III. METODOLOGI PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan di tiga tempat, yaitu: 1. Pembuatan alat dan bahan di Laboratorium Proses Produksi Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung pada bulan Januari 2013. 2. Pengujian dan pengambilan data dilakukan di Laboratorium SMK N2 dan bengkel Montecarlo Bandar Lampung. B. Tools Perancangan adapun perlalatan yang digunakan dalam perancangan curling dies adalah sebagai berikut : 1. Solidworks Software Solidworks 2009 digunakan sebagai media perancangan awal untuk membuat desain sebelum curling dies dibuat secara langsung.
22 Gambar 3.1. Software Solidworks 2009 2. Deform 3D Deform 3D digunakan sebagai media untuk membuat simulasi hasil rancangan solidworks untuk melihat mampu bentuk engsel tipe butt dalam penekanan pada curling dies dengan sistem pres. Gambar 3.2. Software Deform 3D
23 C. Peralatan dan Bahan Curling Dies 1. Peralatan adapun perlalatan yang digunakan dalam pembuatan curling dies adalah sebagai berikut : a. Mesin sekrap Mesin sekrap digunakan untuk membuat celah pada cetakan yaitu dengan menyekrap masing-masing pelat baja AISI 1060. Untuk membuat celah dilakukan pencekaman pada ragum mesin sekrap kaemudian atur langkah pergerakan makan, kecepatan dan kedalaman makan sehingga benda kerja terbentuk sesuai yang diinginkan. Gambar 3.3. Mesin sekrap b. Mesin las Mesin las yang digunakan yaitu mesin las listrik Helvi. Kawat las yang digunakan yaitu RB 26 dengan arus yang digunakan 90 Amp.
24 Gambar 3.4. Las listrik Helvi c. Mesin bubut Dalam pembuatan punch digunakan mesin bubut untuk menghaluskan poros dan perataan permukaan. Pencekaman benda kerja dilakukan untuk membuat benda kerja center kemudian menentukan kedalaman pemakanan dengan mata pahat bubut. Gambar 3.5. Mesin bubut
25 d. Mesin bor Pembuatan lubang pada dies dibutuhkan mata bor dengan kualitas baik karena bahan yang akan diberi lubang sangat keras. Hasil pengeboran ini sangat mempengaruhi hasil penekukan pelat engsel pada saat ditekan. Gambar 3.6. Mesin bor listrik e. Jangka sorong Untuk pembuatan curling dies dibutuhkan alat ukur yang memenuhi standar agar dapat hasil pengukuran yang akurat. Jangka sorong dapat digunakan mengukur benda kerja baik celah maupun lubang agar dapat membuat benda kerja susuai desain yang diinginkan. Gambar 3.7. Jangka sorong
26 f. Mesin pres Untuk membuat pelat engsel mampu bentuk diperlukan penekanan dengan mesin pres, dimana mesin pres yang digunakan adalah mesin pres hidrolik. Dalam penggunaannya poros punch harus lurus dengan poros mesin pres. Gambar 3.8. Mesin pres hidrolik 2. Bahan Curling Dies Adapun bahan yang digunakan dalam pembuatan curling dies ini adalah sebagai berikut: a. Pelat baja tebal 4 cm Pelat baja ini digunakan sebagai dies atau cetakan dalam penekukan engsel. Pelat ini tergolong baja karbon tinggi dengan tipe AISI 1060. Pelat ini akan dilakukan penyekrapan dan pengeboran dalam bidang tertentu sehingga menjadi bentuk yang diinginkan.
27 Gambar 3.9. Pelat AISI 1060 b. Pelat engsel Engsel yang akan dilakukan penekukan terbuat dari baja AISI 1015 yaitu tergolong baja karbon rendah dengan tebal 1 mm. Gambar 3.10. Pelat AISI 1015 c. Pelat baja tebal 1,5 mm Pelat ini digunakan sebagai penekan yang langsung berinteraksi dengan engsel dan material pelat ini harus lebih keras dari pada material engsel yaitu tipe AISI 1045.
28 Gambar 3.11. Pelat AISI 1045 d. Pelat baja tebal 4 mm Pelat bersudut siku ini digunakan sebagai penahan pelat yang bersinggung dengan engsel. Pelat ini akan masuk celah cetakan engsel. Gambar 3.12. Pelat baja e. Poros diameter 4 cm Poros pejal adalah bagian paling atas curling dies dimana poros ini berinteraksi secara langsung dengan mesin pres hidrolik.
29 Gambar 3.13. Poros baja D. Peralatan pengujian Adapun alat yang digunakan dalam pengujian dimensi lingkaran engsel tipe butt adalah sebagai berikut : a. Profile projector Profile projector adalah perangkat pengukuran optikal yang memperbesar permukaan objek kerja yang diproyeksikan dalam skala linier atau sirkular. Profile projector memperbesar profil banda kerja ke dalam sebuah layar menggunakan tipe pencahayaan.
30 Gambar 3.14. Profile projector b. Lensa projector Lensa ini berfungsi sebagai alat pembesaran benda kerja sesuai dengan tingkat kemampuan pembesaran lensa tersebut. Lensa memperbesar profil benda kerja ke dalam sebuah layar. Gambar 3.15 Lensa projector
31 c. Plastik mal transparan Plastik ini dibuat tanda melingkar dengan perbandingan skala 1:20 kali pembesaran benda kerja. Gambar 3.16. Plastik mal transparan E. Prosedur Penelitian Adapun prosedur penelitian yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Desain dengan solidwork Sketsa 2D adalah hal yang paling fundamental dari sebuah model 3D. Setiap sketsa yang dibuat memiliki karakteristik yang berbeda, baik itu dari segi bentuk, ukuran, dan orientasinya. Pembuatan sebuah sketsa dalam aplikasi software SolidWorks dapat menggunakan tiga bidang (plane) utama yaitu bidang depan (Front), atas (Top), dan kanan (Right).
32 Selanjutnya akan dijelaskan langkah langkah pembuatan sketsa 2D di SolidWorks yaitu sebagai berikut : a. Membuka sebuah dokumen Part baru Klik new document pada toolbar SolidWork maka akan muncul sebuah dokumen baru SolidWork seperti terlihat pada gambar 3.17. Selanjutnya pilih icon part dan klik OK atau bisa juga dengan mengklik dua kali icon part. Gambar 3.17. Dokumen baru SolidWorks b. Memulai sketsa Klik Insert > Sketch, atau klik icon Sketch dari Sketch Command Manager, maka akan muncul default plane (Front, Top, dan Right) pada Graphic area seperti terlihat pada gambar 3.18. Selain itu juga akan muncul pesan yang menuntun user dalam memilih plane. Gambar 3.18. Default plane pada graphic area SolidWorks
33 c. Memilih bidang kerja (work plane) Pilih salah satu plane yang tersedia seperti yang dijelaskan pada gambar 3.18. Untuk memilih sebuah plane, user cukup mengklik plane yang diinginkan. d. Membuat sketsa Memilih salah satu tool yang sesuai dengan yang kita butuhkan untuk membuat model yang akan kita buat. Adapun tool yang tersedia seperti yang terlihat pada gambar 3.19 berikut ini. Gambar 3.19. Macam macam tools Kemudian menggambar sketsa yang akan kita buat sesuai dengan dimensi yang telah kita tentukan sebelumnya. Setelah menyelesaikan sketsa 2D, selanjutnya lanjut ke tahap yang lebih dalam lagi yaitu pemodelan part dasar (3D). Base Feature adalah fitur yang pertama kali digunakan saat membuat part. Untuk membuat fitur ini digunakan fitur Extruded Boss. Kemudian menggunakan fitur fitur yang lain sesuai dengan model yang kita ingin buat. Proses assembling digunakan ketika model yang kita buat membutuhkan lebih dari satu part. Proses ini dimulai dengan mengklik assembly pada saat membuka part baru.
34 2. Simulasi menggunakan Deform 3D Setelah desain curling dies dibuat dengan menggunakan program solidworks kemudian hasil perancangan disimulasikan dengan software Deform 3D. Pada deform akan memprediksi aliran material dalam operasi pembentukan engsel tipe butt dalam desain cetakan yang sebelumnya di desain dengan solidworks. Pada proses penekukan menggunakan aplikasi berbasis 3D. inter object friction yang menggunakan tipe Shear friction sebesar 0.12, meshing benda kerja diasumsikan sebanyak 5000 elemen dan juga movement top dies sebesar 1 mm/sec. Gambar 3.20. Inter Object Friction Setelah memasukan desain punch, dies dan workpiece kedalam program deform selanjutnya seting penempatan masing-masing objek seperti engsel dimasukan dalam cetakan dan punch ditempatkan pada atas cetakan yang memungkinkan punch bergerak menekan dalam celah cetakan. Dalam simulasi dimasukan bahan material objek yaitu punch AISI 1045, dies AISI 1060, workpiece AISI 1015. Setelah itu seting movement
35 untuk pergerakan punch kebawah yaitu 26 mm, menjalankan simulasi dan dapat diketahui pergerakan punch dalam menekan pelat engsel. Gambar 3.21. Meshing 3. Pembuatan punch dan dies penekukan pelat engsel a. Proses dan tahapan yang dilakukan dalam pembuatan punch yaitu: 1. Menyiapkan pelat baja AISI 1045 ukuran 100 mm x 26 mm yang akan dijadikan sebagai pelat yang berinteraksi langsung terhadap engsel pada saat penekanan. 2. Menyiapkan pelat 5 mm ukuran 100 mm x 180 mm 3. Poros pejal dengan diameter 40 mm panjang 100 mm 4. Menggabungkan pelat pertama dan kedua tegak lurus membentuk sudut 90 0 dan mengelas antara pelat tersebut 5. Mengelas poros pejal diatas pelat kedua dengan tegak lurus agar poros mesin pres bisa menempel lurus saat penekanan.
36 b. Adapun proses dan tahapan yang dilakukan dalam pembuatan dies yaitu: 1. Menyiapkan pelat baja AISI 1060 dengan ukuran 100 mm x 90 mm x 40 mm x 2. 2. Melakukan perlakuan panas pelat AISI 1060 dengan pendinginan secara berangsur-angsur dengan media udara 3. Menyekrap satu sisi pelat dengan kedalaman makan 2 mm dengan luas bidang 100 mm x 52 mm 4. Menggabungkan kedua pelat dengan las listrik 5. Mengebor pada titik yang telah ditentukan dengan diameter bor 10 mm 6. finishing 4. Prosedur pengujian curling dies dengan mesin pres Pengujian curling dies dilakukan di bengkel Montecarlo dengan menggunakan mesin pres dengan kapasitas tekanan maksimal 600 kg/cm. Mesin pres di seting jarak ketinggian antara poros mesin pres dan alas dasar mesin pres. Sebelum pengujian, celah pada dies dilumasi oli dengan tujuan meminimalisir gesekan saat benda kerja ditekan. Setelah itu penekan di seting sedemikian rupa sehingga lurus dengan poros mesin pres yang kemudian dimasukan engsel yang telah dilumasi oli kedalam dies atau cetakan dan dilakukan penekanan secara konstan sampai engsel melingkar sesuai dengan yang diinginkan. Membuka katup pada mesin pres agar tekanan menjadi bebas. Setelah engsel di tekuk melingkar kemudian lepas engsel dari cetakan melalui celah samping cetakan.
37 5. Prosedur pengukuran dimensi lingkaran engsel Dimensi lingkaran engsel dapat di ukur menggunakan profile projector dengan tujuan untuk melihat penyimpangan yang terjadi pada engsel yang telah dibentuk melingkar dengan cetakan. Untuk pengukuran dimensi lingkaran perlu disiapkan plastik mal berbentuk lingkaran dengan ukuran 20 kali lebih besar dari ukuran sebenarnya. Setelah memasang mal pada layar kemudian hidupkan lampu projector untuk menyinari engsel yang telah dipasang pada meja profile projector. Menyeting titik nol benda kerja terhadap garis lingkaran mal pada layar, kemudian menekan tombol zero untuk kalibrasi garis layar pada titik nol. Menentukan titik benda kerja yang akan di ukur keakuratannya dengan lingkaran pada mal yaitu 12 titik tanda daerah pada benda kerja yang akan dianalisa. Dalam pengukuran gerak sumbu x dan y diatur pada putaran pengatur gerak sumbu.
38 D. Diagram Alir Penelitian Mulai Pengumpulan data proses bending dan materi engsel tipe Butt Merancang desain curling dies engsel tipe Butt menggunakan SolidWorks Mensimulasikan dengan Deform Ya Tidak Pembuatan curling dies engsel tipe Butt Analisa hasil dan pembahasan Kesimpulan Selesai 3.22. Diagram alir penelitian