TUGAS AKHIR

PENGARUH BLANK HOLDER FORCE (BHF)DAN KOEFISIEN GESEK TERHADAP CACATWRINKLING PADA PROSES CUP DRAWING

Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun Oleh:

AGUNG TRIANTONIM : D200100125

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

November 2015

ii

PERNYATAAN KEASLIAN TOPIK TUGAS AKHIR

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :

“PENGARUH BLANK HOLDER FORCE (BHF) DAN KOEFISIEN

GESEK TERHADAP CACAT WRINKLING PADA PROSES CUP

DRAWING” yang dibuat untuk memenuhi sebagai syarat memperoleh

derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan

merupakan tiruan dari penelitian atau duplikasi dari skripsi yang sudah

dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar sarjana

di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau Instansi

manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan

sebagaimana mestinya.

Surakarta, November 2015

Yang Menyatakan

Agung Trianto

iii

HALAMAN PERSETUJUAN

Tugas Akhir berjudul “PENGARUH BLANK HOLDER FORCE (BHF) DAN

KOEFISIEN GESEK TERHADAP CACAT WRINKLING PADA PROSES

CUP DRAWING”, telah disetujui oleh Pembimbing dan diterima untuk

memenuhi sebagai persyaratan memperoleh gelar sarjana S1 pada

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Teknik Universitas Muhammadiyah

Surakarta.

Dipersiapkan Oleh :

Nama : AGUNG TRIANTO

NIM : D200100125

Disetujui Pada :

Hari :................................

Tanggal :................................

Pembimbing Utama

Agus Dwi Anggono, ST., M.Eng., Ph.D.

Pembimbing Pendamping

Nur Aklis, ST., M.Eng.

iv

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas Akhir berjudul : “PENGARUH BLANK HOLDER FORCE (BHF)

DAN KOEFISIEN GESEK TERHADAP CACAT WRINKLING PADA

PROSES CUP DRAWING” telah dipertahankan dihadapan tim penguji

dan telah dinyatakan sah untuk memenuhi sebagai syarat memperoleh

derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Dipersiapkan oleh :

Nama : AGUNG TRIANTO

NIM : D200100125

Disahkan pada :

Hari : ................................

Tanggal : ................................

Tim Penguji :

Ketua : Agus Dwi Anggono, ST., M.Eng., Ph.D. ....................

Anggota 1 : Nur Aklis, ST., M.Eng. ....................

Anggota 2 : Agus Yulianto, ST., MT . ...................

Dekan

Ir. Sri Sunarjono, MT.,Ph.D

Ketua Jurusan

Tri Widodo B. R., ST, MSc, Ph.D

v

vi

MOTTO

“Jadikanlah sabar dan shalat sebagai penolongmu. Dan sesungguhnya

yang demikian itu sungguh berat, kecuali bagi orang-orang yang khusyu”

(Q.S Al Baqarah: 45)

“Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, maka

apabila kamu telah selesai dari sesuatu urusan, kerjakanlah dengan

sungguh-sungguh urusan yang lain. Dan hanya kepada Tuhanmulah

hendaknya kamu berharap“

(Q.S Al Nasyarah :6-8)

“Saat kamu mulai lelah dan ingin berhenti untuk menyerah, ingatlah

bahwa selalu ada harapan besar disetiap langkahmu”

(Toanry)

“Kamu harus tahu apa yang kamu inginkan, terus maju dan ikuti kata

hatimu”

(Toanry)

“Bayangkan sebuah masa depan, buat masa depan itu terwujud”

(Toanry)

vii

ABSTRAKSI

PENGARUH BLANK HOLDER FORCE (BHF) DAN KOEFISIENGESEK TERHADAP CACAT WRINKLING PADA PROSES CUP

DRAWING

Blank holder adalah bagian yang sangat penting dalam melakukanpercobaan drawing dan salah satu bagian vital dalam mencegahterjadinya cacat wrinkling. Pada saat proses drawing berlangsung makaperan blank holder yang konstan sangat diperlukan supaya terjadinyacacat wrinkling dapat sedikit teratasi. Berkaitan dengan hal tersebut makadengan melakukan variasi kekuatan force pada blank holder dapatdiungkap pengaruh blank holder force terhadap hasil dari proses cupdrawing.

Dalam melakukan penelitian ini diawali dengan pembuatan diesdengan parameter yang telah ditentukan yaitu dengan menambahkanempat lubang pada blank holder dan empat tap baut pada dies, yang padanantinya akan digunakan sebagai variasi kekuatan blank holder. Terdapattiga variasi kekuatan blank holder 2,352 Nm, 1,7652 Nm dan 0,12 Nmdisetiap bautnya. Penelitian ini menggunakan metode penelitian cupdrawing dengan plat berbentuk silinder. Produk yang dihasilkan yaitusebuah cup dengan diameter atas d1 : 46 mm, diameter bawah d2 :30mm dan kedalaman h : 15 mm. Bahan uji (blanks) yang digunakan yaituplat alumunium yang memiliki beban ultimate 1,453 Kgf dengan ketebalanplat 0,11 mm, plat seng yang memiliki beban ultimate 7,280 Kgf denganketebalan plat 0,2 mm, plat alumunium (plat timah) yang memiliki bebanultimate 8,898 Kgf dengan ketebalan 0,3 mm dan plat alumunium (plattimah) yang memiliki beban ultimate 10,528 Kgf dengan ketebalan 0,32mm. Dengan diameter benda uji (blanks) 64,8 mm.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa hasil terbaik terdapat padaplat yang memiliki beban ultimate 10,528 Kgf dengan ketebalan 0,32 mmdan besar kekuatan blank holder 2,352 Nm. Sedangakan pada plat yangmemiliki beban ultimate 1,453 Kgf dengan ketebalan plat 0,11 mmmengalami cacat sobek disemua percobaan. Dan Dalam perbandinganpercobaan dengan pelumasan dan tanpa pelumasan mendapatkan hasilbahwa pengaruh koefisien gesek terhadap cacat wrinkling, percobaandengan pelumasan memiliki hasil cacat wrinkling yang lebih rendahdibandingkan dengan percobaan tanpa pelumasan.

Kata kunci : Blank Holder, Cup Drawing, Wrinkling

viii

THE EFFECT OF BLANK HOLDER FORCE (BHF) AND FRICTIONCOEFFICIENT ON WRINKLING DEFECT IN CUP DRAWING

PROCESS

ABSTRACT

Blank holder is the most important part in makingdrawing experiment and one of vital elements inpreventing the wrinkling defect from occurring. Duringdrawing process, the constant role of blank holder isdesirable to deal with wrinkling defect. Regarding this,through varying force strength in force in blank holder, theeffect of blank holder force on the result of cup drawingprocess could be revealed.

This research started with preparing dies withspecified parameter, by adding four holes into blank holderand four bolt taps into dies, to be used as varying blankholder strength later. There were three varying blankholder strengths: 2.352 Nm, 1.7652 Nm and 0.12 Nm ineach of its bolts. This research employed cup drawingresearch method with cylindrical-shaped plate. Theproduct yielded was a cup with upper diameter d1: 46 mm,lowed diameter d2: 30 mm, and depth h: 15 mm. Thetested objects (blanks) used was aluminum plate withultimate load of 1.453 Kgf and thickness of 0.11 mm, zincplate with ultimate load of 7.280 Kgf with thickness of 0.2mm, aluminum plate (lead plate) with ultimate load of8.898 Kgf with thickness of 0.3 mm and aluminum plate(lead plat) with ultimate load of 10.528 Kgf with thicknessof 0.32 mm. Diameter of tested objects (blanks) was 64.8mm.

The result of research showed that the best resultoccurred in plate with ultimate load of 10.528 Kgf,thickness of 0.32 mm and black holder strength of 2.352Nm. Meanwhile, the plate with ultimate load of 1.453 Kgfand thickness of 0.1 mm encountered torn defect in all ofexperiments. And the comparison of experiments with andwithout lubrication found that the effect of frictioncoefficient on wrinkling defect, the experiment withlubrication had lower wrinkling defect result compared withthe one without lubrication.

Keywords: Blank Holder, Cup Drawing, Wrinkling

ix

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Warahmatullah Hiwabarakatu.

Syukur alahamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas

berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat

terselesaikan.

Tugas Akhir berjudul “PENGARUH BLANK HOLDER FORCE

(BHF) DAN KOEFISIEN GESEK TERHADAP CACAT WRINKLING

PADA PROSES CUP DRAWING “ dapat terselesaikan atas dukungan

dari beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan

segala ketulusan dan keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terima

kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT,Ph.D sebagai Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Ir. Tri Widodo Besar Riyadi, ST, MSc, Ph.D, selaku Ketua

Jurusan Teknik Mesin.

3. Bapak Agus Dwi Anggono, ST., M.Eng., Ph.D., selaku dosen

pembimbing utama yang telah membimbing, mengarahkan,

memberi petunjuk dalam penyusunan Tugas Akhir ini dengan

sangat perhatian, baik, sabar dan ramah.

x

4. Bapak Nur Aklis, ST., M.Eng., selaku dosen pembimbing kedua

dan pembimbing akademik yang telah membimbing, mengarahkan,

memberi petunjuk dalam penyusunan Tugas Akhir ini dengan

sangat perhatian, baik, sabar dan ramah.

5. Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah

Surakarta yang telah memberi ilmu pengetahuan kepada penulis

selama mengikuti kegiatan kulian.

6. Seluruh Staff dan Karyawan Jurusan Teknik Mesin Universitas

Muhammadiyah Surakarta yang telah membantu dalam

menyelesaikan Tugas Akhir ini.

7. Keluarga Besarku, terutama Ayah dan Ibu tercinta yang setiap

waktu selalu mendo’akan, memberikan semagat dan dorongan,

serta terima kasih atas semua nasehat, bimbingan dan

pengorbananmu selama ini sehingga penulis semangat untuk

menyelesaikan Tugas Akhir ini. Semua do’a dan kasih sayang yang

tulus darimu akan selalu mengiring langkahku.

8. Keluarga besar PRIORITY F.C. yang selalu ada dan selalu

memberikan motivasi dan semangat setiap waktu.

9. LEBAH HITAM GARAGE crew yang selalu memberikan dorongan,

semangat dan bantuannya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

10. Sahabat karibku S.N.C. yang sayang sekali harus memutuskan

perkuliahan di Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

karena sesuatu hal, terima kasih atas segala dukungan dan

xi

dorongan serta pengalaman hidup yang sangat berharga, sehingga

penulis dapat terus berjuang menyelesaikan Tugas Akhir ini.

11. Sahabat-sahabatku SMP N 1 Sukoharjo yang tak henti-hentinya

memberikan dukungan atas terbentuknya Tugas Akhir ini. Dan

selalu memberikan motivasi agar dapat menyelesaikan Tugas Akhir

ini sesuai dengan target.

12.Teman-teman seperjuangan Teknik Mesin Universitas

Muhammadiyah Surakarta angkatan 2010, terima kasih selama

beberapa tahun ini telah menjadi teman-teman yang memberikan

banyak pelajaran dan pengalaman berharga.

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna,

oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca

akan penulis terima dengan senang hati. Harapan penulis semoga Tugas

Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca.

Wassalamualaikum Warahmatullah Hiwabarakatu

Surakarta, November 2015

Penulis

xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ........................................................................... i

PERNYATAAN KEASLIAN TOPIK TUGAS AKHIR ....................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................ iii

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................. iv

LEMBAR TUGAS AKHIR................................................................. v

MOTTO ............. ............................................................................... vi

ABSTRAKSI ..... ............................................................................... vii

KATA PENGANTAR ........................................................................ ix

DAFTAR ISI ..... ............................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR ......................................................................... xv

DAFTAR TABEL ............................................................................. xviii

DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................... xix

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah ................................................ 1

1.2. Tujuan Penelitian .......................................................... 3

1.3. Manfaat Penelitian ........................................................ 4

1.4. Batasan Masalah .......................................................... 4

1.5. Sistematika Penulisan Laporan ..................................... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Tinjauan Pustaka .......................................................... 8

2.2. Landasan Teori ............................................................. 12

xiii

2.2.1. Pengertian Deep Drawing ................................... 12

2.2.2. Jarak Celah (Clearance) Pada Deep Drawing .... 15

2.2.3. Gaya Tekan Pada Proses Drawing (Drawing Force) 15

2.2.4. Gaya Blank Holder .............................................. 17

2.3. Variable Deep Drawing ................................................. 19

2.4. Teori Elastisitas dan Plastisitas Plat .............................. 24

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Metode Penelitian ......................................................... 33

3.2. Studi Lapangan dan Studi Literatur ............................... 33

3.3. Gambar Desain ............................................................. 35

3.4. Proses Pembuatan Dies, Punch dan Blank Holder ....... 36

3.5. Pengujian Tarik Material ............................................... 36

3.6. Persiapan Bahan ........................................................... 37

3.6.1. Alat ...................................................................... 37

3.6.2. Bahan .................................................................. 38

3.7. Pembuatan Spesimen ................................................... 38

3.8. Variasi Blank Holder ...................................................... 39

3.9. Pengujian Cup Drawing ................................................. 39

3.10.Hasil .............................................................................. 41

3.11.Analisa dan Pembahasan ............................................. 41

3.12.Kesimpuan .................................................................... 41

xiv

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Uji Tarik Material .................................................. 42

4.2. Hasil Pengujian Cup Drawing Tanpa Pelumasan .......... 46

4.3. Hasil pengujian Cup Drawing Dengan Pelumasan ........ 52

4.4. Pembahasan Hasil Pengujian Cup Drawing .................. 58

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ................................................................... 67

5.2. Saran .............................................................................. 68

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Proses Cup Drawing .................................................... 1

Gambar 1.2. Cacat Kerutan (Wrinkling) ............................................ 3

Gambar 2.1. Kurva Blank Holder Force ............................................ 8

Gambar 2.2. Cup Drawing dengan BHF 1700 N............................... 10

Gambar 2.3. Pembentukan cylinder cup, penyebaran gaya drawing

pada dinding cylinder cup ............................................ 13

Gambar 2.4. Tahap Proses deep drawing untuk cylinder cup .......... 13

Gambar 2.5. Proses penekanan blank holder dalam pembentukan

cylinder cup pada proses deep drawing ...................... 14

Gambar 2.6. Susunan dari drawing punch, blank holder

dan drawing ring .......................................................... 19

Gambar 2.7. Diagram Tegangan-Regangan..................................... 30

Gambar 2.8. Garis Modulus.............................................................. 31

Gambar 2.9. Jenis kurva tegangan-regangan................................... 32

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian................................................. 34

Gambar 3.2. Desain Punch, Blank Holder dan Dies ......................... 35

Gambar 3.3. Proses Machining......................................................... 36

Gambar 3.4. Alat Press Laboratorium Teknik Mesin UMS................ 37

Gambar 3.5. Satu Set Dies ............................................................... 37

Gambar 3.6. Kunci Momen Modifikasi .............................................. 39

Gambar 4.1. Grafik tegangan-regangan hasil uji tarik alumunium

dengan ketebalan material 0,11 mm ........................... 42

Gambar 4.2. Grafik tegangan-regangan hasil uji tarik seng

dengan ketebalan material 0,20 mm ........................... 43

Gambar 4.3. Grafik tegangan-regangan hasil uji tarik alumunium

(plat timah) dengan ketebalan material 0,30 mm......... 43

Gambar 4.4. Grafik tegangan-regangan hasil uji tarik alumunium

(plat timah) dengan ketebalan material 0,32 mm......... 44

Gambar 4.5. Grafik tegangan vs regangan hasil uji tarik material..... 45

xvi

Gambar 4.6. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan

Dengan BHF 2,352 Nm material P01 .......................... 46

Gambar 4.7. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan

Dengan BHF 2,352 Nm material P02 .......................... 46

Gambar 4.8. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan

Dengan BHF 2,352 Nm material P04 .......................... 47

Gambar 4.9. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan

Dengan BHF 2,352 Nm material P03 .......................... 47

Gambar 4.10. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan

Dengan BHF 1,7652 Nm material P01 ........................ 48

Gambar 4.11. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan

Dengan BHF 1,7652 Nm material P02 ........................ 48

Gambar 4.12. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan

Dengan BHF 1,7652 Nm material P04 ........................ 49

Gambar 4.13. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan

Dengan BHF 1,7652 Nm material P03 ........................ 49

Gambar 4.14. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan

Dengan BHF 0,12 Nm material P01 ............................ 50

Gambar 4.15. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan

Dengan BHF 1,7652 Nm material P02 ........................ 50

Gambar 4.16. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan

Dengan BHF 1,7652 Nm material P04 ........................ 51

Gambar 4.17. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan

Dengan BHF 1,7652 Nm material P03 ........................ 51

Gambar 4.18. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan

Dengan BHF 2,352 Nm material P01 .......................... 52

Gambar 4.19. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan

Dengan BHF 2,352 Nm material P02 .......................... 52

Gambar 4.20. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan

Dengan BHF 2,352 Nm material P04 .......................... 53

Gambar 4.21. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan

xvii

Dengan BHF 2,352 Nm material P03 .......................... 53

Gambar 4.22. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan

Dengan BHF 1,7652 Nm material P01 ........................ 54

Gambar 4.23. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan

Dengan BHF 1,7652 Nm material P02 ........................ 54

Gambar 4.24. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan

Dengan BHF 1,7652 Nm material P04 ........................ 55

Gambar 4.25. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan

Dengan BHF 1,7652 Nm material P03 ........................ 55

Gambar 4.26. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan

Dengan BHF 0,12 Nm material P01 ............................ 56

Gambar 4.27. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan

Dengan BHF 1,7652 Nm material P02 ........................ 56

Gambar 4.28. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan

Dengan BHF 1,7652 Nm material P04 ........................ 57

Gambar 4.29. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan

Dengan BHF 1,7652 Nm material P03 ........................ 57

Gambar 4.30. Grafik distribusi cacat wrinkling setiap blank

tanpa pelumasan dengan BHF 2,352 Nm per baut ..... 62

Gambar 4.31. Grafik distribusi cacat wrinkling setiap blank

tanpa pelumasan dengan BHF 1,7652 Nm per baut ... 62

Gambar 4.32. Grafik distribusi cacat wrinkling setiap blank

tanpa pelumasan dengan BHF 0,12 Nm per baut ....... 63

Gmabar 4.33. Grafik distribusi cacat wrinkling setiap blank

dengan pelumasan dengan BHF 2,352 Nm per baut .. 63

Gambar 4.34. Grafik distribusi cacat wrinkling setiap blank

tanpa pelumasan dengan BHF 1,7652 Nm per baut ... 64

Gamabar 4.35. Grafik distribusi cacat wrinkling setiap blank

tanpa pelumasan dengan BHF 0,12 Nm per baut ....... 64

xviii

DAFTAR TABELTabel 2.1. Level Parameter Optimalisasi BHF ................................. 9

Tabel 2.2. Limiting Drawing Ratio pada material .............................. 15

Tabel 2.3. Correction Value n ........................................................... 17

Tabel 4.1. Kedalam cacat kerut (wrinkling) tanpa pelumasan........... 60

Tabel 4.2. Kedalam cacat kerut (wrinkling) dengan pelumasan........ 61

xix

DAFTAR LAMPIRAN

- Benchmark 4 – Wrinkling During Cup Drawing

- ASTM E08