Pertemuan 4. Pengantar Teknik Industri

Transkripsi

1 Pertemuan 4. Pengantar Teknik Industri TEKNIK PRODUKSI 1

2 Teknik Produksi Teknik Produksi = Production Engineering = Manufacturing Engineering Designing the production process for a product Desain dan pemilihan mesin (process engineering) Desain peralatan-peralatan bantu (tools, jigs dan fixture) Estimasi Biaya Manufaktur Sistem perawatan (maintenance) Pengepakan (packaging) 2

3 Manufaktur? 3

4 Definisi Manufaktur Kata-kata manufaktur berasal dari bahasa latin (manus = hand, factus =made) Definisi manufacturing oleh Random House Webster s s College Dictionary: The making of goods or wares by manual labor or by machinery, esp. on a large scale. Definisi dari National Science Foundation s Workshop: The creation and integration of informational and physical processes to create economic wealth through the production of artifacts. NSF

5 Contoh Produk Manufaktur 5

6 Manufaktur (Technology Perspective) 6

7 Manufaktur (Economic Perspective) 7

8 Keterkaitan Perancangan Produk & Perancangan Proses Produksi Konsep Sketsa Gambar Kerja Model (Prototype) Testing & Evaluasi Modifikasi & Perbaikan Model (Prototype) Gambar Kerja untuk Produksi Spesifikasi material Perencanaan dan Penjadwalan Produksi Perancangan Perkakas (Tooling) Pembuatan Perkakas yang diperlukan Pemasangan Perkakas dan Pemeriksaan Pelaksanaan Kegiatan Produksi / Manufacturing 8

9 Teknik Pembuatan Produk (Product Engineering) Proses Transformasi Metalurgis (Metallurgical Transformation) Pengecoran (Casting) Pembentukan dan Pemotongan Logam Pengelasan (Welding) Penyambungan dan Perakitan (Joining and Assembly) Penyelesaian Akhir (Finishing) 9

10 Proses Transformasi Metalurgis (Metallurgical Transformation) Proses yang dilakukan untuk memperbaiki sifat-sifat satsatoga logam sehingga kemampuan dan daya gunanya dapat ditingkatkan Proses Perlakuan Panas (Heat Treatment) Penggabungan antara dua atau lebih (Alloy) 10

11 Sifat-sifat Logam Tensile Strength : kemampuan logam untuk menerima beban tarik atau tekan Hardness : kemampuan logam untuk menahan daya penetrasi / kekerasannya Impact Resistance : kemampuan logam dalam menyerap atau mengabsorbsi energi yang berupa beban kejut (impact) Malleability ; kemampuan dan kemudahan logam untuk bisa dibentuk Fatique Resistence : kemampuan logam dalam menahan beban yang berulang-ulang (dinamis) Corrosion Resistance : kemampuan logam dl dalam menahan korosi 11

12 Process Pengecoran (Casting Process) Pengecoran adalah proses penuangan logam lebur ke dalam cetakan, kemudian mengeras sesuai dengan bentuk rongga cetakan Contoh produk: blok mesin, pipa, roda kereta api, kerangka mesin, perhiasan, mahkota gigi dll. 12

13 CASTING 13

14 Proses Pengecoran Cetakan memiliki rongga sesuai dengan dimensi/bentuk komponen. Dimensi rongga sedikit lebih besar untuk mengkompensasi penyusutan saat logam mengalami proses pendinginan dan pengerasan Bahan cetakan: pasir (sand), gips (plaster), keramik (ceramic) dan logam (metal) Tahapan pengecoran: Logam dilebur pada temperatur tinggi hingga berubah menjadi zat cair Logam cair dituangkan kedalam cetakan Logam cair dalam cetakan mengalami proses pendinginan. Seiring dengan menurunnya tempratur, logam akan mengeras. Jika pendinginan/pengerasan selesai, cetakan dilepas. Proses lanjutan: trimming, cleaning, inspecting 14

15 Proses Pengecoran Cetakan terbuka: berbentuk kontainer Cetakan tertutup: memerlukan saluran (passageway) menuju rongga 15

16 Proses Pengecoran Klasifikasi proses pengecoran Cetakan habis pakai (expendable mold) Cetakan harus dirusak untuk mengeluarkan komponen hasil pengecoran Cetakan yang terbuat dari: pasir, gips atau yang menggunakan bahan-bahan pereka. Cetakan permanen (permanent mold) Dapat digunakan berulang-ulang Ctk Cetakan terbuat t dari logam Cetakan terbuat dari dua atau lebih bagian yang dapat dibuka untuk mengeluarkan komponen cor 16

17 Pengecoran Pasir Dapat digunakan untuk pengecoran logam yang memiliki temperatur lebur tinggi Produk pengecoran memiliki rentang ukuran dari kecil hingga besar dan rentang jumlah dari satu hingga jutaan 17

18 Cetakan Permanen Cetakan dipindahkan, bukan dihancurkan Cetakan juga berasal dari logam dengan conductivity thermal yang bagus Cetakan permanen terdiri dari dua sisi yang terbuat dari logam dan dirancang untuk memudahkan pembukaan/penutup secara akurat Material cetakan: steel atau cast iron Logam yang dicor: aluminum, magnesium, copper-based alloy dan cast iron 18

19 Proses Pengecoran Cetakan Permanen (1) mold is preheated and coated; (2) cores (if used) are inserted and mold is closed (3) molten metal is poured into the mold (4) mold is opened. Finished part is shown in (5) 19

20 Die Casting Die casting adalah proses pengecoran cetakanpermanen, dimana logam lebur diinjeksi kedalam rongga cetakan dengan tekanan yang tinggi (7 350MPa) Cetakan yang digunakan disebut dies 20

21 Metode Pengecoran yang paling banyak digunakan Sand Casting Investment Casting Die Casting High Temperature Alloy, Complex Geometry, Rough Surface Finish High Temperature Alloy, Complex Geometry, Moderately Smooth Surface Finish High Temperature Alloy, Moderate Geometry, Smooth Surface 21

22 Keuntungan dan Kerugian Pengecoran Pengecoran dapat membentuk komponen Sifat dengan geometri eksternal/internal yang menyerap/merem komplek bes (porosity) Beberapa proses pengecoran dapat langsung Keakuratan membentuk geometri akhir produk (net dimensi geometrik shape) sehingga tidak memerlukan proses dan kerataan manufaktur lainnya permukaan yang rendah Pengecoran dapat digunakan untuk membuat komponen yang sangat besar (>100 ton) Bahaya/resiko keselamatan kerja Proses pengecoran dapat dilakukan saat peleburan menggunakan berbagai jenis logam yang dapat logam dipanaskan hingga lebur (liquid state) Beberapa metoda pengecoran cocok untuk produksi masal 22

23 Kualitas Pengecoran (1) Cacat pada pengecoran (a) misrun; (b) cold shut; (c) cold shot (d) shrinkage cavity (e) microporosity (f) hot tearing/hot cracking 23

24 Kualitas Pengecoran (2) Cacat pada pengecoran pasir (a) sand blow (b) pin holes (c) sand wash (d) scabs (e) penetration (f) mold shift (g) core shift (h) mold crack 24

25 Kualitas Pengecoran (1) Cacat pada pengecoran Misrun; Pengecoran yang telah mengeras sebelum rongga cetakan terisi sempurna. Penyebab: fluiditas logam lebur kurang, temperatur tuang rendah, kecepatan penuangan lambat, bagian cross-section rongga cetakan tipis. Cold shut; ; terjadi jika dua aliran logam lebur bertemu tetapi kurang terjadi fusi antar keduanya akibat adanya pendinginan yang prematur Cold shots; percikan (splattering) logam lebur saat penuangan mengakibatkan gelembung logam (solid globules) yang mengeras terperangkap p dalam cetakan Shrinkage cavity; depresi yang terjadi pada permukaan atau bagian internal pengecoran akibat terjadinya pengerasan yang menyusut Microporosity; terjadinya pengerasan yang menyusut secara lokal dan terdistibusi secara merata pada structur dendritic Hot tearing/hot cracking; retaknya logam pada titik yang mengalami tegangan (tensile stress) yang tinggi akibat dari ketidakmampuan logam untuk menyusut secara natural 25

26 Kualitas Pengecoran (2) Cacat pada pengecoran pasir Sand blow; Terperangkapnya gas cetak (mold gases) saat penuangan Pin holes; Seperti sand blow tetapi dalam ukuran kecil dari tersebar Sand wash; erosi yang terjadi pada cetakan saat penuangan sehingga bentuk cetakan berubah Scabs; permukaan kasar pada permukaan akibat encrustation logam dan pasir Penetration; logam lebur terpenetrasi kedalam cetakan karena fluiditas logam yang tinggi Mold shift; pergeseran antara cope dan drag sehingga mengakibatkan parting line yang menonjol Core shift; pergeseran inti akibat dari buoyancy dari logam Mold crack; retaknya cetakan sehingga logam lebur membentuk sirip pada produk akhir 26

27 Pertimbangan Dalam Perancangan Produk Cor Desain geometri produk sesederhana mungkin Menyederhanakan pembuatan cetakan Menghindari penggunaan inti Meningkatkan kekutan cetakan Hindari sudut-sudut yang tajam Merupakan sumber konsentrasi tegangan (stress) Sumber keratakan Rancang menggunakan radius (fillet) Toleransi pemesinan Kepresisian dimensi hasil pengecoran sangat rendah. Jika kepresisian dimensi diperlukan, perlu toleransi dimensi sekitar mm untuk diproses pemesinan 27

28 Proses Pembentukan Logam (Metal Forming) Proses Pengerolan (rolling) Proses Penarikan Kawat (Wire drawing) Proses Penempaan ( Foreging) Proses Ekstrusi (Extruding) Proses Pembengkokan/ Pelengkungan(Bending) Proses Drawing (Penarikan) 28

29 Pembentukan logam Mengubah bentuk suatu logam menggunakan gaya yang melebihi kekuatan yield, sehingga logam tersebut terdeformasi plastis Hasil / bentuk deformasi bergantung pada die yang digunakan Gaya / tenaga yang digunakan Tekan Tarik Tekuk 29

30 Produk Pembentukan Logam 30

31 Pembentukan Logam (a) Rolling (b) Forging (c) Extrusion (d) Drawing 31

32 Pembentukan Logam (a) bending (b) drawing (c) shearing 32

33 Rolling 33

34 Rolling Operasi Penekanan (Squeezing Operation) dimana logam akan dibentuk ke arah memanjang atau melebar baik dikerjakan secara panas atau dingin. Pembentukan dilakukan dengan melewatkan material logam ke dalam dua tau lebih roller. Ketebalan benda kerja berkurang dengan gaya tekan yang diberikan oleh dua rol secara berlawanan Mesin rolling Sering disebut rolling mills Ukuran mesin sangat besar (massive) Harga mesin mahal, sehingga cocok untuk proses produksi masal (jumlah banyak dan produk standar) 34

35 Rolling Hot rolling Proses rolling dilakukan pada temperatur tinggi Keuntungan: bb bebas dari residual stress Kerugian Toleransi rendah Karakteristik permukaan: oxide scale Cold rolling Mengurangi ketebalan lebih lanjut dari hot rolling Menguatkan logam, meningkatkan toleransi dan bebas oxide scale 35

36 Jenis Rolling Lainnya (1) Thread rolling Cold rolling Kecepatan produksi: 8 unit/detik Keuntungan: material terbuang sedikit, ulir lebih kuat, permukaan ulir lebih rata dan tahan terhadap kelelahan (fatique) 36

37 Jenis Rolling Lainnya (2) Ring rolling Hot rolling untuk ring berdiameter besar Cold rolling untuk ring berdiameter kecil Contoh produk: roda kereta api, ring pipa dll. 37

38 Jenis Rolling Lainnya (3) Roll piercing Hot rolling Untuk membentuk pipa berdinding tebal Sering disebut: rotary tube piercing atau proses Mannesmann 38

39 Rolling Defects Waviness Improper roller speeds Zipper cracks Too much rolling in center Edge cracks Too much rolling on outside Alligatoring Too much induced tensile stress in the part, or defects 39

40 Forging Proses pembentukan logam dengan memberikan beban / tk tekanan (pressure) secara berulang-ulang l dan terputus-putust t (intermittent) Proses deformasi dengan memberikan tekanan secara tibatiba atau bertahap pada material menggunakan dua dies Untuk membuat komponen otomotif, aerospace dll, dengan kekuatan yang tinggi Mis: crank shaft, gear, komponen turbin dll. Gaya tekan Tiba-tiba: menggunakan mesin forging hammer Bertahap: menggunakan mesin forging press 40

41 Jenis Operasi Forging (a) open-die forging: die rata, aliran material tidak terkendali (b) impression-die forging: die memilliki bentuk, aliran material terarah + flash (c) flashless forging: die tertutup, aliran material terarah - flash 41

42 Operasi Open-Die Forging (a) fullering: mengurangi luas penampang dan meratakan logam, bentuk die convex (b) edging: mirip fullering, bentuk die concave (c) cogging: mengurangi luas penampang hingga ukuran yang dikendaki 42

43 Operasi Impression-Die Forging (1) just prior to initial contact with raw workpiece (2) partial compression (3) final die closure, causing flash to form in gap between die plates 43

44 Operasi Flashless Forging (1) just before initial contact with workpiece (2)partial compression (3) final punch and die closure 44

45 Extrusion Proses pembentukan dengan mendorong material untuk mengalir melalui llidi die terbuka. Dapat dilakukan dengan mengkomplesikan logam yang dipanaskan sampai dengan batas elastisitas dan menekannya melalui llisebuah die yang sesuai dengan bentuk yang dikendaki. Advantages Produk dengan berbagai bentuk penampang dapat dibuat Struktur granular dan kekuatan material baik Toleransi produk baik Material scrap sedikit 45

46 Extrusion Hot extrusion Material: aluminum, copper, magnesion, zinc, tin Gaya yang diperlukan berkurang, kecepatan ram tinggi Perlu lubrikasi i mis: glass Cold extrusion Material: low carbon steel, stainless steel Kekuatan meningkat (strain hardening), toleransi akurat 46

47 Contoh Produk Extrusion 47

48 Wire & Bar Drawing Proses pengurangan luas penampang dengan menarik material (baikkawat / wire maupun bt batang / rod) melalui llidie Bar drawing: diameter besar Wire drawing: diameter kecil Umumnya cold-working operation Keuntungan: Dimensi akurat mudah dicapai Permukaan baik Kekuatan dan kekerasan meningkat Mudah di setup untuk economical batch atau mass production 48

49 Peralatan Drawing 49

50 Bending / Pembengkokan / Pelengkungan Benda dikenai beban/tekanan secara permanen sehingga terjadi distorsi sesuai dengan bentuk yang diinginkan. 50

51 Proses Tekuk Lainnya (1) (a) straight flanging (b) stretch flanging (c) shrink flanging (a) hemming (b) seaming (c) curling / beading 51

52 Proses Tekuk Lainnya (2) (a) (b) (c) (d) channel bending U-bending air bending offset bending () (e) corrugating (f) tube forming 52

53 Operasi Tarik (Drawing) Pembentukan logam dengan cara menekan dan mendorong secara paksa lembaran-lembaran (sheet) logam melalui cetakan sesuai dengan bentuk yang diinginkan Biasanya dilakukan untuk menghasilkan benda kerja yang seamless seperti cawan, mangkok. 53

54 Tahapan Deformasi - Drawing 54

55 Operasi Drawing Lainnya Redrawing Reverse drawing 55

56 Proses Pemotongan Logam (Metal Cutting) Proses Pengguntingan g (Shearing) Proses Pembubutan (Turning) Proses pembuatan lubang (Drilling) Proses Pengefraisan (Milling) Proses Perataan (Shaping & Planing) 56

57 Shearing / Proses Pengguntingan Proses pemotongan dengan cara menekankan dua pisau tajam ke lembaran logam ( sheet metal) Prosesnya seperti blanking, parting, punching, nibbling, notching. 57

58 Operasi Pemotongan (Shearing) 58

59 Mesin Shearing 59

60 Proses Pemesinan Umum Pemotongan Logam Turning (pembubutan) Proses pemotongan logam dengan jalan memutar (turning) benda kerja dan kemudian memotong / merautnya dengan memakankan sebuah pisau/pahat potong ke benda kerja tsb. Drilling (pengedrilan) Proses pembuatan pelebaran dan penghalusan lubang dengan jalan memutar dan memaksakan sebuah pisau drill ke benda kerja (dalam posisi stasioner) yang ingin dilubangi Milling (pengefraisan) Proses perataan permukaan benda kerja dimanapisau frais (mata pahat dalam jumlah banyak) akan bergerak berputar memotong secara bergantian secara cepat. Biasanya benda kerja bergerak melakukan gerakan pemakanan (feeding) menuju ke arah pisau yang berputar. 60

61 Proses Pemesinan Umum Pemotongan Logam (a) turning (b) drilling (c) peripheral milling (d) face milling 61

62 Operasi Turning Lainnya (a) facing (b) taper turning (c) contour turning (d) form turning (e) chamfering (f) cutoff (g) threading (h) boring (i) drilling (j) knurling 62

63 Operasi Drillling Lainnya (a) reaming (b) tapping (c) counter boring (d) countersinking (e) center drilling (f) spot facing 63

64 Mesin Drilling Drill press & Radial drill press 64

65 Milling Horizontal milling Vertical milling 65

66 Milling Types of milling operation: (a) peripheral or plain milling (b) face milling 66

67 Peripheral Milling (a) slab milling (b) slotting (c) side milling (d) straddle milling 67

68 Tipe Pemotongan Milling (a) () up milling g() (b) down milling 68

69 Face Milling (a) conventional face milling (b) partial face milling (c) () end milling (d) profile milling (e) pocket milling (f) surface contouring 69

70 Proses Perataan (Shaping dan Planing) Proses perataan permukaan benda kerja dimana gerakan pemotongan logam dilaksanakan secara bolak-balik. Biasanya permukaan benda kerja yang akan diraut berbentuk datar (flat). Shaping : gerak bolak-balik dilaksanakan oleh pahat potong, benda kerja stasioner Planing : benda kerja bergerak bolak-balik, pisau pahat stasioner.70

71 Proses Pemotongan Logam lainnya Proses penggergajian dan Pengikiran (Sawing dan Filing) Pengerjaan pemotongan/perautan logam dengan melalui sederet gigi pahat potong yang bergerak dengan cara ditekan ataupun ditarik maju mundur Penggerindaan Proses perautan material yang dilaksanakan oleh sebuah abrasive meterial yang bergerak kontinyu terhadap benda kerja Dapat juga dilakukan untuk memotong dan meratakan material logam yang terlalu keras Menghaluskan permukaan benda kerja sampai tingkat kehalusan tinggi Untuk memperoleh ukuran-ukuran yang memiliki toleransi yang tinggi. i 71

72 Proses Pengelasan (Welding) Proses penyambungan dua logam dengan jalan memanaskan atau menekan kedua logam tersebut satu sama lain Akan terjadi fusi diantara logam-logam yang akan disambung yang dapat diperoleh dengan menambahkan logam pengisi (filter metal) atau menekan dua logam induk (parent metal) tersebut kuat-kuat. 72

73 Proses Penyambungan dan Perakitan Proses dimana berbagai komponen, part atau subassembly akan digabungkan satu dengan yang lainnya untuk membentuk sebuah produk rakitan yang lengkap Proses ikatan antara satu komponen dengan benda kerja yang lainnya tidak permanen Contoh: Penggunaan Mur baut (Screwing) Sambungan Pasak 73

74 Proses Penyelesaian Akhir Tujuan: untuk tkmemperoleh lhpenampang benda kerja yang lebih halus melindungi permukaan benda kerja memperbaiki aspek estetikanya Example: Proses Honing / Lapping : abrasive material akan digosokkan di atas permukaan benda. Proses Pembersihan : menghilangkan kotoran (debu, gemuk) )yang melekat pada benda spraying, dip- baths(pencelupan dgn bahan kimia) Proses Pelapisan (Coating) : memberikan hiasan, perlindungan, texture. pengecatan (painting).. 74

75 Perancangan Perkakas dan Peralatan Proses Produksi Perkakas potong (tool design) dipilih agar efektif dan efisien pada saat digunakan dalam melakukan operasi pemotongan. Terutama penetapan sudut-sudut d tpahat ht Perkakas pembantu seperti jig and fixture berguna untuk tkmempercepat proses setup ataupun handling dalam operasi manufaktur. Jig dan Fixture : alat bantu untuk memegang dan menempatkan benda kerja. 75

76 Estimasi Biaya Produksi Ulrich and Eppinger,

77 Perencanaan Maintenance Kegiatan pemeliharaan, perawatan menjaga agar peralatan dapat bertahan lama sehingga aktivitas produksi dapat terus berlangsung Preventive Maintenance penggantian pelumas, checking bantalan (bearing) Corective Maintenance 77

78 Packaging / Pengemasan Fase terakhir dari kegiatan produksi Mencegah kerusakan pada saat dipindahkan a atau dikirim ke konsumen. Menambah estetika produk 78

79 Klasifikasi Proses Produksi Berdasar Jumlah Produk yang Dihasilkan Job Shop Production berdasar pesanan Jumlah/volume produk rendah Variasi pekerjaan banyak Batch Production Mass Production Volume produk tinggi Variasi sedikit 79