Analisis Stamping Dies Untuk Pembuatan Body Filter Oli Kendaraan truk Hariansyah / 20405875 Fakultas Teknologi Industri, Jurusan Teknik Mesin Universitas Gunadarma Jl. Margonda Raya No.100, Depok 16424 E-mail : hariansyah_2810@yahoo.co.id ABSTRAK Untuk dapat memaksimalkan efisiensi, efektifitas serta produksitifitas karja adalah dengan menciptakan kondisi kerja dan peralatan kerja yang tepat guna. Dari hasil pengamatan produksi komponen filter yang dilakukan di PT Asalta Mandiri Agung ditemukan ada pemborosan waktu dan biaya yang berakibat langsung terhadap tingginya biaya produksi. Salah satu contoh adalah pembuatan body filter ID 75. Untuk menghasilkan sebuah body filter selama ini digunakan 2 buah die yaitu drawing dan trimming die ( 1 stroke 3 proses ) Sebab itulah sebuah dies direncanakan untuk menggabungkan kedua proses tersebut. Dies yang disebut dies 1 stroke 4 proses ini dapat membuat body filter secara bersamaan. Dengan dasar-dasar mengenai filter dan metal forming akan mempermudah dalam perencanaan sebuah dies. Untuk membuat dies perlu dihitung setiap gaya-gaya yang terjadi sehingga dapat menghasilkan komponen body filter yang presisi serta tingkat produktivitas yang tinggi pula. Hasil pengetesan dies dengan 2 metode, dimana metode 1 (1 stroke 3 proses ) dengan 100 sampel menghasilkan body yang memenuhi syarat. Begitupun dengan metode 2 ( 1 stroke 4 proses ) juga menghasilkan body yang memenuhi syarat, tetapi pada metode 2 terjadi penghematan material untuk dies dan mempercepat proses produksi sehingga lebih menghemat biaya produksi. A. Kata Kunci : Pressed Part, Sheet Metal Forming, Pressing Dies 1. PENDAHULUAN Perkembangan dunia industri semakin maju sejalan dengan laju pembangunan di Indonesia. Tetapi apabila dibandingkan dengan perkembangan Negara-negara maju, terlihat betapa besar perbedaan kemajuan teknologi yang ada. Sangat berat untuk dapat mengejar ketertinggalan itu. Perkembangan industri di Indonesia berjalan agak lambat karena kurangnya inovasi serta kurang mencermati dalam mengikuti perkembangan teknologi yang ada dinegara-negara yang lebih maju. Salah satu ketertinggalan kita adalah teknologi pengerjaan pelat atau stamping knowledge. Kita bisa mengamati bahwa hampir semua barang-barang disekitar kita merupakan hasil dari proses stamping. Mulai dari bagian-bagian mesin ketik sampai computer, dari sepeda sampai mobil tidak terlepas dari pengerjaan dengan proses stamping. Demikian pula didunia automotive,hampir sebagian besar parts yang ada merupakan hasil dari proses press. PT Asalta Mandiri Agung. Bergerak dibidang automotive parts khususnya dalam hal pembuatan filter 1
yang berfungsi sebagai alat penyaring fluida (air,oli maupun udara). Dari sebuah filter dapat ditemukan puluhan parts hasil proses press, hal ini tentu sangat perlu dicermati. Perkembangan teknologi press,harus selalu diikuti agar dapat menghasilkan filter yang mampu bersaing dengan produk dari luar negeri. Selama ini penulis mengamati adanya pemborosan dan ketidakefektifan dalam proses pembuatan dies (alat pembuat/pencetak parts dengan metode press).terjadi prosesproses yang sebetulnya tidak perlu dilakukan dan juga banyaknya material yang harus terbuang percuma karena salah dalam perencanaan. Untuk itu penulis berusaha menyampaikan penelitian dan sebuah contoh proses yang menurut penulis paling ideal dari segi proses dan efisiensi waktu serta biaya. b) Berdasarkan bentuknya Berdasarkan bentuknya filter masih dikelompokkan menjadi 2 yaitu : 1). Spin On 2). Center Bolt 2.1.3. KOMPONEN FILTER DAN FUNGSINYA Komponen utama yang terdapat pada sebuah spin on filter pada dasarnya adalah sama. Sebuah spin on filter biasanya terdiri dari komponen sebagai berikut : 2.1.3.1 ELEMENT ASSY Baik buruknya sebuah filter 80 % bergantung pada element assy, karena seberapa bersih kotoran yang tersaring umumnya tergantung di sini. 2. LANDASAN TEORI 2.1. Automotive Filter 2.1.1. Definisi Filter Filter adalah alat yang digunakan untuk memisahkan kotoran baik dari udara maupun dari cairan. Oleh karena itu syarat utama dari sebuah filter adalah filter tersebut harus bersih. Dalam dunia permesinan, filter digunakan untuk memisahkan kotoran dari oli, bahan bakar dan udara. 2.1.2. Fungsi dan Jenis Filter. Filter mempunyai beberapa jenis. Secara garis besar filter dikelompokkan menjadi 2 macam, yaitu berdasarkan : a) Penggunaan Maksud berdasarkan penggunaan adalah pengelompokkan jenis jenis filter berdasarkan media yang disaring. Pada kelompok ini filter masih dibedakan lagi menjadi 3 macam, yaitu : 1.) Oil Filter 2). Fuel Filter 3). Air Filter Gambar 2.1 Element Assy Element assy ini terdiri dari beberapa sub komponen yaitu: 1) Paper Element Paper element inilah yang melakukan proses penyaringan dalam sebuah filter. Material yang biasa digunakan pada paper element ini adalah kertas dengan pori-pori ( bubble pore size) sangat kecil. Max. pore size untuk oil filter 80 100 m, mean pore size 62-90 m. Untuk fuel filter,max pore size 40 56 m, mean pore size 30 52 m. 2) End Plate A End plate terletak pada bagian bawah dari element assy dan fungsinya sebagai tempat perekat element bagian bawah dan sebagai tempat dudukan packing B ( Anti Drain Back ). 2
3) End Plate B Assy End plate B terletak pada bagian atas dari element assy. Fungsi daripada komponen ini sebagai tempat perekat elemen bagian atas. Selain itu End Plate B Assy mempunyai fungsi khusus yaitu sebagai jalan masuknya oli yang sudah tidak mampu disaring lagi oleh paper element. End plate B assy terdiri dari sub komponen sebagai berikut : a. Relief Valve Relief Valve adalah katup yang akan membuka pada tekanan tertentu ketika element paper tidak dapat dilewati oli yang kotor, sehingga oli yang kotor akan langsung masuk ke mesin melalui katup ini. Katup ini berfungsi sebagai katup pengaman. b) Valve Spring Valve Spring adalah pegas yang menekan relief valve untuk menghalangi aliran oli yang kotor langsung masuk ke mesin selama kertas filter masih baik fungsinya. Jika tekanan ijin terlampaui, maka pegas akan tertekan sehinga relief valve terbuka. c) Valve Chamber Valve chamber adalah tempat dudukan valve spring dan relief valve untuk dilekatkan pada end plate B. Pada valve chamber terdapat titik emboss yang nantinya digunakan sebagai pelekatan valve chamber ke end plate B pada saat projection welding. Gambar 2.2 Komponen Valve 4) Inner Tube Gambar 2.3 E/P B Assy Inner tube adalah pipa yang berada di tengah element assy di mana pada permukaan pipa tersebut terdapat banyak lubang sebagai jalan masuknya oli setelah melalui proses penyaringan oleh paper element. Selain itu fungsi dari inner tube adalah sebagai penguat dari paper element. Gambar 2.4 Inner tube 2.1.3.2 SEAT ASSY Seat assy adalah komponen yang berfungsi sebagai penutup dari spin on filter. Selain itu juga berfungsi sebagai dudukan filter pada mounting mesin. Seat Assy terdiri dari 2 komponen utama yaitu : a) Seat Pada seat terdapat lubang lubang kecil yang berfungsi sebagai tempat masuknya oli kotor ke filter, selain itu juga terdapat lubang yang berulir yang berfungsi sebagai saluran oli yang telah disaring menuju ke mesin. Selain itu juga terdapat titik titik emboss yang membantu proses pelekatan seat ke elco. 3
filter,packing B akan terbuka sehingga oli dapat mengalir masuk ke dalam filter. Pada saat mesin berhenti oli tidak dapat mengalir turun kembali karena packing B akan menutup lubang sehingga oli tetap berada di dalam filter. Gambar 2.5 Seat b) Elco Elco adalah komponen yang berfungsi menggabungkan komponen seat dengan body. Elco juga berfungsi sebagai tempat dudukan dari packing A. Gambar 2.8 Packing B 2.1.3.3 Body Gambar 2.6 Seat Assy Body adalah tempat dimana semua komponen filter selain seat assy dan packing A berada di dalamnya. 2.1.3.5 SET SPRING Set Spring adalah pegas yang berfungsi menekan element assy terhadap seat assy dan body. Dengan adanya set spring ini, maka kedudukan element assy di dalam filter menjadi kuat sehingga pada saat proses penyaringan berlangsung, element assy ini tidak berubah posisinya. Gambar 2.9 Set Spring Gambar 2.7 Body 2.1.3.4 PACKING B ( Anti Drain Back ) Packing B ini berfungsi menahan oli yang berada di dalam filter supaya tidak turun kembali ( alir balik ) pada saat mesin tidak dijalankan. Hal ini untuk menghindari kekosongan oli di dalam filter. Prinsip kerja dari packing B hanya akan terbuka pada satu arah. Pada saat ada aliran oli masuk ke dalam 2.1.3.6 PACKING A ( Seal / Gasket ) Packing A terletak pada elco dan berfungsi mencegah kebocoran pada pertemuan seat assy dengan mounting mesin. Gambar 2.10 Packing A 4
2.1.3.7 RETAINER Retainer berfungsi sebagai dudukan set spring dengan tujuan untuk mencegah kerusakan pada body yang ditimbulkan karena ujung set spring yang tajam. Pada fuel filter, retainer tersebut terbuat dari plastik ( nylon 6 ), sedangkan pada oil filter terbuat dari SEC atau SPG. Retainer Gambar 2.12 Clearence Gambar 2.11 Retainer 2.2 Teori Metal Forming 2.2.1. Prinsif pemotongan plat Untuk mendapatkan proses pemotongan plat ini yang terpenting adalah pajang langkah yang diberikan, yang dalam hal ini langkah punch-nya serta ukuran diameter punch yang lebih kecil daripada ukuran diameter die-nya. Perbedaan diameter ini merupakan hal yang sangat penting untuk menentukan hasil pemotongannya. Selisih ukuran antara punch dan die ini disebut allowance, sedangkan yang dimaksud dengan clearence adalah selisih ukuran yangbesarnya diukur hanya pada satu sisi saja atau dengan kata lain separoh dari besarnya allowance. Disamping itu besarnya clearence juga menentukan besarnya gaya potong yang akan kita berikan. Sebagai gambaran penggunaan clearence yang lebih besar daripada tebalnya material yang akan di punch serta sisi potong punch yang tumpul dapat dilihat sebagai berikut : Gambar 2.13 Robekan Clearence besar 2.2.2. Jenis jenis Pemotongan a. Blanking Proses pemotongan pada seluruh bentuk. Hasilnya disebut blank, sedang bahan yang tak terpakai disebut strip. Gambar 2.14 Blanking b. Piercing Prosesnya sama dengan blanking, tetapi yang dipakai stripnya. Sisa pemotongan disebut slug atau scrap. 5
b. Embossing Gambar 2.15 Piercing c. Cropping Proses pemotongannya tidak menghasilkan tatal. Lebar komponen yang dibuat sama dengan lebar bahan Gambar 2.19 Embossing c. Deep drawing d. Trimming Gambar 2.16 Cropping Proses pengerjaan akhir untuk memotong tepi-tepi yang tidak berfungsi. Dilakukan untuk menghilangkan serpihan pelat hasil deep drawing. Gambar 2.17 Trimming 2.2.3. Jenis jenis Pembentukan a. Bending Gambar 2.18 Bending Gambar 2.20 Deep Drawing 3. RANCANGAN DIES BODY FILTER OLI a. Rancangan Dies Body Filter Untuk merencanakan sebuah perkakas punching tool, kita harus mengetahui secara pasti maksud dan kehendak dari pemesan atau bagian engineering. Untuk itu perlu diperhatikan beberapa ketentuan diantaranya : a) Produk yang dikehendaki harus jelas, biasanya berupa contoh jadi atau gambar produk yang jelas. b) Jumlah produk yang akan dikerjakan. c) Jenis material yang akan digunakan untuk produksi, termasuk tebal d) Tipe atau kapasitas mesin press yang akan digunakan. b. Langkah-langkah membuat dies 1. Membuat gambar produk 2. Membuat Perhitungan pre desain 3. Membuat gambar detail 4. Membuat gambar assembling 6
5. Tujuannya untuk mendapatkan bentuk produk tersebut dalam gambar dua dimensi beserta ukuran ukurannya. Ukuran dalam milimeter. TAHAPAN PROSES BODY FILTER Mulai Shering Blanking Drawing 1 4. ANALISA DAN HASIL PERITUNGAN a. Bentangan Bentangan adalah ukuran material awal sebelum dilakukan proses drawing secara umum kita tidak dapat melakukan perhitungan untuk menentukan besarnya blank atau material awal secara pasti, karena dari bentuk shell yang ada kadang sangat rumit hal ini dikarenakan selama proses drawing akan terjadi perbedaan tebal yang bervariasi karena proses tarikan drawing punch. Jadi perhitungan yang ada hanya bersifat pendekatan. Penentuan diameter blank yang tidak tepat akan mengakibatkan bentuk dan dimensi shell/hasil drawing yang tidak sesuai dengan tuntutan. b. Perhitungan gaya-gaya 1. Perhitungan gaya potong (F p) Gaya ini adalah gaya yang digunakan untuk memotong material plat. Sebelumnya dari data pabrik diketahui bahwa material plat yang akan dibentuk adalah dari SECD ( Sebanding dengan St 42 tetapi lapisan luar dilapisi Zinc dengan ketebalan 2.8 m ( anti karat ). F p = ( A ) x ( B ) (4.1) Drawing 2 Trimming selesai dimana : F p = Gaya potong, A= Luas, B = Tegangan Geser 2. Perhitungan gaya drawing ( F d ) Gaya ini mirip dengan gaya potong tetapi fungsinya sebagai pembentuk bukan pemotong, besarnya tergantung dari tebal plat dan keliling nahan. Pada gaya drawing diperhitungkan juga faktor koreksi dimana tergantung drawing ratio. F d = A x B x (4.2) F p = Gaya potong, A= Luas, B =Tegangan Geser, = faktor koreksi 7
3. Gaya pengendali blank ( F b ) Gaya ini harus cukup besar untuk menghindari adanya kerutan. Tetapi tentu tidak boleh terlalu besar sehingga akan mengakibatkan robekan-robekan yang tidak dikehendaki, karena adanya tarikan yang terlalu kuat dari punch sehingga kekuatan σb dari material pelat yang dipakai terlampaui. Dimana: F b = ( A b A p ) x p F b = gaya pengendali blank N A b = luas penampang blank mm² A p = luas penampang shell / punch mm² p = tekanan bidang N/mm² p 1 = 0.0025 x [ ( β 1 )² + (0.5 x d)/ (100 x t ) x σ B ] p 2 = 0.0025 x [ (β 1 )² + (0.5 x d)/ (100 x t ) x σ B ] β = 1/ m ( kebalikan dari drawing ratio) d = diameter shell t = tebal material σ B = tegangan patah material 4. Gaya potong trimming ( F s ) Adalah gaya yang digunakan untuk memotong kerutan material plat sisa dari proses blanking dan drawing. dimana : Fs = ( A ) x ( B ) Fs = gaya potong trimming, A= Luas, B = Tegangan Geser 5. Perhitungan Gaya Total Merupakan gaya yang diperlukan untuk mengerjakan proses keseluruhan F total = F p + F d + F b + F s (4.3) (4.4) (4.5) 6. Kapasitas Mesin Kapasitas mesin biasanya dihitung dengan menambahkan 30% dari perhitungan gaya total. Angka ini sebagai angka keamanan dimana berfungsi untuk menghindari beban lebih yang tidak mampu ditahan mesin. Semakin besar kita memberikan factor keamanan, maka konstruksi akan semakin aman tetapi dari factor lain efisiensi tidak tercapai. Kapasitas mesin= 30% Ftotal + Ftotal 5. KESIMPULAN DAN SARAN a. Kesimpulan Dari hasil pengetesan / trial dapat menunjukkan bahwa pembuatan compound die dapat menghasilkan produk body filter dengan dimensi yang diinginkan serta waktu produksi dapat ditekan secara maksimal. Untuk menghasilkan 100 body filter finish, membutuhkan waktu 1 jam 24 menit 5 detik. Hal ini dikarenakan operator hanya perlu memberikan feeding / pemakanan serta mengambil hasil drawing maupun trimming tanpa harus setting untuk setiap kali pemakanan. Mempunyai kelemahan membutuhkan ketelitian dalam mendesain dan merakit. Dan Kelebihan material die yang dipakai lebih efisien, hasil lebih optimal yang berarti akan meningkatkan produktivitas secara drastis. Dari data dan hasil diatas menunjukkan bahwa dengan dasar teori serta proses perencanaan yang benar dapat menghasilkan sebuah compound die yang dapat memproduksi body filter dengan tuntutan dimensi yang diinginkan serta tingkat produktivitas yang tinggi. b. Saran Compound die yang dibuat telah menjadi sebuah solusi penting dalam memproduksi body filter. Dibawah ini penulis memberikan beberapa saran dalam merencanakan dies : 8
1. Perlu menjadi catatan bahwa sebaik apapun sebuah rancangan, umur pakai dies adalah terbatas. Proses penajaman kembali ( Resharpening ) bisa menjadi salah satu solusi, akan tetapi dengan semakin majunya perkembangan teknologi maka perlu dicari alternatif baru bagaimana meningkatkan life time die secara maksimal. 2. Tingkat keberhasilan perencanaan dies harus selalu didukung oleh peralatan dan perangkat pendukung yang lain. Sebagai contohnya adalah kondisi mesin press yang baik, proses setting dies, proses pencekaman dll. Dies sebaik apapun sangat tergantung oleh kondisi-kondisi tersebut supaya menghasilkan produk yang dikehendaki. DAFTAR PUSTAKA 1. Moerbani.J. Teori tentang Deep Drawing. 1990 2. Nunung Gunung R. Punching Tool 1, ATMI Press, Suraka 3. Society of Manufaturing Engineers. Die Design Handbook, Third Edition. 1990. 4. Vukota Boljanovic, Sheet Metal Forming Processes and Die Design, ( Industrial Press Inc, New York, 2004). 5. Rony Sudarmawan Theryo, Press Dies Maintenance, Politeknik Manufaktur Astra. 6. Cyril Donaldson, George H. Le Cain, V. C. Goold, Tool Design, McGraw 1973 Hill Book Company, 7. E. Paul DeGarmo, JT. Black, Rodald A. Kohser, Materials And Processes In Manufacturing, John Wiley & Sons, 2003. 8. Aida Press Handbook, Third Edition, Aida Engineering, Ltd. 9. John A. Schey, Introduction To Manufacturing Processes, Second Edition, McGraw-Hill International Editions, 1987. 10. Politeknik Manufaktur Bandung, Press Tool. 1994. 11. Press design basic. http://www.imdia.com Manufacturing prosses press part. http://www.manufcturing.com 9