sutu ukuran intensitas pembebanan yang dinyatakan oleh gaya dan dibagi oleh luas ditempat gaya tersebut bekerja.
2.1.3 ReganganRegangan adalah suatu bentuk tanpa dimensi untuk menyatakan perubahan bentuk. Biasanya dinyatakan dalam bentuk persentasi atau tidak dengan persentasi. Besarnya regangan menunjukkan apakah bahan tersebut mampu menahan perubahan bentuk sebelum patah. Makin besar regangan suatu bahan maka bahan itu mudah dibentuk.
2.1.4 Hubungan Tegangan danReganganTegangan serta regangan senantiasa berhubungan, walaupun hubungan ini dapat berubah karena suhu, laju pembebanan, dan sebagainya. Perubahan tegangan langsung dibagi oleh regangan merupakan suatu konstanta yang dinamakan modulus young ( E atau modulus elastisitas ).
2.1.5 DeformasiSemua struktur bila mendapat beban luar akan berubah sedikit dari bentuk awalnya, baik berubah bentuk maupun ukurannya atau berdeformasi. Bertambahnya ukuran dari sebuah struktur disebut perpanjangan atau elongasi, sedangkan sebaliknya disebut pemendekan atau konstraksi.
2.1.6 Jenis Velg LensoVelg tipe Lenso banyak dipakai oleh kendaraan-kendaraan yang tidak terlalu besar atau berat. Velg ini banyak dipakai kendaraan jenis Honda Jazz, Suzuki Karimun Estillo, Honda City dan kendaraan-kendaraan yang sejenisnya.
2.2 Kondisi KerjaKondisi kerja velg racing merupakan faktor yang
cukup penting dalam pelaksanaan perancangan. Yang dimaksud dengan kondisi kerja adalah kondisi yang dialami oleh komponen (velg) selama proses pengaplikasiannya, sehingga akan mengalami hal-hal tertentu. Sejalan dengan perancangan velg ini, perancang selayaknya mempertimbangkan kondisi kerja velg yang tepat sehingga velg dapat bekerja dengan baik.
Banyak sekali faktor-faktor yang mempengaruhi kondisi kerja velg, terutama teknik pembentukannya. Beban mobil dan tekanan ban akan ikut serta menentukan kondisi kerja velg, demikian juga dengan tahapan pembentukannya akan mempengaruhi kondisi kerja. Sehingga tujuan untuk merencanakan kondisi kerja pada velg akan sejalan dengan tujuan dari perencanaan cara kerja pada velg, yaitu terdapatnya gerak rotasi yang akan menghasilkan gaya pada velg.
Beberapa macam kondisi kerja yang dapat dipersiapkan oleh perancang adalah tegangan, regangan, kecepatan dan gaya. Masing-masing jenis kondisi kerja ini perlu dipersiapkan dan direncanakan dengan baik oleh perancang, sehingga diperoleh velg yang berkualitas.
2.3 Proses Pembentukan2.3.1 Jenis - Jenis Proses Pembentukan Velg Aluminium
Die casting – teknologi ini menunjuk kepada proses produksi yang mencetak velg aluminium dengan melebur logam aluminium hingga menjadi cair untuk dicetak menggunakan cetakan atau molding. Proses ini terbagi dari 2 jenis :• High pressure
• Low pressure casting
Forging – teknologi ini menggunakan logam aluminium yang tidak dilebur untuk mencetaknya menjadi velg. Teknologi forging mengandalkan kekuatan mesinnya untuk mencetak velg menggunakan bahan baku aluminium yang masih dalam bentuk logam solid. Teknologi ini pun terbagi menjadi dua kategori yaitu:• Semi Solid Forge
• Solid Forge atau Full Forge
BAB IIIMETODOLOGI
3.1 Flow Chart
3.2 Kriteria Pemilihan Bahan
3.3 Perhitungan/Analisa gaya pada mobil
Adapun data yang harus diinputkan pada Autodesk Inventor adalah sebagai berikut :1.Gaya maksimum pada mobil (F) :Berat Mobil = 1076 kgBerat Penumpang = 250 kgBerat Bagasi = 174 kgBerat total mobil =1500 kg F= m.g = 1500 kg . 10 m/s2 = 15.000 N Sehingga 1 velg menerima beban sebesar 3.750 N, tetapi karena titik berat mobil tidak berada ditengah, maka ada velg yang menerima beban lebih besar. Jadi, kami menggunakan beban sebesar 5.000 N untuk simulasi Autodesk Inventor Professional 2012.
A.Perhitungaan gaya pada roda depanBeban yang diambil merupakan beban yang tertinggi, dimana roda depan memiliki beban yang tertinggi :2F z1= m.g
= 756 kg.9,81m/s2
= 7416,36 NUntuk mendapatkan strength, maka harus dicari terlebih dahulu keliling (K) dari velg dan luas kontak ban ke tanah:
Keliling Ban (K)
-Luas kontak ban (A)
- Strength (σf) pada 1 buah ban depan
Jadi,strength total adalah :
3.3.1 Pemilihan MaterialSetelah memperoleh data dari hasil perhitungan di atas. Maka kami memilih material dengan menggunakan Bubble Chart , untuk memilih material pada Bubble Chart harus diketahui material index-nya, Berikut material index yang digunakan pada perencanaan velg ini :
Untuk mendapatkan nilai massa jenis dari perencanaan, maka kita harus mengetahui terlebih dahulu massa dan
volume dari velg tersebut, berikut perhitungannya:
a) Strength Vs Density
Dari Bubble Chart diatas terseleksi dua jenis material, yaitu Ceramics,Composites, Polymer, Natural Materials dan Metals.
B) Modulus vs Strength (E ≥ 100)
Dari Bubble Chart diatas terseleksi adalah metal.
C) Strength Vs Cost
Dari Bubble Chart diatas terseleksi dua jenis material, yaitu Natural Materials, Composites, dan Metals.
3.5 Pemilihan Proses ManufakturFunction Velg
ConstraintShape : Circular
Section Thickness : 25 mm
Manufactur Precision : 0.3 mm
Finishing Precision : 0.001 mm
Manufactur Roughness : 5 µm
Finishing Roughness : 0.01 µm
Batch size : 20<x<100
Objective Harga Minimal
Variabel Manufacture Selection
Berdasarkan pemilihan material velg didapatkan bahwa terpilih baja karbon tinggi dan sedang (logam fero) yang paling cocok untuk material Velg. Maka ada beberapa proses yang bisa diterapkan untuk material logam fero.
Tabel 3.4 Pemilihan Proses Pembentukan
Tabel 3.5 Pemilihan Proses Berdasarkan Bentuk
Untuk proses pembentukan velg, dimana velg berbentuk circular maka berdasarkan tabel di atas ada beberapa proses yang dapat dikerjakan yaitu sand casting, die casting, investment casting, low pressure casting, forging, extrusion, sheet forming, powder method, electro machining dan conventional machining.
Tabel 3.6 Proses Manufakturr Terhadap Ketebalan Yang Sanggup Dikerjakan
Tabel 3.7 Proses Manufaktur Terhadap Nilai Toleransi
Tabel 3.8 Proses Manufaktur Terhadap Nilai Kekasaran
BAB IVHASIL DAN ANALISIS
4.1 Hasil
Tabel 4. 1 Material Yang Terseleksi
4.1 Hasil4.1 Hasil
Tabel 4. 2 Hasil Logam Yang Terseleksi
4.2.1 Analisis Bubble Chart Material Untuk Velg
Dari Tabel di atas dapat kita melihat bahwa material yang terseleksi adalah metal. Ceramics, Natural Materials, Polymer dan Composites tidak terseleksi karena perbandingan kekuatan terhadap Modulusnya rendah . Selain itu, kita mengetahui bahwa Ceramics sifatnya getas.
4.2 Analisis
Sehingga tidak mungkin digunakan untuk velg, sebab velg merupakan suatu komponen yang membutuhkan material yang bersifat ringan, kuat, keras dan tangguh.Sedangkan komposit, sifatnya ditentukan oleh matriknya yaitu kaku, kuat, flexibel dan ulet. Maka juga tidak terseleksi sebagai material untuk Velg.
Dari Tabel di atas dapat kita melihat bahwa metal yang terseleksi adalah Aluminium Alloy. Hal ini dikarenakan Al Alloy merupakan yang termurah di antara material yang terseleksi oleh bubble chart.
Tetapi untuk mendapatkan material yang lebih tepat dan murah, maka kami melakukan pemilihan dengan Decision Matrix. Dan ternyata yang dihasilkan adalah baja karbon sedang dan baja karbon tinggi. Sehingga material yang kami gunakan dalam desain velg mobil Honda Jazz adalah Baja Karbon Tinggi dan Sedang.
4.2.2 Analisis Proses Manufaktur Velg
Dari Tabel 4.3 dapat kita melihat bahwa proses manufaktur yang terseleksi adalah Forging. Sand Casting tidak terseleksi karena kekasaran dan toleransinya tidak memenuhi, Investment Casting adalah ketebalannya tidak memenuhi, Sheet Forming dan Powder Methods yang tidak terpenuhi adalah ketebalan, kekeasaran dan batch economics. Sedangkan Convensional Machining tidak terpenuhi karena toleransinya. Sedangkan Electro-Machining yang terpenuhi hanya batch economics.
.
Selain itu, dapat kita memilih proses manufaktur yang cocok dengan cara membandingkan yaitu seperti antara casting dengan forging. Velg yang paling modern terbuat dari aluminium dengan casting atau forging. Velg forging diproduksi dalam beberapa langkah sedangkan pada proses pengecoran hanya satu langkah saja.
Proses pembentukan velg yang terbagi dari 2 jenis tersebut, sebaiknya dipertimbangakan terlebih dahulu terhadap sifat mekanik dan bentuk yang dihasilkan setelah melalui proses pembentukannya. Berikut dijelaskan kelebihan dan kekurangan dari proses forging dan casting.
Apabila kita mengacu kepada Tabel 3.3 dan Tabel 3.4 maka kami menyimpulkan bahwa proses yang dipilih untuk proses pembentukan velg dengan proses forging. Proses forging dipilih karena sifat mekanik dari komponen yang dihasilkannya baik sedangkan pada proses casting ada kemungkinanan terjadinya robek pada material yang di casting akibat panas.
Proses casting menguntungkan untuk desainer karena lebih bebas bervariasi dan metode prosesnya lebih fleksibel. Sampai saat ini, sebagian besar velg selama ini dilakukan dengan proses pengecoran (lebih berat dan tebal). Saat ini, teknik die casting dengan tekanan rendah digunakan untuk mengurangi substansial porositas. Memang, pengecoran cenderung mengandung porositas yang kuat mempengaruhi integritas mekanik komponen. Dengan demikian, Velg pengecoran umumnya dirancang lebih besar dan lebih berat untuk mencapai struktur kekuatan yang dapat diterima pada aplikasi tertentu.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN5.1 KesimpulanAdapun beberapa kesimpulan yang dapat kami ambil setelah melakukan perancangan Velg Honda Jazz, yaitu sebagai berikut :
1) Penyeleksi material yang lebih tepat dilakukan dengan menggunakan Decision Matrix.
2) Material untuk Velg Honda Jazz lebih diutamakan menggunakan baja karbon sedang dan baja karbon tinggi karena baja karbon membutuhkan biaya yang lebih murah dibandingkan yang lainnya.3) Adapun beberapa cara yang dapat digunakan untuk memproduksi Velg, yaitu biasanya menggunakan cara Casting dan Forging. Diantara Casting dan Forging lebih diutamakan untuk menggunakan Forging karena Forging menghasilkan sifat mekanik yang lebih bagus dibandingkan dengan Casting.
4) Penyeleksi material dapat dilakukan dengan Bubble Chart dimana dengan cara membandingkan kekuatan, massa jenis, kekakuan dan Modulus Young serta biaya.
5)Penyeleksi proses manufaktur dapat dilakukan dengan cara memperhatikan bentuk, ketebalan, ketelitian, toleransi, kekasaran dan batch size.
5.2 SaranAdapun beberapa saran yang dapat kami berikanl setelah melakukan perancangan Velg Honda Jazz, yaitu sebagai berikut :•Perancangan Velg harus sesuai jenis mobil dan kegunaannya serta medan yang dikendarai.•Perancangan Velg harus melihat kekuatan materialnya serta beban yang terbebani pada velg tersebut.