POLITEKNOSAINS VOL. IX NO. 1
Maret 2010
SISTEM DAN CARA PEMOTONGAN PLAT Teguh Wiyono Jurusan Teknik Mesin Politeknik Pratama Mulia Surakarta
ABSTRACT In the world of industry, especially sheet metal, punching die-set/perkakas use tool helps in the production process. Especially in a lot of production capacity. Therefore it needs more time to plan a punching tool. This happens because they have to think about the best kind of tool and profitable, calculations and other factors deeply affected him. So that later got the system and how to cut a precise and practica
ABSTRAK Dalam dunia Industri khususnya sheet metal, penggunaan dieset/perkakas punching tool sangat membantu dalam proses produksi. Apalagi dalam kapasitas produksi yang banyak. Oleh karena itu diperlukan banyak waktu untuk merencanakan sebuah punching tool. Hal ini terjadi karena harus dipikirkan jenis tool yang paling baik dan menguntungkan, perhitungan-perhitungan dan factor lain sangat mempengaruhinya. Sehingga nantinya didapatkan system dan cara pemotongan yang tepat dan praktis. 1. Latar Belakang Tuntutan dunia industri akan tenaga kerja semakin hari semakin ketat terutama dalam hal kemampuan dan ketrampilan yang dimiliki pencari kerja. Perguruan Tinggi maupun sekolah kejuruan yang baik adalah lembaga yang mampu mencetak lulusan yang terampil dan profesional serta Sistem dan Cara…
memiliki wawasan yang cukup sehingga mampu diterima didunia kerja dengan baik. Selain tututan dunia kerja yang tinggi juga persaingan antara perrguruan tinggi maupun sekolah kejuruan yang ketat sebagai penyedia tenaga kerja. Hal ini mendorong jurusan yang sesuai untuk mencari peluang dan menjawab 1
POLITEKNOSAINS VOL. IX NO. 1
tantangan tersebut. Jurusan maupun program studi pada kejuruan dengan sungguhsungguh baik pendidikanya maupun ,lingkungan sekitar,baik itu instansi swasta dan pemerintah serta masyarakat penyedia lapangan kerja untuk selalu meningkatkan kualitas dan kuantitas lulusan.Kebutuhan akan tenaga ahli dalam pemotongan plat baupun logam lainnya semakin dibutuhkan didalam industry selaku perusahaan yang memproduksi plat dan sejenisnya guna menunjang produksi yang berkualitas dan mampu bersaing dengan perusahaan-perusahaan yang lain. 2. Tujuan dan manfaat Tujuan dalam system pemotongan pada plat ini adalah sebagai berikut a. Meningkatkan kualitas tenaga terampil sehingga dapat mengikuti perkembangan dan kemajuan Teknologi. b. Meningkatkan kemampuan terutama dalam hal pemotongan Sistem dan Cara…
Maret 2010
plat, sehingga nantinya didapatkan tenaga yang terampil dan profesional. 3. Manfaat Selain tujuan di atas beberapa manfaat kegiatan dari system pemotongan ini adalah : a. Dapat merangsang para mahasiswa maupun pelajar untuk senantiasa mencari dan memanfaatkan peluangpeluang untuk mengembangkan kemampuan b. Membuka wawasan para mahasiswa maupun pelajar tentang Perkembangan ilmu teknologi yang sedemikian pesat. METODE PEMOTONGAN Sistem yang diperlukan suatu proses pemotongan plat adalah gaya yang akan diterima sepenuhnya pada plat. Gaya tersebut dihasilkan oleh suatu perkakas yang disebut punch dan die dengan dasar perhitungan gaya geser/gunting 2
POLITEKNOSAINS VOL. IX NO. 1
yang besarnya dari atas dan bawah sama dengan jarak spasi antara die dan punch yang disebut CLEARANCE. Tekanan pada plat akibat gaya inilah yang disebut tegangan geser yang menyebabkan plat terpotong. Sedangkan tekanan/gaya lawan dari plate disebut kekuatan geser atau batas patah geser. 1. Clearance Clearance adalah selisih ukuran dari punch dan die pada satu sisi, sedangkan selisih dari ukuran puch die disebut allowance. Besaran clearance sangat menentukan pada : a. Besarnya Gaya potong yang diperlukan b. Hasil dari pemotongan c. Keawetan/keausan dari puch dan die Besarnya clearance tergantung dari tebal dan jenis material yang akan dipotong. Disamping itu
Sistem dan Cara…
Maret 2010
perlu dipertimbangkan halhal berikut : - Untuk proses blanking, pada material yang memiliki batas patah geser tinggi dibutuhkan clearance yang kecil, agar didapatkan hasil potongan yang baik. - Untuk hasil potong yang halus dibutuhkan clearance kecil Pada umumnya besar clearance berkisar antara 10-20% tebal material yang dipotong. 2. Tahapan Proses Pemotongan Pemilihan clearance yang tepat akan menghasilkan permukaan dinding potong yang halus dan gaya potongnya serta gaya Stripernyapun sesuai dengan hasil perhitungan.
3
POLITEKNOSAINS VOL. IX NO. 1
Maret 2010
Tahapan Proses Pemotongan Pada waktu Punch menekan benda kerja, sebelum material tersebut mencapai batas lumernya, jika beban penekanan dari Punch dihilangkan, maka material akan kembali seperti semula. Hal ini akibat dari sifat elastic yang dimiliki oleh material.
Gambar 1. Sifat elastic material
Apabila penekanan punch diteruskan sampai material mencapai batas lumernya, maka material tersebut sudah akan mulai ratak. Hal ini sering disebut dengan ‘Plastis deformation’
Gambar.2 Deformasi Plastis material
Selanjutnya penekanan dilanjutkan, plat tersebut makin retak. Keretakan ini disebabkan oleh sisi potong punch dan die yang tajam. Sehingga makin lama makinn ketemu dan terpotonglah plat tersebut sesuai bentuk sisi potonganya. Gambar.3. Retak material Sistem dan Cara…
4
POLITEKNOSAINS VOL. IX NO. 1
3.
Maret 2010
Penetrasi Penetrasi adalah panjang langkah punch yang menyebabkan terpotongnya plat. Besarnya penetrasi ditentukan dengan prosentase dari tabel plat yang terpotong.
4. Menentukan Punch dan Die
ukuran
Apabila kita mengambil blank sebagai produknya, maka yang kita buat sebagai dasar adalah ukuran die, baru ukuran punch menyesuaikan. Proses ini disebut sebagai Proses blanking.
Demikian sebaiknya, apabila kita mengambil lubang yang akan jadi produk, maka sebagai dasar adalah ukuran dari punch kemudian ukuran die menyesuaikan. Proses ini disebut Proses piercing. Rumus
d2 = d1 + 2s = d + f + 2s
Rumus D2 = D-f
d1 = d + f
D1 = D2 – 2s = D – f – 2s
Proses piercing untuk lubang d1 Proses blanking untuk lubang □
Gambar 4. Proses piercing
Gambar 5. Proses blanking
Yang dimaksud dengan penyesuaian disini adalah ukuran produk yang diminta ditambah/dikurangi dengan besarnya Spring back, baru kemudian Clarence yang dipilih.
Sistem dan Cara…
5
POLITEKNOSAINS VOL. IX NO. 1
Maret 2010
d
= ukuran
yang
diinginkan (Produk ) D
d1 = ukuran Punch = d
+f d2 = ukuran Die = d + f + 2s t f
= tebal material = besarnya spring
back dari material s = Clearance HASIL DAN PEBAHASAN Gambar 6. Proses Piercing A. Gaya Potong Gaya potong sangat dipengaruhi oleh sistem pemotongan. Dalam punching dikenal beberapa sistem pemotongan, antara lain : 1. Sistem potong square faces yaitu sistem potong dengan permukaan punch dan die tegak lurus dengan sumbu Punch dan Die 2. Sistem potong shear/gunting yaitu dengan Sistem dan Cara…
sedikit demi sedikit seperti gunting dengan permukaan punch dan die dimiringkan. Sistem-sistem tersebut memiliki untung ruginya tersendiri, yang rata-rata lebih mudah pembuatan maupun pengusahanya, tetapi gaya potong lebih besar, demikian sebaliknya. Dalam perhitungan gaya pemotongan yang akan selalu dihitung : 6
POLITEKNOSAINS VOL. IX NO. 1
1. Gaya potong sistem square faces 2. Gaya potong shear/gunting
sistem
3. Gaya stripper 4. Kerja/gaya a.
Pemotongan dengan sistem square faces Rumus
gaya
potong
adalah : F = Kekuatan geser x kell. Potong x Tebal Material Kekuatan geser adalah kemampuan suatu logam untuk dapat dipotong dengan punch dan die yang dinyatakan dalam N/mm. jadi rumus tersebut adalah : A F = τB x A = Kell. Potong x Tebal Material (mm)
τB
= 0,8 σB σB = Batas patah tarik N/mm (pada hal tabel) b. Pemotongan Sistem Shear Sistem dan Cara…
dengan
Maret 2010
Prinsip potong ini sama dengan prinsip pengguntingan dengan gunting tangan. Hal ini ditujukan untuk memperkecil biaya yang dibutuhkan. Pada umumnya kemiringan pada punch untuk mengerjakan pembuatan lubang (piercing), karena blanknya akan mengalami kelengkungan/distorsi. Sedang kemiringan pada die dipakai untuk pengerjaan blanking karena stripper yang akan mengalami distorsi. A. Kemiringan pada Punch Kemiringan satu sisi pada punch akan menyebabkan pemotongan berkelanjutan, hal ini sesuai dengan gerakan dari punch. Dengan demikian gaya yang diperlukan menjadi kecil. Setelah punch mencapai kedalaman penetrasi 50% dari tebal material dari keliling potong seluruhnya, akan terjadi gaya yang maksimal. 7
POLITEKNOSAINS VOL. IX NO. 1
Sehingga proses ini hanya memerlukan gaya sebesar 50% dari gaya yang diperlukan pada sistem square face. a.
Kemiringan Die
pada
Pada sistem kemiringan pada die yang mengalami deformasi pembengkokan adalah pada bagian stripnya. Berikut missal : 1. Gaya potong sistem square faces = 55 kN 2. Penetrasi Alluminium = 60%
untuk
3. Jarak kemiringan = tebal plat = 0,8 mm 4. Besarnya potong = 57%
b. Stripping Force Stripping force yaitu gaya yang diperlukan untuk melepaskan jepitan plat/material terhadap punch. Penjepit ini akibat springback/elastisitas dari material. Semakin tebal materialnya semakiin besar gaya strippernya. Umumnya gaya stripper diambil antara 5-10% gaya potong, hal-hal tertentu bisa 2-20% gaya potong bila memotong bendabenda yang bentuk dan profilnya agak rumit
gaya
Ternyata gaya potongnya hampir 50% lebih kecil, keuntungan yang lain dengan sistem ini bisa mengurangi suara selama pemotongan. Sistem dan Cara…
Maret 2010
Gambar 7. Gaya Stripper Contoh gaya Stripper bisa sampai 2- 10 % dari gaya potongnya
8
POLITEKNOSAINS VOL. IX NO. 1
Maret 2010
•
Untuk menghitung kekuatan pegas tersebut dapat digunakan rumus : F=
Untuk DIN 17224, G = 73.000 Newton/mm2 d
= Diameter kawat dalam mm
Dm
= Diameter pitch dalam mm
f
= Panjang penekanan pegas dalam m
pegas
dalam Newton pegas
τi = dalam Newton/mm2
D= dalam mm
τi
=
puntir ijin, Newton/mm2 F
= Gaya yang diperoleh Pegas Newton
G
Tegangan dalam
dalam
= Modul puntir dalam
Newton/mm2 •
Untuk DIN 17221, G = 80.000 Newton/mm2
•
Untuk DIN 17223, G = 83.000 Newton/mm2
Sistem dan Cara…
if = efektif
Jumlah lilitan
Catatan = pada ujung pegas ada sebagian lilitan yang diratakan untuk keperluan dudukan, besarnya lilitan ini sebesar 1/2 putaran Berikut ini catatan penting dalam penghitungan gaya stripper 1. Untuk material lunak, diperlukan gaya stripper yang besar. 2. Penggunaan clearance yang kecil diperlukan gaya stripper yang relative besar. 3. Pengerjaan dengan kecepatan tinggi akan mengakibatkan timbulnya panas pada punch, sehingga akan menyebabkan kelumeran pada material, 9
POLITEKNOSAINS VOL. IX NO. 1
sehingga diperlukan gaya stripper yang besar. 4. Pelumasan dapat mengurangi gaya stripper. 5. Punch dan die yang tajam akan memperkecil gaya stripper. 6. Pemotongan yang mendekati sisi material akan mengurangi gaya stripper, hal ini karena material mengalami defleksi dari punch.
Kesimpulan 1. Untuk merencanakan suatu perkakas tool yang presisi, tepat guna dan dapat menghasilkan produk sesuai dengan keinginan serta aman, ternyata dibutuhkan banyak syarat penting antara lain: a. Memiliki pengalaman pengoperasian mesin-mesin pembuat tool sehingga dalam perencanaan gambar dapat dikerjakan dengan mudah, efisien baik waktu, biaya, tenaga dengan tetap memperhatikan masalah kepresisian ukuran. b. Mampu mengembangkan pola pikir sehingga tool yang direncanakan dapat semurah mungkin namun juga kokoh Sistem dan Cara…
Maret 2010
dan aman dalam penggunaan sehingga dapat memproduksi suatu produk dengan baik dan awet sesuai kebutuhan. 2. Dalam mendesign atau merencanakan suatu perkakas tool yang presisi diperlukan pengetahuan-pengetahuan antara lain, a. Mesin-mesin yang dapat mendukung pembuatan tool yang presisi dan rumit, misalnya CNC Mill, Wire Cut, CNC Lathe, EDM, Surface grinding, dan lainlain. b. Alat-alat ukur yang memadai seperti caliper, Micrometer, Dial Indicator, Hard Tester, dll. c. SDM yang cukup dalam hal pengoperasian mesin, penggunaan alat ukur dalam hal pemahaman gambar kerja. DAFTAR PUSTAKA St. Nunung Gunung Riyadi “ Punching Tool” ATMI Surakarta J.Moerbani “ Punching Tool I” ATMI Surakarta
10
POLITEKNOSAINS VOL. IX NO. 1
Sistem dan Cara…
Maret 2010
11
