TUGAS AKHIR Pengaruh Blank Holder Force (BHF) Dan Koefisien Gesek Terhadap Cacat Wrinkling Pada Proses Cup Drawing.
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 : D200100125
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
November 2015
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
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
: AGUNG TRIANTO
NIM
: D200100125
Disetujui Pada
:
Hari
:................................
Tanggal
:................................
Pembimbing Utama
Pembimbing Pendamping
Agus Dwi Anggono, ST., M.Eng., Ph.D.
Nur Aklis, ST., M.Eng.
iii
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
: AGUNG TRIANTO
NIM
: D200100125
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
v
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
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 (plat
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
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: 2.352 Nm, 1.7652 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 1.453 Kgf and thickness of 0.11 mm, zinc
plate with ultimate load of 7.280 Kgf with thickness of 0.2
mm, aluminum plate (lead plate) with ultimate load of
8.898 Kgf with thickness of 0.3 mm and aluminum plate
(lead plat) with ultimate load of 10.528 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 10.528 Kgf,
thickness of 0.32 mm and black holder strength of 2.352
Nm. Meanwhile, the plate with ultimate load of 1.453 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
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
dapat terselesaikan atas dukungan
PADA PROSES CUP DRAWING
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
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
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
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL...........................................................................
i
PERNYATAAN KEASLIAN TOPIK TUGAS AKHIR .......................
ii
HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................
iii
HALAMAN PENGESAHAN .............................................................
iv
LEMBAR TUGAS AKHIR.................................................................
v
MOTTO ............. ...............................................................................
vi
ABSTRAKSI ..... ...............................................................................
vii
KATA PENGANTAR ........................................................................
ix
DAFTAR ISI ..... ...............................................................................
xii
DAFTAR GAMBAR .........................................................................
xv
DAFTAR TABEL .............................................................................
xviii
DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................
xix
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah ................................................
1
1.3. Manfaat Penelitian ........................................................
4
1.2. Tujuan Penelitian ..........................................................
1.4. Batasan Masalah ..........................................................
1.5. Sistematika Penulisan Laporan .....................................
3
4
5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tinjauan Pustaka ..........................................................
8
2.2. Landasan Teori .............................................................
12
xii
2.2.1. Pengertian Deep Drawing ...................................
12
2.2.2. Jarak Celah (Clearance) Pada Deep Drawing ....
15
2.2.3. Gaya Tekan Pada Proses Drawing (Drawing Force) 15
2.2.4. Gaya Blank Holder ..............................................
17
2.3. Variable Deep Drawing .................................................
19
2.4. Teori Elastisitas dan Plastisitas Plat ..............................
24
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Metode Penelitian .........................................................
33
3.2. Studi Lapangan dan Studi Literatur ...............................
33
3.3. Gambar Desain .............................................................
35
3.4. Proses Pembuatan Dies, Punch dan Blank Holder .......
36
3.5. Pengujian Tarik Material ...............................................
36
3.6. Persiapan Bahan ...........................................................
37
3.6.1. Alat ......................................................................
37
3.6.2. Bahan ..................................................................
38
3.7. Pembuatan Spesimen ...................................................
38
3.8. Variasi Blank Holder ......................................................
39
3.9. Pengujian Cup Drawing .................................................
39
3.10.Hasil ..............................................................................
41
3.11.Analisa dan Pembahasan .............................................
41
3.12.Kesimpuan ....................................................................
41
xiii
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Uji Tarik Material ..................................................
42
4.2. Hasil Pengujian Cup Drawing Tanpa Pelumasan ..........
46
4.3. Hasil pengujian Cup Drawing Dengan Pelumasan ........
52
4.4. Pembahasan Hasil Pengujian Cup Drawing ..................
58
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan ...................................................................
67
5.2. Saran ..............................................................................
68
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Proses Cup Drawing ....................................................
1
Gambar 2.1. Kurva Blank Holder Force ............................................
8
Gambar 1.2. Cacat Kerutan (Wrinkling) ............................................
3
Gambar 2.2. Cup Drawing dengan BHF 1700 N...............................
10
pada dinding cylinder cup............................................
13
Gambar 2.3. Pembentukan cylinder cup, penyebaran gaya drawing
Gambar 2.4. Tahap Proses deep drawing untuk cylinder cup ..........
13
cylinder cup pada proses deep drawing ......................
14
dan drawing ring ..........................................................
19
Gambar 2.8. Garis Modulus ..............................................................
31
Gambar 2.5. Proses penekanan blank holder dalam pembentukan
Gambar 2.6. Susunan dari drawing punch, blank holder
Gambar 2.7. Diagram Tegangan-Regangan.....................................
30
Gambar 2.9. Jenis kurva tegangan-regangan...................................
32
Gambar 3.2. Desain Punch, Blank Holder dan Dies .........................
35
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian.................................................
34
Gambar 3.3. Proses Machining.........................................................
36
Gambar 3.5. Satu Set Dies ...............................................................
37
Gambar 3.4. Alat Press Laboratorium Teknik Mesin UMS................
Gambar 3.6. Kunci Momen Modifikasi ..............................................
Gambar 4.1. Grafik tegangan-regangan hasil uji tarik alumunium
37
39
dengan ketebalan material 0,11 mm ...........................
42
dengan ketebalan material 0,20 mm ...........................
43
(plat timah) dengan ketebalan material 0,30 mm.........
43
(plat timah) dengan ketebalan material 0,32 mm.........
44
Gambar 4.2. Grafik tegangan-regangan hasil uji tarik seng
Gambar 4.3. Grafik tegangan-regangan hasil uji tarik alumunium
Gambar 4.4. Grafik tegangan-regangan hasil uji tarik alumunium
Gambar 4.5. Grafik tegangan vs regangan hasil uji tarik material.....
xv
45
Gambar 4.6. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan
Dengan BHF 2,352 Nm material P01 ..........................
46
Dengan BHF 2,352 Nm material P02 ..........................
46
Dengan BHF 2,352 Nm material P04 ..........................
47
Dengan BHF 2,352 Nm material P03 ..........................
47
Dengan BHF 1,7652 Nm material P01 ........................
48
Dengan BHF 1,7652 Nm material P02 ........................
48
Dengan BHF 1,7652 Nm material P04 ........................
49
Dengan BHF 1,7652 Nm material P03 ........................
49
Dengan BHF 0,12 Nm material P01 ............................
50
Dengan BHF 1,7652 Nm material P02 ........................
50
Dengan BHF 1,7652 Nm material P04 ........................
51
Dengan BHF 1,7652 Nm material P03 ........................
51
Dengan BHF 2,352 Nm material P01 ..........................
52
Dengan BHF 2,352 Nm material P02 ..........................
52
Dengan BHF 2,352 Nm material P04 ..........................
53
Gambar 4.7. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan
Gambar 4.8. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan
Gambar 4.9. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan
Gambar 4.10. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan
Gambar 4.11. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan
Gambar 4.12. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan
Gambar 4.13. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan
Gambar 4.14. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan
Gambar 4.15. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan
Gambar 4.16. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan
Gambar 4.17. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan
Gambar 4.18. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan
Gambar 4.19. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan
Gambar 4.20. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan
Gambar 4.21. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan
xvi
Dengan BHF 2,352 Nm material P03 ..........................
53
Dengan BHF 1,7652 Nm material P01 ........................
54
Dengan BHF 1,7652 Nm material P02 ........................
54
Dengan BHF 1,7652 Nm material P04 ........................
55
Dengan BHF 1,7652 Nm material P03 ........................
55
Dengan BHF 0,12 Nm material P01 ............................
56
Dengan BHF 1,7652 Nm material P02 ........................
56
Dengan BHF 1,7652 Nm material P04 ........................
57
Dengan BHF 1,7652 Nm material P03 ........................
57
tanpa pelumasan dengan BHF 2,352 Nm per baut .....
62
tanpa pelumasan dengan BHF 1,7652 Nm per baut ...
62
tanpa pelumasan dengan BHF 0,12 Nm per baut .......
63
dengan pelumasan dengan BHF 2,352 Nm per baut ..
63
tanpa pelumasan dengan BHF 1,7652 Nm per baut ...
64
tanpa pelumasan dengan BHF 0,12 Nm per baut .......
64
Gambar 4.22. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan
Gambar 4.23. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan
Gambar 4.24. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan
Gambar 4.25. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan
Gambar 4.26. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan
Gambar 4.27. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan
Gambar 4.28. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan
Gambar 4.29. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan
Gambar 4.30. Grafik distribusi cacat wrinkling setiap blank
Gambar 4.31. Grafik distribusi cacat wrinkling setiap blank
Gambar 4.32. Grafik distribusi cacat wrinkling setiap blank
Gmabar 4.33. Grafik distribusi cacat wrinkling setiap blank
Gambar 4.34. Grafik distribusi cacat wrinkling setiap blank
Gamabar 4.35. Grafik distribusi cacat wrinkling setiap blank
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Level Parameter Optimalisasi BHF .................................
9
Tabel 2.3. Correction Value n ...........................................................
17
Tabel 2.2. Limiting Drawing Ratio pada material ..............................
Tabel 4.1. Kedalam cacat kerut (wrinkling) tanpa pelumasan...........
Tabel 4.2. Kedalam cacat kerut (wrinkling) dengan pelumasan........
xviii
15
60
61
DAFTAR LAMPIRAN
-
Benchmark 4
ASTM E08
Wrinkling During Cup Drawing
xix
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 : D200100125
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
November 2015
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
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
: AGUNG TRIANTO
NIM
: D200100125
Disetujui Pada
:
Hari
:................................
Tanggal
:................................
Pembimbing Utama
Pembimbing Pendamping
Agus Dwi Anggono, ST., M.Eng., Ph.D.
Nur Aklis, ST., M.Eng.
iii
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
: AGUNG TRIANTO
NIM
: D200100125
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
v
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
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 (plat
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
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: 2.352 Nm, 1.7652 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 1.453 Kgf and thickness of 0.11 mm, zinc
plate with ultimate load of 7.280 Kgf with thickness of 0.2
mm, aluminum plate (lead plate) with ultimate load of
8.898 Kgf with thickness of 0.3 mm and aluminum plate
(lead plat) with ultimate load of 10.528 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 10.528 Kgf,
thickness of 0.32 mm and black holder strength of 2.352
Nm. Meanwhile, the plate with ultimate load of 1.453 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
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
dapat terselesaikan atas dukungan
PADA PROSES CUP DRAWING
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
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
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
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL...........................................................................
i
PERNYATAAN KEASLIAN TOPIK TUGAS AKHIR .......................
ii
HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................
iii
HALAMAN PENGESAHAN .............................................................
iv
LEMBAR TUGAS AKHIR.................................................................
v
MOTTO ............. ...............................................................................
vi
ABSTRAKSI ..... ...............................................................................
vii
KATA PENGANTAR ........................................................................
ix
DAFTAR ISI ..... ...............................................................................
xii
DAFTAR GAMBAR .........................................................................
xv
DAFTAR TABEL .............................................................................
xviii
DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................
xix
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah ................................................
1
1.3. Manfaat Penelitian ........................................................
4
1.2. Tujuan Penelitian ..........................................................
1.4. Batasan Masalah ..........................................................
1.5. Sistematika Penulisan Laporan .....................................
3
4
5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tinjauan Pustaka ..........................................................
8
2.2. Landasan Teori .............................................................
12
xii
2.2.1. Pengertian Deep Drawing ...................................
12
2.2.2. Jarak Celah (Clearance) Pada Deep Drawing ....
15
2.2.3. Gaya Tekan Pada Proses Drawing (Drawing Force) 15
2.2.4. Gaya Blank Holder ..............................................
17
2.3. Variable Deep Drawing .................................................
19
2.4. Teori Elastisitas dan Plastisitas Plat ..............................
24
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Metode Penelitian .........................................................
33
3.2. Studi Lapangan dan Studi Literatur ...............................
33
3.3. Gambar Desain .............................................................
35
3.4. Proses Pembuatan Dies, Punch dan Blank Holder .......
36
3.5. Pengujian Tarik Material ...............................................
36
3.6. Persiapan Bahan ...........................................................
37
3.6.1. Alat ......................................................................
37
3.6.2. Bahan ..................................................................
38
3.7. Pembuatan Spesimen ...................................................
38
3.8. Variasi Blank Holder ......................................................
39
3.9. Pengujian Cup Drawing .................................................
39
3.10.Hasil ..............................................................................
41
3.11.Analisa dan Pembahasan .............................................
41
3.12.Kesimpuan ....................................................................
41
xiii
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Uji Tarik Material ..................................................
42
4.2. Hasil Pengujian Cup Drawing Tanpa Pelumasan ..........
46
4.3. Hasil pengujian Cup Drawing Dengan Pelumasan ........
52
4.4. Pembahasan Hasil Pengujian Cup Drawing ..................
58
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan ...................................................................
67
5.2. Saran ..............................................................................
68
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Proses Cup Drawing ....................................................
1
Gambar 2.1. Kurva Blank Holder Force ............................................
8
Gambar 1.2. Cacat Kerutan (Wrinkling) ............................................
3
Gambar 2.2. Cup Drawing dengan BHF 1700 N...............................
10
pada dinding cylinder cup............................................
13
Gambar 2.3. Pembentukan cylinder cup, penyebaran gaya drawing
Gambar 2.4. Tahap Proses deep drawing untuk cylinder cup ..........
13
cylinder cup pada proses deep drawing ......................
14
dan drawing ring ..........................................................
19
Gambar 2.8. Garis Modulus ..............................................................
31
Gambar 2.5. Proses penekanan blank holder dalam pembentukan
Gambar 2.6. Susunan dari drawing punch, blank holder
Gambar 2.7. Diagram Tegangan-Regangan.....................................
30
Gambar 2.9. Jenis kurva tegangan-regangan...................................
32
Gambar 3.2. Desain Punch, Blank Holder dan Dies .........................
35
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian.................................................
34
Gambar 3.3. Proses Machining.........................................................
36
Gambar 3.5. Satu Set Dies ...............................................................
37
Gambar 3.4. Alat Press Laboratorium Teknik Mesin UMS................
Gambar 3.6. Kunci Momen Modifikasi ..............................................
Gambar 4.1. Grafik tegangan-regangan hasil uji tarik alumunium
37
39
dengan ketebalan material 0,11 mm ...........................
42
dengan ketebalan material 0,20 mm ...........................
43
(plat timah) dengan ketebalan material 0,30 mm.........
43
(plat timah) dengan ketebalan material 0,32 mm.........
44
Gambar 4.2. Grafik tegangan-regangan hasil uji tarik seng
Gambar 4.3. Grafik tegangan-regangan hasil uji tarik alumunium
Gambar 4.4. Grafik tegangan-regangan hasil uji tarik alumunium
Gambar 4.5. Grafik tegangan vs regangan hasil uji tarik material.....
xv
45
Gambar 4.6. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan
Dengan BHF 2,352 Nm material P01 ..........................
46
Dengan BHF 2,352 Nm material P02 ..........................
46
Dengan BHF 2,352 Nm material P04 ..........................
47
Dengan BHF 2,352 Nm material P03 ..........................
47
Dengan BHF 1,7652 Nm material P01 ........................
48
Dengan BHF 1,7652 Nm material P02 ........................
48
Dengan BHF 1,7652 Nm material P04 ........................
49
Dengan BHF 1,7652 Nm material P03 ........................
49
Dengan BHF 0,12 Nm material P01 ............................
50
Dengan BHF 1,7652 Nm material P02 ........................
50
Dengan BHF 1,7652 Nm material P04 ........................
51
Dengan BHF 1,7652 Nm material P03 ........................
51
Dengan BHF 2,352 Nm material P01 ..........................
52
Dengan BHF 2,352 Nm material P02 ..........................
52
Dengan BHF 2,352 Nm material P04 ..........................
53
Gambar 4.7. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan
Gambar 4.8. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan
Gambar 4.9. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan
Gambar 4.10. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan
Gambar 4.11. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan
Gambar 4.12. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan
Gambar 4.13. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan
Gambar 4.14. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan
Gambar 4.15. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan
Gambar 4.16. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan
Gambar 4.17. Hasil pengujian cup drawing tanpa pelumasan
Gambar 4.18. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan
Gambar 4.19. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan
Gambar 4.20. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan
Gambar 4.21. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan
xvi
Dengan BHF 2,352 Nm material P03 ..........................
53
Dengan BHF 1,7652 Nm material P01 ........................
54
Dengan BHF 1,7652 Nm material P02 ........................
54
Dengan BHF 1,7652 Nm material P04 ........................
55
Dengan BHF 1,7652 Nm material P03 ........................
55
Dengan BHF 0,12 Nm material P01 ............................
56
Dengan BHF 1,7652 Nm material P02 ........................
56
Dengan BHF 1,7652 Nm material P04 ........................
57
Dengan BHF 1,7652 Nm material P03 ........................
57
tanpa pelumasan dengan BHF 2,352 Nm per baut .....
62
tanpa pelumasan dengan BHF 1,7652 Nm per baut ...
62
tanpa pelumasan dengan BHF 0,12 Nm per baut .......
63
dengan pelumasan dengan BHF 2,352 Nm per baut ..
63
tanpa pelumasan dengan BHF 1,7652 Nm per baut ...
64
tanpa pelumasan dengan BHF 0,12 Nm per baut .......
64
Gambar 4.22. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan
Gambar 4.23. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan
Gambar 4.24. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan
Gambar 4.25. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan
Gambar 4.26. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan
Gambar 4.27. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan
Gambar 4.28. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan
Gambar 4.29. Hasil pengujian cup drawing dengan pelumasan
Gambar 4.30. Grafik distribusi cacat wrinkling setiap blank
Gambar 4.31. Grafik distribusi cacat wrinkling setiap blank
Gambar 4.32. Grafik distribusi cacat wrinkling setiap blank
Gmabar 4.33. Grafik distribusi cacat wrinkling setiap blank
Gambar 4.34. Grafik distribusi cacat wrinkling setiap blank
Gamabar 4.35. Grafik distribusi cacat wrinkling setiap blank
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Level Parameter Optimalisasi BHF .................................
9
Tabel 2.3. Correction Value n ...........................................................
17
Tabel 2.2. Limiting Drawing Ratio pada material ..............................
Tabel 4.1. Kedalam cacat kerut (wrinkling) tanpa pelumasan...........
Tabel 4.2. Kedalam cacat kerut (wrinkling) dengan pelumasan........
xviii
15
60
61
DAFTAR LAMPIRAN
-
Benchmark 4
ASTM E08
Wrinkling During Cup Drawing
xix