RANCANG BANGUN JIG PENYAMBUNG PIPA MULTIDIMENSI

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN JIG PENYAMBUNG PIPA MULTIDIMENSI Mulyadi 1, Iswanto 2, Dwi Setyo Utomo 3, Elly Antarisma 4 1,2 Staf Pengajar Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Sidoarjo 3,4 Alumni Program Sarjana Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Sidoarjo Alamat Korespondensi : Jl. Raya Gelam 250 Candi Sidoarjo 61271, Telp ) mulyadi@umsida.ac.id, 2) iswanto.sda@gmail.com, 3) dwisetyoutomo36@gmail.com, 4) elyantarisma@gmail.com Abstrak Dalam era Masyarakat Ekonomi Asia (MEA) persaingan didunia industri menuntut adanya alat yang bisa membantu proses produksi agar bisa lebih cepat dan mampu menghasilkan produk dengan jumlah banyak dalam waktu yang singkat. Pada bengkel kontruksi khususnya dalam penyambungan pipa dengan dimensi yang tidak sama mereka menggunakan alat bantu jig pipa standar yang membutuhkan waktu lama untuk setting kesenterannya. Pada umumnya jig pipa standar yang beredar dipasaran hanya berfungsi sebagai penahan pipa agar tidak berputar saat dipasang sock. Dari kekurangan maupun kelemahan produk jig pipa standar yang beredar dipasaran, maka perlu dibuatkan pengembangan jig pipa standar menjadi jig pipa multidimensi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan sebuah alat jig baru yang bisa digunakan sebagai alat bantu mempercepat proses penyambungan las pipa multidimensi. Dengan metode perancangan dan morphological chart, didapatkan hasil produk jig pipa multidimensi dengan spesifikasi; panjang 1.9m, lebar 0.35m, tinggi 0.72m dan diameter pipa maksimum 4. Analisa kekuatan komponen pokok dalam batas aman. Hasil uji performance untuk joint pipa diameter 2 dengan 2 ½, 2 ½ dengan 3, 3 dengan 3 ½, dan 3 ½ dengan 4 kesenteran pipa dalam batas toleransi ±0.8. Kata kunci : jig, multidimensi, pipa, penyambungan 1. PENDAHULUAN Dalam era Masyarakat Ekonomi Asia (MEA) persaingan didunia industri menuntut adanya alat yang bisa membantu proses produksi agar bisa lebih cepat dan mampu menghasilkan produk dengan jumlah banyak dalam waktu yang singkat. Pada bengkel kontruksi salah satunya waktu proses penyambungan pipa dengan dimensi yang tidak sama, mereka menggunakan alat bantu jig pipa standar yang membutuhkan waktu lama untuk setting kesenterannya. Untuk memudahkan pembuatan dan mempercepat waktu proses produksi diperlukan jig dan Fixture yang lebih fleksibel [1]. Perancangan dan pembuatan jig clamping untuk meningkatkan efisiensi proses permesinan, menggunakan metode eksperimen membandingkan prototype analitik (solidwork) dan prototype fisik (SS 41). Pengujian yang dilakukan yaitu pengujian akurasi, pengujian efisiensi, dan pengujian kekasaran. Hasil eksperimen terbukti menghasilkan sebuah produk dengan kualitas yang cukup baik dan dalam waktu yang relatif lebih singkat dibandingkan dengan cara yang lama, walaupun dari sisi kualitas permukaan masih belum baik [2][3]. Perancangan dan pengembangan jig and fixture untuk pahat gurdi pada cutter grinding 5 CG-7, dengan menggunakan metode perancangan dan modifikasi jig and fixture yang sudah ada. Pengujian dan analisa modifikasi dapat memperbaiki kinerja dari jig and fixture yang sudah ada dengan lebih baik [4][5]. Pemanfaatan jig untuk menurunkan waktu siklus di line painting pada proses paint booth hub front brake di PT Pakoakuina. Metode yang digunakan adalah dengan membuat jig baru dan metode penyesuaian waktu baku menurut Westinghouse. Perbaikan (improvemet) peralatan kerja perlu dilakukan agar waktu penyelesaian pekerjaan lebih optimal sehingga produktivitas operator meningkat. Hasil pembuatan jig tersebut diharapkan dapat membuat proses produksi lebih cepat dari sebelumnya [6]. Dalam instalasi pemipaan sangat dibutuhkan jig dan fixture untuk membantu proses penyambungan pipa baik yang diameternya sama maupun dengan diameter yang berbeda, sehingga Seminar Nasional dan Gelar Produk SENASPRO

2 proses penyambungan pipa bisa dilakukan dengan cepat. Penyambungan pengelasan antara dua buah pipa dengan diameter yang sama merupakan hal yang biasa dan mudah dikerjakan tetapi penyambungan pengelasan dua buah pipa dengan diameter yang berbeda akan membutuhkan waktu yang jauh lebih lama apabila menggunakan jig pipa standart. Selain itu perlu konsentrasi dan tingkat ketelitian yang tinggi saat memposisikan dua pipa pada satu titik center karena jig pipa standart tidak bisa diadjust keatas-kebawah, kekiri-kekanan, maju-mundur dan pipa bisa diputar saat dilakukan pengelasan. Disamping perancangan untuk mendapatkan sebuah alat jig baru yang bisa digunakan sebagai alat bantu mempercepat proses penyambungan las pipa multidimensi, juga mendapatkan informasi dari pengujian performansi kemampuan alat untuk menyambung pipa multidimensi. Model pengujian banyak macamnya salah satunya adalah menggunakan metode rula yang digunakan pada Pengujian Prototipe Multipurpose Wheelchair menghasilkan tingkat ergonomic (kenyamanan) ditentukan oleh tingkat resiko cedera tubuh saat menggunakan suatu alat. Jika nilai final score yang keluar = 2, maka dapat dikatakan bahwa alat tersebut aman dan ergonomis, sedangkan bila nilai final score yang keluar > 2, maka alat tersebut belum bisa dikatakan aman dan ergonomis [7]. 2. METODE Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah menggunakan metode perancangan dan morphological chart. Langkah-langkah yang dilakukan untuk menunjang penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Studi literatur dilakukan untuk mengumpulkan data mengenai pengembangan produk dan penelitian terkait dengan perancangan jig pipa multidimensi.studi lapangan dilaksanakan guna mengetahui sejauh mana perancangan dan pengembangan produk dapat menghasilkan rancangan mesin dengan manufaktur yang cepat, tepat, dan efisien. Selain itu rancangan mesin diharapkan mampu meningkatkan produktivitas penyambungan pipa. 2. Membuat lebih dari satu konsep perancangan untuk memenuhi perancangan jig penyambung pipa multidimensi, kemudian memilih salah satu konsep berdasarkan kriteria yang telah ditetapkan untuk dilanjutkan keperancangan komponen. 3. Melakukan analisis komponen desain dengan bantuan software, komponen - komponen yang diuji antara lain baut tekan, poros dan rangka. pengujian dilakukan dengan simulasi kekuatan pada komponen - komponen mesin yang sudah ditentukan. Pengujian performansi kemampuan alat dilakukan dengan simulasi penyambungan pipa 2 sampai 4 dengan kemampuan penyambungan pipa dengan perbedaan diameter maksimal 50 mm. Pengesetan rol menggunakan jig yang sudah ditentukan untuk diameter 2, 2 ½, 3, 3 ½ dan Setelah tahap desain selesai keluaran drafting maka, langkah selanjutnya yang dilakukan adalah proses manufaktur yang meliputi proses; Bubut, Frais, Skrap, Las, paint dan assembly. 5. Setelah produk jadi dilakukan pengujian dalam dua tahap; tahap pertama dilakukan uji fungsi masing-masing komponen jig penyambung pipa multidimensi, tahap kedua dilakukan uji perfomansi dari jig penyambung pipa multidimensi yaitu dengan melakukan proses penyambungan pipa dari diameter 2 sampai 4. Urutan proses adalah dengan mengurutkan memasangkan ukuran pipa diameter 2, 2 ½, 3, 3 ½ dan 4 kemudian dibandingkan dengan acuan desain. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Pemilihan Konsep Dalam pengembangan pembuatan desain ini merujuk satu konsep referensi dan diturunkan menjadi dua desain konsep alternatif pilihan yang akan dipilih berdasarkan fungsi dan kemudahan operasional. Model konsep pada gambar 3.1 berikut ini: 310 SENASPRO 2017 Seminar Nasional dan Gelar Produk

3 KONSEP REFERENSI KONSEP 1 KONSEP 2 Kerangka utama dapat diadjust kekanan-kekiri, maju-mundur, keatas-kebawah Penahan pipa bagian bawah Baut penekan bagian atas Gambar 3.1 Model konsep desain jig penyambung pipa multidimensi Konsep referensi yaitu konsep berdasarkan jig pipa standart dengan diameter maksimal 3.5 terdiri dari beberapa sub bagian yaitu kerangka utama dimana yang memiliki tempat cekam dengan sistem mur baut. Jig utama tidak bisa diadjust sehingga sulit untuk penyetelan dan membutuhkan waktu yang cukup lama. Konsep 1 yaitu kerangka utama terbuat dari besi pelat sehingga mudah dimanufaktur dan desain kerangka bisa diadjust kekiri-kekanan, maju-mundur, keatas-kebawah sehingga memudahkan dalam proses setting center. Penahan pipa bagian bawah terbuat dari roll sehingga pipa yang dilas bisa berputar, dan baut penekan berbentuk V sehingga pipa yang akan dilas bisa tepat ditengah. Konsep 2 yaitu kerangka utama terbuat dari besi pelat sehingga mudah dimanufaktur dan desain kerangka bisa diadjust kekiri-kekanan, maju-mundur, keatas-kebawah sehingga memudahkan dalam proses setting center. Penahan pipa bagian bawah terbuat dari roll sehingga pipa yang dilas bisa berputar dan baut penekan atas juga memakai roll sehingga pipa yang dilas bisa lebih bebas berputar. Tabel 3.1 Matrik Evaluasi Konsep Kerangka Jig Pipa Multidimensi Konsep Konsep Sub No. Kreteria seleksi Bobot Referensi Konsep 1 Konsep 2 No. Skor Skor Rate Rate Rate bobot bobot 1 Model Kerangka Skor bobot Seminar Nasional dan Gelar Produk SENASPRO

4 Kerangka bisa diadjust keataskebawah, kekiri-kekanan, maju-mundur Pipa bisa berputar saat dilakukan pengelasan 15% 3 0,45 4 0,6 4 0,6 15% 3 0,45 3 0,45 5 0,75 2 Kekuatan dan keamanan 2-1 Baut tekan dan As mampu menahan 100 kg 15% 3 0,45 3 0,45 3 0, Baut tekan dan As mampu menahan pipa 4'' sepanjang 3 meter 15% 3 0,45 3 0,45 3 0,45 3 Manufacture 3-1 Bisa dibuat / dimanufaktur 20% 3 0,6 4 0,8 4 0,8 3-2 Komponen mudah dirakit dan dilepas 20% 3 0,6 4 0,8 4 0,8 Nilai Absolut 3 3,55 3,85 Setelah pengembangan konsep dengan model diagram marfologi dilakukan pemilihan konsep dengan model matrik keputusan seperti pada tabel 3.1 matrik evaluasi konsep kerangka jig pipa multidimensi. Langkah penyaringan konsep tidak dibutuhkan karena hanya 1 konsep saja yang dipilih. Kreteria ditentukan dari daftar kebutuhan yang sudah ditetapkan pada pengembangan konsep sebelumnya. Dari tabel 3.1 Matrik Evaluasi Konsep Kerangka Jig Pipa Multidimensi dan berdasarkan nilai absolut didapat nilai terbesar yaitu nilai absolut 3,85. Oleh karena itu konsep 2 dipilih untuk didesain dan dimanufaktur. 3.2 Analisis Kekuatan Komponen Komponen analisis ada tiga bagian yaitu baut tekan, poros dan kerangka. Adapun desain komponen tersebut seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.2 desain jig pipa multidimensi konsep 2 yang terpilih. 312 SENASPRO 2017 Seminar Nasional dan Gelar Produk

5 Gambar 3.2 Desain jig pipa multidimensi konsep 2 terpilih Analisa kekuatan material poros Material poros menggunakan S30C yang mempunyai tegangan tarik yang diijinkan sebesar 48 Kg/mm 2 ( 470,88 Mpa ) sedangkan syarat keamanan untuk ductile material adalah : σ t maks T ys SF σ t maks = 470, ,5 σ t maks = 104,64 MPa Analisa tegangan yang terjadi pada desain poros pada jig pipa multidimensi seperti ditunjukkan pada gambar 3.3 Hasil analisa tegangan pada poros sebagai berikut : Gambar 3.3 Hasil analisa tegangan pada poros Nilai tegangan poros akibat beban yang didapat dari analisa software adalah 0,084 MPa sedangkan tegangan ijin material adalah 104,54 Mpa jadi rencana desain dinyatakan aman. Analisa kekuatan material baut tekan Seminar Nasional dan Gelar Produk SENASPRO

6 Material baut tekan menggunakan S30C yang mempunyai tegangan tarik yang diijinkan sebesar 48 Kg/mm 2 ( 470,88 Mpa ) sedangkan syarat keamanan untuk ductile material adalah : σ t maks T ys SF σ t maks = 470, ,5 σ t maks = 104,64 MPa Analisa tegangan yang terjadi pada desain baut tekan pada jig pipa multidimensi seperti ditunjukkan pada gambar 3.4 Hasil analisa tegangan pada baut tekan sebagai berikut : Gambar 3.4 Hasil analisa tegangan pada baut tekan Nilai tegangan baut tekan akibat beban didapat dari analisa software adalah 0,073 MPa sedangkan tegangan ijin material adalah 104,64 Mpa jadi rencana desain dinyatakan aman. Analisa kekuatan material kerangka Analisa tegangan yang terjadi pada desain baut tekan pada jig pipa multidimensi seperti ditunjukkan pada gambar 3.5 Hasil analisa tegangan pada kerangka sebagai berikut : Gambar 3.5 Hasil analisa tegangan pada kerangka Material kerangka menggunakan S30C yang mempunyai tegangan tarik yang diijinkan sebesar 37 Kg/mm 2 ( 362,97 Mpa ) sedangkan syarat keamanan untuk ductile material adalah : 314 SENASPRO 2017 Seminar Nasional dan Gelar Produk

7 σ t maks T ys SF σ t maks = 362, ,5 σ t maks = 80,66 MPa Nilai tegangan kerangka akibat beban yang didapat dari analisa software adalah 0,095 MPa sedangkan tegangan ijin material adalah 80,66 Mpa jadi rencana desain dinyatakan aman. 3.3 Pembuatan Jig Penyambung Pipa Multidimensi Pembuatan jig penyambung pipa multidimensi dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Sidoarjo. Proses yang dilakukan seperti pada gambar 3.6, Total waktu yang diperlukan untuk semua proses pengerjaan jig penyambung pipa multidimensi pada table 3.2 berikut ini: Gambar 3.6 Proses pembuatan jig penyambung pipa multidimensi Tabel 3.2 Total waktu pengerjaan jig pipa No Proses Pengerjaan Komponen Waktu (menit) 1 Waktu pengerjaan pemotongan blander potong Waktu pengerjaan pemotongan cutting machine 61 3 Waktu pengerjaan permesinan sekrap Waktu pengerjaan permesinan drilling Waktu pengerjaan permesinan milling Waktu pengerjaan permesinan bubut Waktu pengerjaan penyambungan dengan las SMAW Waktu proses perakitan 75 9 Waktu Proses Finishing 110 Total waktu pengerjaan jig pipa 4335 menit Jadi waktu yang dibutuhkan untuk membuat jig penyambung pipa multidimensi adalah 4335 menit atau 72 jam 15 menit. Jika rata-rata orang bekerja sehari selama 7 jam kerja maka waktu yang digunakan untuk pembuatan jig pipa adalah 12 hari (sudah termasuk waktu istirahat dan waktu non Seminar Nasional dan Gelar Produk SENASPRO

8 produksi). Akan tetapi karena jig ini dibuat sehari hanya 2 jam kerja, maka waktu yang dibutuhkan adalah 36 hari (sudah termasuk waktu istirahat dan waktu non produksi). 3.4 Pengujian Jig Penyambung Pipa Multidimensi Untuk mengetahui apakah jig pipa yang dibuat memenuhi fungsinya, maka dilakukan pengujian terhadap ukuran pipa yang akan disambung sesuai rancangan awal. Sebagai langkah awal, dilakukan uji fungsi komponen-komponen yang telah dibuat.pengujian ini dimaksudkan untuk mengetahui apakah rancangan telah memenuhi fungsi mekanisme sesuai dengan yang direncanakan. Uji fungsi yang dimaksud adalah: uji fungsi kemampuan alat terhadap beberapa ukuran pipa yang telah direncanakan dalam perancangan pembuatannya pada gambar 3.7. Gambar 3.7 Uji perfomansi jig penyambung pipa multidimensi Langkah-langkah pengujian kemampuan alat mengukur dan meneliti seberapa besar penyimpangan alat yang telah dibuat dengan berdasarkan tabel yang telah ditentukan oleh perancang. Berikut adalah table 3.3 pengujian alat terhadap pipa yang dapat disambung: No Tabel 3.3 Data setting pipa yang diuji Pipa 1 Pipa 2 Jig setting pipa 1 Jig setting pipa 2 Selisih Diameter (mm) Berdasarkan tabel 3.3 diatas jig pipa akan dilakukan uji fungsi dengan cara memasang pipa yang akan diuji pada jig yang telah dibuat. Dengan alat ukur jangka sorong maka masing-masing pasangan pipa akan diukur seberapa besar adanya penyimpangannya. Beberapa cara untuk proses uji fungsi agar sesuai dengan tabel penyetelan yang sudah dibuat : 1. Menyetel jig pipa semuanya dalam keadaan center. 2. Menentukan pipa yang akan disambung. 316 SENASPRO 2017 Seminar Nasional dan Gelar Produk

9 3. Untuk pipa dengan diameter berbeda maka penyetelan dilakukan sesuai dengan tabel penyetelan yang telah ditentukan. 4. Setelah hasil pengujian telah sesuai dengan rancangan dan telah dipastikan pipa dalam keadaan center maka dilanjutkan dengan pengujian pipa dengan ukuran yang berbeda lagi sampai semua tabel telah diuji dan dipastikan sesuai dengan rancangan yang telah disepakati. 5. Dari semua pengujian tersebut maka akan menghasilkan data yang mana data tersebut dapat digunakan untuk mengetahui seberapa besar penyimpangan yang terjadi pada pembuatan jig pipa tersebut. Pipa 1 Tabel 3.4 Hasil uji fungsi kemampuan alat berdasarkan tabel rancangan Selisih pipa Penyim X+ X- Y+ Y- yang pangan (mm) (mm) (mm) (mm) diuji (mm) (mm) Pipa 2 Penyim pangan (mm) Dari hasil pengujian table 3.4 maka diperoleh beberapa penyimpangan yang terjadi pada jig penyambung pipa multidimensi yang teleh dibuat. Maka penyimpangan terbesar terdapat pada 2.5 inchi dengan 4 inchi untuk X penyimpangannya sampai 0.5 mm dan pada pipa 2 inchi dengan 4 inchi untuk Y, penyimpangannya sampai 0.5 mm. Sedangkan penyimpangan terkecil terdapat pada pipa 2 inchi dengan 2.5 inchi untuk Y, 3 inchi dengan 3.5 inchi untuk Y dan pada pipa 3.5 inchi dengan 4 inchi untuk Y, penyimpanggannya adalah 0 mm. berdasarkan tabel 3.4, maka pipa yang disambung berkisar antara 30 mm sampai 120 mm maka toleransi maksimal yang diijinkan adalah 0.8 mm. Dengan diketahuinya hasil pengujian ini maka dapat diketahui hasil kemampuan dari jig pipa yang telah dibuat telah memenuhi syarat karena penyimpangan maksimal masih dibawah 0.8 mm. 4. KESIMPULAN Dari pembahasan yang telah dilakukan sebelumnya, ada beberapa kesimpulan yang didapat dari penelitian ini yaitu sebagai berikut: 1. Berdasarkan hasil analisa kekuatan perancangan jig penyambung pipa multidimensi dengan bantuan software material ST-37 untuk kerangka nilai akibat beban yang didapat dari analisa software adalah 0,095 MPa sedangkan tegangan ijin material adalah 80,66 Mpa, S30C untuk shaft nilai tegangan akibat beban yang didapat dari analisa software adalah 0,084 MPa sedangkan tegangan ijin material adalah 104,54 Mpa dan untuk baut tekan nilai tegangan baut tekan akibat beban didapat dari analisa software adalah 0,073 MPa sedangkan tegangan ijin material adalah 104,64 Mpa dinyatakan aman digunakan. 2. Dengan metode perancangan dan morphological chart, didapatkan hasil produk jig pipa multidimensi dengan spesifikasi; panjang 1.9m, lebar 0.35m, tinggi 0.72m dan diameter pipa maksimum Penyimpangan terbesar terdapat pada penyambungan pipa 2.5 inchi dengan 4 inchi untuk X penyimpangannya sampai 0.5 mm dan pada penyambungan pipa 2 inchi dengan 4 inchi untuk Y, penyimpangannya sampai 0.5 mm. Sedangkan penyimpangan terkecil terdapat pada penyambungan pipa 2 inchi dengan 2.5 inchi untuk Y, 3 inchi dengan 3.5 inchi untuk Y dan Seminar Nasional dan Gelar Produk SENASPRO

10 pada penyambungan pipa 3.5 inchi dengan 4 inchi untuk Y, penyimpanggannya adalah 0 mm. Jig pipa yang dibuat telah sesuai dengan hasil perancangan karena penyimpangan yang terjadi masih dibawah ±0.8 mm. DAFTAR PUSTAKA [1] S. S. Pachbhai and L. P. Raut, A Review on Design of Fixtures, Int. J. Eng. Res. Gen. Sci., vol. 2, no. 2, pp , [2] A. Saptono, Perancangan dan Pembuatan JIG CLAMPING Untuk Meningkatkan Efisiensi Proses Permesinan, Universitas Diponegoro, [3] D. Setiawan Bambang, Design Jig Untuk Pengelasan Komponen Atap ( Roof ) Kendaraan Roda Empat, SINTEK, vol. 8, pp , [4] Pranoto, Perancangan Dan Pengembangan (Modifikasi) Jig And Fixture Untuk Pahat Gurdi Pada Cutter Grinding CG-7, Institute Teknologi Sepuluh November Surabaya, [5] M. dan S. Toti, Perancangan Dan Pembuatan Model Drill Jig Untuk Penggurdian Flens Kopling, Tek. Mesin Politek. Negeri Padang, vol. 2, no. 2, [6] J. Saputra, Universitas Bina Nusantara Pemanfaatan Jig Untuk menurunkan Waktu Siklus Di Line Painting Pada Proses Paint Booth Hub Front Brake Di PT. Pakoakuina Jamalullah Saputr, Universitas Bina Nusantara, [7] Mulyadi, Pengujian Prototipe Multipurpose Wheelchair, REM (Rekayasa Energi Manufaktur), vol. 1, no. 1, SENASPRO 2017 Seminar Nasional dan Gelar Produk