POLITEKNOSAINS VOL.VIII NO.2
September 2009
PERENCANAAN MESIN PELUBANG PLAT ALUMUNIUM
Oleh : Siswanto ABSTRACT Pelubang machine is a very important equipment in the electronics shop and other technical workshop. Research and design of the pelubang machine is done by the author is one of the efforts in implementing the science and knowledge, but it is also working to improve laboratory facilities in Surakarta Politama environment. Pelubang machine which is designed pelubang machine aluminum plate with manual labor system. From the Square Force F 5338 N, Shear shear Foce F 30,426.6 N, 3145.87 Joule Business and human F 18.02 kg. Keywords: Machine Pelubang, pelubangan strength, the material in the hole ABSTRAKSI Mesin Pelubang merupakan peralatan yang sangat penting dalam perbengkelan elektronika maupun bengkel teknik lain. Penelitian dan rancang bangun mesin pelubang yang di lakukan oleh penulis merupakan salah satu upaya dalam mengimplementasikan ilmu dan pengetahuan, selain hal tersebut juga berupaya meningkatkan sarana laboratorium di lingkungan Politama Surakarta. Mesin Pelubang yang di rancang adalah mesin pelubang plat alumunium dengan sistim kerja manual. Dari hasil Square Force F 5338 N, Shear Foce F shear 30426,6 N, Usaha 3145,87 Joule dan F manusia 18,02 kg. Kata Kunci : Mesin Pelubang, Kekuatan pelubangan, material di lubang.
PENDAHULUAN 1. Latar Belakang Dalam setiap industri atau bengkel di perlukan alat atau perlengkapan yang di buat kusus untuk sebuah pekerjaan yang membutuhkan kecepatan dan ketelitian yang tinggi. Industri ataupun bengkel elektronika menjadi salah satu contoh dari alasan tersebut. Banyak pekerjaanpekerjaan bengkel elektronika dan bengkel listrik yang pekerjaanya melubangi, misalnya lubang-lubang untuk panel, serta dudukan instrumen lain yang di perlukan
pada mesin tertentu. Mesin pelubang menjadi sesuatu hal yang sangat penting. Sistim pelubangan yang baik, halus, teliti dan cepat sangat berpengaruh terhadap waktu dan kenyamanan kerja. Hal demikian yang mendorong penyusun untuk menganalisa sebuah mesin pelubang kususnya untuk plat alumunium. 2. Tujuan dan Kegunaan 1. Mengembangkan wawasan dan kerangkan berpikir ilmiah untuk menuju pemikiran yang inovatif.
48
POLITEKNOSAINS VOL.VIII NO.2
2. Implementasi ilmu pengetahuan sehingga di dapatkan pembandingan antara teori dan praktek di lapangan. METODE. 1. Tempat. Kegiatan penelitian di laksanakan di Laboratorium Mesin perkakas, bengkel elektro dan Listrik Politama Surakarta. 2. Waktu. Lama kegiatan selama 1 bulan. Kegiatan yang di lakukan meliputi Perencanaan dan analisa gambar kerja, pembuatan mesin dan percobaan unjuk kerja. 3. Bahan dan Alat. a. Bahan. Bahan yang di gunakan untuk membuat mesin pelubang terdiri dari: 1. Die menggunakan besi Tuang. 2. Bodi atau rangka mesin menggunakan Besi L 50 x 50 mm. 3. Bagian-bagian mesin lain menggunakan baja ST 37 dan baja ST 50. b. Alat. Di dalam pelaksanaan kegiatan kebutuhan peralatannya meliputi: 1. Mesin Bubut . 2. Mesin las. 3. Mesin gergaji. 4. Mesin Bor. 5. Mmesin gerinda. 6. Vernier caliper. 7. Dial Indikator. 8. Tools. 9. Kelengkapan lain.
September 2009
Gaya pemotongan yang di berikan akan menciptakan suatu tekanan pada plat/material dan di namakan tegangan geser, hal inilah yang menyebabkan terpotongnya plat. a. Clearance. Selisih ukuran antara punch dan die di sebut allowance. Sedangkan clearance adalah besarnya separoh dari allowance.
Gambar : Posisi penumbukan. Penggunaan clearance yang lebih besar dari tebalnya material yang akan di di punch serta sisi potong punch yang tumpul akan memudahkan bengkoknya plat tersebut sebelum terpotong. b. Prinsip pemotongan. Apabila sisi potong dari punch dan die tajam, serta pemilihan clearance yang tepat sesuai dengan tebal material, maka material tersebut akan dapat terpotong dengan baik.
KAJIAN TEORI 1.Analisa Pemotongan. Kalau akanmemotong plat, maka akan di perlukan gaya. Perkakas yang di gunakan di namakan “Punch dan Die”.
Gambar : Konsep pemotongan.
49
POLITEKNOSAINS VOL.VIII NO.2
2. Pengaruh Pemotongan .
Clearance
terhadap
September 2009
t = Tebal Material f = besar spring back dari material.
Pemilihan Clearance tergantung tebal dan jenis material yang akan di potong di samping pertimbangan lain yaitu: a. Untuk proses blanking, untuk material yang memiliki batas patah yang tinggi di pilih clearance yang kecil agar di dapatkan hasil pemotongan yang baik. b. Untuk proses blanking pada mesin otomatis di gunakan clearance yang besar agar mendapatkan umur mesin yang lama. c. Untuk mendapatkan hasilpemotongan yang halus biasanya di pilih clearance yang kecil. 3. Menentukan Punch dan Die. Pada pemilihan clearance yang kecil akan mengakibatkan penggunaan gaya potong yang terlalu besar, dan akan mudah terjepit diantara punch dan die-nya, sehingga di perlukan gaya yang besar pula untuk mengeluarkan punch dari die-nya atau strip dari punchnya.
Gambar : Posisi Punch pada Die Sebaliknya jika lubang yang akan menjadi produknya, maka sebagai dasar adalah ukuran dari punch, kemudian ukuran die menyesuaikan. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Dasar perencanaan dan analisa. Dalam merencanakan mesin pelubang plat perlu di pahami secara baik tujuan dari pemakaian alat tersebut. Beberapa pertimbangan dalam perencanaan sebuah mesin yaitu : 1. Produk yang di kehendaki , bahan yang di pakai serta bentuk yang di inginkan harus jelas. 2. Kapasitas pelubangan ( kekuatan gaya tekan mesin ). 3. Murah dengan tidak banyak menggunakan part ataupun komponen. 4. Kuat dan kokoh. 5. Praktis dalam pengoperasian dan murah dalam perawatan.
Gaya inilah yang di sebut dengan “ Stripping”. Clearance yang sesuai akan menghasilkan potongan yang halus dan gaya stripping yang kecil.
Ketentuan di atas merupakan dasar perencanaan pembuatan perkakas pelubang plat, sehingga kita dapat melaksanakan bagaimana perkakas ini akan di buat.
D = ukuran yang di inginkan ( produk).
Langkah-langkah untuk merencanakan sebuah mesin perkakas pelubang plat sangat menentukan terhadap pengerjaan komponen-komponen dan juga memudahkan dalam perakitannya. Langkah-langkah yang di maksud dalam perencanaan perkakas pelubang diantaranya:
D1= Ukuran Punch. D2= Ukuran Die
1. Menetapkan Die. 2. Konstruksi Punch. 3. Menetapkan Stipper Plat. 50
POLITEKNOSAINS VOL.VIII NO.2
4. Konstruksi Die. Analisa lain yang di perhitungkan sehingga di dapatkan hasil yang memuaskan dianytaranya:
September 2009
besarnya gaya potong yang di gunakan. Prinsip kerja ini sama halnya dengan prinsip pengguntingan.
1. Mengukur batas kekuatan perkakas sehingga dapat di gunakan dalam jangka waktu yang relative lama ( awet ). 2. Kekuatan terhadap Korosi. A. Perhitungan Gaya Potong. Pada Umumnya kerja dari punch dan die adalah saling tegak lurus terhadap permukaan plat yang akan di potong, dengan sisi potong yang saling bertemu. Gaya – gaya yang selalu di perhitungkan dalam sistim pelubangan adalah: a. Pemotongan dengan Square Face. Besarnya gaya potong yang di hitung dengan mengalikan Luasan dan tekanan. Sehingga dengan demikian untuk perhitungan gaya potong sebagai tekananya di perhitungkan berdasarkan batas patah yang di miliki material. F=τ.A Dimana : τ = Tekanan N/mm2 . A = Luas Penampang mm2. Sedangkan besarnya usaha untuk memotong suatu Plat: W=F.S Dimana : S = jarak ( besarnya langkah punch selama kerja yaitu selama punch mulai menyentuh plat hingga plat terpotong). = Besar Penetrasi. b. Pemotongan dengan sistim shear. Kadang sering kita lihat bahwa permukaan potongan Punch atau Die di buat miring. Hal ini di maksudkan untuk mengurangi
Gambar : Penampang Die B. Analisa perhitungan gaya Potong. Untuk menghitung gaya yang di butuhkan oleh mesin Ukuran lubang yang di kehendaki dari mesin pelubang ini yaitu diameter 10 mm tebal 1mm. Bahan plat adalah dari alumunium, Magnesium serta bahan lain yang lunak. Di ketahui batas patah dari bahan tersebut adalah (τp) AL, Mg = 170 N/mm2. Untuk pelubangan dengan Diameter D = 10 mm, tebal plat t = 1 mm. Tegangan geser pada plat alumuniium di asumsikan besanya sama dengan tegangan patah sehingga τp = τg. Besarnya gaya ( gaya square face ) minimal agar plat bisa terpotong ( F ) adalah : F = τg. A A = keliling Potongan x tebal. Luas Potong = π . d . T A(10). = 3,14 x 10 x 1 51
POLITEKNOSAINS VOL.VIII NO.2
September 2009
= 31,4 mm2.
400 mm
F = 170 x 31,4 = 5338 N
15mm
Gaya yang terjadi pada shear di asumsikan 57 % terhadap Square face, maka besar gaya pada shear adalah : F shear = 0,57 x 5338 = 30426,6 N. Usaha/Kerja W = F x % penetrasi. Tebal t = 1 mm = 0,001 mm. Untuh sistim shear % penetrasi adalah 60% Jadi Usaha W = 5338 x 0,6 x 0,001 = 3145,87 Joule. Besarnya gaya untuk tuas penekan pada mesin dapat di hitung pula sebagai berikut:
Fp1 Gambar : Lengan Penekan. ∑ Mo = 0 Fp x 0,015 + F manusia x 0,4 = 0 4804,2 x 0,015 + F manusia x 0,4 = 0 F manusia = 180,2 N = 18,02 kg Jadi gaya yang di perlukan orang untuk melubang strip plat alumuniaum tebal 1 mm. diameter 10 mm adalah 18,02 kg.
F geser = F tumbuk Kerugian gesek antar poros ( µm ) = 90 %
KESIMPULAN
Maka F tumbuk pada poros = F geser x kerugian geser.
Sesuai dengan kenyataan yang penulis temukan dan membuat alat pelubang plat, merupakan suatu hasil, dalam usaha mengembangkan dan merakit alat yang dibutuhkan dalam suatu bengkel mesin. Dari hasil pembuatan alat pelubang plat ini dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
F poros = 5338 x 0,9 = 4804,2 N Pada Poros terjadi Momen Mp = F . l = 4804,2 . 0,015 = 72,1 Nm. Dengan pengaruh panjang lengan penekan, maka akan mempengaruhi momen yang terjadi.
1. Kita harus membuat perencanaan secara teliti konstruksinya dan perhitungan kekuatan geser dan gaya potong yang timbul. 2. Mesin punch pengoperasianya dengan sistim manual dengan kemampuan memotong plat alumunium dengan ketebalan maksimum 1 mm. tenaga pemotongan yang di perlukan 18,02 kg.
52
POLITEKNOSAINS VOL.VIII NO.2
September 2009
DAFTAR PUSTAKA B.H. Amstead, Philip F.Ostwald, Myron L begemen, teknologi mekanik, Jilid I, versi SI, Erlangga, Jakarta. Mekanika Teknik, Erlangga, Jakarta, E.P. Popov, Zainul Astamar. Mesin
dan Instrumentasi 1, Jakarta, Departemen Pendidikan dan Kebudayaan.
Mekanika Teknik, Erlangga, Jakarta, S. Timoshenko, D.H. Young. Teknologi Pengelasan Logam, Erlangga, Jakarta, Prof. Dr. Ir. Harsono Wiryosumarto.
53
