BAB II DASAR TEORI 2.1 Proses Pengelasan.

Transkripsi

1 digilib.uns.ac.id 3 BAB II DASAR TEORI 2.1 Proses Pengelasan Pengertian pengelasan Pengelasan adalah suatu sambungan yang permanen yang mana berasal dari peleburan dan dua bagian yang digabungkan bersama, dengan atau tanpa penggunaan penekanan dan pengisian material. Panas yang dibutuhkan untuk meleburkan material berasal dan nyala api pada las asitelin atau las busur listrik pada las listrik. Pada proses pengerjaan proyek akhir ini menggunakan Las busur listrik atau disebut juga SMAW (Shield Metal Arc Welding) untuk membuat rangka, dan mengunakan elektroda jenis elektroda AWS E7016 diameter 2,6mm. Adapun proses pengelasan yang dilakukan, 1. Proses penyulutan Setelah arus dijalankan, elekteroda didekatkan pada lokasi jalur sambungan disentuhkan sebentar dan diangkat kembali pada jarak yang pendek (garis tengah elektroda). 2. Menyalakan busur listrik Penyalaan busur listrik dapat dilakukan dengan menghubungkan singkat ujung elektroda dengan logam induk (yang akan dilas) dan segera memisahkan lagi pada jarak yang pendek Jenis-jenis sambungan las yang dipakai pada pembuatan alat ini antara lain ditunjukan oleh Gambar 2.1. Gambar 2.1 Jenis sambungan las Keterangan: a. Sambungan las sudut dalam b. Sambungan las sudut Luar c. Sambungan las tumpang d. Sambungan las T 3

2 digilib.uns.ac.id 4 Sebelum dilakukan pengelasan busur listrik benda kerja dibuat kampuh atau alur las seperti yang ditunjukan oleh Gambar 2.2. Gambar 2.2 Bentuk alur/kampuh las Keterangan: a. sambungan langsung/tanpa kampuh b. sambungan V tunggal c. sambungan U tunggal d. sambungan V ganda e. sambungan U ganda Perhitungan dalam perencanaan las. Panjang Las minimum dalam proses pengelasan (1) dimana: P = s l τ...(2.1) l= panjang pengelasan (mm) P = beban yang bekerja (N) s = Tebal plat (mm) τ = tegangan geser (Mpa) Menghitung tebal las dan bentuk pengelasan yang dipakai ditunjukan pada Gambar 2.3

3 digilib.uns.ac.id 5 Gambar 2.3 Tebal las dan bentuk pengelasan Gambar tebal las dan bentuk pengelasan diatas dapat diuraikan pusat titik beratnya dengan rumus sebagai berikut, x= y= maka, l 2 2x(l+b)...(2.2) b 2 2x(l+b)...(2.3) r1= BG =l...(2.4) r2= (AB) 2 + BG 2...(2.5) cosɵ= r1 r2...(2.6) keterangan: 1 = lebar plat (mm) b = tebal plat (mm) r1= jarak beban dengan pusat titik berat (mm) r2= jarak beban dengan pusat titik berat (mm) ɵ = sudut maksimum pengelasan Menghitung momen inersianya (I) I= b+l4 (6bx6b)(lxl) 12 (l+b)...(2.7)

4 digilib.uns.ac.id 6 Keterangan: I = momen inersia (mm) t = tebal lasan (mm) Menghitung gaya geser (τ1danτ2) τ1=p/a...(2.8) Dimana: A=t.l+t.b...(2.9) Dan τ 2= p x e x r2 J...(2.10) Keterangan: τ1= gaya geser normal/tegak lurus ke arah gravitasi (N/mm2) τ2= gaya geser tegak lurus ke arah G/sesuai momen akibat dan pembebanannya (N/mm2) P= gaya yang membebani (N) A= throat area (mm) e = jarak gaya dengan pusat titik berat G ( mm) r2 = radius las (mm) Resultan untuk tegangan geser maksimal: R= (τ1) 2 +(τ2) 2 + 2τ1τ2cosɵ... (2.11) 2.2 Proses Penggerindaan Pengertian gerinda Mesin gerinda adalah salah satu mesin perkakas yang digunakan untuk mengasah/memotong benda kerja dengan tujuan tertentu. Prinsip kerja mesin gerinda adalah batu gerinda berputar bersentuhan dengan benda kerja sehingga terjadi pengikisan, penajaman, pengasahan, atau pemotongan. Pada proses pengerjaan proyek akhir ini menggunakan mesin gerinda untuk proses pengerjaan penghalusan bekas las pada rangka dan pemotongan besi L untuk rangka. Macammacam gerinda yang digunakan pada proses pengerjaan proses pemotongan ditunjukan oleh Gambar 2.4

5 digilib.uns.ac.id 7 Gambar 2.4 Gerinda potong dan gerinda tangan Jenis-Jenis Mesin Gerinda 1. Mesin Gerinda Datar Penggerindaan datar adalah suatu teknik penggerindaan yang mengacu pada pembuatan bentuk datar, bentuk dan permukaan yang tidak rata pada sebuah benda kerja yang berada di bawah batu gerinda yang berputar. Pada umumnya mesin gerinda digunakan untuk penggerindaan permukaan yang meja mesinnya bergerak horizontal bolak-balik. Benda kerja dicekam pada kotak meja magnetik, digerakkan maju mundur di bawah batu gerinda. Meja pada mesin gerinda datar dapat dioperasikan secara manual atau otomatis. Berdasarkan sumbu utamanya, mesin gerinda datar dibagi menjadi 4 macam. 1. Mesin gerinda datar horizontal dengan gerak meja bolak-balik. Mesin gerinda ini digunakan untuk menggerinda benda-benda dengan permukaan rata dan menyudut. 2. Mesin gerinda datar horizontal dengan gerak meja berputar, mesin jenis ini dipergunakan untuk menggerinda permukaan rata poros. 3. Mesin gerinda datar vertikal dengan gerak meja bolak-balik, mesin jenis ini digunakan untuk menggerinda benda-benda berpermukaan rata, lebar, dan menyudut. 4. Mesin gerinda datar vertikal dengan gerak meja berputar, mesin jenis ini dipergunakan untuk menggerinda permukaan rata poros. Berdasarkan prinsip kerjanya mesin gerinda datar dibagi menjadi dua macam,

6 digilib.uns.ac.id 8 1. Mesin gerinda datar semi otomatis, proses pemotongan dapat dilakukan secara manual (tangan) dan otomatis mesin. 2. Mesin gerinda datar otomatis, proses pemotongan diatur melalui program(nc/numerical Control dan CNC/Computer Numerically Control). 2.3 Proses Pembubutan Pengertian Mesin Bubut Mesin bubut mungkin merupakan salah satu mesin perkakas yang tertua yang pernah dibuat manusia, dan merupakan mesin yang paling handal dan yang paling umum digunakan. Ini disebabkan karena presentase dari material yang dikerjakan pada proses permesinannya dalam bentuk silinder. Mesin bubut dasar telah dikembangkan menjadi mesin bubut turret, Srew Machines, Boring Mills, mesin bubut dengan control numeric dan turning center. Beberapa operasi penting yang dilakukan dengan mesin bubut antara lain seperti Facing, Taper Turning,Tread Cutting, Knurling, Boring, Drilling dan Reaming. Mesin bubut umumnya digunakan untuk mengerjakan bagian tersendiri, disesuaikan dengan spesifikasi yang telah ditentukan. Mesin bubut umumnya digunakan ketika sejumlah kecil bagian yang mempunyai kesamaan bentuk yang diinginkan (in-short-productions runs). Hal ini merupakan tulang punggung dari suatu bengkel permesinan, Karena itu pengetahuan yang mendalam sangat dibutuhkan untuk semua ahli permesinan. Pada proses pengerjaan proyek akhir ini menggunakan mesin bubut untuk membuat posos dengan bahan ST60 dan diameter 20 mm. Gambar 2.5 menunjukan gambar mesin bubut beserta dengan bagian-bagianya.

7 digilib.uns.ac.id 9 Gambar 2.5 Mesin Bubut dan bagian-bagianya Gerakan Pada Mesin Bubut Mesin bubut merupakan mesin perkakas yang digunakan untuk membuat produk dengan bentuk dasar silindris;batang silindris;lubang silindris;bentuk tirus;bentuk ulir, dan sebagainya. Gerakan-gerakan pada mesin bubut saat melakukan proses potong terdiri dari: a. Gerak potong Gerak ini bertujuan agar dapat terjadi proses pemotongan.gerak potong merupakan gerak berputar dari benda kerja yang berasal dari gerakan Spindel. b. Gerak makan (feeding) Gerak yang bertujuan untuk menggeser sedikit demi sedikit letak proses pemotongan agar pemotongan dapat merata kesemua bagian benda kerja. Gerakan ini adalah gerakan translasi pahat Fungsi dan elemen pada mesin bubut Fungsi utama dari mesin bubut adalah untuk menyediakan segala sesuatunya untuk dapat memutar benda kerja melawan pahat potong, sehingga membuang sebagian dari benda kerja. Semua mesin bubut tanpa mempertimbangkan desain dan ukurannya, secara umum adalah sama.

8 digilib.uns.ac.id 10 Secara umum mesin bubut dilengkapi beberapa elemen antara lain yaitu: 1. Sebuah pendukung untuk memegang benda kerja. 2. Sebuah cara untuk memegang dan melepaskan benda kerja 3. Sebuah mekanisme untuk memegang dan menggerakkan pahat potong (tools) Jenis Pembubutan Menurut Arah Gerak Laju 1. Pembubutan Memanjang Gerak laju berlangsung sejajar dengan sumbu putaran,dengan demikian bidang permukaan luar bidang kerja (bidang garapan lengkung) yang dimakan oleh pahat. Gerakan penyetelan menempatkan perkakas pada posisi penyayatan tepat pada benda kerja. Setelah setiap penyayatan. Kedalaman tusukan ditentukan oleh penyetelan tegak lurus terhadap sumbu putaran. 2. Pembubutan Membidang Gerakan laju berlangsung tegak lurus dengan putaran, dengan cara ini dihasilkan bidang rata tegak lurus dengan putaran (bidang garapan datar) benda kerja memperoleh panjang yang tepat. Arah laju didapat dari luar perputaran atau sebaliknya. 3. Pembubutan Alur Berlangsung hanya dengan gerakan laju tegak lurus terhadap sumbu putaran. 4. Pembubutan dengan alur sejajar dan tegak lurus Sumbu perputaran pada saat yang sama dihasilkan benda bulat atau benda rotasi 5. Pembubutan dengan Pengaluran dan Pemenggalan. Penggaluran adalah pembubutan ulir. Pada tusukkan kecil profil alur menyerupai bentuk penyayat, alur lebar dihasilkan dengan memperluas sebuah alur sempit kearah samping. Pemenggalan adalah pemotongan sebuah benda kerja berbentuk batang pada mesin bubut. Disini digunakan sebuah pahat pengalur dengan penyayat yang sangat ramping.

9 digilib.uns.ac.id Rumus Perhitungan Mesin Bubut Proses bubut atau Turning masih banyak digunakan didalam industri dewasa ini, begitu juga di Indonesia, berikut adalah rumus-rumus penting yang digunakan untuk menghitung berbagai parameter permesinan dari mesin bubut seperti yang ditunjukan oleh Gambar 2.6 Gambar 2.6 Arah pemakanan n : putaran spindle (rpm) fn : pemakanan (mm) ap : kedalaman pemotongan (mm) Perlu diperhatikan arah dari proses pengerjaan bila memulai perhitungan, kenali dahulu proses apa yang terjadi apakah facing, atau proses pemakanan ke arah Spindle ataukah pembuatan groove. Apabila perhitungan untuk groove maka lebar dari pahat/cutting tool adalah kedalaman pemotongan. Sedangkan proses perhitungan untuk taper dapat didekati dengan metode trapesium, metode yang lebih baik tentunya dengan menghitung setiap pergerakan cutting tool. 1. Kecepatan Pemotongan Dihitung dari putaran per menit terhadap diameter benda kerjanya, sering juga disebut dengan kecepatan pada permukaan Vc = π x D x n 1000 m/min...(3.12) n = putaran benda kerja (rpm) D = Diameter benda kerja (mm) Vc = kecepatan pemotongan (m/menit)

10 digilib.uns.ac.id Kecepatan Putaran Benda Kerja (RPM) Kecepatan putaran benda kerja dihitung dari jumlah putaran setiap menitnya, konstanta 1000 adalah perubahan dari mm ke meter n = Vcx1000 πxdm...(3.13) 3. Lama Waktu Pemotongan Dihitung dari jumlah T roughing dengan T finishing sehingga didapatkan T total T roughing = L.i n,s...(3.14) T finishing = L.i n,s...(3.15) T total = T roughing + T finishing... (3.16) 2.3 Proses Milling Pengertian milling Pengerjaan logam dalam dunia manufacturing ada beberapa macam, mulai dari pengerjaan panas, pengerjaan dingin hingga pengerjaan logam secara mekanis. Pengerjaan mekanis logam biasanya digunakan untuk pengerjaan lanjutan maupun pengerjaan finishing, sehingga dalam pengerjaan mekanis dikenal beberapa prinsip pengerjaan, salah satunya adalah pengerjaan perataan permukaan dengan menggunakan mesin Frais atau biasa juga disebut mesin Milling. Mesin milling adalah mesin yang paling mampu melakukan banyak tugas bila dibandingkan dengan mesin perkakas yang lain. Hal ini disebabkan karena selain mampu memesin permukaan datar maupun berlekuk dengan penyelesaian dan ketelitian istimewa, juga berguna untuk menghaluskan atau meratakan benda kerja sesuai dengan dimensi yang dikehendaki. Mesin milling dapat menghasilkan permukaan bidang rata yang cukup halus, tetapi proses ini membutuhkan pelumas berupa oli yang berguna untuk pendingin mata milling agar tidak cepat aus.

11 digilib.uns.ac.id 13 Proses milling adalah proses yang menghasilkan chips (geram). Milling menghasilkan permukaan yang datar atau berbentuk profil pada ukuran yang ditentukan dan kehalusan atau kualitas permukaan yang ditentukan. Proses kerja pada pengerjaan dengan mesin milling dimulai dengan mencekam benda kerja, kemudian dilanjutkan dengan pemotongan dengan alat potong yang disebut cutter, dan akhirnya benda kerja akan berubah ukuran maupun bentuknya Prinsip kerja mesin milling Tenaga untuk pemotongan berasal dari energi listrik yang diubah menjadi gerak utama oleh sebuah motor listrik, selanjutnya gerakan utama tersebut akan diteruskan melalui suatu transmisi untuk menghasilkan gerakan putar pada spindel mesin milling. Spindel mesin milling adalah bagian dari sistem utama mesin milling yang bertugas untuk memegang dan memutar cutter hingga menghasilkan putaran atau gerakan pemotongan. Gerakan pemotongan pada cutter jika dikenakan pada benda kerja yang telah dicekam maka akan terjadi gesekan/tabrakan sehingga akan menghasilkan pemotongan pada bagian benda kerja, hal ini dapat terjadi karena material penyusun cutter mempunyai kekerasan di atas kekerasan benda kerja Jenis-jenis mesin milling Penggolongan mesin milling menurut jenisnya penamaannya disesuaikan dengan posisi spindle utamanya dan fungsi pembuatan produknya, ada beberapa jenis mesin milling dalam dunia manufacturing antara lain; berdasarkan posisi spindle utama.

12 digilib.uns.ac.id Mesin Milling Universal Mesin frais universal yang digunakan pada proses pengeboran ditunjukan oleh Gambar 2.7 Gambar 2.7 Mesin frais universal Mesin milling ini mempunyai fungsi bermacam-macam sesuai dengan prinsipnya, seperti: a. Frais muka b. Frais spiral c. Frais datar d. Pemotongan roda gigi e. Pengeboran f. Reaming g. Boring h. Pembuatan celah 2. Mesin milling CNC Merupakan mesin yang digunakan untuk mengerjakan benda kerja dengan bentukan bentukan yang lebih komplek, merupakan penggangi mesin milling Copy dan Gravier. Semua control menggunakan sistem electronic yang komplek (rumit), dibutuhkan operator yang ahli dalam menjalankan mesin ini. Harga mesin CNC ini sangat mahal Gerakan dalam mesin milling Pekerjaan dengan mesin milling harus selalu mempunyai 3 gerakan kerja.

13 digilib.uns.ac.id Gerakan Pemotongan Sisi potong cutter yang dibuat berbentuk bulat dan berputar dengan pusat sumbu utama. 2. Gerakan Pemakanan Benda kerja digerakkan sepanjang ukuran yang akan dipotong dan digerakkan mendatar searah gerakan yang dipunyai oleh alas. 3. Gerakan Penyetelan Gerakan untuk mengatur posisi pemakanan, kedalaman pemakanan, dan pengembalian, untuk memungkinkan benda kerja masuk ke dalam sisi potong cutter, gerakan ini dapat juga disebut gerakan pengikatan Pengerjaan pada mesin milling 1. Pengefraisan Sisi, adalah pengefraisan dimana pisau sejajar dengan permukaan benda kerja. 2. Pegefraisan Muka, adalah pengefraisan dimana sumbu pisau tegak lurus dengan permukaan benda kerja Perhitungan Pemotongan dalam Frais Kecepatan potong ditentukan pada diameter luar pemotong frais, yang dapat dikonversikan dengan kecepatan putar spindel, N, dinyatakan dalam rev./min. dengan persamaan sebagai berikut: N = V πd...(4.17) dimana : V = kecepatan potong (mm/min) D = diameter luar pemotong frais (mm). 2. Panjang pemakanan L = l + d (4.18) 2 dimana : L = Panjang pemakanan d = diameter luar pemotong frais (mm) l = panjang commit awal to user

14 digilib.uns.ac.id waktu pembuatan slot T roughing = L.i s...(4.19) T finishing = L.i s...(4.20) Maka T total = T roughing + T finishing... (4.21) 2.5 Proses Bor Pengertian mesin bor Pengertian Bor adalah salah satu mesin perkakas, yang secara umum digunakan untuk mengebor suatu benda kerja. Pada mesin ini juga dapat dilakukan pekerjaan Pekerjaan yang lainnya seperti, memperluas lubang, pengeboran untuk tirus pada bagian suatu lubang atau pembenaman. Dalam pelaksanaannya pengeboran sesungguhnya adalah suatu poros yang berputar, dimana pada bagian ujungnya (bagian bawah) disambungkan mata bor yang dapat mengebor terhadap bendakerja yang di jepit pada meja mesin bor. Jadi secara umum dalam pelaksanaan pengeboran suatu lubang pada benda kerja diperlukan suatu mesin bor yang bekerja baik dan teliti. Mesin dapat mengebor benda kerja secara terus menerus dan mempunyai kecepatan poros yang dapat disetel menurut kebutuhannya dan dapat dilakukan bermacam-macam pengeboran yang sesuai kebutuhan. Gambar 2.8 menunjukan bor duduk dan bor listrik yang digunakan pada proses pengeboran. Gambar 2.8 Bor duduk dan bor tangan

15 digilib.uns.ac.id Bagian Utama Mesin Bor 1. Spindle pada mesin bor berfungsi menggerakkan mata bor 2. Drill head pada mesin bor berfungsi menopang mekanisme penggerak pisau potong dan menghantarkan ke benda kerja 3. Lengan Radial, bagian dari mesin bor radial yang dapat bergerak naik turun maupun berputar dimana motor penggerak dan drill head terpasang kuat. 4. Meja, bagian yang menopang seluruh bagian mesin bor dimana meja terbuat dari material besi cor dengan kekuatan yang tinggi dan stabilitas yang mantap Jenis-jenis Mesin Bor 1. Mesin Bor Meja Mesin bor meja digunakan untuk proses bor sederhana (aplikasi ringan) dimana dalam pengoperasiannya menggunakan penekanan tangan pada hand feed lever atau otomatik untuk menurunkan mata bor menuju benda kerja yang dilubangi. 2. Mesin Bor Tangan Mesin bor meja digunakan untuk proses bor sederhana dalam pengoperasiannya menggunakan penekanan tangan secara manual Jenis cutting tool (mata bor) 1. Drilling Proses yang digunakan untuk membuat suatu lubang pada benda kerja yang solid. 2. Step drill Proses yang digunakan untuk pembuatan lubang dengan diameter bertingkat. 3. Reaming Reaming

16 digilib.uns.ac.id 18 Proses yang digunakan pengepasan dan Finishing lubang yang sudah ada sebelumnya. 4. Boring Proses memperluas sebuah lubang yang sudah ada dengan satu titik pahat. Boring lebih disukai karena kita dapat memperbaiki ukuran lubang, atau keselarasan dan dapat menghasilkan lubang yang halus Rumus yang digunakan Kemampuan ini dapat kita peroleh secara efisien dengan cara mengatur kecepatan putaran pada mesin berdasarkan hasil perhitungan jumlah putaran dalam satu menit atau Revolution per minute (rpm). Kecepatan putaran mata bor dapat dihitung dengan rumus: N = Tm = 1000 Cs πd I total+0,3xd 0,1 x N =...rpm...(5.22)...(5.23) Dimana: N = kecepatan putaran mesin dalam satuan putaran/menit (rpm). Cs = cutting speed (kecepatan potong) dalam satua m/menit. π = 22/7 D = diameter mata bor dalam satuan mm = konersi dari satuan meter pada Cs ke milimeter. Tm = waktu pada proses bor. Cutting Speed (Cs) untuk setiap jenis bahan sudah dibakukan berdasarkan jenis bahan alat potong.