PENGARUH BLANK HOLDER FORCE (BHF) DAN KOEFISIEN GESEK TERHADAP CACAT WRINKLING PADA PROSES CUP DRAWING

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PENGARUH BLANK HOLDER FORCE (BHF) DAN KOEFISIEN GESEK TERHADAP CACAT WRINKLING PADA PROSES CUP DRAWING Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun Oleh: AGUNG TRIANTO NIM : D JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA November 2015

2 PERNYATAAN KEASLIAN TOPIK TUGAS AKHIR Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul : PENGARUH BLANK HOLDER FORCE (BHF) DAN KOEFISIEN GESEK TERHADAP CACAT WRINKLING PADA PROSES CUP DRAWING yang dibuat untuk memenuhi sebagai syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan dari penelitian atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar sarjana di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau Instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana mestinya. Surakarta, November 2015 Yang Menyatakan Agung Trianto ii

3 HALAMAN PERSETUJUAN Tugas Akhir berjudul PENGARUH BLANK HOLDER FORCE (BHF) DAN KOEFISIEN GESEK TERHADAP CACAT WRINKLING PADA PROSES CUP DRAWING, telah disetujui oleh Pembimbing dan diterima untuk memenuhi sebagai persyaratan memperoleh gelar sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dipersiapkan Oleh : Nama NIM : AGUNG TRIANTO : D Disetujui Pada : Hari :... Tanggal :... Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping Agus Dwi Anggono, ST., M.Eng., Ph.D. Nur Aklis, ST., M.Eng. iii

4 HALAMAN PENGESAHAN Tugas Akhir berjudul : PENGARUH BLANK HOLDER FORCE (BHF) DAN KOEFISIEN GESEK TERHADAP CACAT WRINKLING PADA PROSES CUP DRAWING telah dipertahankan dihadapan tim penguji dan telah dinyatakan sah untuk memenuhi sebagai syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dipersiapkan oleh : Nama NIM : AGUNG TRIANTO : D Disahkan pada : Hari :... Tanggal :... Tim Penguji : Ketua : Agus Dwi Anggono, ST., M.Eng., Ph.D.... Anggota 1 : Nur Aklis, ST., M.Eng.... Anggota 2 : Agus Yulianto, ST., MT.... Dekan Ketua Jurusan Ir. Sri Sunarjono, MT.,Ph.D Tri Widodo B. R., ST, MSc, Ph.D iv

5 v

6 MOTTO Jadikanlah sabar dan shalat sebagai penolongmu. Dan sesungguhnya yang demikian itu sungguh berat, kecuali bagi orang-orang yang khusyu (Q.S Al Baqarah: 45) Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, maka apabila kamu telah selesai dari sesuatu urusan, kerjakanlah dengan sungguh-sungguh urusan yang lain. Dan hanya kepada Tuhanmulah hendaknya kamu berharap (Q.S Al Nasyarah :6-8) Saat kamu mulai lelah dan ingin berhenti untuk menyerah, ingatlah bahwa selalu ada harapan besar disetiap langkahmu (Toanry) Kamu harus tahu apa yang kamu inginkan, terus maju dan ikuti kata hatimu (Toanry) Bayangkan sebuah masa depan, buat masa depan itu terwujud (Toanry) vi

7 ABSTRAKSI PENGARUH BLANK HOLDER FORCE (BHF) DAN KOEFISIEN GESEK TERHADAP CACAT WRINKLING PADA PROSES CUP DRAWING Blank holder adalah bagian yang sangat penting dalam melakukan percobaan drawing dan salah satu bagian vital dalam mencegah terjadinya cacat wrinkling. Pada saat proses drawing berlangsung maka peran blank holder yang konstan sangat diperlukan supaya terjadinya cacat wrinkling dapat sedikit teratasi. Berkaitan dengan hal tersebut maka dengan melakukan variasi kekuatan force pada blank holder dapat diungkap pengaruh blank holder force terhadap hasil dari proses cup drawing. Dalam melakukan penelitian ini diawali dengan pembuatan dies dengan parameter yang telah ditentukan yaitu dengan menambahkan empat lubang pada blank holder dan empat tap baut pada dies, yang pada nantinya akan digunakan sebagai variasi kekuatan blank holder. Terdapat tiga variasi kekuatan blank holder 2,352 Nm, 1,7652 Nm dan 0,12 Nm disetiap bautnya. Penelitian ini menggunakan metode penelitian cup drawing dengan plat berbentuk silinder. Produk yang dihasilkan yaitu sebuah cup dengan diameter atas d1 : 46 mm, diameter bawah d2 :30 mm dan kedalaman h : 15 mm. Bahan uji (blanks) yang digunakan yaitu plat alumunium yang memiliki beban ultimate 1,453 Kgf dengan ketebalan plat 0,11 mm, plat seng yang memiliki beban ultimate 7,280 Kgf dengan ketebalan plat 0,2 mm, plat alumunium (plat timah) yang memiliki beban ultimate 8,898 Kgf dengan ketebalan 0,3 mm dan plat alumunium (p lat timah) yang memiliki beban ultimate 10,528 Kgf dengan ketebalan 0,32 mm. Dengan diameter benda uji (blanks) 64,8 mm. Hasil penelitian menunjukkan bahwa hasil terbaik terdapat pada plat yang memiliki beban ultimate 10,528 Kgf dengan ketebalan 0,32 mm dan besar kekuatan blank holder 2,352 Nm. Sedangakan pada plat yang memiliki beban ultimate 1,453 Kgf dengan ketebalan plat 0,11 mm mengalami cacat sobek disemua percobaan. Dan Dalam perbandingan percobaan dengan pelumasan dan tanpa pelumasan mendapatkan hasil bahwa pengaruh koefisien gesek terhadap cacat wrinkling, percobaan dengan pelumasan memiliki hasil cacat wrinkling yang lebih rendah dibandingkan dengan percobaan tanpa pelumasan. Kata kunci : Blank Holder, Cup Drawing, Wrinkling vii

8 THE EFFECT OF BLANK HOLDER FORCE (BHF) AND FRICTION COEFFICIENT ON WRINKLING DEFECT IN CUP DRAWING PROCESS ABSTRACT Blank holder is the most important part in making drawing experiment and one of vital elements in preventing the wrinkling defect from occurring. During drawing process, the constant role of blank holder is desirable to deal with wrinkling defect. Regarding this, through varying force strength in force in blank holder, the effect of blank holder force on the result of cup drawing process could be revealed. This research started with preparing dies with specified parameter, by adding four holes into blank holder and four bolt taps into dies, to be used as varying blank holder strength later. There were three varying blank holder strengths: Nm, Nm and 0.12 Nm in each of its bolts. This research employed cup drawing research method with cylindrical-shaped plate. The product yielded was a cup with upper diameter d1: 46 mm, lowed diameter d2: 30 mm, and depth h: 15 mm. The tested objects (blanks) used was aluminum plate with ultimate load of Kgf and thickness of 0.11 mm, zinc plate with ultimate load of Kgf with thickness of 0.2 mm, aluminum plate (lead plate) with ultimate load of Kgf with thickness of 0.3 mm and aluminum plate (lead plat) with ultimate load of Kgf with thickness of 0.32 mm. Diameter of tested objects (blanks) was 64.8 mm. The result of research showed that the best result occurred in plate with ultimate load of Kgf, thickness of 0.32 mm and black holder strength of Nm. Meanwhile, the plate with ultimate load of Kgf and thickness of 0.1 mm encountered torn defect in all of experiments. And the comparison of experiments with and without lubrication found that the effect of friction coefficient on wrinkling defect, the experiment with lubrication had lower wrinkling defect result compared with the one without lubrication. Keywords: Blank Holder, Cup Drawing, Wrinkling viii

9 KATA PENGANTAR Assalamu alaikum Warahmatullah Hiwabarakatu. Syukur alahamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas berkah dan rahmat-nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat terselesaikan. Tugas Akhir berjudul PENGARUH BLANK HOLDER FORCE (BHF) DAN KOEFISIEN GESEK TERHADAP CACAT WRINKLING PADA PROSES CUP DRAWING dapat terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT,Ph.D sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Bapak Ir. Tri Widodo Besar Riyadi, ST, MSc, Ph.D, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin. 3. Bapak Agus Dwi Anggono, ST., M.Eng., Ph.D., selaku dosen pembimbing utama yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam penyusunan Tugas Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar dan ramah. ix

10 4. Bapak Nur Aklis, ST., M.Eng., selaku dosen pembimbing kedua dan pembimbing akademik yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam penyusunan Tugas Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar dan ramah. 5. Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah memberi ilmu pengetahuan kepada penulis selama mengikuti kegiatan kulian. 6. Seluruh Staff dan Karyawan Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 7. Keluarga Besarku, terutama Ayah dan Ibu tercinta yang setiap waktu selalu mendo akan, memberikan semagat dan dorongan, serta terima kasih atas semua nasehat, bimbingan dan pengorbananmu selama ini sehingga penulis semangat untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Semua do a dan kasih sayang yang tulus darimu akan selalu mengiring langkahku. 8. Keluarga besar PRIORITY F.C. yang selalu ada dan selalu memberikan motivasi dan semangat setiap waktu. 9. LEBAH HITAM GARAGE crew yang selalu memberikan dorongan, semangat dan bantuannya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 10. Sahabat karibku S.N.C. yang sayang sekali harus memutuskan perkuliahan di Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta karena sesuatu hal, terima kasih atas segala dukungan dan x

11 dorongan serta pengalaman hidup yang sangat berharga, sehingga penulis dapat terus berjuang menyelesaikan Tugas Akhir ini. 11. Sahabat-sahabatku SMP N 1 Sukoharjo yang tak henti-hentinya memberikan dukungan atas terbentuknya Tugas Akhir ini. Dan selalu memberikan motivasi agar dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini sesuai dengan target. 12. Teman-teman seperjuangan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta angkatan 2010, terima kasih selama beberapa tahun ini telah menjadi teman-teman yang memberikan banyak pelajaran dan pengalaman berharga. Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca akan penulis terima dengan senang hati. Harapan penulis semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca. Wassalamualaikum Warahmatullah Hiwabarakatu Surakarta, November 2015 Penulis xi

12 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... PERNYATAAN KEASLIAN TOPIK TUGAS AKHIR... HALAMAN PERSETUJUAN... HALAMAN PENGESAHAN... LEMBAR TUGAS AKHIR... MOTTO ABSTRAKSI KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... DAFTAR LAMPIRAN... i ii iii iv v vi vii ix xii xv xviii xix BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Batasan Masalah Sistematika Penulisan Laporan... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tinjauan Pustaka Landasan Teori xii

13 Pengertian Deep Drawing Jarak Celah (Clearance) Pada Deep Drawing Gaya Tekan Pada Proses Drawing (Drawing Force) Gaya Blank Holder Variable Deep Drawing Teori Elastisitas dan Plastisitas Plat BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Metode Penelitian Studi Lapangan dan Studi Literatur Gambar Desain Proses Pembuatan Dies, Punch dan Blank Holder Pengujian Tarik Material Persiapan Bahan Alat Bahan Pembuatan Spesimen Variasi Blank Holder Pengujian Cup Drawing Hasil Analisa dan Pembahasan Kesimpuan xiii

14 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Uji Tarik Material Hasil Pengujian Cup Drawing Tanpa Pelumasan Hasil pengujian Cup Drawing Dengan Pelumasan Pembahasan Hasil Pengujian Cup Drawing BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiv

15 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1. Proses Cup Drawing... 1 Gambar 1.2. Cacat Kerutan (Wrinkling)... 3 Gambar 2.1. Kurva Blank Holder Force... 8 Gambar 2.2. Cup Drawing dengan BHF 1700 N Gambar 2.3. Pembentukan cylinder cup, penyebaran gaya drawing pada dinding cylinder cup Gambar 2.4. Tahap Proses deep drawing untuk cylinder cup Gambar 2.5. Proses penekanan blank holder dalam pembentukan cylinder cup pada proses deep drawing Gambar 2.6. Susunan dari drawing punch, blank holder dan drawing ring Gambar 2.7. Diagram Tegangan-Regangan Gambar 2.8. Garis Modulus Gambar 2.9. Jenis kurva tegangan-regangan Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian Gambar 3.2. Desain Punch, Blank Holder dan Dies Gambar 3.3. Proses Machining Gambar 3.4. Alat Press Laboratorium Teknik Mesin UMS Gambar 3.5. Satu Set Dies Gambar 3.6. Kunci Momen Modifikasi Gambar 4.1. Grafik tegangan-regangan hasil uji tarik alumunium dengan ketebalan material 0,11 mm Gambar 4.2. Grafik tegangan-regangan hasil uji tarik seng dengan ketebalan material 0,20 mm Gambar 4.3. Grafik tegangan-regangan hasil uji tarik alumunium (plat timah) dengan ketebalan material 0,30 mm Gambar 4.4. Grafik tegangan-regangan hasil uji tarik alumunium (plat timah) dengan ketebalan material 0,32 mm Gambar 4.5. Grafik tegangan vs regangan hasil uji tarik material xv

16 Gambar 4.6. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan Dengan BHF 2,352 Nm material P Gambar 4.7. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan Dengan BHF 2,352 Nm material P Gambar 4.8. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan Dengan BHF 2,352 Nm material P Gambar 4.9. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan Dengan BHF 2,352 Nm material P Gambar Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan Dengan BHF 1,7652 Nm material P Gambar Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan Dengan BHF 1,7652 Nm material P Gambar Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan Dengan BHF 1,7652 Nm material P Gambar Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan Dengan BHF 1,7652 Nm material P Gambar Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan Dengan BHF 0,12 Nm material P Gambar Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan Dengan BHF 1,7652 Nm material P Gambar Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan Dengan BHF 1,7652 Nm material P Gambar Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan Dengan BHF 1,7652 Nm material P Gambar Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan Dengan BHF 2,352 Nm material P Gambar Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan Dengan BHF 2,352 Nm material P Gambar Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan Dengan BHF 2,352 Nm material P Gambar Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan xvi

17 Dengan BHF 2,352 Nm material P Gambar Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan Dengan BHF 1,7652 Nm material P Gambar Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan Dengan BHF 1,7652 Nm material P Gambar Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan Dengan BHF 1,7652 Nm material P Gambar Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan Dengan BHF 1,7652 Nm material P Gambar Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan Dengan BHF 0,12 Nm material P Gambar Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan Dengan BHF 1,7652 Nm material P Gambar Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan Dengan BHF 1,7652 Nm material P Gambar Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan Dengan BHF 1,7652 Nm material P Gambar Grafik distribusi cacat wrinkling setiap blank tanpa pelumasan dengan BHF 2,352 Nm per baut Gambar Grafik distribusi cacat wrinkling setiap blank tanpa pelumasan dengan BHF 1,7652 Nm per baut Gambar Grafik distribusi cacat wrinkling setiap blank tanpa pelumasan dengan BHF 0,12 Nm per baut Gmabar Grafik distribusi cacat wrinkling setiap blank dengan pelumasan dengan BHF 2,352 Nm per baut.. 63 Gambar Grafik distribusi cacat wrinkling setiap blank tanpa pelumasan dengan BHF 1,7652 Nm per baut Gamabar Grafik distribusi cacat wrinkling setiap blank tanpa pelumasan dengan BHF 0,12 Nm per baut xvii

18 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Level Parameter Optimalisasi BHF... 9 Tabel 2.2. Limiting Drawing Ratio pada material Tabel 2.3. Correction Value n Tabel 4.1. Kedalam cacat kerut (wrinkling) tanpa pelumasan Tabel 4.2. Kedalam cacat kerut (wrinkling) dengan pelumasan xviii

19 DAFTAR LAMPIRAN - Benchmark 4 Wrinkling During Cup Drawing - ASTM E08 xix