KAJIAN TEORITIS METALI'RGI MEKA]\IK PENEKUKA}I PROFIL MENJADI BERBENTTJK KURVA DUA DIMENSI BERI'BAH BERATIJRAN Oleh I Sigtt kwahyudi Fahlltqs Tebtih Universitas Tidar |utagelang
ABSTkACT fhe preciseners ofgeon
qalit,
ety ihfuIJi
inE rte
rcqu enatts ofa derign
ofptoducts. Mdsial bending ore ofprocesset to gel the geonetry, has sone difraitics ,o redt the Wcisenss of thz p,rotucts. spfing bach 6ect and Mirrg ntechetisnl lir*it hz $ocess. ,4s stort poinl to solre the probler t, lhjs @ticb At.asset the use ofwclor analysis to defn4 the rafras of caft&/re at esch point in bendi,E ,talerials. ?he attetution of each point pNltlo^1 of the behding nateidb *ill be the base ofrlg proce"rs cornrolling: 6ecrs the
Keyutords: bending" ptoftle, tEdor onalysis, geofieby palsenett
A-
PEIIDAIIIJLUAN Profil merupakan produk hasil ekstusi dan rol dari billet 8ert8 hasil pengelasan dari pelat Profil dirnanfearkan untuk nendukung b€rbagai ra caDgan konstuksi. Unok membaagun konstruksi sesusi rancangaq profil diproses lebih lmjut, misslnys dipotoqgpotong, dibor dan diekuk. Penehrkan profil dilahkan untuk memenuhi bentuk dan diurensi roncangan suatu konauksi. Melalui proses ini, profil dapat dibuat menjadi berbapi bentuk gcometri seperti sufut lirgkaraa parabola dhn bentuk-bentuk kurva lais Proses pembentukan harus dilakukatr dengar teliti sehingga dilrcroleh geonetsi yang tepat.
2U3
Yo|.
t1 Na Z
15
Sape'ber 2OI0 : 2fi,215
K*epatan penehrkan profil menjadi bsnt*-bentuk kurva yang diinghkan dip€ngaruhi oleh prosenya. Penekukan profl menjadi sudut dan lingkaran dapd dilah*an secara mudah. Apabila terjadi kesalahan da.lam prosesnyg koreksi proses juga mudah dilahrkan. Namur" untuk membentuk profil mefljadi kurva befubah bqaturan tidaklah rrulab. Diperlukair pengetaluan yang m6madai sqta mesin yang dapet dikontol s€c8ra baik uJ*uk dapat memperoleh kontur kurva sesuai rancaagarl. Sebagai teugkah awal untuk m€ngatasi p€nrasalahan di atas, di dalan tulisan ini akan dibabss teotang Denekukan profil meniadi bentuk kurva dua dimensi yang meodliti kontur berubah berahran. Dari pembahasan ini diharapkm diperoleh pengetahuan dasar s€bagai petgadtar rmtuk perancangan mesin penelcuk ymg mampu mernbentuk pmfil me{adi kurra sesuai rancaagau.
B.
METNDOIOGI
2.1
Cara Penelitian Langkah-laagkah yarg dilatukan untuk mendapatkan geomehi penehrkan sesuai dengan desain pada penelitian ini dibatasi hingga p€nentusn bebao yang diperlukan selama pros€s penekukan, Adapan elur yang ditempuh seperti pada Gambar
2M
l
Xil@ T.dni' M2Lzh,ttt4.)@ Pdb*d,
W wt*dthrbern r Kw....
(Stgd
lMltltdit
Profil dan sifrt m.terial
Kurva dari desain
Parameuisasi
klrva Percntua! radius kelengliurgm tekukan
Pen€duan beba! pen€&ukao
Pengaurao proses
peneh*atr
Gambar
l.
Alur penekukan
205
Yot J1 No 2, I 5
2.2
k?Enb.t
20t
O
:
2012I 5
Ilarar Teori
2.2.1 Penekutrn
Pro$l diiekuk merlFdi be$agai b€ntuk kurva yang tetap, ^ Ceometri yang diperoleh didapst dari penempan UuUai ya,ig
melebihi tegangan elastis UaUaa sehingga re6aai perubahan plistisi ssat fahan ditekr& momen ,u yang dalarni dEpal diny;takan seperti pada Pe$amaan l, di mana l' adalah tegangan luluh bahan. Ketemngan geometsi profiL seram umum dapat AGUU Camtar Z
Garnbar 2. Defitrisi geometd
profil
Pada saat profil dib€d bebaD, naka terjadi pelengkungan -. -setclah hingga profil nemiliki jad-jad kelengk"ngan
sebesar r, kelengkungan prom Urutatr rnenjadi ,r. Profil akan nrenilfi momen sisa sebesar .1tr, pad8 perssmaan 2, E m€nyaakan rrodulus elastisit s ba,han. Kemudian, efek sprtng Dact diryatakan dengan persF,naqn 3 (I|osford aan Caiaetl Z'OOS;I
beban dilepas,
,1t, =
:f
ja .jari
{1- :) dir r:rrf:
ii - : j =
{;}{*l
2M
........-..........-..-..................(2) .... ... .... .. ... (3)
Kdtan TZondt
MetoltEiMel@t*P.n*ta,P.6,t"aidtbtbeet Kw...
I'r
a*#
", ,:'j, -.a.1
(Std!
kraltrtdt)
(4)
Distibusi tegangan sisa dinyatakan dengan Persanaan 5. .......... .. . .... ........,.........,.......,..... (s) ,r,, r'(r
.
-*l
Gaya P,. yang dibutuhkan untuk tenekukan
p! = #itsn:
.................. (6)
2r.2 Lengkurgatr kurvr Dalam gec'metri diferensial, kurva
di
C dalam mang parametdk dengaa patameter (Garnbar 3) dinyatakan daian bennrk r meniadi:
rrf =[r'it.,r'ii,:'t'l = /i|i-
vrrrj-i':rk
(7)
t I
l_ !
Gambar
3.
Reprcsentasi pammetik suatu kurva
(K$yzig' 2006)
2,23 Shggungrn psilo slrrtu Lurva CariJsinggung merupakan garis lunu yaog menyeutuh suatu kurva. Singgungan pada hrrva C sederhana patla titik P dari q nele$ati P dan s€buah frik q dati C di membatasi gariJturus mana p nende&ati P sepanjaq C (Ganbr 4).
t
297
YoL
t
No.
Z
15
W,1,.?
2010 :
nrz j
L
''y':
i/ Ganqbar
lttt
dI '
ltt
4, Garis singgung
pada kurva
Jrri-jad kchngkrngstr
2,2.4
Jari-jari kelengkuogan I pada suatu tirik di dalam krlna dapar dinyatalan sepeni peda persamaan 8 (Thomas dar Finney. 1996)'. h'r' p " - iirti '....'.."........'... ..'-'....'.....'...'.'...........,.....(E) diaana rr = {trlrir dan d = ilvl
..
:
C.
PEMBAflASAN
3,1
Parrmctrfursi fulgsi kuna Pframetrisasi fiugsi kurva dari bentuk konsnrksi merupaksn . largkah pertama yang sangat p€trting urh* dapat meneatukan pelubihFn radius lekula! pada proses pembvrtulcan. pada diskusi ml, krrva.parabola dipilih sebagai coniob untuk pemanfaatan meiode lni dengan lalasan kuna banyak dibuar dalan konstuksi teknilq misafnya untuk amena paradh. S.T* ulrum, koordinat paraboh & dakm bidang kanesim . dapat dinyataka! sebagai {p\.= .t:. Dinan4 .r dan v frsupakm
.
id
,
titit-titik Frabola pada bidang kartesian terhadap srmbu yertkal dan horisorrtal. persamaan parabota dapat ditulis dengan parameter t sebagai b€rikur: po6_isi
208
KdiM T@lnt i/!,fltuSt Metu* P.,,.e@,
r.iri = ri
Mtwidtb..b.,qtt
-:i
Ksrs
....
6ttit ldabaa)
................... (9)
sehinggsjari.iali kelengkutrga parabola pada setiap titik nenjadi:
a = ";';'i-
3J
'
+p: +
t:
"" " """'
(10)
Jd-jari pemkulrn
I
menrpakan nilai png diharapkan dari rancangarl sehingga p sama deqan r' pada proses pffekuk8n. - Untuk t oetot, naka jari'jri penekukan pada setiap .*cifo',ton t menjadi: titik penekukan "tg" ,'= !'tP ........-............,.-......,....,..-......'......'.,(11)
Nilai
:YQJ+5r'
33
Pen€kuk$ Profil Berbagai macam
gofii ttibasilkm dari prors etstrusi billet'
Pada penbalnsan id, hasil etittusi diabaike tegangau- sisanya' Profil lang akan digunakm sebagai cotrtoh udtui( simulasi dibahsi oada rrofJ simetris. Unuk pmfil simeti akaa di$nakrn lingkaran Ln uujur sangkar. Dimensi'.:*uk masing-nasing profil sep€rti pada iabel Profi! akan diehrk menjadi kuva berbentuk paraboLa dengaa p = 1500 mm dan panjang dergar kooldinat Pertihngan dilalcukan untuk tiap lf"',rr.'i,n,.= lE00 Bahatr pmfil dibuat dari pcu!"alin nlt"i x s€besar 100 atuminium dcngan nilai F 69 0Pa, dan l" = 40 :VPc (Ashby
l.
trm.
nm.
=
dan Jones,.2002),
2@
vdl
Tabel 1. Dimensi
Profil
jl
Nd
2,
t5
9t .trte' nlo
: 203-215
hofil Dinensi (nur)
b=15, h=l5, w--3
0r:r5, @+
o l,3il I
1,5291
Jari-jad keleogkugan kurva unhrk tiap posisi diperhinugkan menggunakan Pe$amaan 10. Dalan bentuk grafik, perubahan nilai jari-jari kelengkungan terhadap posisi x atau i seprti pada cambar 5. Unnrk meudapatkan kuwa sesuai dengan Garnbar 5, maka jari-
pofil lari Persamaan
saat dilakukatr penekukan dihitung menggunakan Hasil perhitrmgan jad-jad yang diperlukan saat penekukan untuk nasing-nasing ptofil disampaikan
11.
210
Kajba Tedwt |etdh,8i
LLtutt Pdhttdt
W nai&,,ri9l'ttt
Kwa
.... (5tdt
IMalradt)
5000
4500 4000
a
ls06
E
3000
F''
2500
.g 'L
2ooo 1500 1000 500
0 1000
Gsmbar 5, Hubungsn antat'a nilai
211
l.
(!rE)
i
alau t delgan rJ alau p.
Yol t1Na Z
15
S.I'Ertd
2010:
n
Ztt
5000 4500
/
4000
3s00 3000
im
2S00
2000
I
M
J ,;{
tool xalau Gambar
6.
r
--+-
Bujur
-l-
llnSkrrrn
s!n3*u
2000
(@l
Jari-j-ari pmses penekukan _saq sangkar dan lingkaru
utr*
profil bujur
yang dibutubkan uDhr& proses penekukatr ,, ,8.:r*- beban olperhtugkan menggutakan Persamaan I atau 6. Berdasarkan
penamaan I datr 2, besamya momen yang diperlukan unnrk proses pen€*ukal datr momen sisa pcaehrkan dihihmg, Hasil perhiturga! disamlaikan dalam bentuk grafik s€perri lrada Cambar i. D€d Ganbar 7 terlibat bahwap!,ofi'l berbentuk bujur sangkar
p"it.tt+*..
momen yarg lebih besar OUanainglan pint lingkamn. Dengan kelebalan ysng sama, profil l.tb.ofl". berbern* bujur sangke memerlulan momen i,5 tati oror.n y.ng diperJukan oleh profil lhgkaran. Momen sisa unn* orofl 6uiri sangksr besamya sama untuk semua nilai jari-jari (Oatari f
2t2
Kqldn Tadtt M.tctryrMtkotit?qr.t"tot P.&l N4dtbqhe,ta/'}K@B ...6At ledt!"
r.-t.l .attt
a g.
..arl -r-
,.,00
E
D'l
lbuiur ,! n8k!r)
--r--
M (llnBkrrln)
-r.
oclt! M (buiur sangkrr
- -X-
Deltr M (llniklrdnj
0,00
A
5
-100
XX
E
01(
,0 t: l0
IXI(XX) XXXX XXX
-3,00
x atar t
Gambar
T,
2{
(eta)
MorlE! (.V) dan momen sisa (J.li) penehrkatr profil bujur sangkar dan tingkaran
D.
SIMPULAN
Analisis vektor s€ngat bernaDfad untuk mcnganalisa
geometri kurva dari material ymg
ditehk
Semakitr tepat geometri
yang diperclah dari proses dibandingkan dengan yang dihasilkan' produk geomebi rancirge, s€.m.kin baik kualitae
Proses penekukan pada gofil dipengaruhi oleh bentuk profil. Bentuk profil yang berbeda meinerlukan nomen atau temga ysng
berbeda untuk membentuk kurva yang sama. Brntuk profil yang berbeda memberikan nilai momen sisa atau tegangan sisa yang berbcda" Dengan analisa geometi yang teptl pada prcses penekukan, maka akan diperolch kebutuban telaga atau monen penekukan yang dibutuhkan dcngan tepat. Dari sini, proses pengontrolsn
211
rot t4
No.
z ls
W.2ot
o :
2orzt
t
mesir ponekuk dspat diencanakm dengan lebih baik untuk dapat menghasilkan produk yang berkualitas.
DATTAR PUSTAXA Ashby, M. F., Jonos, D . n- U., ZOOZ, tngneedn| Matetials l: An Intloduction to their prcperrles aul Applicationt. EAisike_ 2. Butierwonh-Hein€mam. Great Briilin.
Dietef C. E. 1988. Ltechat icot Metslts.gt McGnw-I{ill Book Company. London,
Hosfor4 H.F., Caddell,kM.2{/il. Metal Formirg, Mechanis qnd
Wa utgl. Cambridge
Edisi kF3. Canblidge Uiivenity
ftl
press.
Kleyzig, E. 2006. Advanced Engineeri,rg Mdhematics, edisi ke_9. Jobn Wiley & Sons, llc. Singapura.
Thomas, G.8., Finaey,
R
Geometry. &lisi
L. 1998. Calculfs and .l,natytic ke-9. Addisoa-Wesley Publishing
Company. Massschus.setts.
214
r,4idn feorAit ldrtdh.gt&&tpt tP.etutat
MlMjdtbt .'e.t Kss....
I,AMPIRAN Hasil p€rhitunga!.p€rhitungatr
215
(SEit
ttrvh'lrdi)
