commit to user
2.5.4 Operasi potong atau pemotongan
Gaya potong perlu dihitung, hal ini untuk menentukan konstruksi yang akan digunakan, karena ada hubungannya dengan kemampuan tekan yang
diberikan oleh mesin
press
. Perhitungan ini berlaku pula untuk proses yang lain, seperti : proses
cutting
,
shearing, punching, blanking, trimming
, dll. Tenaga atau energi dalam sistem potong ini diperhitungkan untuk
menentukan besarnya ukuran mesin
press
yang akan dipergunakan, yang berhubungan dengan kemampuan tekan yang diberikan.
Gaya
stripper
harus diperhitungkan, sehingga dapat menentukan konstruksi lebih lanjut, seperti menentukan jenis
stripper plate
yang akan digunakan dan berhubungan dengan jumlah pegas dan ukuran yang akan
dipakai. Besarnya gaya
stripper
ini di samping ditentukan oleh tebal material juga sangat tergantung dari ketajaman sisi potong yang dipergunakan.
Apabila sisi potongnya tumpul, maka gaya
stripper
akan menjadi lebih besar.
2.6 RumusGaya Perencanaan Pada Perancangan
PressTool
Dalam perancangan perkakas tekan
press tool
ini diperlukan dasar-dasar perhitungan yang menggunakan teori dan rumus-rumus tertentu sebagai dasar
menentukan gaya-gaya yang bekerja pada proses pemotongan dan pembentukan. 2.6.1
Gaya
forming deep drawing
Di dalam pembuatan
avor wastafle
, digunakan mesin
press single action
sehingga pada proses
drawing
gaya-gaya yang bekerja, yaitu : a.
Gaya pengendali
blank
F
B
b. Gaya
drawing
F
Z
Jadi, jumlah gaya yang diperlukan F
Total
pada proses
drawing
adalah
sumber : Punching Tool 2, ATMI Surakarta
: F
Total
= F
B
+ F
Z
2.7 a.
Gaya pengendali
blank
F
B
F
B
= A .p atau F
B
= A
B
– Ap . p
2.8
commit to user
Di mana, F
B
= gaya pengendali
blank
N A
B
= luas penampang
blank
mm
2
Ap = luas penampang
shellpunch
mm
2
A = luas bagian yang dikendalikan dipegang oleh
holding plate pressure pad
mm
2
p = tekanan bidang Nmm
2
Untuk
shell
yang berbentuk silindris bisa dihitung dengan rumus : F
B
= .
– . p 2.9
Harga tekanan p ini besarnya tergantung dari kualitas dan tebal material
yang dikerjakan. Menurut Schuler : L. Schuler AG : Handbuch fuer die spanlose Formgebung maka besarnya adalah
2.10
Di mana, d
= diameter setelah
deep drawing
mm β
= 1m =kebalikan dari
deep drawing ratio
t = tebal pelat atau material mm
B
= tegangan tarik material Nmm
2
Material tipispun masih memerlukan adanya tekanan atau gaya pengendali
blank
yang besar. Maka untuk benda-benda kerja berpenampang besar lebih baik menggunakan mesin
press double action
. Besarnya gaya pengendali
blank
ini dapat ditentukan dengan membandingkannya dengan gaya
drawing
. Apabila harga perbandingannya diketahui, maka bisa dihitung, misalnya :
Untuk pelat di bawah 0,5 mm F
B
0,4 Fz Dari 0,5 mm sampai 1 mm
F
B
0,3 Fz
commit to user
Dari 1,1 mm ke atas F
B
0,25 Fz
Namun sebaiknya memakai cara dengan rumus tekanan bidang p di
atas karena lebih aman. b.
Gaya Drawing F
Z
Gaya ini mirip dengan gaya potong, besarnya tergantung dari tebal pelat dan kelilingnya. Hanya harus diperhitungkan adanya angka koreksi α yang
besarnya tergantung dari
drawing ratio.
F
z
= U . t .
B
. α
2.11 Di mana,
F
Z
= Gaya
drawing
N U
= Keliling benda kerja atau
shell
mm t
= Tebal pelat atau material mm = Tegangan tarik material Nmm
2
α = Angka koreksi
Untuk
shell silindris round shell
maka rumus di atas dapat disederhanakan menjadi :
F
z
= π. d . t .
B
. α
2.12 Di mana,
Fz = Gaya drawing
N d
= diameter shell mm
t = Tebal pelat material
mm
B
= Tegangan tarik material
Nmm α
= angka koreksi Untuk angka koreksi
α diperoleh dari gambar 2.20 di atas.
commit to user
2.6.2 Kerja
drawing
W Kemampuan kerja dari mesin
press
untuk membuat suatu bentukan
shell
tertentu pada proses
deep drawing
, tentu akan diambilkan dari daya atau tenaga yang dipunyai oleh mesin
press
. Oleh karena itu kemampuan kerja dari mesin itu harus lebih besar daripada kerja dari proses
deep drawing
yang ada terhitung. Mesin
press
dengan gaya yang sama bisa jadi mempunyai kapasitas kerja yang berlainan. Berarti gaya
drawing drawing force
saja bukanlah merupakan satu-satunya faktor penentu untuk memilih besarnya
kapasitas mesin yang akan digunakan. Kerja yang dilakukan untuk suatu proses
deep drawing
dapat dihitung dengan rumus
sumber : Punching Tool 2, ATMI Surakarta
: W
d
=
X
A
.F
Z
.h 2.13
W
s
= [
X
A .
F
Z
+ F
B
] . h 2.14
Di mana, W
d
= kerja
drawing
dengan mesin
double action
Nm Ws =
kerja
drawing
dengan mesin
single action
Nm
X
A
= angka koreksi untuk kerja
drawing,
besarnya tergantung dari
drawing ratio
m atau β
F
Z
= gaya
drawing
N F
B
= gaya pengendali
blank
N h
= tinggi
shell
m Untuk
shell
dengan radius di bagian dasar, maka h diganti dengan h
Z
yang harganya lebih kecil, terutama jika radiusnya cukup besar.
commit to user
a
Gambar 2.22. Pengaruh radius bagian alas pada kerja W
Sumber : Punching Tool 1, ATMI Surakarta
h
Z
= h
1 +
0,5 r
St
r
St =
radius
punch
h
Z =
h – 13 h
W
h
W =
tinggi tonjolan
shell
2.6.3 Gaya
blanking
Untuk menentukan gaya
blanking
ini dapat diketahui dengan menggunakan rumus
sumber : Punching Tool 1, ATMI Surakarta
: F
B
= U .t . . 2.15
Di mana, F
B
= Gaya
blanking
N U
= Keliling pemotongan mm t
= Tebal plat atau material mm = Tegangan geser material Nmm
2
2.6.4
Gaya
pierching
Untuk menentukan gaya
pierching
ini dapat diketahui dengan menggunakan rumus
sumber : Punching Tool 1, ATMI Surakarta
:
commit to user
F
P
= U .t .
2.1
6 Di mana,
F
P
= Gaya
Pierching
N U
= Keliling Pemotongan mm t
= Tebal Pelat atau material mm = Tegangan Geser Material Nmm
2
2.6.5 Gaya pegas
stripper
Untuk menghitung kekuatan pegas
stripper
dapat menggunakan rumus sebagai berikut
sumber : Punching Tool 1, ATMI Surakarta
: 2.17
Di mana, F
spr
= Gaya yang diperoleh pegas N
G = Modulus puntir Nmm
2
d = Diameter kawat pegas mm
D
m
= Diameter
pitch
pegas mm f
= Panjang penekanan pegas mm i
f
= Jumlah lilitan efektif ,
L = panjang pegas dalam keadaan tanpa beban
p = pitch pegas
commit to user
2.6.6 Gaya
buckling
Batang
punch
yang ramping atau berdiameter kecil cenderung untuk melengkung dan akibatnya akan timbul momen. Gejala seperti ini disebut
buckling
. Besar gaya
buckling
menurut rumus
euler
sebagai berikut : 2.18
Di mana, F
k
= Gaya
Buckling
N E
=
Modulus Elastisitas
Nmm² I
= Momen
Inersia
mm
4
s = Panjang
Punch
mm Gaya
buckling
dapat juga dicari berdasarkan kerampingannya, yaitu : λ ≥λ0 Digunakan untuk rumus
euler
λλo Digunakan untuk rumus
tetmejer
λ =
i = A
I
2.19 Dimana,
S = Panjang Batang mm
A = Luas penampang mm²
i = jari- jari girasi
λ = kerampingan
I =
Momen Inersia
mm
4
commit to user
Apabila menggunakan rumus
tetmejer
maka rumusnya adalah sebagai berikut:
Tabel 2.3. Harga Elastisitas pada rumus
Tetmejer
Sumber : Punching Tool 1, ATMI Surakarta
Bahan E N mm²
λ0 Rumus
tetmejer
ST 37 215.000
105 δB = 310 – 1,14 λ
ST 50 dan ST 60 215.000
89 δB = 335 – 0,6 λ
Besi tuang 100.000
80 δB = 776 - 12λ +
0,053λ
2.6.7 Perhitungan titik berat gaya
Rumus yang digunakan adalah
sumber : P unching Tool 2, ATMI Surakarta
:
F xi
F X
.
2.20
F yi
F Y
.
2.21 Di mana,
X = Titik berat terhadap sumbu x
Y = Titik berat terhadap sumbu y
xi = Titik berat ke-i terhadap sumbu x
yi = Titik berat ke-i terhadap sumbu y
ΣF = Gaya proses pada satu bidang N
commit to user
2.6.8
Ukuran
punch
dan
dies
Di dalam menentukan ukuran
punch
maupun
dies
dari suatu proses pengerjaan potong, harus diketahui terlebih dahulu apakah termasuk
pemotongan
pierching
atau
blanking
. Karena
keduanya memiliki
kekhususannya sendiri-sendiri. Ukuran
punch
dan
dies
nya disimbolkan dengan d
1
dan d
2
untuk proses
pierching
, serta D
1
dan D
2
untuk proses
blanking
. Sedangkan untuk besaran
springback
nya kita tulis dengan f.
Spring back
merupakan kecenderungan material kembali ke posisi semula seperti sebelum mendapatkan suatu gaya. Besarnya
spring back
berbeda-beda, tergantung jenis material dan tebalnya.
Untuk proses
pierching
, ukuran
punch
akan dipakai sebagai patokan dan ukuran
dies
nya menyesuaikan. Setelah
pierching punch
lepas dari jepitan material, maka diameter atau ukuran lubang yang terjadi akan menyusut atau
bertambah kecil dibanding ukuran
punch
nya. Maka ukuran
punch
tersebut perlu ditambah dengan besarnya
spring back
dari materialnya, supaya ukuran lubangnya akan menjadi seperti ukuran yang diharapkan.
Sedangkan untuk proses
blanking
, sebaliknya ukuran
dies
dipakai sebagai patokan dan ukuran
punch
nya menyesuaikan. Produk yang keluar dari dalam
dies
dan terlepas dari jepitannya akan menjadi lebih besar dibanding dengan ukuran lubang
dies
nya, juga karena adanya
spring back
tadi. Untuk menjadikan ukuran produk sama dengan yang diharapkan, maka ukuran
dies
nya dibuat lebih kecil dari pada ukuran benda kerja.
Jadi bisa dirumuskan sebagai berikut
sumber : Punching Tool 1, ATMI Surakarta
:
a. Pierching
Punch
: d
1
= d + f 2.22
Dies
: d
2
= d + f + 2s 2.23
commit to user
b. Blanking
Punch
: D
1
= D – f – 2s
2.24
Die
: D
2
= D – f
2.25 Di sini harga 2s adalah besarnya
double clearance
atau
allowance
dari kedua pasangan
punch
dan
dies
tersebut, karena selalu berlaku rumus d
2
– d
1
= 2s atau D
2
– D
1
= 2s yang juga disebut dengan menyesuaikan.
Berikut ini tabel besarnya
spring back
dan
clearance
yang sering dipergunakan,
Tabel 2.4. Besarnya spring back dan clearance Sumber punching tool 1, ATMI Surakarta
a. Panjang
punch
maksimum Dalam mencari panjang
punch
maksimum dipakai
punch
yang memiliki diameter terkecil atau yang paling kritis.sumber : Rancang Bangun Perkakas
Tekan Pembuat Gasket Cylinder Head Untuk Sepeda Motor Yamaha F1ZR,Taufik Rahman dan Papi Pahroji, Politeknik Negeri Bandung : 2007
2.26
Di mana, L
max
= Panjang
Punch
maksimum mm E
=
Modulus Elastisitas
Nmm
2
commit to user
I = Momen
Inersia
bahan mm
4 g
= Tegangan Geser Nmm
2
S = Tebal material mm
K = Keliling Pemotongan mm
b. Tebal
dies
Rumus
Empiris
mencari tebal plat untuk mencari tebal
dies
berdasarkan gaya total yang di butuhkan untuk perencanaan
press tool
adalah : 2.27
Di mana, H
= Tebal
dies
mm g
= Gravitasi bumi 9,81 mdet
2
F
tot
= Gaya total N c.
Clearance punch
dan
dies
Setiap operasi pemotongan yang dilakukan
punch
dan
dies
selalu ada nilai kelonggaran
clearance
yang diambil. Untuk tebal pelat s ≤ 3 mm,
2.28 Di mana,
U
s
= Kelonggaran tiap sisi mm C
= Faktor kerja 0,005 ÷ 0,025 S
= Tebal pelat mm
t
= Tegangan geser bahan Nmm
2
commit to user
35
BAB III PERENCANAAN DAN PERANCANGAN
