TUGAS AKHIR ANALISA KEMAMPUAN TARIK PLAT TAILOR WELDED BLANKS DENGAN KETEBALAN 0,7 MM DAN 1,5 MM MENGGUNAKAN LAS SHIELDED METAL ARC WELDING PADA PROSES CUP DRAWING Disusun Sebagai Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun oleh: ANGGA PRIHATMAJA NIM : D200 11 0010 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2016
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Saya menyatakan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul ANALISA KEMAMPUAN TARIK PLAT TWB DENGAN KETEBALAN 0,7 MM DAN 1,5 MM MENGGUNAKAN LAS SMAW PADA PROSES CUP DRAWING yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh gelar sarjana S1 pada jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta. Sejauh saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan dilingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun, kecuali sebagian sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana mestinya. Surakarta, Februari 2016 Yang Menyatakan Angga Prihatmaja ii
iii
iv
v
HALAMAN MOTTO Sesungguhnya orang yang menunjukan kebaikan akan mendapat pahala sama dengan orang yang melakukannya (HR. Tirmidzi) Raihlah ilmu,dan untuk meraih ilmu belajarlah untuk tenang dan sabar (Khalifa Umar) Karena sesungguhnya allah akan mendatangkan kemudahan setelah kita ditimpa kesusahan (QS Al-insyiroh ayat 5-6) vi
ANALISA KEMAMPUAN TARIK PLAT TAILOR WELDED BLANKS DENGAN KETEBALAN 0,7 MM DAN 1,5 MM DENGAN MENGGUNAKAN LAS SMAW PADA PROSES CUP DRAWING Angga Prihatmaja Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura Email : anggaprihatmaja@gmail.com ABSTRAKSI Pengujian ini dilakukan untuk mengembangkan sistem teknologi tailor welded blanks pada sambungan beda ketebalan plat. Diharapkan metode ini lebih efektif dalam waktu proses serta produksi secara masal. Tujuan dari pengujian ini untuk mengetahui hasil kekuatan tarik optimum pada variasi sudut lajur pengelasan SMAW. Selain itu untuk mengetahui kemungkinan kerusakan dan cacat pada las yang terjadi sesudah dilakukan proses cup drawing. Pada penelitian ini, metode yang digunakan untuk proses pengujian adalah uji tarik dan uji cup drawing. Plat yang digunakan yaitu dengan ketebalan 0,7 mm dan 1,5 mm. Sambungan yang diuji meliputi lajur sudut pengelasan 0⁰, 45⁰,dan 90⁰. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, penulis telah mendapatkan hasilpengujian.pada variasi sudut sambungan pengelasan 0⁰ didapatkan kekuatan tarik tertinggi sebesar 14,4 N/mm 2 yaitu pada variasi tebal plat 1,5 mm dengan 1,5 mm, sedangkan pada variasi sudut sambungan pengelasan 45⁰ didapatkan kekuatan tarik tertinggi sebesar 13,5 N/mm² yaitu pada variasi tebal plat 1,5 mm dengan 1,5 mm, dan pada variasi sudut sambungan pengelasan 90⁰ didapatkan kekuatan tarik tertinggi sebesar 28,6 N/mm² yaitu pada variasi tebal plat 1,5 mm dengan 1,5 mm. Dari ketiga variasi sambungan tersebut tidak ada yang mengalami patah sambungan las pada saat pengujian cup drawing. Maka dari itu hasil sambungan terbesar didapatkan pada sambungan lajur sudut las 90⁰, dan sambungan terkecil didapatkan pada sambungan lajur sudut las 45⁰. Kata kunci : Las SMAW, Tailor Welded Blanks, Cup Drawing. vii
THE ANALYSIS OF THE TENSILE STRENGTH OF TAILOR WELDED BLANKS PLATE WITH THE THICKNESS OF 0,7 MM AND 1,5 MM BY USING SMAW WELDING ON THE CUP DRAWING PROCESS Angga Prihatmaja Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura Email : anggaprihatmaja@gmail.com ABSTRACT This test was conducted to develop a tailor welded blanks technology system on the joint of different thicknesses of the plates. It is expected to be more effective in the processing time as well as mass production. The purpose of this test is to find the optimum tensile strength results in the variation of the angle of SMAW welding lines. In addition, it is to find the possibility of damages and defects in the weld that occur after the cup drawing process. The method used in the testing process was the tensile and drawing cup tests. The plates used were with a thickness of 0.7 mm and 1.5 mm. The tested joint included the 0⁰, 45⁰, and 90⁰ welding angles. Based on the research, the researcher obtained the results. In the 0⁰ angle variation of joint welding, the highest tensile strength is 14,4 N / mm2 which is on the variation of plate thickness of 1,5 mm by 1,5 mm, while in the 45⁰ angle variation of joint welding, the highest tensile strength is 13,5 N / mm² which is on the variation of plate thickness of 1,5 mm by 1,5 mm, and in the 90⁰ angle variation of joint welding, the highest tensile strength is 28,6 N / mm² which is on the variation of plate thickness of 1,5 mm by 1,5 mm. From those three variations of the joint, there is none experiencing a break on the joint of the welding during the cup drawing test. Thus, the biggest joint result is obtained at the 90⁰ welding angle, and the smallest joint result is obtained at the 45⁰ welding angle. Keywords : SMAW welding, Tailor Welded Blanks, Cup Drawing. vii
HALAMAN PERSEMBAHAN Dengan rasa syukur kehadirat Allah SWT, beserta Rasulnya. Alhamdulillah kami selalu bersyukur atas kemampuan sederhana yang kami miliki. Rasa bangga, haru, serta bahagia yang mendalam setelah melewati berbagai cobaan, halangan maupun rintangan dalam perjuangan yang panjang, saya persembahkan tugas akhir ini kepada : 1. Bapak, Ibu, Kakak dan Adik saya tercinta yang selalu mendoakan, memberi dukungan baik secara materi dan sepiritual, atas motivasi serta tenaga beliau yang tersalur dan terasa sampai saat ini telah menghantarkan saya menjadi seorang sarjana Teknik Mesin. 2. Adiku Qomaroh tercinta yang tak henti-hentinya selalu memberi dorongan untuk semangat melanjutkan hidup. 3. Aji Gun, Aji komeng, Dwi, Edi Nugo, Endri, Fiqri, Ferdian, Herlambang, Nova selaku teman seperjuangan di tugas akhir. 4. Andi, Wakhid, Harjo, dan Exno, selaku saudaraku dari Pekalongan yang banyak memberi diskusi dan semangat. 5. Semua saudaraku terhebat dan tangguh sehidup seperjuangan di angkatan 2011 teknik mesin UMS surakarta tercinta ini. 6. Keluarga Asisten Laboratorium Teknik Mesin UMS, Keluarga Unit Produksi, dan CV Mitra Mandiri. Terima kasih atas dukungan, kerjasama dan semangat kerja. viii
KATA PENGANTAR Syukur Alhamdulillah, saya panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat dan nikmat-nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat terselesaikan. Tugas akhir berjudul ANALISA KEMAMPUAN TARIK PLAT TWB DENGAN KETEBALAN 0,7 MM DAN 1,5 MM MENGGUNAKAN LAS SMAW PADA PROSES CUP DRAWING dapat terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini saya selaku penulis dengan segala hormat dan ketulusan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan sebesar besarnya kepada : 1. Bapak Ir. H. Sri Sunarjono, MT, Ph.D, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Bapak Tri Widodo Besar R., ST, MSc., Ph.D, selaku jurusan Teknik Mesin. 3. Bapak Agus Dwi Anggono, ST, M.Eng, Ph.D., selaku Dosen pembimbing I yang telah membimbing serta bersedia meluagkan waktunya untuk memberikan arahan dan penjelasan dalam penulisan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Ir. Pramuko Ilmu Purboputro, MT., selaku Dosen pembimbing II yang telah bersedia memberikan bimbingan dan arahan dalam penyusunan Tugas Akhir ini 5. Bapak Nur Muntaha A.N, ST., Pg.Dip., selaku Dosen penguji yang telah memberikan arahan dalam penyusunan Tugas Akhir ini. 6. Staf Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta yang membantu kelancaran Tugas Akhir. 7. Semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan terimakasih atas dukungannya. ix
Penulis menyadari bahwa laporan ini jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu kritik dan saran bersifat membangun dari pembaca akan penulis terima dengan senang hati dan penulis ucapkan banyak terima kasih. Semoga semua amal baik yang diberikan semua pihak kepada penulis akan mendapat balasan yang lebih baik dan sempurna dari Allah SWT. Surakarta, Februari 2016 Angga Prihatmaja x
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR... ii HALAMAN PERSETUJUAN... iii HALAMAN PENGESAHAN... iv LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR... v HALAMAN MOTTO... vi ABSTRAKSI...... vii HALAMAN PERSEMBAHAN... viii KATA PENGANTAR... ix DAFTAR ISI... xi DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR TABEL... xvi DAFTAR LAMPIRAN... xvii BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Perumusan Masalah... 5 1.3. Batasan Masalah... 5 1.4. Tujuan Penelitian... 6 1.5. Manfaat Penelitian... 7 1.6. Sistematika Penulisan... 7 xi
BAB II LANDASAN TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tinjaua Pustaka... 9 2.2. Landasan Teori... 11 2.2.1. Las Shielded Metal Arc Welding (SMAW)... 11 2.2.2. Cup Drawing... 14 2.2.3. Dies... 14 2.2.4. Clearance Cup Drawing... 18 2.2.5. Gaya Tekan Pada Proses Drawing... 18 2.2.6. Gaya Blank Holder... 20 2.3. Teori Elastisitas... 27 2.3.1. Tegangan... 27 2.3.2. Regangan... 28 2.3.3. Hubungan tegangan-regangan... 29 2.3.4. Deformasi elastis... 32 2.3.5. Deformasi plastis... 33 2.4. Teori Plastis... 33 BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Diagram Alir Penelitian... 35 3.2. Gambar Desain... 36 3.3. Bahan dan Alat... 37 3.3.1. Alat... 37 3.3.2. Bahan... 37 3.4. Pembuatan Dies dan punch... 38 3.5. Pembuatan Spesimen... 39 3.6. Pengujian Spesimen... 44 3.6.1. Pengujian Tarik... 44 3.6.2. Pengujian Cup drawing... 45 xii
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Penelitian... 47 4.1.1. Pengujian tarik... 47 4.1.2. Pengujian Cup Drawing... 57 4.2. Analisis hasil pengujian... 61 4.2.1. Analisis nilai pengujian tarik... 61 4.2.2. Analisis pengujian cup drawing... 61 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan... 63 5.2. Saran...... 64 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiii
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Proses cup drawing... 2 Gambar 1.2 Cacat kerutan (wrinkling)... 4 Gambar 2.1. panel bodi mobil... 10 Gambar 2.2. Mesin Las SMAW... 12 Gambar 2.3 Dies (cetakan)... 15 Gambar 2.4 Proses Penekanan Blank Holder... 16 Gambar 2.5 Susunan drawing punch, blank holder dan drawing ring.. 21 Gambar 2.6 Diagram tegangan regangan... 31 Gambar 3.1 Punch, Blank Holder, Dies... 36 Gambar 3.2 Proses pembuatan Dies... 38 Gambar 3.3 Mesin shearing... 39 Gambar 3.4 Hasil proses pemotongan... 40 Gambar 3.5 Proses penjepitan sebelum proses pengelasan... 41 Gambar 3.6 Hasil pengelasan... 41 Gambar 3.7 Dimensi standar ASTM tipe E 8... 42 Gambar 3.8 Spesimen Uji Tarik... 43 Gambar 3.9 Alat uji tarik... 43 Gambar 3.10 Hasil pembuatan spesimen uji cup drawing... 46 Gambar 3.11 Alat Uji cup drawing... 46 Gambar 4.1 Geometri spesimen Uji Tarik... 47 Gambar 4.2 Grafik uji tarik pada raw material plat 0,7 mm... 48 Gambar 4.3 Grafik uji tarik pada raw material plat 1,5 mm... 49 xiv
Gambar 4.4 Grafik uji tarik sambungan 0⁰ plat 0,7 mm dengan 0,7 mm... 50 Gambar 4.5 Grafik uji tarik sambungan 0⁰ plat 1,5 mm dengan 1,5 mm... 50 Gambar 4.6 Grafik uji tarik sambungan 0⁰ plat 0,7 mm dengan 1,5 mm... 51 Gambar 4.7 Grafik uji tarik sambungan 45⁰ plat 0,7 mm dengan 0,7 mm... 52 Gambar 4.8 Grafik uji tarik sambungan 45⁰ plat 1,5 mm dengan 1,5 mm... 52 Gambar 4.9 Grafik uji tarik sambungan 45⁰ plat 0,7 mm dengan 1,5 mm... 53 Gambar 4.10 Grafik uji tarik sambungan 90⁰ plat 0,7 mm dengan 0,7 mm... 54 Gambar 4.11 Grafik uji tarik sambungan 90⁰ plat 1,5 mm dengan 1,5 mm... 54 Gambar 4.12 Grafik uji tarik sambungan 90⁰ plat 0,7 mm dengan 1,5 mm... 55 Gambar 4.13 Hasil pengujian plat ketebalan 1,5 mm... 57 Gambar 4.14 Hasil pengujian plat ketebalan 0,7 mm... 58 Gambar 4.15 Hasil pengujian plat ketebalan 1,5 mm dan 0,7 mm... 58 Gambar 4.16 Hasil pengujian plat ketebalan 1,5 mm dan 1,5 mm... 59 Gambar 4.17 Hasil pengujian plat ketebalan 1,5 mm dan 1,5 mm... 60 xv
DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Level parameter... 17 Tabel 2.2 Limiting Drawing Ratio (β max) pada material... 18 Tabel 2.3 Correction value n = ƒ(βactual)... 19 Tabel 3.1 Ukuran dimensi standar ASTM tipe E 8... 42 Tabel 4.1 Ukuran Dimensi spesimen uji tarik... 47 Tabel 4.2 Hasil Data Pengujian Tarik raw material... 49 Tabel 4.3 Hasil Data hubungan antara tegangan rata-rata, regangan rata-rata dan modulus elastisitas pada pengujian tarik dengan variasi sambungan sudut pengelasan.... 56 Tabel 4.4 Hasil data kekuatan tekan mesin pres pada saat proses cup drawing... 60 xvi
DAFTAR LAMPIRAN 1. Hasil pengujian komposisi base metal. 2. Hasil grafik pengujian tarik. xvii