Blank holder METODE PENELITIAN DAN PROSES SIMULASI

3.3.1.3. Property Modul ABAQUSCAE

Modul yang telah dibuat selanjutnya diberi property agar bisa dianalisis oleh solver ABAQUS. Dalam memasukkan property material kedalam model yang telah dibuat harus cermat dan teliti karena bisa jadi ada bagian yang lupa didefinisikan. Kegagalan dalam proses running terhadap benda uji yang telah dibuat salah satunya karena lupa memberikan definisi material, section material dan assign section material yang akan diuji. Pilih modul property kemudian klik Create Material dari kotak dialog Edit material lakukan proses memasukkan data material benda yang akan dianalisis. Untuk simulasi ini material benda uji adalah aluminium, steel didalam material options. Masukkan density, sifat elastis dan sifat plastis karena plat akan mengalami deformasi disepanjang bidang kontak rangka dengan dies, blank holder dan punch yang memungkinkan terjadi deformasi plastis. Plat ini mempunyai ketebalan 0.5 mm, dengan type material 3D Deformable. Berikut langkah-langkahnya : 1. Double klik material, dan ketik nama RST14 pada kotak name 2. Klik general, klik density, masukkan 7850 kgm 3 3. Klik mechanical, klik elastic, masukkan 3.3496E+010 pada kotak young’s modulus dan 0.3 pada kotak poisson’s ratio 4. Klik plasticity, klik plastic, isikan besarnya nilai plastisitasnya sesuai tabel berikut : Tabel 3.1. Nilai plastisitas material stainless steel RST 14 Yield Stress Plastic Strain 333300000 357280000 0.004222383 370260000 0.008748893 394625000 0.012911487 407880000 0.017381962 421245000 0.021825588 434720000 0.026242592 448305000 0.030633198 462000000 0.034997626 470002500 0.039509323 478060000 0.043996915 492030000 0.048285746 500225000 0.052724942 508475000 0.05714066 516780000 0.061533102 525140000 0.065902469 531920000 0.070297768 536002500 0.074752556 553052500 0.083334518 561660000 0.08759223 567535000 0.091911228 572320000 0.096242657 577125000 0.100553559 581950000 0.10484411 586795000 0.109114486 591660000 0.113364858 596545000 0.117595396 604900000 0.121703271 604642500 0.12604936 618032500 0.134270358 620685000 0.138473833 623337500 0.142659044 619500000 0.147019899 620347500 0.151222934 622370000 0.155373087 622595000 0.159559248 622800000 0.163728499 622985000 0.167880986 623150000 0.172016853 619042500 0.176263196 617320000 0.180421401 611275000 0.184691854 608850000 0.188837575 604532500 0.19302327 598920000 0.197231235 575190000 0.20196382 548240000 0.203571275 480095000 0.206407921 5. Klik OK Gambar 3.9. Sifat density, elastis dan plastis material Stainless steel RST14 6. Double klik section, dan ketik nama RST14, pada kotak name dan pilih solid homogoneous, klik tombol continue dan pada edit section, thicknessnya berikan 0.0005m kemudian klik OK Gambar 3.10. Viewport create section RST14 7. Kembali ke modul part, pilih Blank RST14, klik tanda +, double klik section assignment dan pilih section RST14, blokpilih blank OK. Gambar 3.11. Hasil section assignments

3.3.1.4. Assembly Modul ABAQUSCAE

Modul assembly menyediakan menu untuk merakit beberapa bagian model menjadi satu kesatuan letak instance sehingga memudahkan kita untuk melakukan simulasi. Di dalam menyusun bagian-bagian benda menjadi sebuah model yang baik bisa dilakukan dengan cara manual tergantung dari keinginan kita dalam melakukan penyusunan karena hal ini tidak mempengaruhi proses analisis. 1. Double klik instance pada modul assembly, pilih Blank RST14, Punch, Holder, Dies kemudian klik OK 2. Klik translate instance, instance list untuk mengedit posisi part yang masih belum teratur. 3. Kemudian pemberian Referensi point pada Dies, Punch, Holder caranya pilih tool, kemudian pilih reference point. Gambar 3.12. Hasil assembly part Instance Dalam Assembly terdapat langkah-langkah yang penting yaitu proses penentuan sets. Sets adalah penentuan node atau element dan bagian yang berinteraksi selama proses simulasi. Dalam proses simulasi ini terdapat tujuh Sets. Pada modul assembly, double click set, isikan nama, pilih area set yang dipilih seperti keterangan berikut : 1. Rp-punch : Pilih referensi point dari Punch 2. Rp-holder : Pilih referensi point dari Blank Holder 3. Rp-dies : Pilih referensi point dari Dies 4. Punch : pilih seluruh Punch 5. Holder : Pilih seluruh Blank Holder 6. Dies : Pilih seluruh Dies 7. Blank tipis : Pilih seluruh Blank tipis Selain sets langkah lain dalam assembly adalah penentuan surface. Surface adalah penentuan bagian-bagian permukaan yang bergesekan selama proses simulasi. Dalam proses deep drawing ini terdapat sembilan surface. Double klik surface pada modul assembly, isikan nama dan sisi permukaan seperti keterangan berikut : 1. Atas Blank Tipis : Pilih bagian atas dari Blank tipis pilih warna brown 2. Bawah Blank Tipis : Pilih bagian bawah dari Blank tipis pilih warna brown 3. Dies : Pilih seluruh Dies kemudian pada pilih warna brown 4. Holder : Pilih bagian bawah dari Blank holder, pilih warna brown 5. Punch : Pilih seluruh bagian Punch, pilih warna brown Gambar 3.13. Viewport Create Surface Punch

3.3.1.5. Step Modul ABAQUSCAE

Modul Step digunakan untuk menentukan langkah yang akan dilalui selama proses simulasi. Dalam menentukan Step yang diinginkan maka harus mengetahui model dari benda yang diuji. Step yang dipilih tergantung dari berapa banyak proses yang dilakukan oleh model. Penelitian deep drawing ini mengambil step dynamic explicit dengan pertimbangan bahwa selama terjadi benturan, benda mengalami perilaku dinamik dengan menyerap energi kinetik yang menyebabkan terjadinya deformasi permanen. Berikut langkah-langkahnya : 1. Double klik pada Step, pilih dynamic Explicit. Ketik nama “Holder ke bawah”, Continue masukkan time period 0.000032 2. Seperti cara yang pertama, Step yang kedua yaitu ketik nama “Punch Dan Holder Dengan Gaya”, masukkan time period 0.002555 3. Diulangi lagi untuk step yang ketiga yaitu dengan nama “Punch Ke atas”, dengan time period 0.002555 Gambar 3.14. Viewport Time Period pada Step

3.3.1.6. Interaction Modul ABAQUSCAE

Modul interaction berfungsi untuk menentukan bidang kontak atau jenis interaksi yang dialami oleh model. Dalam interaction properties ditentukan besarnya koefisien gesek dari tiap bagian yang bergesekan. 1. Double klik pada modul interaction ketik nama Dies- blank dan pilih contact, continue. 2. pada edit contact property, pilih mechanical dan klik tangensial behavior dan pilih penalty friction formulation. 3. Masukkan 0.0015 pada friction koefisien, klik mechanical dan pilih normal behavior dan pilih hard contact pada pressure overclosure, OK Gambar 3.15. Modul interaction property 4. Hal yang sama untuk contact antara holder-blank berikan friction koefisien 0,01 untuk contact antara punch- blank berikan friction koefisien 0.144. 5. Double klik interaction, masukkan holder-atas blank tebal pada kotak nama stepnya dipilih “initial ”dan pilih surface- to surface contact explicit sebagai interaction type, continue. 6. Pada promp area pilih blank holder sebagai first surface dan atas blank tebal sebagai second surface, pada contact interaction property pilih holder-blank. 7. Diulangi lagi untuk interaksi antara holder dengan atas blank tipis, punch dengan atas blank tebal, punch dengan atas blank tipis, interaksi antara dies dengan bawah blank tebal, dan interaksi antara dies dengan bawah blank tipis dengan cara yang sama seperti diatas dengan menggunakan step “initial”. Gambar 3.16. Modul Interaction Selain itu, dapat juga memberikan constraint pada dies, punch dan blank holder yang akan ditabrakkan dengan jenis rigid body element. 1. Double klik constraint, berikan nama punch pada kotak name dan pilih rigid body, continue 2. Pada edit Constraint, klik none pada body element, klik tombol edit, pada promp area klik sets dan pilih punch, kemudian pada reference point, pilih edit, pada set pilih Rp-punch. 3. Diulangi lagi untuk constraint pada Dies, dan Blank Holder dengan cara yang sama seperti di atas setelah selesai klik OK Gambar 3.17. Menentukan constraint untuk punch, dies dan blank holder

3.3.1.7. Amplitudes modul ABAQUSCAE

Modul amplitudes dugunakan untuk mengatur frekuensi dan amplitudo pada saat simulasi. Berikut langkah-langkahnya : 1. Klik dua kali pada modul amplitudes pilih smooth step, continue 2. pada edit amplitudes pilih step time dan masukkan angka di bawah ini. Gambar 3.18. Modul amplitudes

3.3.1.8. Load Modul ABAQUSCAE

Modul load digunakan untuk menentukan jenis beban yang dikenakan pada model. 1. Klik dua kali pada modul load, berikan nama ”holder dengan gaya”, step dipilih holder ke bawah, pilih katagory mechanical dan pilih concentraced force,continue 2. Pada region selection pilih Rp-holder, continue. Pada dialog box edit load masukkan harga pada CF2 = -19600. dan pilih OK. Gambar 3.19. Modul load Selain itu pada modul load bisa untuk menentukan boundary conditions pada benda yang dianalisis.. Total boundary condition dalam simulasi ini sebanyak sepuluh boundary conditions. Tabel 3.2. Step boundary condition Nama BCS Step Type Region Boundary conditon BC 1 Initial Displacementrotation Rp- Holder UR1,UR2,UR3 BC 2 Initial Displacementrotation Rp- Holder U1, U2, U3 BC 3 Initial Displacementrotation Rp- Punch U1, U2, U3 BC 4 Initial Displacementrotation Rp- Punch UR1,UR2,UR3 BC 5 Initial Displacementrotation Rp-Dies U1, U2, U3 BC 6 Initial Displacementrotation Rp-Dies UR1,UR2,UR3 BC 7 holder kebawah Displacementrotation Rp- Holder U2 = -0.00032 BC 8 Punch holder dengan gaya Displacementrotation Rp- Punch U2 = - 0.04 BC 9 Punch keatas Displacementrotation Rp- Punch U2 = 0.04 BC 10 Punch keatas ENCASTRE Picked U1=U2=U3=UR 1=UR2=UR3=0 Gambar 3.20. Modul boundary condition

3.3.1.9. Mesh Modul ABAQUSCAE

Modul Mesh dipergunakan untuk mengontrol pembuatan mesh pada model. Jumlah node dan element bisa dikontrol dengan menggunakan mesh control, termasuk bentuk element mesh serta bagaimana penempatan jumlah nodenya. Mesh memegang peranan yang sangat penting dalam menentukan keakuratan analisis dan simulasi, karena jumlah atau node yang diberikan pada model akan mempengaruhi ketelitian hasil simulasi. Untuk mencapai hal ini biasanya bagian yang diteliti diberikan jumlah element yang lebih banyak daripada bagian yang diteliti. 1. Pada modul Mesh, pilih blank RST14 dan klik tanda +, double klik mesh. 2. Pada menu bar, pilih mesh dan pilih element type, dan ubah element library, diganti dengan explicit, pilih 3D stress, OK Gambar 3.21. Modul element type 3. Pada menu bar, klik seed dan pilih part dan masukkan 0.001 pada seed size. Gambar 3.22. Modul seed 4. Pada menu bar, klik Mesh dan pilih part, klik yes pada promp area. Gambar 3.23. Hasil Meshing Part 5. Diulangi lagi untuk blank holder, Punch dan Dies.

3.3.1.10. Job modul ABAQUSCAE

Modul Job berfungsi untuk mendeskripsikan model kemudian diserahkan kepada program ABAQUS untuk melakukan analisis numeric. Pada modul ini bisa dikontrol apakah simulasi yang dilakukan berhasil atau tidak, jika terjadi error message di dalam prompt area maka bisa kembali ke modul sebelumnya untuk memperbaiki kesalahan yang terjadi selama proses interasi numeric yang dilakukan oleh ABAQUS solver. Berikut langkah-langkahnya : 1. Double klik modul job, masukkan nama RST14 pada kotak name, continue, kemudian klik OK Gambar 3.24. Modul job 2. Klik kanan pada Job RST14 tadi dan klik submit. 3. Klik kanan pada Job RST14, dan pilih monitor untuk memonitor jalanya proses running.

3.3.1.11. Visualization Modul ABAQUSCAE

Modul Visualisasi berfungsi untuk menampilkan hasil simulasi yang dinyatakan berhasil di dalam ABAQUS Explicit dan ABAQUS Solver input file. Disini bisa dilihat tampilan model yang telah dibuat dalam bentuk animasi gerak. Pengamatan dapat dilakukan pada model meliputi daerah yang mengalami penyerapan energi yang tinggi, deformasi yang dialami benda uji. Gambar. 3.25. Visualisasi punch, blank holder, blank, dan dies

3.3.1.12. Visualisasi grafik

Dari modul Visualisasi dapat ditampilkan grafik yang menjadi acuan untuk melakukan analisis. Keluaran yang diinginkan bisa ditampilkan dalam bentuk grafik. Berikut cara menampilkan grafik hasil simulasi: 1. Pilih History output request, lalu klik kanan dan pilih Create. Gambar 3.26. Create History 2. Pada domain pilih set dan rp-punch. 3. Pada output variables, pilih displacementvelocity acceleration, U, translation and rotations, kemudian pilih U2. 4. Pilih forcesreactions, RF, reaction forces and moment, kemudian pilih RF2. 5. Ok Gambar 3.27. Edit History output request

3.3.1.13. Visualisasi video

Dari modul visualisasi dapat ditampilkan diimport ke dalam bentuk video dengan format AVI. Berikut cara mengubah file ke dalam bentuk video : 1. Dalam modul visualization , klik menu animate kemudian pilih save as. Gambar 3.28. save image animation 2. Tentukan nama file dan lokasi untuk menyimpan hasil animasi pada kotak file name. 3. Terakhir klik OK.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini akan dibahas hasil dari penelitian uji deep drawing yang menggunakan 4 jenis material yaitu RST14, RST13, kuningan Brass, dan aluminium. Penelitian dilakukan dengan metode elemen hingga yang menggunakan paket software Abaqus. Untuk mengetahui sifat plastisitas dari material tersebut, maka dilakukan uji tarik terlebih dahulu. Bagian pertama dari bab ini merupakan analisis terhadap sifat plastisitas yang diperoleh dari uji tarik. Bagian kedua merupakan analisis terhadap produk hasil simulasi deep drawing, terutama membahas pengaruh sifat plastisitas terhadap hasil produk deep drawing, yang dapat berupa cacat kerut wrinkling atau menghasilkan produk yang sempurna.

4.1. Analisis Hasil Uji Tarik Material

4.1.1. Property stainless steel RST14: 0.00E+00 1.00E+08 2.00E+08 3.00E+08 4.00E+08 5.00E+08 6.00E+08 0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 Regangan T e g a n g a n , P a Gambar 4.1. Kurva tegangan - regangan nominal stainless steel RST14 hasil uji tarik Dari hasil uji tarik yang menghasilkan nilai tegangan dan regangan nominal tersebut maka kemudian dihitung nilai tegangan dan regangan sebenarnya true stress- true strain, dan juga nilai Modulus Young E sebagai berikut: Modulus Young, E = Tegangan saat luluhregangan saat luluh y y E ε σ = E = 3.34E+10 Pa Tabel 4.1. Properti material stainless steel RST14 Engineering strain Engineering stress True strain True stress Plastic strain 0.000 0.00E+00 0.000 0.00E+00 0.005 1.98E+08 0.005 1.99E+08 0.010 3.30E+08 0.010 3.33E+08 0.000 0.015 3.52E+08 0.015 3.57E+08 0.004 0.020 3.63E+08 0.020 3.70E+08 0.009 0.025 3.85E+08 0.025 3.95E+08 0.013 0.030 3.96E+08 0.030 4.08E+08 0.017 0.035 4.07E+08 0.034 4.21E+08 0.022 0.040 4.18E+08 0.039 4.35E+08 0.026 0.045 4.29E+08 0.044 4.48E+08 0.031 0.050 4.40E+08 0.049 4.62E+08 0.035 0.055 4.46E+08 0.054 4.70E+08 0.040 0.060 4.51E+08 0.058 4.78E+08 0.044 0.065 4.62E+08 0.063 4.92E+08 0.048 0.070 4.68E+08 0.068 5.00E+08 0.053 0.075 4.73E+08 0.072 5.08E+08 0.057 0.080 4.79E+08 0.077 5.17E+08 0.062 0.085 4.84E+08 0.082 5.25E+08 0.066 0.090 4.88E+08 0.086 5.32E+08 0.070 0.095 4.90E+08 0.091 5.36E+08 0.075 0.100 4.95E+08 0.095 5.45E+08 0.079 0.105 5.01E+08 0.100 5.53E+08 0.083 0.110 5.06E+08 0.104 5.62E+08 0.088 0.115 5.09E+08 0.109 5.68E+08 0.092 0.120 5.11E+08 0.113 5.72E+08 0.096 0.125 5.13E+08 0.118 5.77E+08 0.101 0.130 5.15E+08 0.122 5.82E+08 0.105 0.135 5.17E+08 0.127 5.87E+08 0.109 0.140 5.19E+08 0.131 5.92E+08 0.113 0.145 5.21E+08 0.135 5.97E+08 0.118 0.150 5.26E+08 0.140 6.05E+08 0.122 0.155 5.24E+08 0.144 6.05E+08 0.126 0.160 5.25E+08 0.148 6.09E+08 0.130 0.165 5.31E+08 0.153 6.18E+08 0.134 0.170 5.31E+08 0.157 6.21E+08 0.138 0.175 5.31E+08 0.161 6.23E+08 0.143