BAB II
LANDASAN TEORI
2.1
Definisi Press Tool Press Tool adalah peralatan yang mempunyai prinsip kerja penekanan
dengan melakukan pemotongan atau pembentukkan atau gabungan dari keduanya. Peralatan ini digunakan untuk membuat produk secara massal dengan produk output yang sama dalam waktu yang relatif singkat.
2.1.1
Klasifikasi Press Tool
A.
Simple Tool Simple Tool adalah jenis dari press tool yang paling sederhana, dimana
hanya terjadi satu proses pengerjaan dan satu station dalam satu alat. Pemakaian jenis simple tool ini mempunyai keuntungan dan kerugian. Keuntungan simple tool : a. Dapat melakukan proses pengerjaan tertentu dalam waktu yang singkat. b. Kontruksinya relatif sederhana. c. Harga alat relatif murah. Kerugian simple tool: a. Hanya mampu melakukan proses-proses pengerjaan untuk produk yang sederhana sehingga untuk jenis pengerjaan yang rumit tidak dapat dilakukan oleh jenis press tool ini. b. Proses pengerjaan yang dapat dilakukan hanya satu jenis saja. B.
Compound Tool Pada press tool jenis ini, dalam satu penekanan pada satu station terdapat
lebih dari satu pengerjaan, dimana proses pengerjaannya dilakukan secara serentak. Pemakaian jenis compound tool ini juga mempunyai keuntungan dan kerugian.
II-1
II-2
Keuntungan compound tool :
a. Dapat melakukan beberapa proses pengerjaan dalam waktu yang bersamaan
pada station yang sama. b. Kerataan dan kepresisian dapat dicapai. c. Hasil produksi yang dicapai mempunyai ukuran yang lebih teliti.
Kerugian compound tool:
a. Konstruksi dies menjadi lebih rumit. sulit untuk mengerjakan material yang tebal. b. Terlalu c. Dengan beberapa proses pengerjaan dalam satu station menyebabkan perkakas
cepat rusak.
C.
Progressive Tool Progressive Tool merupakan peralatan tekan yang menggabungkan
sejumlah operasi pemotongan atau pembentukkan lembaran logam pada dua atau lebih station kerja, selama setiap langkah kerja membentuk suatu produk jadi. Keuntungan progressive tool : a. Dapat diperoleh waktu pengerjaan produksi yang relatif singkat dibandingkan simple tool. b. Pergerakkan menjadi lebih efektif. c. Dapat melakukan pemotongan bentuk yang rumit pada langkah yang berbeda. Kerugian progressive tool: a. Ukuran alat lebih besar bila dibandingkan simple tool dan compound tool. b. Biaya perawatan besar. c. Harga relatif lebih mahal karena bentuknya rumit.
II-3
II-4
II-5
II-6
II-7
Gambar 2.3Drawing Tool
1.
Insert die
2.
Insert die house
3.
Dudukan die house
4.
Base plate
5.
Blank holder
6.
Punch
7.
Striper
8.
Striper spring
9.
Holder striper spring
10.
Holder striper
11.
Top plate
12.
Dudukan bushing
13.
Bushing
14.
Shank
15.
Penambah tebal base plate
16.
Penepat die set
II-8
2.3.1
Punch Punch merupakan bagian yang bergerak ke bawah untuk meneruskan gaya
dari sumber tenaga sehingga blank tertekan ke bawah, bentuk punch disesuaikan dengan bentuk akhir yang diinginkan dari proses drawing, berada di atas blank, posisi dari punch sebenarnya tidak selalu diatas tergantung dari jenis die
drawing.Punch dikelompokkan menjadi tiga macam yaitu: 1.
Cutting Punch
Untuk tipe punch ini biasanya digunakan untuk memotong seperti pada
proses blanking, pierching, dll.
2.
Non cutting punch Untuk tipe punch ini hanya digunakan pada proses pembentukan
(forming). 3.
Hybrid punch Untuk tipe punch ini digunakan untuk memotong sekaligus membentuk
seperti pada proses lanzing. Untuk mencari panjang maksimum punch di pergunakan rumus :
Lmax = √
(1)
Dimana : Lmax
= Panjang maksimum punch
E
= Modulus elastisitas
v
= Faktor keamanan
I
= Momen inersia
F
= Gaya pembentukan
2.3.2
Die Merupakan komponen utama yang berperan dalam menentukan bentuk
akhir dari benda kerja drawing (draw piece), bentuk dan ukuran die bervariasi sesuai dengan bentuk akhir yang diinginkan, kontruksi die harus mampu menahan gerakan, gaya geser serta gaya punch. Pada die terdapat radius tertentu yang
II-9
berfungsi mempermudah reduksi benda saat proses berlangsung, lebih jauh lagi
dengan adanya jari-jari diharapakan tidak terjadi sobek pada material yang akan di
drawing. A.
Berdasarkan bentuknya die dibagi menjadi dua yaitu :
1.
Die yang terdiri dari satu kesatuan bagian Die yang terdiri dari satu bagian digunakan untuk membuat produk dengan
bentuk sederhana dengan ukuran lebih kecil. Die yang disisipkan
2.
Die yang terdiri dari beberapa bagian yang terpisah biasanya digunakan
berdasarkan :
a.
Ukuran die tersebut relatif besar.
b.
Bentuk die yang komplek atau sulit.
c.
Bahan die yang digunakan adalah lunak.
B.
Berdasarkan bentuk sisi ujungnya, die
untuk proses drawing dibagi
menjadi dua yaitu: 1.
Die dengan bentuk sisi ujungnya menyudut
2.
Die dengan bentuk sisi ujungnya radius
Untuk mencari diameter dalam die dipergunakan rumus : Dd = Dp + 2 x C
(2)
Dimana : Dd
= Diameter dalam die
Dp
= Diameter punch
C
= Clearance
2.3.3 Top plate Top plate merupakan tempat dudukan dimana shank, punch, punch holder, dan pillar berada. 2.3.4 Bottom plate Bottom plate merupakan tempat dudukan dimana die, pillar berada. Besarnya bottom plate harus sama dengan top plate.
II-10
2.3.5 Blankholder
Berfungsi memegang blank atau benda kerja berupa lembaran logam,
blank holder berada diatas benda kerja, walaupun berfungsi untuk memegang benda kerja, benda kerja harus tetap dapat bergerak saat proses Drawing dilakukan sebab saat proses drawing berlangsung benda kerja yang dijepit oleh
blank holder akan bergerak ke arah pusat sesuai dengan bentuk dari die drawing. 2.4
Variabel Proses Drawing
Terdapat beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam melakukan proses
drawing,variabel yang mempengaruhi proses drawing antara lain :
2.4.1 Gesekan Saat proses drawing berlangsung gesekan terjadi antara permukaan punch, dies drawing dengan blank, gesekan akan mempengaruhi hasil dari produk yang dihasilkan sekaligus mempengaruhi besarnya gaya yang dibutuhkan untuk proses pembentukan drawing, semakin besar gaya gesek maka gaya untuk proses drawing juga meningkat, beberapa faktor yang mempengaruhi gesekan antara lain: a.
Pelumasan Proses pelumasan adalah salah satu cara mengontrol kondisi lapisan
tribologi
pada
proses
drawing, dengan pelumasan
diharapkan
mampu
menurunkan koefisien gesek permukaan material yang bersinggungan antara blank holder,dies,dan blank. b.
Gaya Blank Holder Gaya blank holder yang tinggi akan meningkatkan gesekan yang terjadi,
bila gaya blank holder terlalu tinggi dapat mengakibatkan aliran material tidak sempurna sehingga produk dapat mengalami cacat. c.
Kekasaran Permukaan Blank Kekasaran permukaan blank mempengaruhi besarnya gesekan yang
terjadi, semakin kasar permukaan blank maka gesekan yang terjadi juga semakin besar. Hal ini disebabkan kofisien gesek yang terjadi semakin besar seiring dengan peningkatan kekasaran permukaan.
II-11
d.
Kekasaran Permukaan punch, die dan blank holder Seperti halnya permukaan blank semakin kasar permukaan punch, die dan
blank holder koefisien gesek yang dihasilkan semakin besar sehingga gesekan yang terjadi juga semakin besar.
2.4.2 Bending dan stratching Pada proses drawing setelah blank holder dan punch menempel pada permukaan blank saat kondisi blank masih lurus selanjutnya terjadi proses pembengkokan material (bending) dan pelurusan sheet sepanjang sisi samping
dalam dies(stratching).
Variabel yang mempengaruhi proses ini adalah : a.
Radius Punch Radius punch disesuaikan dengan besarnya radius die, radius punch yang
tajam akan memperbesar gaya bending yang dibutuhkan untuk proses drawing. b.
Radius Die Radius die disesuaikan dengan produk yang pada nantinya akan
dihasilkan, radius die berpengaruh terhadap gaya pembentukan, bila besarnya radius die mendekati besarnya tebal lembaran logam maka gaya bending yang terjadi semakin kecil sebaliknya apabila besarnya radius die semakin meningkat maka gaya bending yang terjadi semakin besar. Radius punch dan die merupakan salah satu faktor penting yang menentukan berhasil atau tidaknya suatu proses drawing. Besarnya radius tergantung dari diameter punch dan diameter blank dan dapat dirumuskan sebagai berikut : R = (0,6 – 0,8) x √ Dimana :
R
= Radius punch dan die
D
= diameter blank
d
= diameter punch
(3)
II-12
2.4.3 Penekanan
Proses penekanan terjadi setelah proses stratching, proses ini merupakan proses terakhir yang menetukan bentuk dari bagian bawah produk drawing, besarnya gaya tekan yang dilakukan dipengaruhi oleh :
a.
Drawability Drawability adalah kemampuan suatu bahan untuk dilakukan proses
drawing, sedangkan nilainya ditentukan oleh Limiting drawing ratio (maks β), maksimum maks β adalah batas dimana bila material mengalami proses batas
penarikan dan melebihi nilai limit akan terjadi cacat sobek (craking).
b.
Ketebalan Blank Ketebalan blank mempengaruhi besar dari gaya penekanan yang
dibutuhkan, semakin tebal blank akan dibutuhkan gaya penekanan yang besar sebaliknya bila blank semakin tipis maka dibutuhkan gaya yang kecil untuk menekan blank. 2.4.4 Diameter blank Diameter blank tergantung dari bentuk produk yang akan dibuat, apabila material kurang dari kebutuhan dapat menyebabkan bentuk produk tidak sesuai dengan yang diinginkan, namun bila material blank terlalu berlebih dari kebutuhan dapat menyebabkan terjadinya cacat pada produk seperti kerutan pada pinggiran serta sobek pada daerah yang mengalami bending. Untuk itu diameter blank dapat dicari dengan rumus : D=√
(4)
Dimana : D
= Diameter blank
d
= Diameter punch
h
= tinggi cup
Untuk mencari nilai h (tinggi cup) dipergunakan rumus : h=
{( )
}
Dimana : ri
= Jari – jari hasil produk
(5)
II-13
ro
= Jari – jariblank
2.4.5 Kelonggaran
Kelonggoran atau clearance adalah celah antara punch dan die untuk memudahkan gerakan lembaran logam saat proses drawing berlangsung. Untuk memudahkan gerakan lembaran logam pada waktu proses drawing, maka besar
clearence tersebut 7 % - 20 % lebih besar dari tebal lembaran logam, bila celah die terlalu kecil atau kurang dari tebal lembaran logam, lembaran logam dapat mengalami penipisan(ironing) dan bila besar clearance melebihi toleransi 20 % mengakibatkan terjadinya kerutan. dapat
H.R. Luchhsinger, Tool Knowledge 6, Deep Drawing, CSIO.
Tabel 2.4.5 Daftar clearance untuk beberapa jenis material
NO
MATERIAL
DRAWING CLEARANCE PAUSHING DEEP DRAWING DRAWING 1,2 t t
1
Steel (deep drawing quality)
2
Brass
1,05t
t
3
Zinc
t
1,1t
4
Alumunium up to 1.5 mm
1,15t
t
5
Alumunium allove 1.5 mm
1,2t
t
6
Alumunium alloy
1,2t
t
7
Stainless steel
1,2t
t
2.4.6 Draw Ratio Draw ratio adalah kemampuan atau kekuatan suatu pelat untuk dibentuk. Besarnya draw ratio ini tergantung dari bahan benda kerja yang diinginkan. Draw ratio = Dimana :
D
= Diameter blank
d
= Diameter punch
(6)
II-14
2.5
Gaya Yang Bekerja
2.5.1 Blank holder pressure
pbh =
c*
+ Su
(7)
Dimana :
pbh
= Blank holder pressure
c
= An emperical factor ranging from 2 to 3
DR
= Draw ratio
do to
= Diameter blank
Su
= Ultimate tensile strenght
= Tebal blank
2.5.2 Gaya blank holder
Fbh = pbh x Abh
(8)
Dimana : Fbh
= Gaya blank holder
pbh
= Blankholder pressure
Abh
= Luas penampang blank holder
2.5.3 Gaya maksimum punch
Pmax=
di t
ln( )
Dimana :
Pmax
= Panjang punch maksimum
ε
= 0,74
di
= diameter blank dikurangi diameter punch dibagi 2
t
= tebal blank
Su
= tegangan tarik
dp
= diameter punch
(9)
II-15
2.5.4 Gaya stripper
F
=
(10)
T R
= Torsi = jarak antara titik tengah baut dengan lengan
2.6
Cacat Pembentukan
1.
Pada proses drawing cacat pembentukan dibedakan menjadi tiga, yaitu: Wrinkling Cacat ini adalah cacat pembentukan yang berupa kerutan atau lipatan yang
timbul akibat gaya blank holder yang terlalu kecil. 2.
Earing Cacat pembentukan berupa permukaan atas benda kerja yang tidak rata.
3.
Tearing Cacat pembentukan berupa sobekan pada bagian radius benda kerja, yang
disebabkan oleh gaya blank holder yang terlalu besar.
