4
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Pengertian Proses Produksi Proses produksi adalah tahap-tahap yang harus dilewati dalam memproduksi barang atau jasa. Ada proses produksi membutuhkan waktu yang lama, misalnya dalam pembuatan gedung pencakar langit, pembuatan pesawat terbang, dan pembuatan kapal serta lain-lainnya. Dalam proses produksi membutuhkan waktu yang berbeda-beda ada yang sebentar, misalnya pembuatan kain, pembuatan televisi, dan lain-lain. Tetapi, ada juga proses produksi yang dapat dinikmati langsung hasilnya oleh konsumen, misalnya pentas hiburan, pijat dan produksi lain-lainnya. Sedangkan pengertian produksi adalah suatu kegiatan untuk menciptakan atau menambah nilai guna terhadap suatu barang atau jasa untuk memenuhi kebutuhan oleh orang atau badan (produsen). Orang atau badan yang melakukan kegiatan produksi dikenal dengan sebutan produsen. Sedangkan barang atau jasa yang dihasilkan dari melakukan kegiatan produksi disebut dengan produk. Istilah Produksi berasal dari bahasa inggris to produce yang berarti menghasilkan.
2.2. Prinsip Kerja Mesin Mula-mula motor listrik dihidupkan pada putaran kerjanya. Putaran dari motor listrik kemudian diteruskan ke pulley dan sabuk kemudian diteruskan ke puli yang terhubung ke poros conveyor. Akibat perbandingan pulley motor dengan pulley poros menjadikan putaran dari motor listrik menjadi lebih lambat. Kemudian putaran poros screw conveyor yang akan memadatkan bahan yang masuk kedalam tabung screw convenyor kemudian bahan akan keluar melalui lubang yang berada didepan tabung.
2.3. Mesin-mesin yang digunakan pada saat pembuatan alat Dalam pembuatan mesin pencetak briket dari serbuk kayu diperlukan alat bantu, alat bantu tersebut digunakan untuk mempermudah proses pengerjaan. Alat bantu atau mesin-mesin tersebut digunakan agar dapat
5
memangkas waktu produksi (pembuatan) sehingga barang yang dihasilkan akan menjadi lebih banyak, serta tidak memakan waktu yang lama.
2.3.1. Mesin Bubut Mesin Bubut adalah suatu Mesin perkakas yang digunakan untuk memotong benda yang diputar. Bubut sendiri merupakan suatu proses pemakanan benda kerja yang sayatannya dilakukan dengan cara memutar benda kerja kemudian dikenakan pada pahat yang digerakkan secara translasi sejajar dengan sumbu putar dari benda kerja. Prinsip kerja mesin bubut dapat dilihat pada gambar 2.1 dibawah ini.
Gambar 2.1 Prinsip Kerja Mesin Bubut Proses pembubutan pada gambar 2.1 adalah salah satu proses pemesinan yang mengunakan pahat dengan satu mata potong untuk membuang material dari permukaan benda kerja yang berputar. Pahat bergerak pada arah linier sejajar dengan sumbu putar benda kerja seperti yang terlihat pada gambar 2.1. Dengan mekanisme kerja seperti ini, maka Proses bubut memiliki kekhususan untuk membuat benda kerja yang berbentuk silinder. Benda kerja di cekam dengan poros spindel dengan bantuan chuck yang memiliki rahang pada salah satu ujungnya, yaitu pada pusat sumbu putarnya, sementara ujung lainnya dapat ditumpu dengan center yang lain. Gerak rotasi benda kerja akan menghasilkan gerak potong, sementara pahat yang dibawa eretan pada arah translasi sejajar dengan sumbu spindel dan sumbu putar benda kerja akan menghasilkan gerak makan. Mesin bubut dirancang terutama untuk dapat membuat benda kerja dengan bentuk dasar silindris, misalnya membuat poros silindris, poros kerucut (tirus), lubang silindris dan membuat ulir. Mesin bubut juga mampu membuat bentuk-bentuk lain, seperti meratakan
6
permukaan. Kemampuan yang dapat dilakukan oleh mesin bubut dapat dilihat pada gambar 2.2 dibawah ini
Gambar 2.2 Kemampuan yang dapat dilakukan oleh mesin bubut A. Jenis-jenis pembubutan yang dapat dilakukan pada mesin bubut 1. Pembubutan tepi (facing) Pengerjaan benda kerja terhadap tepi penampangnya atau tegak lurus terhadap sumbu benda kerja. 2. Pembubutan silindris (turning) Pengerjaan benda kerja dilakukan sepanjang garis sumbunya. Baik pengerjaan tepi maupun pengerjaan silindris posisi dari sisi potong pahatnya harus terletak senter terhadap garis sumbu dan ini berlaku untuk semua proses pemotongan pada mesin bubut. 3. Pembubutan alur (grooving) Pembubutan yang di lakukan di antara dua permukaan. 4. Pembubutan tirus (chamfering) Adapun caranya sebagai berikut:
Dengan memutar compound rest.
Dengan menggeser sumbu tail stock.
Dengan menggunakan taper attachment.
5. Pembubutan ulir (threading) Bentuk ulir didapat dengan cara menggerinda pahat menjadi bentuk yang sesuai dengan menggunakan referensi mal ulir (thread gauge). Atau bisa juga menggunakan pahat tertentu
7
ukurannya yangsudah di jual di pasaran, biasanya untuk ulir-ulir standar. 6. Drilling Membuat lubang awal pada benda kerja. 7. Boring Memperbesar lubang pada benda kerja. 8. Kartel (knurling) Membuat profil atau grif pegangan pada benda kerja seperti pada pegangan tang,obeng agar tidak licin. 9. Reaming Memperhalus lubang pada benda kerja. Bentuk-bentuk pengerjaan yang dapat dilakukan dalam proses membubut dapat dilihat pada gambar 2.3 dibawah ini.
Gambar 2.3 Bentuk pengerjaan pada mesin bubut B. Proses yang dihasilkan oleh mesin bubut 1. Proses kerja mesin bubut Gerak potong dilakukan oleh benda kerja secara rotasi sedangkan gerak makan dilakukan oleh pahat. 2. Input dari proses mesin bubut
8
Penggerak dari mesin bubut adalah motor listrik. Daya menjadi transmisi diteruskan oleh transmisi I dan II. Daya yang diteruskan melalui transmisi I akan menggerakkan spindle, cekam dan benda kerja. Sedangkan daya yang diteruskan pada transmisi II, diubah menjadi gerak translasi oleh poros pembawa. 3. Output dari proses mesin bubut, proses dari mesin bubut menghasilkan:
Benda kerja yang sudah dibentuk sesuai dengan keinginan
Chip (sisa hasil pemotongan)
C. Parameter-parameter pada mesin bubut Berikut
adalah rumus-rumus penting yang digunakan untuk
menghitung berbagai parameter permesinan dari mesin bubut:
Gambar 2.4 Parameter pahat bubut Keterangan: Do
= Diameter awal (mm)
Df
= Diameter setelah pemakanan (mm)
L
= Panjang benda kerja (mm)
d
= Diameter pemakanan (mm)
t
= Tebal pemakanan (mm)
Kecepatan potong biasanya dinyatakan dengan istilah m/menit, yaitu kecepatan dimana pahat melintasi benda kerja untuk mendapatkan hasil yang paling baik pada kecepatan yang sesuai. Kecepatan potong dipengaruhi oleh dua faktor, yaitu: 1) kekerasan dari bahan yang akan dipotong, dan 2) jenis alat potong yang digunakan. Kecepatan potong harus disesuaikan dengan kecepatan putaran spindel mesin bubut. Dihitung dari putaran per menit terhadap diameter benda kerjanya,
9
sering juga disebut dengan kecepatan pada permukaan. Untuk keperluan ini digunakan persamaan sebagai berikut: m/min.......................................................................(2.1) Keterangan: n
= putaran benda kerja (rpm)
D
= Diameter benda kerja (mm)
Vc
= kecepatan pemotongan (m/menit)
Kedalaman pemotongan, yaitu Proses Bubut dengan mengurangi diameter awal Do, menjadi diameter akhir Df, dari sini didapatkan kedalaman potong t, dengan rumus :
Sehingga: ........................................................................................(2.2)
Feed adalah pergerakan titik sayat alat potong per satu putaran benda kerja. Dalam pembubutan, feed dinyatakan dalam mm/putaran. Untuk kecepatan pemakanan dapat dicari dengan rumus :
fr N. f
...................................................................................(2.3)
Waktu pemotongan adalah banyaknya waktu nyata yang dibutuhkan untuk mengerjakan (membentuk atau memotong) suatu benda kerja. Untuk waktu pemotongan dapat dicari dengan rumus : ........................................................................................(2.4) Atau ...............................................................................(2.5)
2.3.2. Mesin Bor Mesin bor adalah suatu jenis mesin gerakanya memutarkan alat pemotong yang arah pemakanan mata bor hanya pada sumbu mesin tersebut (pengerjaan
pelubangan).
Sedangkan
Pengeboran
adalah
operasi
menghasilkan lubang berbentuk bulat dalam lembaran-kerja dengan menggunakan pemotong berputar yang disebut bor dan memiliki fungsi untuk
10
Membuat lubang, Membuat lubang bertingkat, Membesarkan lubang, Chamfer. A. Jenis-jenis mesin bor 1. Mesin Bor Meja Mesin bor meja adalah mesin bor yang diletakkan diatas meja. Mesin ini digunakan untuk membuat lubang benda kerja dengan diameter kecil(terbatas sampai dengan diameter 16 mm). Prinsip kerja mesin bor meja adalah putaran motor listrik diteruskan ke poros mesin sehingga poros berputar. Selanjutnya poros berputar yang sekaligus sebagai pemegang mata bor dapat digerakkan naik turun dengan bantuan roda gigi lurus dan gigi rack yang dapat mengatur tekanan pemakanan saat pengeboran. 2. Mesin Bor Lantai Mesin bor lantai adalah mesin bor yang dipasang pada lantai. Mesin borlantai disebut juga mesin bor kolom. Jenis lain mesin bor lantai ini adalah mesinbor yang mejanya disangga dengan batang pendukung. Mesin bor jenis inibiasanya dirancang untuk pengeboran benda-benda kerja yang besar dan berat. 3. Mesin Bor Radial Mesin bor radial khusus dirancang untuk pengeboran benda-benda kerja yang besar dan berat. Mesin ini langsung dipasang pada lantai, sedangkan meja mesin telah terpasang secara permanen pada landasan atau alas mesin. 4. Mesin Bor Koordinat Mesin bor koordinat pada dasarnya sama prinsipnya dengan mesin borsebelumnya. Perbedaannya terdapat pada sistem pengaturan posisi pengeboran. Mesin bor koordinat digunakan untuk membuat/membesarkan lobang dengan jarak titik pusat dan diameter lubang antara masing masingnya memiliki ukurandan ketelitian yang tinggi. Untuk mendapatkan ukuran ketelitian yang tinggitersebut digunakan meja kombinasi yang dapat diatur dalam arah memanjang dan arah melintang dengan bantuan
11
sistem optik. Ketelitian dan ketepatan ukuran dengan sisitem optik dapat diatur sampai mencapai toleransi 0,001 mm. 5. Mesin Bor Tangan Mesin Bor Tangan adalah mesin bor yang pengoperasiannya dengan menggunakan tangan dan bentuknya mirip pistol. Mesin bor tangan biasanya digunakan untuk melubangi kayu, tembok maupun plat logam. Selain digunakan untuk membuat lubang juga bisa digunakan untuk mengencangkan maupun melepas baut karena dilengkapi 2 putaran yaitu kanan dan kiri. B. Proses pengerjaan yang dapat dilakukan mesin bor 1. Drilling Proses yang digunakan untuk membuat suatu lubang paba benda kerja yang solid. 2. Step drill Proses yang digunakan untuk pembuatan lubang dengan diameter bertingkat. 3. Reaming Proses digunakan untuk sedikit memperbesar lubang yang telah ada, untuk memberikan toleransi yang lebih baik pada diameternya, dan meningkatkan kualitas permukaan. Pahatnya disebut dengan reamer. 4. Boring Proses memperluas sebuah lubang yang sudah ada dengan satu titik pahat. 5. Counterboring Proses digunakan untuk membuat lubang bertingkat, dimana diameter yang lebih besar akan mengikuti diameter yang kecil. Biasanya digunakan pada pembuatan dudukan kepala baut, sehingga kepala baut tidak menonjol keluar permukaan. 6. Countersinking Prosesnya hampir sama dengan proses pada counterboring, hanya saja bentuk bertingkat pada lubang berbentuk kerucut digunakan untuk kepala baut dan sekrup datar.
12
7. Tapping Tapping adalah digunakan untuk membuat ulir dalam pada lubang yang telah ada sebelumnya. Pahat yang digunakan disebut dengan Tap.
2.3.3. Mesin Las Sambungan
yang
melibatkan
“pencairan”
logam
yang
akan
disambungkan. Pengelasan ini disebut pengelasan dengan pencairan logam (fusion welding). Pengelasan (welding) merupakan salah satu proses penyambungan. Proses penyambungan yang lain adalah brazing, soldering, adhesive bonding dan mechanical fastening. Proses pengelasan ini juga terdapat beberapa metode yang berbeda. Pertama, pengelasan dengan cara menggunakan energi listrik, yaitu dengan cara melelehkan dua potong logam secara bersamaan serta menambahkan logam pengisi (filler) di antara sendisendi kedua logam tersebut sehingga keduanya akan saling mengikat satu sama lain. Yang kedua adalah dengan cara menggunakan gas bertekanan sebagai bahan bakar untuk melelehkan dua logam tersebut dan yang ketiga adalah dengan cara mengkombinasikan cara pertama dengan cara kedua yaitu kombinasi antara listrik dengan gas bertekanan. Tidak seperti proses penyambungan dengan metode brazing ataupun soldering yang hanya mencairkan logam pengisinya saja tetapi tidak melelehkan bagian dari logam induknya, metode pengelasan ini melelehkan sebagian dari logam induk hingga membentuk ikatan kohesif yang kuat.
Gambar 2.5 Prinsip Kerja Las Listrik A. Jenis-jenis mesin las busur listrik
13
Mesin las yang ada pada unit peralatan las berdasarkan arus yang dikeluarkan pada ujung-ujung elektroda dibedakan menjadi beberapa macam. 1. Mesin las arus bolak-balik (Mesin AC) Mesin memerlukan arus listrik bolak-balik atau arus AC yang dihasilkan oleh pembangkit listrik, listrik PLN atau generator AC, dapat digunakan sebagai sumber tenaga dalam proses pengelasan. Besarnya tegangan listrik yang dihasilkan oleh sumber pembangkit listrik belum sesuai dengan tegangan yang digunakan untuk pengelasan. Bisa terjadi tegangannya terlalu tinggi atau terlalu rendah, sehingga besarnya tegangan perlu disesuaikan terlebih dahulu dengan cara menaikkan atau menurunkan tegangan. Alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan ini disebut transformator atau trafo. Kebanyakan trafo yang digunakan pada peralatan las adalah jenis trafo step-down, yaitu trafo yang berfungsi menurunkan tegangan. Hal ini disebabkan kebanyakan sumber listrik, baik listrik PLN maupun listrik dari sumber yang lain, mempunyai tegangan yang cukup tinggi, padahal kebutuhan tegangan yang dikeluarkan oleh mesin las untuk pengelasan hanya 55 volt sampai 85 volt. Transformator yang digunakan pada peralatan las mempunyai daya yang cukup besar. Untuk mencairkan sebagian logam induk dan elektroda dibutuhkan energi yang besar, karena tegangan pada bagian terminal kumparan sekunder hanya kecil,
maka untuk
menghasilkan daya yang besar perlu arus besar. Arus yang digunakan untuk peralatan las sekitar 10 ampere sampai 500 ampere.Besarnya arus listrik dapat diatur sesuai dengan keperluan las. Untuk keperluan daya besar diperlukan arus yang lebih besar pula, dan sebaliknya. 2. Mesin las arus searah (Mesin DC) Arus listrik yang digunakan untuk memperoleh nyala busur listrik adalah arus searah. Arus searah ini berasal dari mesin berupa dynamo motor listrik searah. Dinamo dapat digerakkan oleh motor listrik, motor bensin, motor diesel, atau alat penggerak yang lain. Mesin arus yang menggunakan motor listrik sebagai penggerak mulanya memerlukan peralatan yang berfungsi sebagai penyearah arus. Penyearah arus atau
14
rectifier berfungsi untuk mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC). Arus bolak-balik diubah menjadi arus searah pada proses pengelasan mempunyai beberapa keuntungan, antara lain:
Nyala busur listrik yang dihasilkan lebih stabil,
Setiap jenis elektroda dapat digunakan pada mesin las DC,
Tingkat kebisingan lebih rendah,
Mesin las lebih fleksibel, karena dapat diubah ke arus bolak-balik atau arus searah.
Mesin las DC ada 2 macam, yaitu mesin las stasioner atau mesin las portabel. Mesin las stasioner biasanya digunakan pada tempat atau bengkel yang mempunyai jaringan listrik permanen, misal listrik PLN. Adapun mesin las portabel mempunyai bentuk relatif kecil biasanya digunakan untuk proses pengelasan pada tempat-tempat yang tidak terjangkau jaringan listrik. Hal yang perlu diperhatikan dalam pengoperasian mesin las adalah penggunaan yang sesuai dengan prosedur yang dikeluarkan oleh pabrik pembuat mesin, perawatan yang sesuai dengan anjuran. Sering kali gangguan-gangguan timbul pada mesin las, antara lain mesin tidak mengeluarkan arus listrik atau nyala busur listrik lemah. 3. Mesin las ganda (Mesin AC-DC) Mesin las ini mampu melayani pengelasan dengan arus searah (DC) dan pengelasan dengan arus bolak-balik. Mesin las ganda mempunyai transformator satu fasa dan sebuah alat perata dalam satu unit mesin. Keluaran arus bolak-balik diambil dari terminal lilitan sekunder transformator melalui regulator arus. Adapun arus searah diambil dari keluaran alat perata arus. Pengaturan keluaran arus bolak-balik atau arus searah dapat dilakukan dengan mudah, yaitu hanya dengan memutar alat pengatur arus dari mesin las. Mesin las AC-DC lebih fleksibel karena mempunyai semua kemampuan yang dimiliki masing-masing mesin las DC atau mesin las AC. Mesin las jenis ini sering digunakan untuk bengkel-bengkel yang mempunyai jenis-jenis pekerjaan yang bermacam-
15
macam, sehingga tidak perlu mengganti-ganti las untuk pengelasan berbeda. B. Menentukan besarnya arus listrik Besar arus dan tegangan listrik yang digunakan dalam pengelasan harus diatur sesuai kebutuhan. Daya yang dibutuhkan untuk pengelasan tergantung dari besarnya arus dan tegangan listrik yang digunakan. Tidak ada aturan pasti besar tegangan listrik pada mesin las yang digunakan.Hal ini berhubungan dengan keselamatan kerja operator las tubuh manusia tidak akan mampu menahan arus listrik dengan tegangan yang tinggi.Tegangan listrik yang digunakan pada mesin las (tegangan pada ujung terminal) berkisar 55 volt sampai 85 volt. Tegangan ini disebut sebagai tegangan pembakaran. Bila nyala busur listrik sudah terjadi maka tegangan turun menjadi 20 volt sampai 40 volt. Tegangan ini disebut dengan tegangan kerja. Besar kecilnya tegangan kerja yang terjadi tergantung dari besar kecilnya diameter elektroda. Semakin besar arus yang terjadi.Dengan alasan diatas maka pada mesin las pengaturan yang dilakukan hanya besar arusnya saja. Pengaturan besar kecilnya arus dilakukan dengan cara memutar tombol pengatur arus. Besar arus yang digunakan dapat dilihat pada skala yang ditunjukkan oleh amperemeter (alat untuk mengukur besar arus listrik) yang terletak pada mesin las. Pada masingmasing las, arus minimum dan arus maksimum yang dapat dicapai berbedabeda, pada umunya berkisar 100 ampere sampai 600 ampere. Pemilihan besar arus listrik tergantung dari beberapa faktor, antara lain: diameter elektroda yang digunakan, tebal benda kerja, jenis elektroda yang digunakan, polaritas kutub-kutubnya dan posisi pengelasan. C. Jenis-jenis sambungan las Jenis-jenis sambungan las anatara lain dapat dilihat pada gambar 2.6
16
Gambar 2.6 Jenis Sambungan Las D. Kekuatan Las Untuk menentukan kekuatan sambungan las terhadap kekuatan tarik yaitu dengan cara menghitung sambungan las terhadap tegangan tarik yang terjadi, Tegangan tarik pada sambungan las yaitu gaya tarik tiap satuan luas penampang las. Jika gaya tarik pada sambungan las F [N] dan luas penampangnya adalah A [mm2] maka tegangan tarik pada sambungan las tersebut adalah : N/mm²......................................................................................(2.6)
2.4 Poros Poros adalah elemen mesin yang berbentuk batang dan umumnya berpenampang lingkaran, berfungsi untuk memindahkan putaran atau mendukung sesuatu beban dengan atau tanpa meneruskan daya.. Poros dapat diklasifikasikan sebagai berikut : a. Poros transmisi/Shaft Poros semacam ini mendapat beban puntir murni atau beban puntir dan lentur. Daya yang ditransmisikan kepada poros melalui kopling, roda gigi, puli sabuk, atau sproket rantai, dan lain–lain. b.
Spindel Poros transmisi yang relatif pendek, seperti poros utama pada mesin bubut,
dimana beban utamanya berupa puntiran, disebut spindel. Syarat yang harus dipenuhi poros ini adalah deformasinya harus kecil dan bentuk serta ukurannya harus teliti. c. Line shaft Poros ini berhubungan langsung dengan mekanisme yang digerakkan dan berfungsi memindahkan daya dari motor penggerak ke mekanisme tersebut.
17
Adapun hal-hal penting yang perlu diperhatikan dalam perencanaan sebuah poros, yaitu: 1. Kekuatan poros Poros transmisi mengalami beban puntir atau lentur maka kekuatannya harus direncanakan sebelumnya agar cukup kuat dan mampu menahan beban. 2. Kekakuan poros Lenturan yang dialami poros terlalu besar maka akan menyebabkan ketidaktelitian atau getaran dan suara. Oleh karena itu kekakuan poros juga perlu diperhatikan dan disesuaikan dengan mesin. 3. Putaran kritis Putaran kerja poros haruslah lebih rendah dari putaran kritisnya demi keamanan karena getarannya sangat besar akan terjadi apabila putaran poros dinaikkan pada harga putaran kritisnya. 4. Korosi Poros-poros yang sering berhenti lama maka perlu dipilih poros yang terbuat dari bahan yang tahan korosi dan perlu untuk dilakukannya perlindungan terhadap korosi secara berkala. 5. Bahan poros Poros yang biasa digunakan pada mesin adalah baja dengan kadar karbon yang bervariasi, adapun penggolongannya dapat dilihat pada Tabel 2.1. Tabel 2.1 Penggolongan Bahan Poros Golongan
Kadar C (%)
Baja lunak
Kurang dari 0,15
Baja liat
0,2-0,3
Baja agak keras
0,3-0,5
Baja keras
0,5-0,8
Baja sangat keras
0,8-1,2
Sumber: ( Hermann Jutz & Eduard sharkus, 1996) Dalam perhitungan poros dapat diketahui dengan melihat dari pembebanan : a. Torsi yang terjadi pada poros.
18
........................................................................................ (2.7) dimana: T
= Torsi pada poros (Nm)
P
= Daya (watt)
N
= Putaran poros (rpm)
Sumber: ( Sularso, 2002)
b. Momen yang terjadi pada poros : ......................................................................................... (2.8) dimana: M
= Momen (kgmm)
F
= Gaya yang terjadi (kg)
L
= Jarak terhadap gaya (mm)
Sumber :( Sularso, 2002)
c. Torsi ekuivalen : √
. ............................................................................. (2.9)
dimana: Te
= Torsi ekuivalen (kgmm)
M
= Momen bending atau (kgmm)
T
= Torsi (kgmm)
Sumber: ( Sularso, 2002) d. Diameter Poros :
√
…………………………………………………… (2.10)
dimana: D
= Diameter poros (mm) = Tegangan geser maksimum (kg/mm2)
Sumber: ( Sularso, 2002)
