Presentasi Tugas Akhir

PERBANDINGAN KETEBALAN BAJA PERBANDINGAN KETEBALAN BAJA KARBON TERHADAP GAYA KARBON TERHADAP GAYA PEMBENTUKAN PADA PROSES PEMBENTUKAN PADA PROSES PEMBENTUKAN PADA PROSES PEMBENTUKAN PADA PROSES PEMBUATAN WAJAN DENGAN PEMBUATAN WAJAN DENGAN MENGGUNAKAN METODE SHEAR MENGGUNAKAN METODE SHEAR SPININGSPININGSPININGSPINING

OlehOleh:: VikoViko AristosenoAristoseno2106 030 0552106 030 0552106 030 0552106 030 055

PembimbingPembimbing : : Ir. Ir. NurNur HusodoHusodo, M.sc, M.sc

Program Studi D3 Teknik Mesin Fakultas Teknologi IndustriFakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

Abstrak

Shear spinning adalah proses pembentukan logam dengan caramemberikan gaya dorong pada material yang berputar pada mandrel spinning. Salah satu produknya adalah wajan. Dengan memanfaatkan sebuah roller padasisi kiri mesin spinning diharapkan dapat membantu meringankan gaya yangsisi kiri mesin spinning, diharapkan dapat membantu meringankan gaya yang bekerja pada tangan kita. Sehingga gaya yang dibutuhkan oleh tangan kitatidak sebesar jika menggunakan tuas.

Selain itu, dengan membubuhkan magnet pada mandril diharapkandapat membantu proses pencekaman atau clamping saat proses dilakukan, sehingga benda kerja dapat dicekam dengan maksimal dan posisi benda kerjasaat proses berlangsung tidak berubah. Proses pembentukan wajan denganmenggunakan metode shear spinning menggunakan plat baja karbon dengan 2menggunakan metode shear spinning menggunakan plat baja karbon dengan 2 (dua) variasi ketebalan yang berbeda, yaitu 0.8mm dan 1mm.

Dari penelitian didapatkan gaya pembentukan pada plat karbon tebal0,8mm sebesar 14,722 kgf atau 144,277 N dan tebal 1mm sebesar 18,402 kgf

180 339 Natau 180,339 N.

Kata kunci: Spinning, Gaya Pembentukan.

PendahuluanPendahuluan

LatarLatar BelakangBelakangRumusanRumusan MasalahMasalahBatasanBatasan MasalahMasalahTujuanTujuanSistematikaSistematika PenulisanPenulisanSistematikaSistematika PenulisanPenulisan

Latar BelakangLatar Belakang

P k b i d t i di kit b k bPerkembangan industri di negara kita berkembang dengan pesat

Proses pembuatan wajan yang membutuhkan waktup j y grelatif lama.

Besarnya investasi yang dibutuhkan jika menggunakanmetode deep drawingmetode deep drawing.

Dari hal tersebut, maka dibuat sebuah mesin spininguntuk pembuatan wajan dan menganalisa besarnya gayap j g y g yyang dibutuhkan dengan menggunakan plat carbon steel tebal 0,8 mm dan 1 mm

Rumusan Masalah

Dengan melihat latar belakang diatas, makaperumusan masalah yang muncul adalah

menganalisa besarnya gaya pembentukan yang terjadi pada pembuatan wajan selama proses

spinning.p g

B t M l hBatasan Masalah

Pada pembahasan yang ada, maka dilakukan suatu batasanPada pembahasan yang ada, maka dilakukan suatu batasan masalah agar pembahasan tidak meluas, diantara batasan tersebut antara lain :

• Pengaruh yang terjadi akibat getaran mesin.P hit h k b t k di l k• Perhitungan hanya mencakup gaya pembentukan yang diperlukan pada proses Shear Spinning.

• Pada uji tarik, material yang digunakan hanya carbon steel danpembahasan di fokuskan pada data hasil uji tarikpembahasan di fokuskan pada data hasil uji tarik

• Pada uji tarik, material dianggap homogen dan isotropi.• Pembahasan difokuskan pada proses Shear Spinning.• Logam terdeformasi secara seragam menggunakan bahan carbon

t lsteel.• Panas yang timbul akibat gesekan diabaikan.• Proses pembentukan memakai metode Shear Spinning.• Tidak membahas gaya yang terjadi pada magnet.Tidak membahas gaya yang terjadi pada magnet.

T jTujuan

Tujuan dan manfaat dari pembuatan tugas akhir ini adalah• Mengetahui Gaya pembentukan selama proses shear spinning.

M t h i h d i ti k t b l t i l t h d• Mengetahui pengaruh dari setiap ketebalan material terhadap gaya pembentukanya.

• Dapat diterapkan di industri-industri kecil.• Dapat digunakan oleh mahasiswa D3 Teknik Mesin sebagai alat praktik p g g p

mata kuliah.

Untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini dipakai metodelogi sebagai b ik tberikut :

-Studi Literatur.Mempelajari literatur-literatur yang dapat menunjang penulisan Tugas Akhir.

-Analisa Perencanan dan Perhitungan.Setelah mendapatkan berbagai data yang diperlukan kemudian dilakukan berbagai analisa dan perhitungan untuk mengetahuidilakukan berbagai analisa dan perhitungan untuk mengetahui kekuatan material dan gaya pembentukan selama proses shear spining

• Sistematika Penulisan• Sistematika PenulisanBAB I PENDAHULUAN

BAB II DASAR TEORI

BAB III METODOLOGIBAB III METODOLOGI

BAB IV PEMBAHASAN DAN PERHITUNGAN

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

DAFTAR PUSTAKALAMPIRAN

MetodologiMetodologiPenelitianPenelitian

Pembahasan

Kesimpulan

GRAFIK HASIL UJI TARIKGRAFIK HASIL UJI TARIKGRAFIK HASIL UJI TARIKGRAFIK HASIL UJI TARIK

CARBON STEEL 0,8 mm

GRAFIK HASIL UJI TARIKGRAFIK HASIL UJI TARIKGRAFIK HASIL UJI TARIKGRAFIK HASIL UJI TARIK

CARBON STEEL 1 mm

Data tabel hasil perhitungan tegangan-regangan sebenarnya

Carbon steel 0,8mm

X YAo

(mm)Lo

(mm) P (Kgf)ΔL

(mm)σt

(Kg/mm2) εt (%) εs (%)σs

(Kg/mm2 Δs Ls

0 3 32 225 48,97 0 1,53 0 0 0 0 0

0,25 17 32 225 277,55 0,35 8,66 0,15 0,14 8,68 31,95 642,85

1 30 32 225 489,79 1,4 15,3 0,62 0,61 15,4 31,8 160,71

2 32 32 225 522 44 2 8 16 32 1 24 1 23 16 5 31 6 80 352 32 32 225 522,44 2,8 16,32 1,24 1,23 16,5 31,6 80,35

7 39 32 225 636,73 9,8 19,89 4,35 4,25 20,94 30,4 22,95

13 45 32 225 734,69 18,2 22,95 8,08 7,77 24,82 29,6 12,36

19 47 32 225 767,34 26,6 23,97 11,82 11,17 26,82 28,61 8,45

39 47,75 32 225 778,42 54,6 24,32 24,26 21,72 30,22 25,75 4,12

47 45 32 225 734,34 65,8 22,94 29,24 25,65 29,6 24,75 3,41, , , , , , , ,

49 37 32 225 604,08 68,6 18,87 30,48 26,6 24,63 24,52 3,27

Data tabel hasil perhitungan tegangan-regangan sebenarnya

Carbon steel 1 mm

X YAo

(mm)Lo

(mm) P (Kgf)ΔL

(mm)σt

(Kg/mm2) εt (%) εs (%)σs

(Kg/mm2 Δs Ls

0 0 40 225 0 0 0 0 0 0 0 0

0 75 10 40 225 306 12 0 975 7 65 0 43 0 42 7 68 39 82 230 760,75 10 40 225 306,12 0,975 7,65 0,43 0,42 7,68 39,82 230,76

1 17 40 225 520,4 1,3 13,01 0,57 0,56 13,08 39,77 173,07

1,5 28 40 225 857,14 1,95 21,42 0,86 0,85 21,61 39.65 115,38

2,5 34 40 225 1040,81 3,25 26,02 1,44 1,42 26.39 39,43 69,23

4,75 35 40 225 1071,42 6,175 26,78 2,74 2,66 27.52 38,93 36,43

11 37 40 225 1132,65 14,3 28,31 6,35 6,15 30,12 37.60 15,73

20,75 38,4 40 225 1175,6 26,975 29,39 11,98 11,31 32,92 35.71 8,34

30 37,5 40 225 1147,95 39 28,69 17,33 15,98 33,67 34,09 5,76

44 37 40 225 1132,65 57,2 28,31 25,42 22,64 36,47 31,89 3,93

Dari tabel hasil perhitungan tegangan-regangan sebenarnyamaka dapat dibuat grafik tegangan-regangan teknik dansebenarnya. y

G f Q

Carbon steel 0,8mm

35

2)

Grafik σ- ε Quenching teknik

sebenarnya

20

25

30

anga

n (k

g/m

m2

5

10

15

Tega

00 5 10 15 20 25 30 35

Regangan (%)

Dari tabel hasil perhitungan tegangan-regangan sebenarnya maka dapat dibuat grafik tegangan-regangan teknik dan sebenarnya.

Carbon steel 1 mm

y

Proses Shear SpiningProses Shear Spining

Shear spinning merupakan proses pembentukan lembaran logam menjadi bentuk setengah bola, tembereng dengan kombinasi putaran dan gaya, pembentukan dengan tekanan-tarik, dimana tegangan compresive tangensial dan tegangan tarik radial terjadi hanya pada daerah devormasi.

Adapun proses shear spinning yang dilakukan pada pembuatanAdapun proses shear spinning yang dilakukan pada pembuatan wajan disini adalah melalui beberapa tahapan antara lain:Pelaksanaan pengujian.1. Benda kerja dipotong menjadi lingkaran dengan diameter 3001. Benda kerja dipotong menjadi lingkaran dengan diameter 300

mm.2. Pasang cetakan ( mandreel ) di spindel mesin.3. Benda kerja dijepit oleh penahan ke cetakan.j j p p4. Jalankan mesin dengan putaran 600Rpm.5. Gerakkan roll penekan dan menggeser sambil memberikan

pelumas sampai material mencapai bentuk yang diinginkan.y g g6. Dilakukan pengamatan terhadap hasil proses spinning.

Gambar Mesin Spining 3DGambar Mesin Spining 3D

Perhitungan Gaya Pembentukan Shear Spinning PadaCarbon steel 1 mm.Carbon steel 1 mm.

Tegangan Geser Maksimum (Maximum Shear Stress).Y = σmax – σmin....................................... (Kalpakjihan 3th Ed. Hal

82)= 33,67 kgf/mm2 – 7,68 kgf/mm2

= 25,99 kgf/mm2

Shear Yield Stress.

3Y

K = ....................(Kalpakjihan 3th Ed. Hal 82)

=7,199,25

= 15,28

cotα

Regangan Shear Spinning.

( Kalpakjihan 3th Ed Hal 415 )3

cotαε =

αα

sin.3cos

=

..............( Kalpakjihan 3th Ed. Hal 415 )

= 0,91 %o

o

30sin.330cos

=9,0

819,0=

Mencari tegangan shear spinning ( Shear Strain)

nk ε. εσs = dengan ( n = )......(Kalpakjian 3th Ed. Hal 76 )= 15,28 . (15,08)0,91

= 15 28 11 812 15,28 . 11,812= 180,487 Kgf/mm2

Mencari Feeding.

totalnsf =

t putmmf

720085

=total

ntotal =

=

min12.min

600 put

put7200

put7200

= 0.0118putmm

εσε

d∫1

0

Mencari Energi Spesifik.

u =...................( Kalpakjian 3th Ed. Hal 76 )

put

]1

0.εσ=

u = [180 487 (15 08) (1)] – [ 180 487 (15 08) (0) ]

2mmkgf

u [180,487 . (15,08) . (1)] [ 180,487 . (15,08) . (0) ]

= 2721,743

Gaya Spinning.

iftFt αsin... ftuFt o== 2721,743 . 1 . 0,0118 . sin 35o

= 2721 743 1 0 0118 0 573 2721,743 . 1 . 0,0118 . 0,573= 18,402 kgf.= 180,339 N

Dengan Energi Spesifik dan nilai feeding yang sama, maka dapatdicari gaya spinning pada material carbon steel tebal 0 8 mmdicari gaya spinning pada material carbon steel tebal 0,8 mm

Dimana :2721 743u = 2721,743

f = 0,0118 mm/put

Sehingga Gaya Spinning untuk tebal 0,8 mm;

αsinftuFt == 2721,743 . 0,8 . 0,0118 . sin 35o

= 2721,743 . 0,8 . 0,0118 . 0,573

αsin... ftuFt o

= 14,722 kgf.= 144,277 N

Gaya spinning berdasarkan realita lapangan.

Pada saat dilakukan pengerjaan mesin spinning denganmenggunakan alat bantu berupa neraca pegas didapatkan gaya yang nilainya sedikit bebeda. Nilai yang ditemukan pada benda kerjadengan ketebalan 0,8mm adalah 90 N. Sedangkan pada ketebalan1mm ditemukan nilai sebesar 128 N.

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi tersebut antaralain:1. Pada saat pengerjaan, gaya yang diberikan

menggunakan roll sebagai alat bantu, sehingga gayayang diberikan oleh tangan tidak sebesar jikay g g jpengerjaan dilakukan dengan menggunakantuas, tanpa alat bantu roll.

2 Penempatan neraca pegas yang kurang maximal2. Penempatan neraca pegas yang kurang maximal sehingga nilainya kurang akurat.

3. Grafik hasil uji tarik, karena nilainya tidak seakuratrealita dilapanganrealita dilapangan.

Evaluasi Kerja Pada Mesin Spinning Dengan TambahanMagnet Pada Mandril.

Magnet dapat menarik benda lain. Beberapa benda bahkantertarik lebih kuat dari yang lain, yaitu bahan logam. Namun tidaksemua logam mempunyai daya tarik yang sama terhadap magnet Besisemua logam mempunyai daya tarik yang sama terhadap magnet. Besidan baja adalah dua contoh materi yang mempunyai daya tarik yang tinggi oleh magnet. Sedangkan oksigen cair adalah contoh materi yang

i d ik d h l hmempunyai daya tarik yang rendah oleh magnet.Oleh sebab itu magnet dibubuhkan pada mandril untuk dapat

menarik benda kerja sehingga benda kerja dapat dicekam dengan kuatberkat adanya magnet pada mandril sehingga ada saat prosesberlangsung posisi benda kerja pada mandril tidak berubah.

KesimpulanKesimpulan

1. Besarnya gaya pembentukan untuk proses pembuatan wajan carbon steels tebal 0.8 mm dengan proses shear spinning adalah F = 14,722steels tebal 0.8 mm dengan proses shear spinning adalah F 14,722 kgf atau 144,277 N.

2. Besarnya gaya pembentukan untuk proses pembuatan wajan carbon steels tebal 1 mm dengan proses shear spinning adalah F = 18 402steels tebal 1 mm dengan proses shear spinning adalah F = 18,402 kgf atau 180,339 N.

3. Putaran yang digunakan yaitu 600rpm4 S ki t b l l t di k k dib t hk4. Semakin tebal plat yang digunakan maka gaya yang dibutuhkan

akan semakin besar pula

kesimpulankesimpulan

GAMBAR CLAMPING ELEMENTELEMENT

GAMBAR EQUALIZER UNITGAMBAR EQUALIZER UNIT

GAMBAR MANDRILGAMBAR MANDRIL

Sekian dan Terima kasih