APLIKASI PERANGKAT LUNAK UNTUK PERENCANAAN PENGELASAN PADA MATERIAL BAJA Mulyadi1), Fentje Abdul Rauf2), Rudy Poeng3) Jurusan Teknik Mesin Universitas Sam Ratulangi
ABSTRACT The development of software in Welding Strength Design have fulfill the demand of quick account and efficiency that could manage and maximize resources. This research aim to get welding strength from several loading systems in steel material using software “Smalltalk” The result of the simulation of welding strength design for butt joint, normal tension 34,286 N/mm2 with seam welding strength Fe 390. For lap joint, normal tension 44,63 N/mm2 with seam welding strength Fe 490. At T joint for ring surface, bending strength 64,646 N/mm2 with seam welding strength Fe 590. At T joint for square surface, bending strength 79,502 N/mm2 with seam welding strength Fe 690. Keyword : Smalltalk Software, Welding Strength Design, Welding Joint.
ABSTRAK Seiring kemajuan ilmu dan teknologi khususnya pada perencanaan kekuatan las yang dapat memenuhi tuntutan sistem perhitungan serba cepat dan efisien serta terus berkembang, diperlukan sistem yang dapat mengelola dan memaksimalkan sumber daya, salah satunya berupa pengembangan perangkat lunak. Penelitian ini adalah untuk mendapatkan kekuatan pengelasan dari berbagai sistem pembebanan pada material baja dengan menggunakan model perangkat lunak yang telah dikembangkan. Adapun perangkat lunak yang digunakan adalah smalltalk. Hasil simulasi dengan menggunakan perangkat lunak yang dikembangkan untuk perencanaan kekuatan las didapatkan bahwa pada sambungan las tumpul tegangan normal 34,286 N/mm2 dengan kekuatan kampuh las Fe 390, pada sambungan las tumpang tegangan geser 44,643 N/mm2 dengan kekuatan kampuh las Fe 490, pada sambungan las T untuk penampang cincin tegangan lengkung 69,646 N/mm2 dengan kekuatan kampuh las Fe 590 dan pada sambungan T untuk penampang segi empat tegangan lengkung 79,502 N/mm2 dengan kekuatan kampuh las Fe 690. Kata kunci :
Aplikasi Perangkat Lunak Smalltalk, Perencanaan Kekuatan Las, Sambungan Las
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 1
24
I. PENDAHULUAN
merupakan bahasa pemodelan yang
1.1 Latar Belakang
paling
Pengelasan merupakan bagian
banyak
pembuatan
digunakan
pada
perangkat
lunak
yang penting dalam suatu proses
smalltalk. Model ini memanfaatkan
industri,
akan
obyek, dimana obyek-obyek di dunia
pada
nyata
dan
pengelasan
kebutuhan
sangat
tinggi
dimodelkan
konsumen, oleh karena itu teknologi
konsep
yang
pengelasan semakin lama semakin
dalam
bentuk
berkembang. Penggunaan teknologi
smalltalk.
las biasanya dipakai dalam bidang konstruksi,
otomotif,
perkapalan,
Seiring teknologi
sebagai
suatu
diimplementasikan perangkat
kemajuan khususnya
lunak
ilmu
dan pada
pesawat terbang, dan bidang lainnya.
perencanaan kekuatan las yang dapat
Dalam proses pengelasan terdapat
memenuhi
berbagai permasalahan yang terjadi,
perhitungan serba cepat dan efisien
karena
yang
serta terus berkembang, diperlukan
pengelasan.
sistem yang dapat mengelola dan
Berbagai hal harus diperhitungkan
memaksimalkan sumber daya, salah
sebelum
satunya
banyak
mempengaruhi
faktor
hasil
melakukan
pengelasan,
tuntutan
berupa
sistem
pengembangan
untuk mendapatkan hasil pengelasan
perangkat
yang baik seperti sifat mekanik, sifat
Berdasarkan hal tersebut penelitian
fisik,
dimensi
ini bertujuan untuk memanfaatkan
pengelasan
perangkat simulasi smalltalk pada
komposisi,
menentukan
dan
prosedur
yang benar adalah langkah yang
lunak
smalltalk.
perhitungan kekuatan las.
harus dilakukan agar hasil yang didapatkan
akan
optimal
dan
I.2 Perumusan Masalah
mencegah terjadinya cacat. Proses dimodelkan dalam
pengelasan yang
bentuk
Masalah yang diangkat dalam dapat
diaplikasikan
perangkat
lunak
penelitian
bagaimana
melakukan perencanaan kekuatan las pada
material
smalltalk, sehingga mempermudah
menggunakan
perencanaan
lunak smalltalk.
Pemodelan
kekuatan
las.
berorientasi
obyek
dapat
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 1
baja
aplikasi
dengan perangkat
25
Disamping itu pengelasan dapat
1.4 Batasan Masalah 1. Data
yang
dijadikan
obyek
data
yang
berdasarkan
direncanakan untuk dilakukan perhitungan
kekuatan
las,
dilakukan : Tanpa logam pengisi, dan Dengan logam pengisi. Pengelasan
pada
umumnya
dibatasi pada sistem pembebanan
dilakukan
yang terjadi pada kampuh las,
logam, tetapi juga sering digunakan
meliputi sambungan las tumpul
untuk menyambung plastik. Dalam
akibat gaya normal, sambungan
pembahasan ini akan difokuskan
las tumpang akibat gaya lintang
pada penyambungan logam.
dan sambungan las T akibat gaya lengkung
penampang
cincin
maupun penampang segi empat. 2. Perangkat lunak yang digunakan untuk
aplikasi
perencanaan
dalam
penyambungan
Pengelasan merupakan proses yang penting baik ditinjau secara komersial maupun teknologi, karena: Pengelasan penyambungan yang permanen;
model
Sambungan las dapat lebih kuat
bahasa pemrograman smalltalk
daripada logam induknya, bila
yang telah dikembangkan.
digunakan logam pengisi yang
kekuatan
las
dengan
memiliki kekuatan lebih besar dari II. LANDASAN TEORI
pada logam induknya;
2.1 Dasar - Dasar Pengelasan Pengelasan penyambungan
Pengelasan merupakan cara yang
adalah
proses
paling ekonomis dilihat dari segi
material
dengan
penggunaan material dan biaya
menggunakan energi panas sehingga
fabrikasi.
menjadi satu dengan atau tanpa
mekanik yang lain memerlukan
tekanan. Pengelasan dapat dilakukan
pekerjaan
dengan: (Ginting, 1985)
penggurdian
Pemanasan tanpa tekanan,
pengencang
Pemanasan dengan tekanan, dan
(misalnya, rivet dan baut);
Tekanan tanpa memberikan panas dari luar (panas diperoleh dari
Metode
perakitan
tambahan
(misalnya,
lubang)
dan
sambungan
Pengelasan dapat dilakukan dalam pabrik atau di lapangan.
dalam material itu sendiri).
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 1
26
Walaupun demikian pengelasan juga memiliki keterbatasan dan kekurangan: Kebanyakan operasi pengelasan
Gambar 2.1 Proses pengelasan (Ginting, 1985)
dilakukan secara manual dengan upah tenaga kerja yang mahal; Kebanyakan proses pengelasan berbahaya karena menggunakan
2.2 Tegangan yang Terjadi pada Kampuh Las Pengelasan
energi yang besar;
adalah
nama
merupakan
kumpulan sejumlah teknologi untuk
sambungan permanen sehingga
memperoleh suatu sambungan mati.
rakitannya tidak dapat dilepas.
Tegangan yang diijinkan dalam las
Jadi
metode pengelasan tidak
elemen mesin dan konstruksi baja
cocok digunakan untuk produk
dengan sendirinya tergantung pada
yang
pelepasan
tujuan dan keadaan kerja. Pada
rakitan (misalnya untuk perbaikan
pekerjaan las yang baik, pada beban
atau perawatan);
statik, tanpa keberatan dapat sampai
Pengelasan
memerlukan
Sambungan menimbulkan
las
dapat
bahaya
akibat
adanya cacat yang sulit dideteksi. Cacat
ini
dapat
mengurangi
penyambungan
proses
pengelasan
dilakukan
tegangan
yang
diijinkan
dalam bahan induk. Pada beban dinamik tegangan yang diijinkan lebih
rendah,
tergantung
pada
besarnya dan frekuensi osilasi-beban.
kekuatan sambungannya. Dalam
sejauh
Kampuh las dapat dibebani:
dengan
memanaskan logam pengisi
dan
bagian sambungan dari logam induk sampai mencair dengan memakai sumber panas, seperti ditunjukkan
1. Semata-mata oleh gaya normal; umpamanya
sambungan
las
tumpul yang tegak lurus pada arah gaya.
dalam gambar 2.1. P
P
P
P a
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 1
27
Gambar 2.2 Gaya Normal
a = tebal kampuh las
(Stolk dan Kros, 1986)
(mm) l = panjang pengelasan
Tegangan normal:
(mm).
P P (N/mm2)...........(2.1) A a.l
t
dimana: P = gaya normal (N)
oleh
momen
lengkung;
A = luas penampang las 2
(mm )
umpamanya sambungan T. Tegangan lengkung
a = tebal kampuh las
o Momen lengkung las
(mm)
M b P.c (Nmm)............(2.3)
l = panjang pengelasan (mm)
dimana: P = gaya lengkung (N)
2. Semata-mata oleh gaya melintang; umpamanya
3. Semata-mata
sambungan
c = jarak momen lengkung
las
(mm)
tumpang yang dibuat dalam arah gaya.
o Untuk penampang cincin P
Diameter luar las
D d O 2a (mm)..........(2.4) dimana: 1/2P
do = diameter luar benda
1/2P
kerja (mm) a = tebal kampuh las (mm) Gambar 2.3 Gaya Melintang (Stolk dan Kros, 1986)
Momen
lengkung
penampang las
Tegangan geser P P (N/mm2).........(2.2) AS a.l
tahanan
Wb
D 4 d O4
32
D
(mm3)
…………………...(2.5)
dimana: P = gaya lintang (N) AS = luas
penampang
las (mm2)
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 1
28
D do
b bo P
P
P
P
Gambar 2.4 Gaya Lengkung Penampang Cincin (Stolk dan Kros, 1986) o Untuk penampang segi empat Tebal luar las:
b bO 2a (mm)..........(2.6)
Gambar 2.5 Gaya Lengkung Penampang Segi Empat (Stolk dan Kros, 1986) o Tegangan lengkung pada las adalah:
dimana:
b
bo = tebal benda kerja (mm)
Mb (N/ mm2)…...(2.9) Wb
a = tebal kampuh las (mm). Lebar luar las:
2.3 Aplikasi Perangkat Lunak
h hO 2a (mm)..........(2.7) dimana:
Kekuatan Las
ho = lebar benda kerja (mm) a = lebar kampuh las (mm) Momen
tahanan
lengkung
penampang las Wb
Smalltalk Perencanaan
Aplikasi
perangkat
lunak
smalltalk yang akan digunakan untuk merencanakan kekuatan las, seperti tampak pada gambar 2.10. (Poeng,
1 2 bh 2 bo ho (mm3) 6
…………………...(2.8)
2013) Tampilan
awal
aplikasi
perangkat lunak pada gambar 2.18, memiliki satu list (jendela) daftar pembebanan las, sebelas input field dan dua tombol action button. Dari sebelas
input
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 1
field
terdiri
lima
29
memasukan
data
perencanaan
mensimulasikan data perencanaan
kekuatan las, yaitu: (Poeng, 2013)
las, sehingga akan diperoleh batas
o Pembebanan Las
kekuatan aman pengelasan diijinkan
o Gaya Normal
yang
o Tebal Kampuh Las
penelitian ini.
o Panjang Pengelasan
III.METODOLOGI
o Jarak Momen Lengkung
PENELITIAN
dijadikan
obyek
dalam
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Tempat
penelitian
ini
dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin Universitas Sam Ratulangi Manado. Dan waktu pelaksanaan mulai
28
Agustus
sampai
15
Desember 2013. Gambar 2.10 Aplikasi Perangkat Lunak (Poeng, 2013)
Dan
tujuh
hasil
3.2 Bahan dan Peralatan Kebutuhan
perencanaan
kekuatan las, yaitu:
bahan
dan
peralatan dalam penelitian ini adalah: Satu
unit
Personal
Computer
(PC).
o Luas Kampuh Las
Perangkat
o Jarak Momen Lengkung
Lunak
kekuatan
o Momen Lengkung
Perencanaan
Las
Bahasa
pemrograman Smalltalk.
o Momen Tahanan Lengkung o Tegangan Normal
3.3 Prosedur Penelitian
o Kekuatan Kampuh Las
Penelitian
o Kekuatan yang Diijinkan. Tombol action button berfungsi untuk perintah input pembebanan dan hapus data. Aplikasi perangkat lunak dapat
perencanaan
kekuatan
digunakan
ini
dapat
dilaksanakan secara sistematis dan terstruktur, maka prosedur penelitian seperti pada gambar 3.1.
las
untuk
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 1
30
Mulai
Pembebanan gaya lengkung pada sambungan las T
Tahap Persiapan
Penampang cincin: Data Pembebanan dan Ukuran Kampuh Pengelasan
Gaya lengkung (P) = 12500 N Jarak momen lengkung (c) =50
Perangkat Lunak
Apakah Running..?
mm TIDAK
YA Kekutan Pengelasan
Pembahasan dan Kesimpulan
Diameter benda kerja (do) =36 mm Tebal kampuh las (a) = 7 mm Penampang segi empat: Gaya lengkung (P) = 25000 N Jarak momen lengkung (c) = 60
Selesai
Gambar 3.1 Prosedur Penelitian
mm Tebal benda kerja (ho) = 50 mm Lebar benda kerja (bo) = 35 mm
3.4 Pengolahan Data 3.4.1 Pengumpulan Data
Tebal kampuh las (a) = 7 mm. 3.4.2 Analisis Data
Data yang digunakan dalam
Data
dan
informasi
yang
penelitian ini, adalah sebagai berikut:
diambil sebagai perencanaan las
Jenis pengelasan
dijadikan
= SMAW (Shielded Metal Arch
lunak yang dikembangkan. Data
welding)
obyek
pada
perangkat
tersebut juga dijadikan input untuk
Pembebanan gaya normal pada
menganilisis
sambungan las tumpul
pengelasan
Gaya normal (P) =12000 N
pembebanan.
simulasi dari
kekuatan
berbagai
sistem
Tebal kampuh las (a) = 7 mm
Panjang pengelasan (l) = 50 mm
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pembebanan gaya lintang pada
4.1 Hasil Pengamatan
sambungan las tumpang
4.1.1 Perencanaan Kekuatan Las
Gaya normal (P) = 25000 N
Dari perencanaan kekutan las
Tebal kampuh las (a) = 7 mm
yang
telah
Panjang pengelasan (l) = 80 mm
pengamatan yang didapatkan yaitu:
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 1
dilakukan.
Hasil
31
1. Sebelum dilakukan perhitungan harus diketahui ukuran kampuh las dan sistem
pembebanan yang
pembebanan untuk memilih sistem pembebanan. 2. Jika dipilih gaya normal atau gaya
terjadi pada kampuh las tersebut.
lintang, maka akan diproses gaya
2. Perencanaan kekuatan las yang
normal atau gaya lintang, tebal
diamati yaitu pada sambungan
kampuh
tumpul, sambungan tumpang dan
pengelasan.
sambungan T penampang cincin maupun penampang segi empat. 3. Hasil
perencanaan
las
dan
panjang
3. Akan menghasilkan
tegangan
yang terjadi normal atau geser.
diperoleh
Dengan demikian akan diperoleh
tegangan yang terjadi pada setiap
kekuatan kampuh dan tegangan
sambungan
yang
diijinkan/diperbolehkan
untuk
menyatakan
las
yang
diamati
tersebut. 4. Hasil tegangan yang diperoleh dibandingkan yang
dengan
tegangan
diperbolehkan
menyatakan
bahwa
untuk
sambungan
bahwa
kampuh
las
yang
direncanakan dapat memberikan keamanan yang cukup.
sambungan
4. Jika dipilih momen lengkung,
kampuh las yang direncanakan
maka akan dilakukan pemilihan
dapat memberikan keamanan yang
lagi bentuk penampang.
cukup.
5. Apabila dipilih penampang cincin, maka
alir
diproses
diameter
benda kerja, tebal kampuh las,
4.1.2 Diagram Alir Program Diagram
akan
program
diameter luar las, momen tahanan
merupakan tahapan cara penggunaan
lengkung, gaya lengkung dan jarak
perangkat lunak yang dikembangkan
momen
untuk menentukan kekuatan kampuh
menghasilkan
las.
terjadi
Penjelasan
adalah
sebagai
lengkung.
Akan
tegangan yang
lengkung
penampang
berikut:
cincin. Dengan demikian akan
1. Pada tampilan awal perangkat
diperoleh kekuatan kampuh dan
lunak kekuatan
smalltalk las
perencanaan tekan
tombol
tegangan
yang
diijinkan/diperbolehkan menyatakan
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 1
bahwa
untuk
sambungan
32
kampuh las yang direncanakan dapat memberikan keamanan yang cukup. 6. Apabila dipilih penampang segi empat, maka akan diproses lebar benda kerja, tebal benda kerja, tebal kampuh las, lebar luar las, tebal luar las, momen tahanan lengkung, gaya lengkung dan jarak momen
lengkung.
menghasilkan
Akan
tegangan yang
terjadi lengkung penampang segi empat. Dengan demikian akan diperoleh kekuatan kampuh dan tegangan
yang
diijinkan/diperbolehkan menyatakan
bahwa
Gambar 4.1 Tampilan Hasil Simulasi Sambungan Las tumpul Setelah
data
akibat
pembebanan
gaya
lintang
dimasukan, maka tampilan perangkat lunak perencanaan kekuatan las hasil simulasi sambungan las tumpang seperti pada gambar 4.2.
untuk
sambungan
kampuh las yang direncanakan dapat memberikan keamanan yang cukup. 7. Jika dipilih cancel akan kembali ke tampilan awal perangkat lunak smalltalk. Gambar 4.2 Tampilan Hasil
4.2 Hasil Pengolahan Data Setelah
data
akibat
pembebanan
gaya
normal
Simulasi Sambungan Las Tumpang Hasil simulasi sambungan las T
dimasukan, maka tampilan perangkat
penampang
lunak perencanaan kekuatan las hasil
gambar 4.3.
simulasi
sambungan
las
cincin
seperti
pada
tumpul
seperti pada gambar 4.1.
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 1
33
Hasil simulasi ini seperti pada tabel 4.1. Tabel 4.1 Hasil simulasi Perangkat Lunak
Gambar 4.3 Tampilan Hasil Hasil simulasi yang diperoeh
Simulasi Las T Penampang Cincin
pada tabel 4.1 dibandingkan dengan Hasil simulasi sambungan las T penampang segi empat seperti pada
hasil
perhitungan
perencanaan
kekuatan las, adalah sama nol persen (0%) tidak ada perbedaan. Dengan
gambar 4.4.
demikian aplikasi perangkat lunak smalltalk yang dikembangkan dapat digunakan
untuk
perencanaan
kekutan las pada material baja.
V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan Aplikasi perangkat lunak untuk Gambar 4.4 Tampilan Hasil Simulasi Las T Penampang
perencanaan material
Segi Empat
pengelasan
baja,
Hasil
pada simulasi
didapatkan bahwa pada sambungan
4.3 Pembahasan
las tumpul, akibat pembebanan gaya
Perangkat lunak perencanaan
normal, diperoleh tegangan normal
melakukan
34,286 N/mm2 dengan kekuatan
simulasi sambungan las tumpul,
kampuh las Fe 390 dan tegangan
sambungan
dan
normal yang diijinkan 50 N/mm2.
sambungan las T penampang cincin
Pada sambungan las tumpang, akibat
maupun
pembebanan gaya lintang, diperoleh
kekuatan
las
menentukan
dengan
las
segi
tumpang
empat
dapat
kekuatan pengelasan.
tegangan
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 1
geser
44,643
N/mm2
34
dengan kekuatan kampuh las Fe 490
mampu melakukan perbandingan
dan tegangan geser yang diijinkan 48
hasil
2
simulasi
N/mm . Pada sambungan las tee,
pengelasan.
akibat pembebanan gaya lengkung,
2. Diharapkan
diperoleh tegangan lengkung untuk 69,646 N/mm2
penampang cincin
dengan kekuatan kampuh las Fe 590 dan
tegangan
lengkung
perencanaan
dapat
dilakukan
pengembangan lebih lanjut untuk menghasilkan
simulasi
perencanaan ke sistem database.
yang
diijinkan 70 N/mm2 dan tegangan
DAFTAR PUSTAKA
lengkung untuk penampang segi
Djamiko, R. 2008. Modul Teori
empat
N/mm2
79,502
dengan
kekuatan kampuh las Fe 690 dan tegangan lengkung yang diijinkan 80 N/mm2.
Hasil
dibandingkan
simulasi dengan
ini hasil
Pengelasan
Logam,
Teknik
Mesin Universitas Yogyakarta. Ginting,
D.
1985.
Dasar-dasar
Pengelasan, Erlangga, Jakarta. Mott,
R.
2009.
Elemen-elemen
perhitungan perencanaan kekuatan
Mesin
las, adalah sama nol persen (0%)
Mekanis, ANDI Yoyakarta.
tidak
ada
perbedaan.
Dengan
demikian aplikasi perangkat lunak smalltalk yang dikembangkan dapat digunakan
untuk
perencanaan
kekutan las pada material baja.
dalam
Neimman, G. 1999. Elemen Mesin, Baping Ciracas, Jakarta. Poeng.
2013.
Perangkat
Lunak
Perencanaan
Kekuatan
Laboratorium
Teknik
Universitas
Sam
Las, Mesin
Ratulangi,
Manado.
5.2 Saran Aplikasi perangkat lunak untuk perencanaan material
Perancangan
pengelasan
baja,
diberikan
Bangunan
Mesin,
Konstruksi
saran
Erlangga, Jakarta
pemodelan
pengembangan perangkat lunak
sambungan
Elemen
Wiryosumarto, H. 1988. Teknologi
dilakukan
smalltalk
1986,
pada
sebagai berikut: 1. Perlu
Stolk dan Kros.
perencanaan kekutan las
lainnya
agar
Pengelasan
Logam,
Pradnya
Paramita, Jakarta. ---------------Las Listrik 2, Politeknik Manufaktur Bandung.
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 1
35
