TUGAS AKHIR
ANALISA PROSES DEEP DRAWING PEMBUATAN TABUNG GAS 3 Kg Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mendapat Predikat Gelar Sarjana Strata Satu ( S-1 ) Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik
Oleh : Nama : MOH. ALHUDA Nim
: 4130412 – 043
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2009
i
LEMBAR PENGESAHAN ANALISA PROSES DEEP DRAWING PEMBUATAN TABUNG GAS 3 Kg
Nama
: Moh.Alhuda
NIM
: 4130412 - 043
Jurusan
: Teknik Mesin
Fakultas
: Teknik
Tugas ini telah diperiksa dan disetujui oleh :
Mengetahui, Pembimbing,
Koordinator Tugas Akhir,
( Dr.H. Abdul Hamid, M.Eng )
( Dr.H. Abdul Hamid, M.Eng )
Ketua Prodi,
( Dr.H. Abdul Hamid, M.Eng )
ii
ABSTRAK
Proses deep drawing merupakan proses pembentukan suatu produk dari material pelat dengan sistem pengerjaan dingin (cold forming). Proses ini dibantu menggunakan mesin press, perkakas deep drawing (dies) dan tools yang digunakan untuk membentuk sesuai dengan bentuk produk yang disebut dengan deep drawing punch dan deep drawing die Analisa dan pengamatan atas perencanaan maupun proses deep drawing harus dilakukan dengan baik dan tepat. Pertama menentukan dimensi produk yang akan dibuat. Setelah itu menentukan tebal material, jenis material, dan kekuatan material pelat yang akan digunakan. Pada pembuatan tabung gas ukuran diameter luarnya adalah 265 mm dan material pelat yang digunakan tebal 2,3 mm, jenis SPHC (standart JIS) dengan kekuatan tarik 500 N/mm². Dalam menghitung besarnya gaya yang dibutuhkan penulis menggunakan rumus-rumus gaya yang berkenaan dengan proses ini sebagai acuannya dalam menghitung gaya. Pada proses deep drawing pembuatan tabung gas dengan menggunakan specifikasi material seperti yang disebutkan diatas, besarnya gaya tekan yang dibutuhkan yaitu sebesar 845 kN. Dan specifikasi mesin press yang digunakan adalah mesin press berkapasitas 124 ton.
Kata kunci : Proses Deep Drawing
iii
KATA PENGANTAR
Assalaamu`alaikum Wr. Wb. Puji dan syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT. Atas berkat, rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan dengan baik penyusunan Laporan Tugas Akhir dengan berjudul “Analisa Proses Deep Drawing Pembuatan Tabung Gas 3 Kg”. Penyusunan Laporan Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk mendapatkan gelar sarjana strata satu ( S-1 ) di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana. Penyusunan laporan tugas akhir ini tidak dapat terwujud dengan baik tanpa adanya bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak yang secara langsung maupun tidak langsung telah ikut membantu dalam penulisan ini. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada pihak yang telah membantu baik secara moril maupun secara materiil, kepada : 1. Bapak Dr.H. Abdul Hamid, M.Eng selaku Kepala Program Studi Teknik Mesin Universitas Mercu Buana dan juga sebagai Dosen Pembimbing yang telah membantu dan membimbing penulis dalam menyelesaikan penyusunan Laporan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir.Nanang Ruhyat ST.MT. selaku koordinator tugas akhir Teknik Mesin yang telah banyak membantu dalam penulisan tugas akhir ini.
iv
3. Ibu dan Bapak tercinta yang selalu mendoakan dalam setiap langkah hidup yang tak ternilai harganya. 4. Kakak dan adikku yang telah membantu dengan doa maupun dukungan moril. 5. Rekan mahasiwa seperjuangan khususnya angkatan VI Teknik Mesin (Karwat, Fajar Arianto, Hario Untoro, Ali, Sutamto, Toto Ari, Agus Budi, dll) yang selalu dalam kebersamaan dan saling membantu satu sama lain. 6. Semua pihak yang telah turut serta membantu dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Semoga Allah SWT membalas budi baik kepada semua pihak yang telah membantu dalam penulis ini. Dan dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini penulis menyadari sepenuhnya bahwa penulisan ini masih jauh dari sempurna dan masih banyak terdapat kekurangan dan kesalahan yang mungkin terjadi baik dari segi isi dan materi, penulisan maupun penyajiannya. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kepada berbagai pihak agar dapat memberikan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan laporan tugas akhir ini. Akhirnya penulis berharap semoga penyusunan laporan ini dapat bermanfaat dan berguna bagi pembaca dalam menunutut ilmu sebagai bekal kebaikan baik di dunia maupun akhirat. Amien Wassalaamu`alaikum Wr. Wb. Jakarta, Juli 2009
Penulis
v
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .................................................................................. i HALAMAN PENGESAHAN .................................................................... ii ABSTRAK ................................................................................................. iii KATA PENGANTAR................................................................................. iv DAFTAR ISI .............................................................................................. vi DAFTAR GAMBAR .................................................................................. ix DAFTAR TABEL ...................................................................................... xi DAFTAR GRAFIK..................................................................................... xi NOMENKLATUR ..................................................................................... xii BAB I PENDAHULUAN............................................................................ 1 1.1 Latar Belakang ......................................................................... 1 1.2 Tujuan Penulisan ...................................................................... 2 1.3 Pembatasan Masalah ................................................................. 2 1.4 Metode Penulisan .................................................................... 2 1.5 Sistematika Penulisan ............................................................... 3 BAB II LANDASAN TEORI .................................................................... 5 2.1 Pengertian Deep Drawing ........................................................ 5 2.2 Tegangan dan Regangan .......................................................... 7 2.2.1 Tegangan dan regangan tarik (Tensile stress and strain) .............................................. 8
vi
2.2.2 Tegangan dan regangan tekan (Compressive stress and strain) .................................... 9 2.2.3 Tegangan Lentur (Bending stress) ................................. 9 2.3 Regangan / deformasi / perubahan panjang .............................. 10 2.4 Hubungan tegangan dengan regangan ...................................... 11 2.5 Karakteristik Material .............................................................. 13 2.5.1 Reaksi terhadap tekanan (presses) ................................. 13 2.5.2 Perubahan Elastis (Elasticity) ........................................ 14 2.5.3 Perubahan Plastis (Plasticity) ........................................ 14 2.6 Modulus Young atau Modulus elastisitas ( E ) .......................... 16 BAB III ANALISA DAN PEMBAHASAN .............................................. 17 3.1 Teori Aliran Logam ................................................................. 17 3.1.1 Metal flow pada shell silindris ........................................ 18 3.1.2 Tekukan (Wrinkling) ...................................................... 20 3.1.3 Pengontrolan metal flow ................................................ 22 3.1.4 Kecepatan drawing ....................................................... 23 3.2 Ukuran / Bentangan Awal (Blank Development) ...................... 23 3.2.1 Perhitungan menggunakan prinsip persamaan volume ....................................................... 25 3.2.2 Perhitungan menggunakan perbandingan luasan material dengan luasan ring ................................ 25 3.2.3 Perhitungan dengan rumus Guldin ................................. 26 3.3 Perbandingan (deep) drawing / drawing ratio ........................... 27
vii
3.4 Radius drawing (drawing radien) ............................................. 32 3.5 Drawing clearance .................................................................. 34 3.6 Perkakas Deep Drawing ........................................................... 36 3.7 Pemilihan Mesin Press .............................................................. 37 3.8 Tahapan Analisa Proses Deep Drawing ..................................... 39 BAB IV PERHITUNGAN GAYA PROSES ............................................ 40 4.1 Gaya yang terjadi pada proses Drawing..................................... 40 4.1.1 Gaya Deep Drawing Fz ................................................. 41 4.1.2 Gaya pengendali blank FB ............................................... 41 4.2 Gaya potong blanking ( Blanking force) Fbc .............................. 42 4.3 Gaya stripper (stripping force) Fs ............................................. 43 4.4 Objek Tugas Akhir ................................................................... 44 BAB V PENUTUP .................................................................................... 58 5.1 Kesimpulan .............................................................................. 58 5.2 Saran ........................................................................................ 59 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Penampang benda dikenai gaya tarik.……………..…....
9
Gambar 2.2
Penampang benda dikenai gaya tekan.…………………
9
Gambar 2.3
Grafik hubungan tegangan dengan regangan.…………..
11
Gambar 2.4
Struktur elastis pada atom………………………………
14
Gambar 2.5
Struktur plastis atom / perubahan plastis……………….
15
Gambar 2.6
Struktur material patah………………………………….
15
Gambar 3.1
Gaya / tegangan dalam metal flow pada proses deep drawing………………………………
17
Gambar 3.2
Tahapan aliran material dalam proses deep drawing…...
19
Gambar 3.3
Urutan besarnya gaya pengendali blank untuk shell yang berbeda……………………………….
21
Gambar 3.4
Pasangan draw dies yang menunjukkan………………..
22
Gambar 3.5
Shell dan blank………………………………………….
25
Gambar 3.6
Perbandingan drawing pada first drawing ……………..
28
Gambar 3.7
Perbandingan drawing untuk second drawing………….
29
Gambar 3.8
Contoh penentuan ukuran diameter shell pada proses deep drawing bertahap (step by step)……..
30
Gambar 3.9
Radius pada drawing punch dan drawing die…………..
33
Gambar 3.10
Diagram alir Tahapan Analisa Proses Deep Drawing.…
39
ix
Gambar 4.1
Bentuk dasar tabung Gas……………………………….. 44
Gambar 4.2
Bentuk shell dari tabung gas……………………………. 44
Gambar 4.3
Tahapan proses deep drawing…………………………… 46
Gambar 4.4
Deep drawing die dan deep drawing punch…………….. 52
Gambar 4.5
Blanking punch dan blanking die……………………….
Gambar 4.6
Tahapan proses blanking………………………………… 54
Gambar 4.7
Blanking die dan blanking punch……………………….. 56
x
53
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Modulus Young pada material………………………….
16
Tabel 3.1
Kecepatan drawing……………………...……………...
23
Tabel 3.2
Harga drawing clearance……………………………….
35
Tabel 3.3
Nilai clearance pada proses blanking…………………..
36
Tabel 4.1
Pengaruh diameter benda terhadap gaya…………………..47
Tabel 4.2
Pengaruh tebal material terhadap gaya………………….. 48
DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.1
Tebal (t) material Vs Gaya Deep Drawing (Fz) ………… 48
Grafik 4.2
Nilai d (diameter shell) Vs Gaya deep drawing (Fz) …… 49
xi
NOMENKLATUR
Simbol
Keterangan
Satuan
A
Luas Penampang
mm²
AB
Luas Penampang Blank
mm²
AP
Luas Penampang Shell / Punch
mm²
D
Diameter Besar
mm
d
Diameter kecil
mm
E
Modulus Young / Elastisitas
N/mm²
F
Gaya yang bekerja
N
FB
Gaya Pengendali Blank
N
Fbc
Gaya Potong Blanking
N
Fta
Gaya Tarik
N
Fte
Gaya Tekan
N
Ftot
Gaya Total ( Jumlah gaya)
N
Fz
Gaya drawing / Drawing Force
N
h
Ketinggian
mm
K
Keliling benda kerja blank
mm
L
Panjang
mm
M
Moment Lentur
Nmm
m
Drawing Ratio
P
Tekanan Bidang
N/mm²
xii
R
Radius Benda
mm
Sf
Faktor Keamanan
-
t
Tebal benda
mm
U
Keliling Shell
mm
Jumlah Perubahan Panjang
mm
Regangan
-
ta
Regangan tarik
-
te
Regangan tekan
-
Tegangan
N/mm²
ta
Tegangan Tarik
N/mm²
te
Tegangan Tekan
N/mm²
L
Tegangan Lentur
N/mm²
B
Tegangan Patah Tarik
N/mm²
Angka koreksi / factor koreksi
-
xiii
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Dewasa ini kemajuan teknologi industri tidak hanya terdapat di negaranegara maju seperti Amerika, Jepang dan negara-negara lain yang telah mempunyai teknologi tinggi, tetapi juga di negara-negara berkembang seperti Indonesia. Pada jaman yang serba maju ini diharapkan bangsa kita mampu bersaing dengan bangsa lain yang lebih dulu maju dari bangsa kita. Selain itu diabad-abad seperti sekarang ini kebutuhan akan mesin industri dan proses pemproduksian yang sederhana serta mampu menghasilkan jumlah produk yang banyak dan berkualitas sangat diperlukan. Salah satunya adalah proses deep drawing. Hal ini dikarenakan pada proses tersebut dianggap sangat praktis dan mampu menghasilkan produk yang berkualitas tinggi. Dalam dunia industri penerapan proses deep drawing misalnya terdapat dalam proses pembuatan produk-produk yang berupa dudukan pegas, bracket, body, dari filter, bagian pintu mobil, botol minuman, makanan kaleng, rumahan untuk lampu, peralatan rumah tangga, dan lain-lain. Hal ini dikarenakan dalam
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
2
proses deep drawing dapat menyederhanakan suatu produk atau rakitan yang akan digunakan misalnya dalam sebuah konstruksi bangunan mesin. Selain itu tingkat produktifitas produksi juga tinggi, karena dengan proses tersebut dapat dihasilkan produk yang sama bentuknya, dengan jumlah yang banyak, dan dalam waktu yang relative cepat. 1.2 Tujuan Penulisan Tujuan dari pembahasan mengenai Analisa Proses Deep Drawing Pembuatan Tabung Gas 3 Kg yaitu : a.
Mengetahui proses-proses yang terjadi pada proses deep drawing.
b.
Mengetahui gaya-gaya yang terjadi pada proses deep drawing.
1.3 Pembatasan Masalah Dalam penulisan ini penulis membatasi pada proses serta perubahanperubahan yang terjadi pada proses deep drawing, perhitungan-perhitungan yang ada didalamnya dan perkakas yang digunakan pada proses deep drawing. 1.4 Metode Penulisan a. Study Pustaka Metode ini dilakukan dengan membaca buku-buku dan literature lain yang dapat dijadikan referensi dalam pembahasan mengenai analisa proses deep drawing. b. Metode observasi (pengamatan) Metode ini dilakukan dengan melakukan pengamatan langsung ke lapangan. Dengan metode ini penulis dapat mengamati proses-proses yang berlangsung pada proses deep drawing. Tugas Akhir
Fakultas Teknik
3
c. Metode interview (wawancara) Metode ini dilakukan dengan diskusi dan meminta penjelasan secara langsung kepada para ahli yang secara langsung bekerja di bidang ini di perusahaan. 1.5 Sistematika Penulisan Penulisan tugas akhir ini oleh penulis dibagi menjadi beberapa bab untuk memudahkan dalam pembahasan dan penulisan, dengan sistematika sebagai berikut : BAB I
PENDAHULUAN Pada bab ini berisi tentang latar belakang penulisan tugas akhir, tujuan penulisan, pembatasan masalah, metode penulisan dan sistematika penulisan.
BAB II
LANDASAN TEORI Berisi tentang pengertian deep drawing, tegangan dan regangan, hubungan tegangan dan regangan, modulus elastisitas / modulus Young, dan karakteristik material.
BAB III
ANALISA DAN PEMBAHASAN Berisi tentang aliran logam, ukuran dan bentangan awal (blank devolepment), perbandingan deep drawing, radius drawing (drawing radien), drawing clearance, perkakas deep drawing, pemilihan mesin press dan tahapan analisa proses deep drawing.
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
4
BAB IV
PERHITUNGAN GAYA PROSES Berisi tentang analisa dan perhitungan gaya-gaya yang terjadi pada proses deep drawing dan juga analisa gaya yang terjadi pada pembuatan tabung gas 3 Kg / gas elpiji.
BAB V
PENUTUP Berisi kesimpulan dari hasil analisa yang telah dilakukan sebelumnya, dan saran-saran atas penyusunan yang bersifat membangun.
DAFTAR PUSTAKA Berisi mengenai buku dan referensi yang dijadikan pedoman dalam penulisan tugas akhir.
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
5
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Pengertian Deep Drawing Terjemahan kata deep drawing dari bahasa Inggris ke dalam bahasa Indonesia secara tepat dan sesuai saat ini belum ditemukan. Dalam bahasa Jerman disebut dengan “tiefziehen” yang secara harfiah mempunyai arti yang sama dengan bahasa Inggrisnya yaitu deep drawing. Jadi apabila deep drawing itu akan diterjemahkan sebagai tarikan yang dalam atau cekungan / bentukan yang dalam ke dalam bahasa Indonesia kurang sesuai. Dalam arti sebuah proses pengerjaan logam, deep drawing dapat diartikan suatu proses pembentukan secara dingin (cold forming) dari pelat logam yang telah dipersiapkan atau telah dipotong terlebih dahulu (precut metal blank) menjadi bentukan lain yaitu benda berongga tiga dimensi (hollow vessel / hohlkoerper / shell) tanpa menimbulkan perubahan tebal, keretakan dan kerutan material yang berarti dengan menggunakan sepasang alat / perkakas. Peralatan yang digunakan dalam proses deep drawing disebut dengan drawing tool yang terdiri dari dua bagian pokok yaitu drawing punch dan drawing die (drawing ring). Punch itu sendiri merupakan peralatan yang digunakan Tugas Akhir
Fakultas Teknik
6 sebagai alat pemotong yang bersifat jantan (male) dan pada umumnya bagian ini yang bergerak dan posisinya terletak di bagian atas. Bentuk dari punch ini bermacam -macam sesuai dengan bentuk yang diinginkan. Sedangkan die itu merupakan alat pemotong bagian bawah yang sifatnya betina (female) dan pada umumnya perkakas ini diam. Bentuk pemotongannya sesuai dengan bentuk punchnya. Bentuk akhir dari benda kerjanya dapat berupa : Silindris
}
Konus / taper
}
Kotak / persegi
}
yang selanjutnya dinamakan shell
Bentuk material awalnya sesuai dengan bentuk shellnya dapat berupa lingkaran, persegi, ellips, dan bentuk yang lain yang dinamakan blank. Jadi dapat dirumuskan : blank
shell
deep drawing
Dengan adanya bentuk dan ukuran shell yang bermacam-macam karena berbagai tuntutan fungsi dan kegunaannya maka proses deep drawing ini dapat terdiri dari beberapa tahap. Artinya tidak selalu membuat bentukan shell dengan hanya sekali proses (tarikan), namun mungkin perlu mengerjakan setahap demi setahap untuk mendapatkan bentuk ideal yang sesuai dengan keinginan. Maka dikenal istilah “redrawing” atau “first drawing”, “second drawing”, “third Tugas Akhir
Fakultas Teknik
7 drawing” / finishing drawing dan lain-lain untuk mendapatkan hasil yang maksimal. Jadi proses pertam akan disempurnakan dengan proses selanjutnya yaitu dengan proses kedua, ketiga, dan seterusnya sampai keterbatasan kekuatan dan kemampuan setiap jenis material untuk diproses drawing.
2.2 Tegangan dan Regangan Gaya yang bekerja pada suatu material / benda, selalu menimbulkan reaksi berupa gaya dalam struktur material (yang besarnya sama tetapi berlawanan arah). Bekerjanya gaya ini pada penampang benda mangakibatkan terjadinya tegangan di dalam struktur material benda, karena gaya akan terbagi rata di setiap satuan luas bidang penampangnya. Besarnya tegangan yang terjadi akibat gaya atau pembebanan, dalam hal ini dinamakan sebagai tegangan pembebanan (
).
Tegangan pembebanan maksimum akibat gaya atau beban maksimum yang mengenai benda, sangat menentukan sekali bagi keberhasilan material benda untuk bertahan dari kerusakan. Karena ia menjadi batasan maksimum bagi kekuatan struktur material benda untuk bertahandari pembebanan lebih (diluar kondisi normal). Dengan demikian untuk menghindari kegagalan material dalam menghadapi pembebanan, besarnya tegangan pembebanan yang terjadi tidak boleh melebihi kekuatan struktur material. Oleh karena itu pemilihan akan besarnya kekuatan bahan elemen mesin, ditentukan sekali oleh besarnya tegangan beban maksimum. Dalam perhitungan, besar kekuatan bahan elemen mesin dinyatakan sebagai tegangan izin bahan atau kekuatan bahan ( σ ).
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
8 Hubungan antara besar tegangan pembebanan (
) dengan tegangan izin
bahan ( σ ) akan sangat tergantung pada jenis beban yang akan dihadapi oleh elemen mesin saat berfungsi. Dalam hal ini dinyatakan oleh factor keamanan (Sf)., dimana : Sf = σ
referensi 1.
σ
(2.1)
Faktor keamanan dalam hal ini tentunya adalah sebagai factor yang harus ditetapkan perancang
untuk menghadapi kemungkinan dari pembebanan
maksimal (diluar kondisi normal) yang akan diterima elemen mesin saat berfungsi. Sebagai efek dari kerja gaya dalam struktur material, maka jenis tegangan tergantung dari jenis gaya yang bekerja. 2.2.1. Tegangan dan regangan tarik (Tensile stress and strain) Tegangan tarik (
ta
) terjadi akibat bekerjanya gaya tarik ( Fta ) pada
satuan luas penampang ( A ) struktur material elemen mesin, sehingga bendanya mengalami perpanjangan. Rasio / perbandingan antara perpanjangan yang
terjadi (
regangan tarik (
σ ta =
Tugas Akhir
Fta A
L ) terhadap panjang benda semula ( L ) disebut sebagai ta
). Secara matematis dapat ditulis : dan
ε ta =
∆L L
referensi 1.
(2.2)
Fakultas Teknik
9
Fta
ta
ta
Gambar 2.1. Penampang benda dikenai gaya tarik.
2.2.2. Tegangan dan regangan tekan (Compressive stress and strain) Tegangan tekan (
te
) terjadi akibat kerja suatu gaya tekan ( Fte ) pada
satuan luas penampang ( A ) struktur material elemen mesin, sehingga bendanya mengalami perpendekan. Rasio / perbandingan antara perpendekan yang terjadi ( regangan tekan (
σ te =
Fte A
L ) terhadap panjang benda semula ( L ) disebut sebagai te ).
Secara matematik dapat ditulis : dan
ε te =
∆L L
referensi 1.
(2.3)
Fte
te
Tugas Akhir
te
Fakultas Teknik
10
Gambar 2.2. Penampang benda dikenai gaya tekan.
2.2.3. Tegangan Lentur (Bending stress) Merupakan tegangan yang diakibatkan oleh bekerjanya momen lentur pada benda. Sehingga pelenturan benda disepanjang sumbunnya menyebabkan sisi bagian atas tertarik, karena bertambah panjang dan sisi bagian bawah tertekan, karena memendek. Dengan demikian struktur material benda di atas sumbu akan mengalami tegangan tarik, sebaliknya dibagian bawah sumbu akan menderita tegangan tekan. Sedangkan daerah diantara permukaan atas dan bawah, yaitu yang sejajar dengan sumbu benda tetap, tidak mengalami perubahan, ini disebut sebagai bidang netral. Persamaan umum tegangan lentur, adalah :
ML σ L E = = L y R dimana :
L
referensi 1.
(2.4)
: tegangan lentur
y : jarak dari bidang netral ke permukaan luar benda E : modulus elastisitas / modulus Young
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
11 R : radius kelengkungan benda
2.3 Regangan / deformasi / perubahan panjang Regangan (strain) dapat didefinisikan sebagai perubahan panjang benda, perpanjangan mula-mula dari benda tersebut. Perubahan panjang dapat terjadi disebabkan denda tersebut mendapat perlakuan fisis sehingga sifat fisisnya berubah, seperti pemuaian yang terjadi akibat proses pemanasan pada benda atau bila benda tersebut dikenakan pada benda tersebut. Maka didapat rumus untuk regangan :
ε=
δ
referensi 1.
L
Dimana :
(2.5)
= regangan = jumlah perubahan panjang L = panjang awal benda
2.4 Hubungan tegangan dengan regangan
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
12
Gambar 2.3. Grafik hubungan tegangan dengan regangan Keterangan Gambar 2.3 : O – A = adalah batas sebanding / batas proporsional (PL : proportional limit) bentuk gradient “Linier”. Daerah ini merupakan daerah sifat elastis material. Berlaku hukum Hook, bahwa tegangan sebanding dengan regangan. A - B = adalah batas elastis (EL : elastis limit) “bahwa tegangan tak sebanding lagi dengan regangan”. Adalah batas dimana bahan tidak kembali ke bentuk semula secara penuh apabila beban ditiadakan atau disebut (permanent set). Daerah batas dari bahan ini disebut dengan bahan elastis sebagian. Daerah ini relatif sulit ditentukan, karena itu biasanya
ditentukan dengan manarik garis sejajar dengan garis elastis kea rah peregangan sebesar 0.005% - 0.01%. B – C = adalah batas kekuatan mulur (YS :Yield Stress) Terjadi mulur besar terhadap bahan tanpa pertambahan gaya tarik atau beban. (Daerah batas dari bahan ini disebut bahan plastis). Mulur bahan juga disebut tegangan leleh. Tugas Akhir
Fakultas Teknik
13 C – D = adalah penguatan regangan (strain harden) Bahan mengalami perubahan dalam struktur atom-atom untuk perkuatan regangan (resistance / strain harden) terhadap deformasi lanjut hingga maksimum di titik D. Titik D disebut dengan “ ultimate stress (US)”
tegangan batas
maksimum yaitu titik dimana kekuatan maksimum dari bahan terhadap beban tarik sebelum keruntuhan. D – E = Putus / titik patah di E (failure). Jika dalam pembebanan tarik ternyata bahan mengalami pengurangan area benda, maka dapat kita perhitungkan : C – E = Dihitung dengan tegangan bekerja pada benda yang tidak mengalami perubahan penampang benda (A). C – E’ = Dihitung dengan tegangan pada daerah batang benda yang mengalami deformasi yang menyebabkan perubahan luas penampang (A’) benda.
2.5 Karakteristik Material 2.5.1. Reaksi terhadap tekanan (presses) Apabila pada suatu benda atau katakanlah suatu produk diberi muatan / beban, maka konstruksinya akan berubah dan dalam waktu yang bersamaan akan timbul tekanan dan terjadi perubahan (distorsi). Yang disebut dengan tekanan (presses) adalah besaran penambahan tenaga (beban), dimana beban Tugas Akhir
Fakultas Teknik
14 tersebut dibagi oleh suatu luas area permukaan material. Dapat dituliskan dengan persamaan berikut : Presses (P) =
F A
Dimana : P = tekanan F = gaya A = luas permukaan Semakin besar beban yang diterima pada suatu area permukaan benda, maka tekanan yang terjadi juga akan semakin besar. Ada beberapa jenis pembebanan yaitu pembebanan tarik (tensile stress) yaitu pembebanan yang diakibatkan oleh beban tarik / gaya tarik. Pembebanan tekan (compressed stress) yaitu pembebanan yang diakibatkan oleh beban tekan / gaya tekan. Tekanan yang terlalu besar yang diterima oleh suatu material / produk akan menyebabkan kerusakan pada produk tersebut akibat dari beban yang diterima tidak sesuai dengan.kemampuan menerima beban dari jenis material tersebut. Material metal yang digunakan pada proses pressing, bila terlalu kencang ditarik maka akan menyebakan keretakan pada material tersebut. Pada umumnya material metal yang digunakan dalam proses pressing akan rusak apabila berada dalam tekanan sebesar 40 – 100 kg/mm². 2.5.2. Perubahan Elastis (Elasticity) Perubahan elastis adalah perubahan benda yang apabila beban dilepaskan maka benda tersebut akan kembali ke bentuk awal seperti semula. Bahan yang mempunyai sifat ini dikatakan elastis.
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
15 Perubahan zat atom (grain) metal. Dalam die press, material yang sering digunakan adalah metal. Atom (grain) metal tersusun dengan baik dan tersusun dalam jarak yang tetap.
Gambar 2.4. Struktur elastis pada atom Elastis terikat seperti per (spring), bila tenaga dilepaskan maka akan kembali ke tempat semula (Gambar). 2.5.3. Perubahan Plastis (Plasticity) Perubahan plastis merupakan perubahan suatu benda / material yang apabila beban dilepaskan maka benda tersebut tidak kembali ke bentuk asalnya. Perubahan ini dapat digambarkan pada struktur plastis pada atom. (Gambar)
• Perubahan plastis bila menggunakan tenaga yang besar. Dalam waktu yang bersamaan atom (grain) terpisah dan menyatu ke dalam atom (grain) yang baru. • Perubahan plastis bila menggunakan tenaga yang kecil.
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
16 Atom (grain) secara berurutan lepas, pada akhirnya atom (grain) berpindah dan menyatu ke dalam atom (grain) yang baru. Perubahan ini disebut perubahan posisi.
Gambar 2.5. Struktur plastis atom / perubahan plastis.
Bila tenaga yang diberikan terlalu besar melebihi kekuatan material tersebut maka material tersebut akan patah.
Gambar 2.6. Struktur material patah.
2.6 Modulus Young atau Modulus elastisitas ( E ) Hukum Hook menyatakan bahwa jika besarnya pembebanan yang diterima sebuah benda masih berada pada daerah batas elastisitas bahannya, maka
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
17 tegangan / tekanan yang terjadi dalam struktur materialnya masih berbanding lurus dengan regangannya. Secara matematis persamannya dinyatakan :
σ ≈ε σ = E ⋅ε
E=
σ ε
(2.6)
referensi 1.
Dengan demikian : E=
σ ε
Dimana : E = modulus elastisitas atau modulus Young. Yaitu konstanta yang menyatakan sifat elastisitas bahan yang besarnya proporsional di daerah elastis. = regangan / perubahan bentuk = tegangan Tabel 2.1 Modulus Young pada beberapa material.
Brass
Material
E ( kg/cm 0.8 - 0.9 x 10
N ( kg/cm 0.3 - 0.5 x 10
Steel Timber
2 - 2.2 x 10 0.1 x 10
0.8 - 1.0 x 10 0.1 x 10
Wrought iron
1.9 - 2.1 x 10
0.8 - 0.9 x 10
Sumbe
Cast iron
1.0 - 1.6 x 10
0.4 - 0.5 x 10
r
: Buku
Copper Tugas Akhir
0.9 - 1.1 x 10
0.3 - 0.5 x 10 Fakultas Teknik
18 “Machine Design”
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
17
BAB III ANALISA DAN PEMBAHASAN
3.1. Teori Aliran Logam Pada proses drawing ketika suatu blank diletakkan diatas drawing die dan kemudian drawing punch diberi gaya untuk menekan suatu blank ke dalam drawing die maka pada material blank yang akan berubah bentuk menjadi shell akan menerima beberapa macam tegangan dalam. Tegangan tersebut antara lain tegangan tarik (tension), tegangan tekan (compression), dan tegangan bending.
Gambar 3.1. Gaya / tegangan dalam metal flow pada proses deep drawing
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
18
Tegangan tarik (tension) terjadi pada bagian dinding shell sedangkan tegangan tekan (compression) terjadi pada bagian atas bibir shell, sehingga pada bagian tersebut sering terjadi cacat yang berupa kerutan-kerutan. Untuk mengatasi kegagalan tersebut maka pada perkakas drawing dilengkapi dengan alat pemegang blank atau blank holder yang berfungsi untuk mengatur / mengendalikan aliran material (metal flow).
3.1.1. Metal flow pada shell silindris Jika sebuah drawing punch menekan material blank ke dalam drawing die maka akan timbul tegangan-tegangan yang mengakibatkan terjadinya plastis flow yang sangat rumit di dalam material / volume dan ketebalan dari material akan tetap sama serta bentuk akhir dari proses deep drawing ini akan sesuai dengan bentuk dan punch-nya. Tahapan progresif terjadinya bangun secara skematis dapat dilihat dalam Gambar 3.2. Setelah punch masuk sedikit ke drawing die seperti terlihat dalam tahap A maka bagian logam elemen 2 akan dibengkokan mengelilingi bidang punch. Secara berurutan elernen-elemen 3, 4, 5 yang sebelumnya sudah ditandai pada blank-nya akan bergerak secara radial menuju pusat dari blank seperti terlihat pada tahap B dan C. Elemen-elemen dengan volume yang berbeda secara keliling (sirkumferens) akan menyusut. Akan tetapi secara radial akan memanjang sampai lubang drawing die. Lalu akan dibengkokkan dan menyatu (menempel) dengan drawing die menjadi bentukan yang lurus sebagai dinding shell.
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
19
Selama proses drawing bidang 1 tidak akan berubah bentuk (menjadi bagian bawah / dasar dan shell). Sedangkan bidang 2, 3, dan 4 akan menjadi dinding samping dan shell berubah bentuk dari bidang yang berupa juring lingkaran menjadi bidang yang berbentuk persegi panjang karena ditarik melewati bibir / sudut bagian dalam drawing die.
Gambar 3.2 Tahapan aliran material dalam proses deep drawing Secara umum metal flow dalam proses deep drawing pada shell silindris dapat disimpulkan sebagai berikut: a. Bagian blank yang menjadi dasar dari shell tidak akan mengalami deformasi
atau hanya sedikit mengalami perubahan bentuk. Hal mi
ditunjukkan dengan jarak antara garis-garis yang digambarkan dalam blank tidak mengalami perubahan pada shell yang terjadi. b. Metal flow terjadi secara seragam meningkat dengan tingginya shell pada saat pembentukan dinding shell yang juga ditunjukan dengan marking lines yang tetap konsentris. Segmen-segmen radial pada blank menjadi bentuk paralel setelah mengalami tarikan melalui bibir dalam drawing die yang akhirnya menjadi ukuran akhir dari dinding shell.
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
20
c. Metal flow dari elemen-elemen pada pinggiran blank mengakibatkan perubahan tebal material menjadi lebih tebal. Hal ini dikarenakan adanya kompresi secara keliling. Penebalan dinding pada bibir shell meskipun dalam praktek kelihatan namun tidak diperlihatkan dalam gambar. Penebalan ini biasanya berfariasi karena diatur oleh adanya clearance dan drawing punch dan drawing die.
3.1.2. Tekukan (Wrinkling) Pembentukan suatu shell memerlukan proses cold forming yang berat dan mengakibatkan terjadinya perubahan plastis pada metal yang digunakan. Oleh sebab itu segala hal yang menghambat terjadinya aliran metal harus dihindari untuk memperkecil terjadinya tegangan-tegangan pada metal. Logam tersebut cenderung untuk menekuk (buckle) daripada menyusut / mengkerut (shrink) di segala bagian pada blank apabila materialnya sangat tipis dan apabila sebuah luasan yang cukup lebar bebas dari tool / striper (blank holder). Tekukan-tekukan tersebut disebut dengan wrinkle apabila tekukannya terjadi pada bagian pojok dari blank dan apabila tekukannya terjadi pada bagian lain disebut pucker. Wrinkling ini harus dikontrol karena dapat sangat mengganggu metal flow yang normal. Pada prakteknya material yang tipis mempunyai tendensi pengkerutan yang besar. Apabila rasio t/D (tebal / diameter blank) rendah maka tekanan pengendali draw yang terjadi besar. Dan sebaliknya apabila nilai perbandingan besar maka tekanan pengendali draw kecil.
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
21
Bentuk-bentuk dan penampang shell menentukan apakah wrinkle atau pucker akan ditimbulkan pada proses drawing yang kontrol tegangannya jelek. Wrinkle biasanya terjadi pada bentuk shell yang lurus dinding sisinya, sedangkan pucker sering terjadi pada shell yang berbentuk taper / me1engkug (domed shaped).
Gambar 3.3 Urutan besarnya gaya pengendali blank untuk shell yang berbeda.
Pada gambar diatas shell A, B, C, dan D mempunyai diameter blank yang sama tetapi membutuhkan tekanan yang berbeda-beda untuk mengontrol metal flow-nya. Shell A cenderung menghasilkan wrinkle tanpa adanya tekanan yang cukup, shell B selain dapat terjadi wrinkle juga ada kemungkinan terjadinya pucker karena besarnya radius punch dan die-nya. Sedangkan untuk shell C dan D akan mengalami keduanya (pucker dan wrinkle). Pada shell E cenderung mengalami pucker karena hanya ada metal flow yang sangat sedikit dan tekanan pengendali blank yang sangat besar diperlukan untuk menarik material menempel lekat pada punch.
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
22
3.1.3. Pengontrolan metal flow Dua pasang draw dies seperti terlihat pada gambar menunjukkan (A) pengontrolan aliran metal yang baik dan (B) pengontrolan aliran metal yang jelek. Pada gambar A permukaan tool mempunyai kontak yang merata di seluruh titik dengan bloknya tetapi tekanan
pengendali blank yang kurang dapat
menimbulkan terjadinya wrinkle pada shell- nya. Sebaliknya pada gambar B pengontrolan metal flow-nya sangat jelek karena hanya ada satu titik pada punch yang berhubungan (mempunyai kontak) dengan blank. Sementar sebagian besar penampang tengahnya dibiarkan bebas akan menimbulkan terjadinya pucker. Pemberian tekanan pengendali blank itu tergantung dari materialnya. Tekanan yang besar belum tentu dapat menghasilkan shell yang baik. Untuk itu sering harus ditambahkan adanya draw bead pada permukaan blank holder untuk memberikan tambahan resistensi pada metal flow, jadi membantu dalam mengontrol gerakan masuknya .material ke dalam lubang die.
Gambar 3.4. Pasangan draw dies yang menunjukkan (A) Kontrol metal flow yang baik (B) Kontrol metal flow yang je1ek
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
23
3.1.4. Kecepatan drawing Kecepatan drawing sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti keseragaman dan karakteristik fisik dari material yang digunakan. Untuk menentukan kecepatan drawing yang sesuai dengan materialnya biasanya diperlukan adanya percobaan-percobaan yang dipakai sebagai patokan untuk mengerjakan proses drawing. Dan beberapa percobaan-percobaan maka diperoleh tabel ,data untuk menentukan kecepatan drawing yang baik dengan kondisi ratarata yang dapat dinaik turunkan sedikit pada pemakaian yang benar (adjust). Tabel 3.1. Kecepatan drawing (m / menit) Material Alumunium Strong Al – alloy Brass / Kuningan Copper / tembaga Steel / baja Steel / (in carbride dies) Stainless Steel Zinc / seng
Single Action 54 61 46 17 46
Double Action 31 9-12 31 26 10-16 18 6-10 12
Sumber : Buku “Punching Tool I”
Dalam proses drawing yang dilakukan untuk membuat shell dengan material yang terbuat dari material pelat baja digunakan kecepatan drawing sebesar 17 m / menit.
3.2. Ukuran / Bentangan Awal (Blank Development) Bentangan awal atau ukuran blank perlu diketahui untuk : a. Untuk memproduksi shell dengan tinggi / kedalaman tertentu. b. Untuk menentukan jumlah step / tahapan operasi drawing yang baik untuk memproduksi shell. Tugas Akhir
Fakultas Teknik
24
Dalam menentukan ukuran blank dan shell banyak caranya antara lain: a. Dengan perhitungan matematis b. Dengan penggunaan lay out / metode grafis c. Kombinasi antara matematis dan grafis Ketiga metode tersebut digunakan untuk menentukan ukuran blank dan shell yang berbentuk simetris. Untuk menentukan ukuran blank yang tepat atau untuk mendapatkan tinggi shell yang sempurna (seragam) sangat susah karena tebal tipisnya material sangat bervariasi yaitu akibat proses annealling dalam pembuatan materialnya. Karena perbedaan tebal dari material maka menyebabkan tinggi material yang telah “diseterika” (ironed shell) berbeda-beda dan pada bagian atas bervariasi bentuknya ada yang lurus dan ada yang tidak beraturan. Hal ini biasanya disebabkan oleh efek arah struktur kristalin dari metal (the effect of direction on the crystaline structure of the metal). Untuk mengatasi kekurangan-kekurangan tersebut maka perlu tambahan ukuran pada blank sebagai allowance, sehingga memungkinkan tambahan proses trimming sebagai proses akhir (finishing). Untuk menghitung ukuran blank dan benda berongga bulat bermacammacam seperti perhitungan dengan menggunakan prinsip persamaan volume antara blank dan shell-nya, perhitungan dengan perbandingan luasan material dan luasan ring dan blank dan shell, perhitungan dengan rumus Guldin.
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
25
3.2.1. Perhitungan menggunakan prinsip persamaan volume antara blank dan shell-nya Dalam perhitungan dengan menggunakan prinsip persamaan volume antara blank dan shell-nya, dianggap tidak ada material yang terbuang. Karena tebal materialnya dianggap tidak mengalami perubahan maka dapat dicari dengan persamaan luas dari blank dan shell-nya. Untuk menghitung shell seperti pada Gambar yang menggambarkan sebuah shell dengan diameter d dan tingginya h serta sebuah blank dengan diameter (D).
Gambar 3.5. Shell dan blank Rumus untuk diameter blanknya :
D = d 2 + 4dh
referensi 4
(3.1)
3.2.2. Perhitungan menggunakan perbandingan luasan material dan luasan ring dari blank dan sheel Pada dasarnya bentuk blank dan sebuah shell bulat (baik silindris maupun konis) adalah berupa kepingan lingkaran. Sehingga kita dapat membandingkan luas yang ada pada blank maupun shell-nya.
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
26
Luas penampang blank = (
Luas penampang shell =
π 4
π 4
⋅ D 2 ) dan
⋅ d 2 + dh
Jadi D² = d² + 4dh sehingga D = d 2 + 4dh Untuk bentuk shell yang mempunyai diameter dan tinggi shell yang berbeda ( misalnya dengan d1, d2, d3, dan h1, h2 ) maka secara analog dapat dihitung : D = d 3 2 + (4d 1 ⋅ h1 ) + (4d 2 ⋅ h2 )
(3.2)
3.2.3. Perhitungan dengan rumus Guldin Pada dasarnya bahwa semua benda berongga bulat yang simetris (silindris, konis, parabolis) adalah merupakan bangun putar yang terbentuk dan suatu garis kontur tertentu yang diputar mengelilingi sebuah sumbu putar. Dengan rumus Guldin maka : Luas bangun putar = 2 . x0 . L0 Luas penampang blank = (
Jadi
π 4
π 4
⋅ D2 )
⋅ D 2 = 2 . x0 . L0 atau
D² = 8. x0 . L0
sehingga
D = 8 ⋅ x 0 ⋅ L0
Dimana x0 = jarak titik berat segmen garis (kurva / kontur) sumbu putar L0 = panjang segmen garis (kurva / kontur) yang diputar
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
27
Untuk shell dengan bentuk geometri yang sudah ditentukan ukurannya, mungkin akan menjadi lebih mudah perhitungannya, sehingga rumus Guldin dapat ditulis : D = 8 ( x1 ⋅ l1 + x 2 ⋅ l 2 + x3 ⋅ l 3 + ...x n ⋅ l n )
(3.3)
3.3. Perbandingan (deep) drawing (Ziehverhaeltnis = drawing ratio) Untuk dapat mengamati dan menilai suatu proses drawing secara baik maka diperlukan suatu alat pengukur atau harga pembanding yang dinamakan perbandingan drawing (Ziehverhaeltnis / drawing rasio) yang dinotasikan “m” karena untuk mengenang dan menghormati orang yang pertama kali merumuskannya yaitu Musiol pada tahun 1907. Perbandingan drawing dirumuskan sebagai perbandingan luas penampang benda jadi (shell) dengan luas penampang dari material awal atau blank. Harga perbandingannya mempunyai nilai lebih kecil dari satu dan juga dianggap sebagai bentuk pengukur kemampuan / kelenturan proses pembentukan atau kemampuan material atau pelat untuk diproses drawing. Perbandingan drawing dirumuskan m=
d <1 D
referensi 4
(3.4)
Rumus diatas digunakan untuk sebuah shell yang bentuknya paling sederhana yaitu shell silindris. Pada Gambar 3.7 dan 3.8 menunjukkan bahwa besaran d adalah diameter shell pada suatu tahapan tertentu, sedangkan D merupakan diameter awal blank. Untuk perbandingan drawing pada setiap tahapan dapat ditulis dengan diberi indeks urutan tahapan yang diamati, misal:
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
28
m1 =
d1 D
untuk first drawing
m2 =
d2 d1
untuk second drawing
m3 =
d3 d2
untuk third drawing
mn =
dn d n −1
untuk nth drawing dan seterusnya
m1 =
d1 D
Gambar 3.6. Perbandingan drawing pada first drawing
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
29
m2 =
d2 d1
Gambar 3.7. Perbandingan drawing untuk second drawing Jumlah tahapan drawing minimum secara kasar dapat ditentukan dengan rumus Brasch :
n= dimana
h
d 0.97
referensi 4
(3.5)
n = jumlah tahapan drawing h = tinggi shell pada tahap yang ke-n d = diameter shell pada tahap yang ke-n 0,97 = konstanta
Keterangan Gambar 3.9 a. Blank b. Proses I (first drawing / pre drawing) c. Proses II (second drawing) d. Proses III (third drawing / finish drawing)
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
30
Gambar. 3.8. Contoh penentuan ukuran diameter shell pada proses deep drawing bertahap (step by step) Dalam kenyataannya harga perbandingan tersebut masih mempengaruhi oleh beberapa faktor antara lain : a. Tebal material b. Radius drawing die maupun drawing punch-nya c. Kecepatan drawing d. Drawing clearance e. Kekuatan material benda kerja Dari beberapa faktor tersebut yang paling berpengaruh adalah ukuran diameter blank (D) dan tebal material (t). Untuk keperluan yang lain misalnya dalam penulisan yang praktis dikenal istilah yang merupakan harga kebalikan dari m yaitu
β=
=
Tugas Akhir
1 m
yang dirumuskan (3.6)
D >1 d
Fakultas Teknik
31
Untuk mengetahui keuletan dari berbagai macam material yang diproses dengan percobaan proses deep drawing untuk bentuk shell silindris. Peranan m ataupun
dinyatakan sebagai berikut:
a. Dengan diameter blank D konstan dan diameter lubang shell d variable, semakin kecil diameter d bisa dibuat, semakin baik material yang digunakan: m =
d ≤1 D
D : konstan
d : variabel
b. Dengan diameter lubang shell d konstan dan diameter blank D variabel semakin besar diameter D yang dipakai, semakin baik material yang digunakan :
β=
d >1 D
D : variable Tugas Akhir
d : konstan Fakultas Teknik
32
c. Bila dimisalkan shell memiliki ukuran d = x mm, akan didapatkan ukuran tinggi shell yang berbeda-beda pula kalau perbandingan drawing m berubah. m = perbandingan drawing / drawing ratio
= angka koreksi untuk gaya drawing Fz XA = angka koreksi untuk kerja drawing W Harga-harga m untuk beberapa material yang sering digunakan dalam proses drawing dapat dilihat dalam tabel terlampir. Dan perbandingan drawing diatas maka kita dapat mengetahui ukuran diameter shell pada proses tahap pertama d1 = m ⋅ D dan untuk proses selanjutnya dengan d n = m ⋅ d n −1 Penerapan dari besarnya perbandingan drawing yaitu untuk: a. Mengetahui jumlah step / tahapan pengerjaan deep drawing. b. Mengetahui diameter shell d bila diharuskan hanya dengan satu kali tahap proses drawing. c. Menghitung besarnya gaya atau kerja drawing d. Sebagai angka pembanding kemampuan material yang sama dengan yang lainnya dalam hal drawing.
3.4. Radius drawing (drawing radien) Secara umum dapat dikatakan bahwa radius pada drawing punch tidak boleh lebih kecil bila dibandingkan dengan radius drawing die. Apabila ini
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
33
dihiraukan maka pada shell akan terjadi kemuluran pada daerah transisi radius dengan bagian dinding shell. Radius drawing punch pada tarikan (deep drawing) yang dangkal dapat lebih kecil bila dibandingkan drawing yang lebih dalam. Radius drawing ini tidak dapat dipilih secara bebas namun tergantung shellnya. Besarnya radius drawing dirumuskan :
rst = 3…10t
t = tebal material
(3.7)
Radius yang terlalu kecil pada drawing ring akan diperoleh hasil dinding shell yang bersih dan rata. Namun pada saat porses drawing karena adanya tegangan yang besar maka akan menimbulkan regangan yang besar pada material, dimana pada batas tertentu ada kemungkinan diameter blank akan berkurang. Tentu saja radius ini mempunyai batas terkecil yang mungkin akan mengakibatkan bahaya robeknya shell bagian atas. Besarnya radius yang dapat digunakan dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 3.9. Radius pada drawing punch dan drawing die
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
34
Harga-harga
diatas
hanya
berlaku
untuk shell
silindris. Dalam
perencanaan sebaiknya dimulai dari radius yang paling kecil. Besarnya radius pada drawing punch maupun pada drawing die tergantung dari tebal pelat dan lebar flens, yaitu setengah dari selisih ukuran blank dan drawing punch. Radius drawing dapat digunakan persaman empiris dari Oehler yaitu : rR = 0.05 ⋅ [50 + ( D − d 1 ) ] ⋅ t
referensi.5
(3.8)
3.5. Drawing clearance Drawing clearance (
) adalah ruang sela / antara yang besarnya sama
dengan separo dari selisih ukuran diameter drawing ring dengan diameter drawing punch.
δ =
d R − d st 2
referensi.5
Pada proses drawing yang murni maka harga drawing dengan perubahan tebal material
(3.9)
> t. Sedangkan untuk
< t. Dengan clearance yang berbeda-
beda disetiap bagian kontur, maka material benda kerja juga akan mengalami deformasi yang berbeda. Dari percobaan yang dilakukan oleh Sachs diketahui bahwa semakin kecil drawing clearance-nya akan mengakibatkan bertambahnya gaya drawing punch.
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
35
Tabel 3.2. Harga drawing clearance Kelonggaran drawing ( clearance ) Material
Drawing murni
Drawing die dipolish
Pelat baja deep drawing
1,2 t
t
Kuningan
1,05 t
t
Seng
1,3 t
1,1 t
Aluminium < 1,5 mm
t
t
Aluminium > 1,5 mm
1,15 t
t
Pelat baja anti karat
1,2 t
t
Aluminium – bronze
1,2 t
t
Logam monel
1,5 t
t
Penipisan tebal material
t
Sumber : Buku “Punching Tool I”
Persamaan empiris menurut Oehler, antar lain : = t + 0.07 10t
steel plate
= t + 0.02 10t
aluminium plate
= t + 0.04 10t
pelat pada umumnya
= t + 0.02 10t
untuk alloy tahan panas
Blanking clearance Selain pada proses deep drawing, punch blanking dan die blanking juga harus memikii clearance. Besarnya nilai blanking clearance tidak sama dengan nilai drawing clearance. Tetapi dalam menentukan clearance sama-sama berdasarkan pertimbangan tebal material yang digunakan.
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
36
Tabel berikut ini menunjukan nilai dari blanking clearance. Table 3.3. Nilai clearance pada proses blanking Material
Presisi
Umum
Material
Mild steel
2~5
6 ~ 10
Hard steel
4~8
9 ~ 13
Tembaga kuningan Phosphor bronze
Silicon steel
4~6
7 ~ 12
Stainless steel
3~6
Copper
1~3
Presisi
Umum
1~4
5 ~ 10
2~5
6 ~ 10
Silver
2~5
6 ~ 10
7 ~ 11
Mild aluminium
1~3
4~8
4~7
Hard aluminium
2~5
6 ~ 10
Perm alloy
2~5
6~8
Sumber : Buku “Training Design Die Press”
Angka diatas dinyatakan dalam persen (%) . Clearance = tebal material x (%) Semakin tebal papan (pelat) material yang digunakan maka semakin besar nilai persentasenya (nilai clearance).
3.6. Perkakas Deep Drawing ( Dies) Perkakas proses deep drawing maupun proses yang lain sering disebut dengan istilah dies. Konstruksi dasar dari dies deep drawing pada prinsipnya sama baik yang kecil maupun yang besar. Hanya saja bagian-bagiannya tergantung dari tuntutan produk yang ada. Dies deep drawing harus memenuhi persyaratan yang sesuai dengan material dan bentuk shell yang akan dibuat antara lain sebagai berikut : a. Radius pada bagian depan / ujung drawing punch b. Radius pada bagian pinggir ring / radius pada drawing die c. Kelonggaran / clearance dari drawing punch dan drawing die
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
37
d. Kebersihan atau ketepatan dari konstruksi perkakas. e. Material yang sesuai pada drawing ring / drawing die f. Stripper dan blank holder pada dies yang mencukupi.
3.7 Pemilihan Mesin Press 1. Daya Tekan ( Pressure ability) Adalah beban yang dibutuhkan dalam pekerjaan press serta batas kemampuan yang dimiliki secara aman (max. pressure). Dalam JIS, kemampuan ini disebut dengan Daya penekanan (pressurization ability). Nilai aktual tekanan biasanya disebutkan dalam nominal tekanan (nominal pressure). Satuannya ditunjukkan dengan kilo Newton ( kN ) atau deadweight ton (tf). Hal yang wajar apabila tenaga yang dibutuhkan dalam pekerjaan press berada di bawah daya tekan (pressure ability). Dikarenakan banyak faktor
terjadinya over – load seperti perbedaan
(disperse) ketebalan/kekerasan material, keakuratan perhitungan beban, miss-adjusting, miss-feed dsb, maka biasanya digunakan 70% - 75% dari kapasitas tekanan dan diberikan spare. 2. Specifikasi : daya dan ukuran Adalah hal yang harus kita ketahui mengenai outlain mesin press yang biasanya tercantum pada katolog setiap merk mesin. Specifikasi berbeda – beda tergantung dari jenis mesin press.
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
38
3. Konstruksi mesin press Secara garis besar mesin press terdiri dari 5 bagian utama : a. Power, yaitu akumulasi energi yang dihasilkan dari motor dan disuplay dari flywheel. b. Transmission, berfungsi untuk mentransfer akumulasi energi ke crank shaft dan connection rod. c. Load support, untuk menunjang tenaga ( proses pekerjaan ) pada bolster slide frame, dsb. d. Fixed die, adalah top die yang sudah distel pada die clamp serta bottom die yang sudah dikencangkan pada bolster. e. Lain-lain, seperti : die cushion (penahan kerutan), power control installation, load measurement, over load protector.
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
39
3.8. Tahapan Analisa Proses Deep Drawing
Material Plat Jenis = SPHC Tebal = 2.3 mm
Perhitungan Dies Diameter drawing Punch (dDpunch) = dDdie – (2. D) Diameter drawing die (dDdie) = diameter Shell Clearance ( D) = t + 0.07
Perhitungan Gaya Gaya Deep Drawing ( FZ ) = .d.t. B. Gaya Pengendali Blank ( FB ) = /4(D² - d²). P Total Gaya ( Ftot ) = FZ + FB
Tidak
< < Ya
Gaya deep drawing FZ = 765.5 kN Gaya pengendali blank FB = 79.25 kN Total gaya Ftot = 845 kN
Deep drawing punch = ø 259.72 mm Deep drawing die = ø 265 mm Clearance = 2.64 mm
Kapasitas Mesin Press = 1207kN (124ton)
Gambar 3.10 Diagram alir Tahapan Analisa Proses Deep Drawing
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
40
BAB IV PERHITUNGAN GAYA PROSES
4.1 Gaya yang terjadi pada proses Drawing Untuk menentukan besarnya kekuatan (kapasitas) mesin yang akan digunakan dalam proses drawing maka sangat diperlukan adanya perhitungan gaya-gaya yang terjadi. Gaya-gaya tersebut antara lain : a. Gaya deep drawing / drawing force (FZ) b. Gaya pengendali blank / blank holder force (FB) Dalam setiap perhitungan gaya-gaya tersebut maka tidak boleh hanya menghitung dengan tabel pelat normal dan kekuatan menengah namun harus dipilih tebal material dengan toleransi plus dan kekuatan material tertinggi. Gayagaya terbesar harus diketahui sehingga bahaya akan rusaknya mesin dapat dihindari. Selain itu besarnya kerja yang dimiliki / diberikan harus diketahui karena kerja mesin yang bagus tanpa gangguan sangat tergantung dari bagaimana perhitungan segala sesuatunya. Gaya-gaya yang ada harus dijumlahkan seperti kalau kita misalkan bahwa mereka bekerja pada sebuah poros yang sama. Pada proses deep drawing jumlah gayanya : Tugas Akhir
Fakultas Teknik
41
Ftot = FB + FZ
referensi 4.
(4.1)
4.1.1. Gaya Deep Drawing Fz Besarnya gaya drawing tergantung dari tebal material dan kelilingnya. Selain itu besarnya gaya koreksi
juga harus diperhitungkan.
FZ = U ⋅ t ⋅ σ B ⋅ α
referensi 4.
Dimana
FZ = gaya deep drawing
(N)
U = keliling benda / shell
(mm)
t
= tebal material
(mm)
= tegangan patah tarik
(N/mm²)
B
(4.2)
= angka koreksi / faktor koreksi (antara 0,8 – 1) Untuk shell silindris maka dirumuskan :
FZ = π ⋅ d ⋅ t ⋅ σ B ⋅ α
referensi 4.
(4.3)
4.1.2. Gaya pengendali blank FB Gaya ini digunakan untuk menghilangkan adanya kerutan. Gaya yang diberikan tidak boleh berlebihan karena akan mengakibatkan robekan-robekan yang tidak dikehendaki yang disebabkan oleh tarikan yang terlalu kuat dari punch sehingga kekuatan
B
dari material pelat yang dipakai terlampaui. Bagian yang
berperan sebagai pengandali tersebut dinamakan blank holder / punch holder. Besarnya gaya pengendali blank dirumuskan :
FB = A ⋅ P
Tugas Akhir
atau
FB = ( AB − AP ) ⋅ P
(4.4)
Fakultas Teknik
42
Dimana FB = gaya pengendali blank (N) AB = luas penampang blank (mm²) AP = luas penampang shell / punch (mm²) A = luas bagian yang dikendalikan / dipegang oleh holding plate / pressure plate (mm²) P = tekanan bidang (N/mm²) Untuk shell yang berbentuk silindris dirumuskan FB =
π 4
(D 2 − d 2 ) ⋅ P
referensi 4.
(4.5)
Harga P tergantung dari besarnya kualitas dan tebal material yang dikerjakan. Menurut Schuler : L Schuler AG; Handbuch fuel die spanlose Formgebung maka besarnya nilai P dirumuskan dengan : P ≅ 0.0025 ( β − 1) 2 +
Dimana harga
β=
0. 5d ⋅σ B 100t
referensi 4.
(4.6)
1 m
d = diameter shell
(mm)
t = tebal material
(mm)
4.2. Gaya potong blanking ( Blanking force) Sebelum melakukan proses deep drawing dibutuhkan material yang sudah dipotong sesuai dengan bentuk pola produk, yang dinamakan blank. Material blank dihasilkan dari proses blanking. Besarnya gaya yang dibutuhkan dalam proses blanking tergantung dari tebal material yang digunakan dan keliling blank. Tugas Akhir
Fakultas Teknik
43
Besarnya gaya potong blanking dirumuskan :
Fbc = K ⋅ t ⋅ σ B ⋅ α Dimana
referensi 2.
Fbc = gaya potong blanking
(N)
K = keliling benda kerja blank
(mm)
t = tebal material
(mm)
(4.7)
= factor koreksi B
= tegangan patah tarik
(N/mm²)
4.3. Gaya stripper (Stripping force) Ketika blanking die dan blanking punch bertemu
untuk
memotong
material, maka ada suatu bagian yang berfungsi menahan dan memegang material sebelum punch memotong material, bagian tersebut dinamakan stripper. Besarnya gaya tekan dihitung dengan persamaan berikut :
FS = k ⋅ Fbc Dimana
referensi 2.
FS : Gaya stripper
(4.8)
(N)
k : factor koreksi untuk stripper (nilainya antara 0.05 – 0.2 untuk general) Fbc : blanking force
Tugas Akhir
(N)
Fakultas Teknik
44
Objek Tugas akhir Pada pembuatan tabung gas dibutuhkan suatu suatu proses pembentukan dengan cara proses deep drawing maupun proses blanking untuk membuat bagian tabungnya.
Gambar 4.1 Bentuk dasar tabung Gas
Gambar 4.2 Bentuk shell dari tabung gas
Tabung gas tersebut pada intinya dibentuk dengan 2 buah shell yang sama dan simetris yang digabungkan secara mirror dan di las dibagian pertemuannya. Tetapi pada bagian atas ada penambahan proses yaitu membuat lubang untuk masuk / keluar gas. Dan pada bagian bawah tidak ada penambahan proses. Ada dua proses untuk mendapat hasil seperti pada gambar di atas dengan dimensi yang telah ditentukan, yaitu proses deep drawing dan proses blanking. Tugas Akhir
Fakultas Teknik
45
Disini akan dibahas mengenai proses awalnya saja, untuk proses pelubangan pada bagian atas tidak dibahas.
Proses deep drawing Data dari gambar diatas sebgai berikut : diameter shell (d) = 265 mm tebal material = 2.3 mm jenis material = SPHC (standart JIS) tegangan patah tarik = 500 N/mm²
a. Besarnya gaya deep drawing (Fz) :
•
Posisi awal : blank diletakkan diatas punch holder yang di bawahnya dilengkapi dengan pin tekan (pressing pin).
•
Kemudian blank holder yang dilengkapi dengan pin tekan (dengan spring) turun berhimpit dengan punch holder dan menjepit blank.
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
46
•
Saat proses : punch dan die bertemu dan membentuk shell, punch holder tertekan secara penuh oleh blank holder.
•
Setelah proses : die dan blank holder kembali ke posisi semula sebelum melakukan proses drawing.
Gambar 4.3 Tahapan proses deep drawing
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
47
FZ = π ⋅ d ⋅ t ⋅ σ B ⋅ α dimana
= 0,8 (koreksi factor antara 0.8 ~ 1) t = 2,3 mm
σ B = 500 N/mm² FZ = 3,14 ⋅ 265 ⋅ 2,3 ⋅ 500 ⋅ 0,8 = 765532 N = 765,53 kN Dari persamaan gaya diatas, diketahui bahwa besar gaya drawing FZ sebanding dengan tebal material (t) dan diameter shell (d). Artinya kalau nilai t makin besar maka FZ bertambah besar. Apabila t : variable dan nilai yang lain konstan/tetap, maka hasilnya dapat dilihat pada table berikut :
Tabel 4.1 t (mm)
Tugas Akhir
FZ (kN) = ⋅ d ⋅ t ⋅
0,5
166,42
1
332,84
1,5
499,26
2
665,68
2,3
765,53
2,5
832,10
3
998,52
B
⋅
Fakultas Teknik
48
Grafik 4.1 Tebal (t) material Vs Gaya Deep Drawing (Fz)
Apabila nilai d : variable dan nilai yang lain konstan/tetap, maka didapat hasil sebagai berikut : Tabel 4.2 Nilai d (mm)
Tugas Akhir
FZ (kN) =
⋅d ⋅t ⋅
100
288,88
150
433,32
200
577,76
250
722,20
265
765,53
300
866,64
B
⋅
Fakultas Teknik
49
Grafik 4.2 Nilai d (diameter shell) Vs Gaya deep drawing (Fz)
b. Menentukan diameter blank (D) material (lihat tabel).
D = d1 + 6,3 ⋅ ds ⋅ r + 4 ⋅ d 2 ⋅ h2 2
D = 175 2 + 6,3 ⋅ 100 ⋅ 45 + 4 ⋅ 265 ⋅ 40 = 367.96 mm = 368 mm
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
50
Kemudian menghitung perbandingan drawing (m) Perbandingan drawing : m=
d D
m=
dS D
m=
220 = 0.6 368
c. Besarnya gaya pengendali blank ( FB ) FB = A ⋅ P
Untuk bentuk silindris : FB = =
π 4
π 4
(D 2 − d 2 ) ⋅ P (D 2 − d S ) ⋅ P 2
dimana D = 368 mm ds = 220 mm P = tekanan bidang Mencari P (tekanan bidang) P = 0.0025 ( β − 1) 2 +
Nilai β =
=
0.5d ⋅σ B 100t
1 m 1 0.6
= 1,67 Tugas Akhir
Fakultas Teknik
51
P = 0.0025 (1.67 − 1) 2 +
0,5 ⋅ 220 ⋅ 500 100 ⋅ 2,3
= 1,16 N/mm²
FB =
π 4
(368 2 − 220 2 ) ⋅ 1,16
= 79244 N = 79,25 kN
d. Jumlah gaya tekan total Ftot = FB + FZ = 79,25 + 765,53 = 844,78 kN = 845 kN Ketentuan dalam pertimbangan pemilihan kapasitas mesin press yaitu : bahwa gaya tekan yang dibutuhkan adalah 70% - 75% dari kapasitas tekanan mesin. Gaya tekan yang dibutuhkan adalah 845 kN artinya bahwa : 845 kN = 70% dari kap.mesin 845 kN = 70% . kap ,mesin Kap. Mesin
=
845kN 70%
= 1207,14 kN =
1207140 N 9,8 ⋅ 1000
= 124 ton
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
52
Karena specifikasi mesin yang ada adalah antara kapasitas 110 ton dan 150 ton, maka akan lebih aman bila menggunakan yang berkapasitas 150 ton. e. Menentukan dimensi deep drawing punch dan deep drawing die Material jenis SPHC termasuk dalam kategori jenis steel plate
Gambar 4.4 Deep drawing die dan deep drawing punch Menurut Oehler Clearance ( D) = t + 0.07 10t
( untuk steel plate)
= 2,3 + 0.07 10 ⋅ 2,3 = 2,64 mm Diameter drawing die (dDDie) = diameter shell (d) = 265 mm Diameter drawing punch (dDPunch)
D
=
d DDie − d DPunch 2
2,64
=
265 − d DPunch 2
dDPunch
= 259,72 mm
Jadi , diameter drawing punch (dDPunch ) adalah 259,72 mm. Tugas Akhir
Fakultas Teknik
53
Proses Blanking a. Menentukan besar Gaya potong blanking (blanking force) / gaya punch blanking
Gambar 4.5 Blanking punch dan blanking die
Fbc = K ⋅ t ⋅ σ B ⋅ α Dimana
K = keliling blank D = diameter blank = 368 mm t = 2,3 mm B=
500 N/mm²
(table lampiran 3.)
= 0,8 (koreksi factor antara 0.8 ~ 1) Untuk bentuk silindris : Fbc = π ⋅ D ⋅ t ⋅ σ B ⋅ α
= 3,14 . 368 . 2,3 . 500 . 0,8 = 1063078,4 N = 1063,08 kN
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
54
b. Besarnya gaya stripper / stripping force
Gambar 4.6 Tahapan proses blanking
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
55
Fs = Fbc . k Dimana
k = 0.1 (factor koreksi untuk blank holder (pengendali blank))
Fs = 1063,08 kN . 0,1 = 106,31 kN
c. Jumlah gaya Ftot = Fs + Fbc = 106,31 + 1063,08 kN = 1169,39 kN = 1170 kN Ketentuan dalam pertimbangan pemilihan kapasitas mesin press yaitu : bahwa gaya tekan yang dibutuhkan adalah 70% - 75% dari kapasitas tekanan mesin. Gaya yang dibutuhkan adalah 1170 kN artinya bahwa : 1170 kN = 70% dari kap.mesin 1170 kN = 70% . kap ,mesin Kap. mesin
=
1170kN 70%
= 1671,4 kN =
1671400 N 9,8 ⋅ 1000
= 170 ton
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
56
Karena specifikasi mesin yang ada adalah antara kapasitas 150 ton dan 200 ton, maka akan lebih aman bila menggunakan yang berkapasitas 200 ton.
d. Menentukan dimensi blanking punch dan blanking die
Gambar 4.7 Blanking die dan blanking punch Berdasarkan table clearance untuk proses blanking. Jenis material SPHC (material shell) termasuk dalam jenis material Mild steel. Nilai Clearance (
B)
= antara 6 % – 10 % dari tebal material
Nilai clearance yang digunakan = 6% Jadi,
B
= 6% . t =
6 . 2,3 mm 100
= 0,138 mm
Diameter blanking die ( dBDie ) = diameter blank = 368 mm Diameter blanking punch ( dBPunch )
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
57
Persamaan clearance adalah :
B
=
d BDie − d BPunch 2
Dimana : dBDie
= diameter die = diameter blank = 368 mm
dBPunch = diameter blanking punch
B
0,138
=
d BDie − d BPunch 2
=
368 − d BPunch 2
dBPunch = 367,73 mm Jadi besarnya diameter blanking punch = 367,73 mm
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
58
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan Dalam penulisan laporan tugas akhir ini setelah pembahasan pada bab-bab sebelumnya mengenai “Analisa Proses Deep Drawing Pembuatan Tabung Gas 3 Kg”, maka penulis dapat mengambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Pada proses deep drawing bagian yang menjadi alas dari suatu shell tidak akan mengalami perubahan bentuk, sedangkan pada bagian yang menjadi dinding shell mengalami perubahan / deformasi. 2. Besarnya gaya tekan dan kapasitas mesin yang digunakan dalam proses deep drawing sangat dipengaruhi oleh tebal material dan juga dimensi / ukuran shell. 3. Dimensi daripada drawing punch dan drawing die harus memiliki clearance / kelonggaran yang sesuai berdasarkan tebal tipisnya material yang digunakan. Karena bila clearance antara keduanya tidak sesuai dapat mengakibatkan kerusakan pada produk (shell.). Dan juga dapat mengakibatkan bertambahnya gaya drawing.
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
59
5.2. Saran Dari diskusi dan pembahasan proses deep drawing penulis mempunyai saran antara lain : 1. Dalam menganalisa proses deep drawing ini diharapkan penulisan yang akan datang dilengkapi dengan struktur atom / pergerakan susunan atom yang lebih detail atas perlakuan proses deep drawing. Dan juga diperlihatkan secara mendetail perubahan / deformasi pada material pelat setelah proses dilakukan. 2. Perhitungan-perhitungan perlu juga dilengkapi dengan rumus-rumus yang lain supaya lebih lengkap dan hasilnya akan lebih akurat.
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
60
DAFTAR PUSTAKA
1. Khurmi, R.S & Gupta, J.K, 1982, Machine Design, New Dehli. 2. Kuniaki K., Yamaguchi F., Hiroshi W., “Fundamentals of Press Dies”. 3. Misumi Corporation Press Die Components Team, “Standart Component for Press Dies”. 4. Moerbani, J., 1990, Teori Tentang Deep Drawing (Punching Tool II), ATMI St Mikael, Surakarta. 5. St. Nunung, 1990, Punching Tool I, ATMI St Mikael, Surakarta. 6. Tim Penyusun Indonesia Mould & Dies Industry Association, 2007, “Training Design Die Press”.
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
LAMPIRAN
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
LAMPIRAN 1
Table 1. Shearing Resistance and Tensile Strength of Materials
Material
Tensile strength Soft
Lead Tin Aluminium Duralumin Zinc Lead Brass Bronze German silver Silver Hot rolled steel plate Cold roller steel plate Steel plate for deep drawing Structural steel (SS34) Struktural steel (SS41) Steel 0.1%C Steel 0.2%C Steel 0.3%C Steel 0.4%C Steel 0.6%C Steel 0.8%C Steel 1.0%C Silicon steel plate Stainless steel plate Nickel Leather Mica 0.5mm Mica 2.0mm Fiber Birch
2.5 – 4 4–5 8 – 12 26 15 22 – 28 28 – 35 40 – 50 35 – 45 26 28 or more 28 or more 32 – 28 33 – 44 41 – 52 32 40 45 56 72 90 100 55 66 – 70 44 - 50 -
(kg/mm²) Hard 17 – 22 48 25 30 – 40 40 – 60 50 – 75 55 – 70 -
40 50 60 72 90 110 130 65 57 - 63
Sumber : Buku “Fundamentals of Press Die”
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
LAMPIRAN 2
Table 2. Correction Factor for Stripper (Correction factor)
Value
0.05 – 0.2
General When product must be flat or when rapid processing is
0.3 – 0.4 required Sumber : Buku “Fundamentals of Press Die”
Table 3. Correction Factor for Drawing and Blanking process Correction factor)
General (without shearing)
Value
0.8 – 1.0
Whit Shear 0.35 – 0.6
Sumber : Buku “Fundamentals of Press Die”
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
LAMPIRAN 3
Table 4. Material Steel Plate Rendah Karbon Kekuatan Tarik Jenis
No. JIS
SPHC Steel plate tipis hot
SPHD
rolling SPHE SAPH310
Umumnya kekuatan tarik (tensile
SAPH370
strength) di atas 500 MPa
SAPH400
( 50 kg/ mm² atau 500 N/mm²)
SAPH440 SPCC Steel plate tipis cool SPCCT SPCD rolling SPCE SPCEN SPP Sumber : Buku “Tim Penyusun Indonesia Mould & Dies Industry Association”
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
LAMPIRAN 4
Table 5. Harga m (Perbandingan Drawing) Harga patokan menurut Sparkuhl Batas harga m
Kualitas MRSt 1304
Tebal pelat (mm)
Pre drawing
Next drawing
min
max
min
max
0,4 – 0,45
0,51
0,68
0,68
0,81
0,5
0,58
0,65
0,65
0,80
0,55 – 0,6
0,56
0,63
0,63
0,80
0,7
0,54
0,60
0,60
0,79
0,8
0,50
0,56
0,56
0,77
1,5
0,47
0,53
0,53
0,75
3,0
0,46
0,51
0,65
0,70
Sumber : “Teori Tentang Deep Drawing (Punching Tool II)”
Tugas Akhir
Fakultas Teknik
