TUGAS AKHIR Fenomena transverse welding pada proses ekstrusi aluminium.
TUGAS AKHIR
FENOMENA TRANSVERSE WELDING PADA PROSES
EKSTRUSI ALUMINIUM
Tugas Akhir ini Disusun Guna Memperoleh Gelar Sarjana
Strata Satu Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Oleh:
DANI FIRMANDINI
NIM : D 200 020 215
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
Oktober 2007
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas Akhir ini telah disetujui oleh Pembimbing Tugas Akhir untuk
dipertahankan di depan Dewan Penguji sebagai salah satu syarat untuk
memperoleh gelar sarjana S-1 Teknik Mesin Fakultas Teknik Mesin Universitas
Muhammadiyah Surakarta, pada :
Hari
:
Tanggal
:
Disusun Oleh
:
Nama
: Dani Firmandini
NIM
: D 200 020 215
Judul
: Fenomena Transverse Welding Pada Proses Ekstrusi
Aluminium
Pembimbing I
Pembimbing II
(Tri Widodo Besar Riyadi, ST, MSc.)
(Muh. Al Fatih Hendrawan, ST.)
ii
HALAMAN PENGESAHAN
Telah diterima dan disetujui pembimbing untuk diajukan kepada Dewan
Penguji Tugas Akhir Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta, dengan judul : FENOMENA TRANSVERSE WELDING PADA
PROSES EKSTRUSI ALUMINIUM
Nama : Dani Firmandini
NIM
: D 200 020 215
Hari
: ………………………………………
Tanggal
: ………………………………………
Dewan Penguji:
1. Tri Widodo Besar Riyadi, ST, MSc.
(1.
)
2. Muh. Al Fatih Hendrawan, ST.
(2.
)
3. Bambang Waluyo Febriantoko, ST, MT
(3.
)
Mengetahui,
a.n. Dekan Fakultas Teknik
Ketua Jurusan
Wakil Dekan I
Teknik Mesin UMS
(Ir. Subroto, MT)
(Marwan Effendy, ST, MT)
iii
MOTTO
iv
PERSEMBAHAN
Karya ini adalah hasil perjuangan yang melelahkan, bersama kesabaran,
ketekunan dan doa karya ini menjadi sebuah karya yang manis.
Untuk itu, karya ini kupersembahkan kepada :
Bapak dan ibu tercinta, Mumu Mukhtar dan Imas sa’adah yang dengan
kasih sayang dan buliran doa restunya selalu menyertaiku selamanya.
Kakaku tercinta, Ihda Afriani
Adiku tersayang, Tri Yuni Wulandari
Almamaterku
v
KATA PENGANTAR
Bismillahirrohmanirrohim
Assalamu’alaikum Warohmatullohi Wabarokaatuh
Alhamdulillahirobbil’alamiin, segala puji dan syukur kami panjatkan kehadirat
Allah SWT, atas segala rahmat dan hidayah-Nya serta memberikan kekuatan dan
kedamaian dalam berfikir, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan
Tugas Akhir yang berjudul “FENOMENA TRANSVERSE WELDING PADA
PROSES EKSTRUSI ALUMINIUM.”
Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis mengalami banyak kesulitan
dan hambatan, namun berkat bantuan, arahan, dorongan serta bimbingan dari
berbagai pihak, dengan demikian kesulitan dan hambatan itu dapat teratasi. Untuk
itu dalam kesempatan ini dengan segala keikhlasan dan kerendahan hati penulis
menyampaikan rasa terima kasih yang tidak terhingga kepada:
1. Bapak Ir. H. Sri Widodo, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Marwan Effendy, ST, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Tri Widodo Besar Riyadi, ST, MSc., selaku Dosen Pembimbing
Pertama, disela-sela kesibukannya masih sempat memberikan petunjuk,
arahan, dan saran mulai dari awal sampai dengan terselesaikannya penyusunan
Tugas Akhir ini.
vi
4. Bapak Muh. Al Fatih hendrawan, ST, selaku Dosen Pembimbing kedua yang
telah meluangkan waktu dan memberikan bimbingan, arahan, serta petunjuk
yang sangat bermanfaat bagi penulis.
5. Bapak Marwan Effendy, ST, MT., selaku Dosen Pembimbing Akademik
yang telah memberikan bimbingan dan arahan semasa kuliah.
6. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta yang telah membekali ilmu yang berguna bagi
penulis untuk menyongsong masa depan.
7. Seluruh Staff dan Karyawan Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah membantu dalam penulis
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
8. Ibunda dan Ayahanda tercinta, atas perhatian, didikan, kasih sayang,
pengorbanan, dorongan, dan do’a-do’anya.
9. Kakaku tercinta, Teh Ihda Afriyani dan Ka Iparku, Aa Sofyan Saori yang
selalu memberi dukungan dan do’a.
10. Adiku tersayang, Tri Yuni Wulandari yang selalu memberikan semangat dan
membuatku belajar lebih dewasa.
11. Semua teman-temanku penghuni wisma ” Baitussukur”: Andi Prasetyono H,
Catur Widodo, Mustofa, Ahris, Joko, Beni kurniawan, terima kasih atas
kebersamaannya.
12. Semua teman-teman angkatan 2002 yang tercinta, semoga cepat lulus dan
selalu mendapatkan hidayah dari Allah SWT .
vii
13. Pihak-pihak yang secara langsung maupun tidak langsung terlibat dalam
mensukseskan penyusunan Tugas Akhir ini.
Sebagai satu tahapan dalam proses belajar, penulis menyadari bahwa
penyusunan Tugas Akhir ini tidak luput dari segala kekurangan maupun
kesalahan. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat
membangun. Akhirnya harapan penulis semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat
bagi penulis sendiri, para pembaca, dan dunia ilmu pengetahuan. Amiin.
Wassalamu’alaikum Warohmatullohi Wabarokaatuh
Surakarta, Oktober 2007
Penulis
viii
LEMBAR SOAL
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL
............................................................................................ i
HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................................ ii
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................. iii
HALAMAN MOTTO …………………………………………………………… iv
HALAMAN PERSEMBAHAN ………………………………………………….. v
KATA PENGANTAR ............................................................................................ vi
LEMBAR SOAL
........................................................................................... . ix
DAFTAR ISI
............................................................................................ x
DAFTAR GAMBAR
............................................................................................ xvi
ABSTRAKSI
............................................................................................ xxii
BAB I
PEDAHULUAN ................................................................................. 1
1.1. Latar Belakang ............................................................................. 1
1.2. Perumusan Masalah ..................................................................... 2
1.3. Pembatasan Masalah ................................................................... 3
1.4. Tujuan Masalah ............................................................................ 3
1.5. Manfaat Penelitian ....................................................................... 4
1.6. Sistematika Penulisan .................................................................. 4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................... 6
2.1. Beberapa Penelitian Sebelumnya ................................................ 6
2.2. Landasan teori ............................................................................. 8
2.2.1. Ekstrusi (Cold Forward Extrusion)...................................... 9
x
2.2.2. Sejarah Ekstrusi .................................................................... 9
2.2.3. Perencanaan Proses Ekstrusi Dingin .................................... 10
2.2.4. Aliran Material ..................................................................... 13
2.2.5. Cara Menentukan Tekanan Ekstrusi..................................... 15
2.2.6. Penentuan Perhitungan Reduksi Dari Material .................... 18
2.2.7. Metode Elemen Hingga........................................................ 18
2.2.8. Teori Elastisitas dan Plastisitas ............................................ 21
2.2.8.1. Tegangan .............................................................. 21
2.2.8.2. Regangan ............................................................... 22
2.2.8.3. Deformasi .............................................................. 24
2.2.8.4. Diagram Tegangan Regangan ............................... 25
2.2.9. Metode Penyambungan Partikel Logam .............................. 28
2.2.9.1. Adhesi dan Kohesi................................................. 28
2.2.9.2. Brazing .................................................................. 28
2.2.9.3. Difusi Atom ........................................................... 29
2.2.9.4. Solid-State Diffusion Bonding ............................... 31
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN DAN LANGKAH-LANGKAH
SIMULASI ........................................................................................ 33
3.1. Metode Penelitian ........................................................................ 33
3.2. Pengertian ABAQUS .................................................................. 34
3.2.1. Preprocessing (ABAQUS CAE)......................................... 36
3.2.2. Simulasi (ABAQUS Standart dan ABAQUS Explicit) ...... 39
3.2.3. Post Processing (ABAQUS CAE) ...................................... 39
xi
3.3. Pemodelan Dengan ABAQUS CAE ............................................. 39
3.3.1. Cara Pemodelan Dengan ABAQUS CAE............................ 40
3.3.1.1. Membuka Menu ABAQUS CAE .......................... 40
3.3.1.2. Part Modul ABAQUS CAE.................................... 41
3.3.1.3. Property Modul ABAQUS CAE........................... 44
3.3.1.4. Assembly Modul ABAQUS CAE.......................... 46
3.3.1.5. Step Modul ABAQUS CAE .................................. 48
3.3.1.6. Interaction Modul ABAQUS CAE ....................... 50
3.3.1.7. Load Modul ABAQUS CAE................................. 51
3.3.1.8. Mesh Modul ABAQUS CAE ................................ 52
3.3.1.9. Job Modul ABAQUS CAE ................................... 53
3.3.1.10. Visualization Modul ABAQUS CAE.................. 54
BAB IV
HASIL SIMULASI DAN PEMBAHASAN ....................................... 55
4.1. Hasil Simulasi .............................................................................. 56
4.1.1. Pengaruh dari Ukuran Diameter Dies (Tidak Ada Friksi)... 56
4.1.1.1. Dies 1 (D = 13 mm), Reduksi 0.74........................ 56
4.1.1.1.1.
Gambar Step Terakhir....................... 56
4.1.1.1.2. Grafik Punch Force VS Punch
Displacement ..................................... 56
4.1.1.1.3.
Perkembangan
Formasi
“Weld
Interface” .......................................... 57
4.1.1.2. Dies 2 (D = 16 mm), Reduksi 0.60........................ 58
4.1.1.2.1.
xii
Gambar Step Terakhir....................... 58
4.1.1.2.2. Grafik Punch Force VS Punch
Displacement ..................................... 59
4.1.1.2.3. Perkembangan Formasi
“Weld
Interface” .......................................... 59
4.1.1.3. Dies 3 (D = 19 mm), Reduksi 0.44........................ 61
4.1.1.3.1. Gambar Step Terakhir.......................... 61
4.1.1.3.2. Grafik Punch Force VS Punch
Displacement ..................................... 61
4.1.1.3.3. Perkembangan Formasi
“Weld
Interface” .......................................... 61
4.1.1.4. Dies 3 (D = 22 mm), Reduksi 0.25........................ 63
4.1.1.4.1. Gambar Step Terakhir.......................... 63
4.1.1.4.2. Grafik Punch Force VS Punch
Displacement ..................................... 63
4.1.1.4.3. Perkembangan Formasi
“Weld
Interface” .......................................... 64
4.1.2. Pengaruh Adanya Friksi Terhadap Punch Force ................ 66
4.1.2.1. Dies 1 (D = 13 mm), Reduksi 0.74........................ 66
4.1.2.1.1. Gambar Akhir Dengan Adanya
Variasi Friksi .................................. 66
4.1.2.2. Dies 2 (D = 16 mm), Reduksi 0.60........................ 67
4.1.2.2.1. Gambar Akhir Dengan Adanya
Variasi Friksi .................................. 67
xiii
4.1.2.3. Dies 3 (D = 19 mm), Reduksi 0.44........................ 69
4.1.2.3.1. Gambar Akhir Dengan Adanya
Variasi Friksi .................................. 69
4.1.2.4. Dies 3 (D = 19 mm), Reduksi 0.44........................ 70
4.1.2.4.1. Gambar Akhir Dengan Adanya
Variasi Friksi .................................. 70
4.1.3. Pengaruh Punch Speed Terhadap Punch Force-Punch
Displacement ...................................................................... 71
4.1.3.1. Gambar Akhir Terjadinya Void Dengan Adanya
Variasi Punch Speed Pada Dies 16 mm .............. 71
4.1.3.2. Gambar Akhir Terjadinya Void Dengan Adanya
Variasi Punch Speed Pada Dies 19 mm .............. 72
4.1.4. Perbandingan Hasil Simulasi Ekstrusi Dua Billet Dengan
Satu Billet ........................................................................... 74
4.1.4.1. Gambar Perbandingan Step Terakhir Hasil
Simulasi Ekstrusi Satu Billet Dengan Dua Billet
Pada Dies (D = 22 mm), Reduksi 0.25................ 74
4.1.4.2. Grafik Perbandingan Hasil Simulasi Ekstrusi
Satu Billet Dengan Dua Billet Reduksi 0.25 ....... 74
4.1.4.3. Gambar Perbandingan Step Terakhir Hasil
Simulasi Ekstrusi Satu Billet Dengan Dua Billet
Pada Dies (D = 19 mm), Reduksi 0.44................ 75
xiv
4.1.4.4. Grafik Perbandingan Hasil Simulasi Ekstrusi
Satu Billet Dengan Dua Billet Reduksi 0.44 ....... 75
4.1.4.5. Gambar Perbandingan Step Terakhir Hasil
Simulasi Ekstrusi Satu Billet Dengan Dua Billet
Pada Dies (D = 16 mm), Reduksi 0.60................ 76
4.1.4.6. Grafik Perbandingan Hasil Simulasi Ekstrusi
Satu Billet Dengan Dua Billet Reduksi 0.60 ....... 76
4.1.4.7. Gambar Perbandingan Step Terakhir Hasil
Simulasi Ekstrusi Satu Billet Dengan Dua Billet
Pada Dies (D = 19 mm), Reduksi 0.74................ 77
4.1.4.8. Grafik Perbandingan Hasil Simulasi Ekstrusi
Satu Billet Dengan Dua Billet Reduksi 0.74 ....... 77
4.2. Pembahasan ................................................................................... 78
4.2.1. Pembahasan Pengaruh Dari Ukuran Dies (Tidak Ada
Friksi) ................................................................................. 79
4.2.2. Pembahasan Pengaruh Friksi.............................................. 81
4.2.3. Pembahasan Pengaruh Kecepatan Penekanan.................... 83
BAB V
PENUTUP .......................................................................................... 85
5.1. Kesimpulan ................................................................................... 85
5.2. Saran ............................................................................................ 86
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN-LAMPIRAN
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Visualisasi metode simulasi FEM ...................................................... 07
Gambar 2.2. Beberapa contoh proses ekstrusi dingin ............................................. 08
Gambar 2.3. Perbandingan kekuatan tarik rata-rata ................................................. 10
Gambar 2.4. Contoh suku cadang NNSF dan NSF untuk industri otomotif ........... 12
Gambar 2.5. Aliran material proses ekstrusi ............................................................. 16
Gambar 2.6.Variasi beban atau tekanan dengan perjalanan ram untuk proses
ekstrusi langsung dan tidak langsung ................................................. 15
Gambar 2.7. Skema penentuan tekanan ekstrusi ..................................................... 16
Gambar 2.8. Diagram tegangan regangan ............................................................... 26
Gambar 2.9. Garis modulus elastisitas .................................................................... 27
Gambar 2.10. Metode Brazing .................................................................................. 29
Gambar 2.11. Mekanisme difusi ............................................................................... 30
Gambar 2.12. Mekanisme difusi Vacancy................................................................. 31
Gambar 2.13. Mekanisme difusi Interstitial dan interstitial pada larutan padat....... 31
Gambar 3.1. Flowchart penelitian ............................................................................ 34
Gambar 3.2. Alir proses running ............................................................................. 36
Gambar 3.3. Viewport awal ABAQUS CAE .......................................................... 41
Gambar 3.4. Sket billet ............................................................................................ 42
Gambar 3.5. Sket dies .............................................................................................. 42
Gambar 3.6. Sket punch .......................................................................................... 43
Gambar 3.7. Sifat density aluminium ...................................................................... 44
xvi
Gambar 3.8. Sifat elastis aluminium ....................................................................... 45
Gambar 3.9. Sifat plastisitas aluminium ................................................................. 45
Gambar 3.10. Viewport create section .................................................................... 45
Gambar 3.11. Hasil dari section assignments ........................................................... 46
Gambar 3.12. Hasil create instance ........................................................................ 46
Gambar 3.13. Viewport create sets ......................................................................... 47
Gambar 3.14. Viewport create surface...................................................................... 47
Gambar 3.15. Viewport create steps ......................................................................... 48
Gambar 3.16. Viewport time period pada step .......................................................... 49
Gambar 3.17. Viewport adaptive mesh pada step ..................................................... 49
Gambar 3.18. Viewport dari contact property........................................................... 50
Gambar 3.19. Viewport untuk edit constraint ........................................................... 50
Gambar 3.20. Viewport untuk create interaction...................................................... 51
Gambar 3.21. Viewport boundary condition manager ............................................ 52
Gambar 3.22. Viewport untuk mesh ........................................................................ 53
Gambar 3.23. Viewport create job .......................................................................... 53
Gambar 3.24. Visualisasi ........................................................................................ 54
Gambar 4.1. Hasil ekstrusi ..................................................................................... 56
Gambar 4.2. Grafik hubungan Punch Force VS Punch Displacement pada dies 13
mm ...................................................................................................... 56
Gambar 4.3. Interface sebelum terjadi void pada t = 0.0017 .................................. 57
Gambar 4.4. Interface mulai terjadi void pada t = 0.0020 ....................................... 57
Gambar 4.5. interface pada t = 0.0030 ...................................................................... 57
xvii
Gambar 4.6. Interface pada t = 0.0040...................................................................... 58
Gambar 4.7. Akhir terjadi, interface pada t = 0.0050 ............................................... 58
Gambar 4.8. Hasil ekstrusi ........................................................................................ 58
Gambar 4.9. Grafik hubungan Punch Force VS Punch Displacement pada dies 16
mm
.................................................................................................. 59
Gambar 4.10. Interface sebelum terjadi void pada t = 0.0017 ................................. 59
Gambar 4.11. Interface mulai terjadi void pada t = 0.0020 ...................................... 59
Gambar 4.12. Interface pada t = 0.0030 ................................................................... 60
Gambar 4.13. Interface pada t = 0.0040 ................................................................... 60
Gambar 4.14. Akhir terjadi, Interface pada t = 0.0050 ........................................... 60
Gambar 4.15. Hasil Ekstrusi .................................................................................... 61
Gambar 4.16. Grafik hubungan Punch Force VS Punch Displacement pada dies
19 mm ............................................................................................... 61
Gambar 4.17. Interface sebelum terjadi void pada t = 0.0020 ................................ 61
Gambar 4.18. Interface mulai terjadi void pada t = 0.0025 ...................................... 62
Gambar 4.19. Interface pada t = 0.0032 ................................................................... 62
Gambar 4.20. Interface pada t = 0.0040 ................................................................... 62
Gambar 4.21. Akhir terjadi, Interface pada t = 0.0050 ........................................... 62
Gambar 4.22. Hasil Ekstrusi .................................................................................... 63
Gambar 4.23. Grafik hubungan Punch Force VS Punch Displacement pada dies
22 mm ............................................................................................... 63
Gambar 4.24. Interface sebelum terjadi void pada t = 0.0020 ................................ 64
Gambar 4.25. Interface mulai terjadi void pada t = 0.0025 ...................................... 64
xviii
Gambar 4.26. Interface pada t = 0.0032 ................................................................... 64
Gambar 4.27. Interface pada t = 0.0040 ................................................................... 65
Gambar 4.28. Akhir terjadi, Interface pada t = 0.0050 ........................................... 65
Gambar 4.29. Step terakhir dengan friksi 0 ............................................................. 66
Gambar 4.30. Step tetakhir dengan friksi 0.09 ......................................................... 66
Gambar 4.31. Step terakhir dengan friksi 0.11 ........................................................ 66
Gambar 4.32. Step terakhir dengan friksi 0.13 ......................................................... 67
Gambar 4.33. Step terakhir dengan friksi 0.15 ......................................................... 67
Gambar 4.34. Step terakhir dengan friksi 0 ............................................................. 67
Gambar 4.35. Step tetakhir dengan friksi 0.09 ......................................................... 68
Gambar 4.36. Step terakhir dengan friksi 0.11 ........................................................ 68
Gambar 4.37. Step terakhir dengan friksi 0.13 ......................................................... 68
Gambar 4.38. Step terakhir dengan friksi 0.15 ......................................................... 68
Gambar 4.39. Step terakhir dengan friksi 0 ............................................................. 69
Gambar 4.40. Step tetakhir dengan friksi 0.09 ......................................................... 69
Gambar 4.41. Step terakhir dengan friksi 0.11 ........................................................ 69
Gambar 4.42. Step terakhir dengan friksi 0.13 ......................................................... 69
Gambar 4.43. Step terakhir dengan friksi 0.15 ......................................................... 70
Gambar 4.44. Step terakhir dengan friksi 0 ............................................................. 70
Gambar 4.45. Step tetakhir dengan friksi 0.09 ......................................................... 70
Gambar 4.46. Step terakhir dengan friksi 0.11 ........................................................ 70
Gambar 4.47. Step terakhir dengan friksi 0.13 ......................................................... 71
Gambar 4.48. Step terakhir dengan friksi 0.15 ......................................................... 71
xix
Gambar 4.49. Step terakhir dengan punch speed 1.6 m/s ......................................... 71
Gambar 4.50. Step terakhir dengan punch speed 1.8 m/s.......................................... 72
Gambar 4.51. Step terakhir dengan punch speed 2 m/s ........................................... 72
Gambar 4.52. Step terakhir dengan punch speed 2.2 m/s ........................................ 72
Gambar 4.53. Step terakhir dengan punch speed 1.6 m/s ........................................ 72
Gambar 4.54. Step terakhir dengan punch speed 1.8 m/s......................................... 73
Gambar 4.55. Step terakhir dengan punch speed 2 m/s .......................................... 73
Gambar 4.56. Step terakhir dengan punch speed 2.2 m/s.......................................... 73
Gambar 4.57. Dimensi benda uji pada dies diameter 22 mm .................................. 74
Gambar 4.58. Grafik hubungan antara Punch Force–Punch Displacement pada
hasil simulasi ekstrusi satu billet dengan dua billet reduksi 0.25 ..... 74
Gambar 4.59. Dimensi benda uji pada dies diameter 19 mm .................................. 75
Gambar 4.60. Grafik hubungan antara Punch Force–Punch Displacement pada
hasil simulasi ekstrusi satu billet dengan dua billet reduksi 0.44 ..... 75
Gambar 4.61. Dimensi benda uji pada dies diameter 16 mm .................................. 76
Gambar 4.62. Grafik hubungan antara Punch Force–Punch Displacement pada
hasil simulasi ekstrusi satu billet dengan dua billet reduksi 0.60 ..... 76
Gambar 4.63. Dimensi benda uji pada dies diameter 13 mm .................................. 77
Gambar 4.64. Grafik hubungan antara Punch Force–Punch Displacement pada
hasil simulasi ekstrusi satu billet dengan dua billet reduksi 0.74 ..... 77
Gambar 4.65. (a) Pada awal proses batas antar permukaan kedua billet lurus. (b).
Billet baru dan lama menyatu ........................................................... 78
Gambar 4.66. Hasil akhir dari proses ekstrusi dengan variasi diameter dies .......... 79
xx
Gambar 4.67. Grafik pengaruh dari reduksi terhadap punch force .......................... 80
Gambar 4.68. Hasil akhir dari benda ekstrusi dengan dies 19 mm (R = 0.60)
dengan adanya variasi koefisien gesek ............................................. 81
Gambar 4.69. Grafik gaya penekanan (punch force) terhadap langkah penekanan
(punch displacement) akibat perbedaan koefisien gesek .................. 81
Gambar 4.70. Hasil akhir akibat perbedaan kecepatan penekanan .......................... 83
Gambar 4.71. Grafik gaya penekanan (punch porce) terhadap langkah penekanan
(punch displacement) akibat perbedaan kecepatan penekanan ........ 83
xxi
ABSTRACT
Transverse Welds occur in the billet-to-billet extrusion process, which is
often used in modern aluminum extrusion plants for the purpose production. The
transverse weld introduces a discontinuity at the weld interface in the extruded
product and in many structural applications. This is not acceptable because it can
severely reduce the strength and is detrimental to the quality of the extruded
product. The requirement of wasting a certain portion of the product becomes
undesirable. Since the occurrence of this defect is troublesome in industrial
practice, it is important to study the conditions leading to transverse welding
formation. This study concentrated on improving the understanding of the
behavior and the formation mechanisms of transverse welds with the aim of
providing general guidance for aluminum extrusion industry.
The experiment of extrusion process was undertaken in parallel with a
finite element analysis (FEA) using ABAQUS software, a suite of powerful
engineering simulation programs, based on the finite element method, that can
solve problem ranging from relatively simple linear analysis to the most
challenging nonlinear simulations, including metal forming simulation. An
axisymmetric 2D geometric model of the tooling and billet was constructed for the
analysis. In this work, transverse welding formation was investigated by a
variation of die reduction. The influence of coefficient of friction, and punch
speed were also observed.
The formation and metal flow behavior of transverse welds in the
aluminum extrusion process have been investigated using an FEA simulation
technique. It was shown that inhomogeneous metal flow occurred and a
transverse welding pattern were revealed.
Keyword : Transverse Welding, Extrusion, Purpose Production
xxii
FENOMENA TRANSVERSE WELDING PADA PROSES
EKSTRUSI ALUMINIUM
Tugas Akhir ini Disusun Guna Memperoleh Gelar Sarjana
Strata Satu Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Oleh:
DANI FIRMANDINI
NIM : D 200 020 215
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
Oktober 2007
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas Akhir ini telah disetujui oleh Pembimbing Tugas Akhir untuk
dipertahankan di depan Dewan Penguji sebagai salah satu syarat untuk
memperoleh gelar sarjana S-1 Teknik Mesin Fakultas Teknik Mesin Universitas
Muhammadiyah Surakarta, pada :
Hari
:
Tanggal
:
Disusun Oleh
:
Nama
: Dani Firmandini
NIM
: D 200 020 215
Judul
: Fenomena Transverse Welding Pada Proses Ekstrusi
Aluminium
Pembimbing I
Pembimbing II
(Tri Widodo Besar Riyadi, ST, MSc.)
(Muh. Al Fatih Hendrawan, ST.)
ii
HALAMAN PENGESAHAN
Telah diterima dan disetujui pembimbing untuk diajukan kepada Dewan
Penguji Tugas Akhir Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta, dengan judul : FENOMENA TRANSVERSE WELDING PADA
PROSES EKSTRUSI ALUMINIUM
Nama : Dani Firmandini
NIM
: D 200 020 215
Hari
: ………………………………………
Tanggal
: ………………………………………
Dewan Penguji:
1. Tri Widodo Besar Riyadi, ST, MSc.
(1.
)
2. Muh. Al Fatih Hendrawan, ST.
(2.
)
3. Bambang Waluyo Febriantoko, ST, MT
(3.
)
Mengetahui,
a.n. Dekan Fakultas Teknik
Ketua Jurusan
Wakil Dekan I
Teknik Mesin UMS
(Ir. Subroto, MT)
(Marwan Effendy, ST, MT)
iii
MOTTO
iv
PERSEMBAHAN
Karya ini adalah hasil perjuangan yang melelahkan, bersama kesabaran,
ketekunan dan doa karya ini menjadi sebuah karya yang manis.
Untuk itu, karya ini kupersembahkan kepada :
Bapak dan ibu tercinta, Mumu Mukhtar dan Imas sa’adah yang dengan
kasih sayang dan buliran doa restunya selalu menyertaiku selamanya.
Kakaku tercinta, Ihda Afriani
Adiku tersayang, Tri Yuni Wulandari
Almamaterku
v
KATA PENGANTAR
Bismillahirrohmanirrohim
Assalamu’alaikum Warohmatullohi Wabarokaatuh
Alhamdulillahirobbil’alamiin, segala puji dan syukur kami panjatkan kehadirat
Allah SWT, atas segala rahmat dan hidayah-Nya serta memberikan kekuatan dan
kedamaian dalam berfikir, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan
Tugas Akhir yang berjudul “FENOMENA TRANSVERSE WELDING PADA
PROSES EKSTRUSI ALUMINIUM.”
Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis mengalami banyak kesulitan
dan hambatan, namun berkat bantuan, arahan, dorongan serta bimbingan dari
berbagai pihak, dengan demikian kesulitan dan hambatan itu dapat teratasi. Untuk
itu dalam kesempatan ini dengan segala keikhlasan dan kerendahan hati penulis
menyampaikan rasa terima kasih yang tidak terhingga kepada:
1. Bapak Ir. H. Sri Widodo, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Marwan Effendy, ST, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Tri Widodo Besar Riyadi, ST, MSc., selaku Dosen Pembimbing
Pertama, disela-sela kesibukannya masih sempat memberikan petunjuk,
arahan, dan saran mulai dari awal sampai dengan terselesaikannya penyusunan
Tugas Akhir ini.
vi
4. Bapak Muh. Al Fatih hendrawan, ST, selaku Dosen Pembimbing kedua yang
telah meluangkan waktu dan memberikan bimbingan, arahan, serta petunjuk
yang sangat bermanfaat bagi penulis.
5. Bapak Marwan Effendy, ST, MT., selaku Dosen Pembimbing Akademik
yang telah memberikan bimbingan dan arahan semasa kuliah.
6. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta yang telah membekali ilmu yang berguna bagi
penulis untuk menyongsong masa depan.
7. Seluruh Staff dan Karyawan Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah membantu dalam penulis
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
8. Ibunda dan Ayahanda tercinta, atas perhatian, didikan, kasih sayang,
pengorbanan, dorongan, dan do’a-do’anya.
9. Kakaku tercinta, Teh Ihda Afriyani dan Ka Iparku, Aa Sofyan Saori yang
selalu memberi dukungan dan do’a.
10. Adiku tersayang, Tri Yuni Wulandari yang selalu memberikan semangat dan
membuatku belajar lebih dewasa.
11. Semua teman-temanku penghuni wisma ” Baitussukur”: Andi Prasetyono H,
Catur Widodo, Mustofa, Ahris, Joko, Beni kurniawan, terima kasih atas
kebersamaannya.
12. Semua teman-teman angkatan 2002 yang tercinta, semoga cepat lulus dan
selalu mendapatkan hidayah dari Allah SWT .
vii
13. Pihak-pihak yang secara langsung maupun tidak langsung terlibat dalam
mensukseskan penyusunan Tugas Akhir ini.
Sebagai satu tahapan dalam proses belajar, penulis menyadari bahwa
penyusunan Tugas Akhir ini tidak luput dari segala kekurangan maupun
kesalahan. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat
membangun. Akhirnya harapan penulis semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat
bagi penulis sendiri, para pembaca, dan dunia ilmu pengetahuan. Amiin.
Wassalamu’alaikum Warohmatullohi Wabarokaatuh
Surakarta, Oktober 2007
Penulis
viii
LEMBAR SOAL
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL
............................................................................................ i
HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................................ ii
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................. iii
HALAMAN MOTTO …………………………………………………………… iv
HALAMAN PERSEMBAHAN ………………………………………………….. v
KATA PENGANTAR ............................................................................................ vi
LEMBAR SOAL
........................................................................................... . ix
DAFTAR ISI
............................................................................................ x
DAFTAR GAMBAR
............................................................................................ xvi
ABSTRAKSI
............................................................................................ xxii
BAB I
PEDAHULUAN ................................................................................. 1
1.1. Latar Belakang ............................................................................. 1
1.2. Perumusan Masalah ..................................................................... 2
1.3. Pembatasan Masalah ................................................................... 3
1.4. Tujuan Masalah ............................................................................ 3
1.5. Manfaat Penelitian ....................................................................... 4
1.6. Sistematika Penulisan .................................................................. 4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................... 6
2.1. Beberapa Penelitian Sebelumnya ................................................ 6
2.2. Landasan teori ............................................................................. 8
2.2.1. Ekstrusi (Cold Forward Extrusion)...................................... 9
x
2.2.2. Sejarah Ekstrusi .................................................................... 9
2.2.3. Perencanaan Proses Ekstrusi Dingin .................................... 10
2.2.4. Aliran Material ..................................................................... 13
2.2.5. Cara Menentukan Tekanan Ekstrusi..................................... 15
2.2.6. Penentuan Perhitungan Reduksi Dari Material .................... 18
2.2.7. Metode Elemen Hingga........................................................ 18
2.2.8. Teori Elastisitas dan Plastisitas ............................................ 21
2.2.8.1. Tegangan .............................................................. 21
2.2.8.2. Regangan ............................................................... 22
2.2.8.3. Deformasi .............................................................. 24
2.2.8.4. Diagram Tegangan Regangan ............................... 25
2.2.9. Metode Penyambungan Partikel Logam .............................. 28
2.2.9.1. Adhesi dan Kohesi................................................. 28
2.2.9.2. Brazing .................................................................. 28
2.2.9.3. Difusi Atom ........................................................... 29
2.2.9.4. Solid-State Diffusion Bonding ............................... 31
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN DAN LANGKAH-LANGKAH
SIMULASI ........................................................................................ 33
3.1. Metode Penelitian ........................................................................ 33
3.2. Pengertian ABAQUS .................................................................. 34
3.2.1. Preprocessing (ABAQUS CAE)......................................... 36
3.2.2. Simulasi (ABAQUS Standart dan ABAQUS Explicit) ...... 39
3.2.3. Post Processing (ABAQUS CAE) ...................................... 39
xi
3.3. Pemodelan Dengan ABAQUS CAE ............................................. 39
3.3.1. Cara Pemodelan Dengan ABAQUS CAE............................ 40
3.3.1.1. Membuka Menu ABAQUS CAE .......................... 40
3.3.1.2. Part Modul ABAQUS CAE.................................... 41
3.3.1.3. Property Modul ABAQUS CAE........................... 44
3.3.1.4. Assembly Modul ABAQUS CAE.......................... 46
3.3.1.5. Step Modul ABAQUS CAE .................................. 48
3.3.1.6. Interaction Modul ABAQUS CAE ....................... 50
3.3.1.7. Load Modul ABAQUS CAE................................. 51
3.3.1.8. Mesh Modul ABAQUS CAE ................................ 52
3.3.1.9. Job Modul ABAQUS CAE ................................... 53
3.3.1.10. Visualization Modul ABAQUS CAE.................. 54
BAB IV
HASIL SIMULASI DAN PEMBAHASAN ....................................... 55
4.1. Hasil Simulasi .............................................................................. 56
4.1.1. Pengaruh dari Ukuran Diameter Dies (Tidak Ada Friksi)... 56
4.1.1.1. Dies 1 (D = 13 mm), Reduksi 0.74........................ 56
4.1.1.1.1.
Gambar Step Terakhir....................... 56
4.1.1.1.2. Grafik Punch Force VS Punch
Displacement ..................................... 56
4.1.1.1.3.
Perkembangan
Formasi
“Weld
Interface” .......................................... 57
4.1.1.2. Dies 2 (D = 16 mm), Reduksi 0.60........................ 58
4.1.1.2.1.
xii
Gambar Step Terakhir....................... 58
4.1.1.2.2. Grafik Punch Force VS Punch
Displacement ..................................... 59
4.1.1.2.3. Perkembangan Formasi
“Weld
Interface” .......................................... 59
4.1.1.3. Dies 3 (D = 19 mm), Reduksi 0.44........................ 61
4.1.1.3.1. Gambar Step Terakhir.......................... 61
4.1.1.3.2. Grafik Punch Force VS Punch
Displacement ..................................... 61
4.1.1.3.3. Perkembangan Formasi
“Weld
Interface” .......................................... 61
4.1.1.4. Dies 3 (D = 22 mm), Reduksi 0.25........................ 63
4.1.1.4.1. Gambar Step Terakhir.......................... 63
4.1.1.4.2. Grafik Punch Force VS Punch
Displacement ..................................... 63
4.1.1.4.3. Perkembangan Formasi
“Weld
Interface” .......................................... 64
4.1.2. Pengaruh Adanya Friksi Terhadap Punch Force ................ 66
4.1.2.1. Dies 1 (D = 13 mm), Reduksi 0.74........................ 66
4.1.2.1.1. Gambar Akhir Dengan Adanya
Variasi Friksi .................................. 66
4.1.2.2. Dies 2 (D = 16 mm), Reduksi 0.60........................ 67
4.1.2.2.1. Gambar Akhir Dengan Adanya
Variasi Friksi .................................. 67
xiii
4.1.2.3. Dies 3 (D = 19 mm), Reduksi 0.44........................ 69
4.1.2.3.1. Gambar Akhir Dengan Adanya
Variasi Friksi .................................. 69
4.1.2.4. Dies 3 (D = 19 mm), Reduksi 0.44........................ 70
4.1.2.4.1. Gambar Akhir Dengan Adanya
Variasi Friksi .................................. 70
4.1.3. Pengaruh Punch Speed Terhadap Punch Force-Punch
Displacement ...................................................................... 71
4.1.3.1. Gambar Akhir Terjadinya Void Dengan Adanya
Variasi Punch Speed Pada Dies 16 mm .............. 71
4.1.3.2. Gambar Akhir Terjadinya Void Dengan Adanya
Variasi Punch Speed Pada Dies 19 mm .............. 72
4.1.4. Perbandingan Hasil Simulasi Ekstrusi Dua Billet Dengan
Satu Billet ........................................................................... 74
4.1.4.1. Gambar Perbandingan Step Terakhir Hasil
Simulasi Ekstrusi Satu Billet Dengan Dua Billet
Pada Dies (D = 22 mm), Reduksi 0.25................ 74
4.1.4.2. Grafik Perbandingan Hasil Simulasi Ekstrusi
Satu Billet Dengan Dua Billet Reduksi 0.25 ....... 74
4.1.4.3. Gambar Perbandingan Step Terakhir Hasil
Simulasi Ekstrusi Satu Billet Dengan Dua Billet
Pada Dies (D = 19 mm), Reduksi 0.44................ 75
xiv
4.1.4.4. Grafik Perbandingan Hasil Simulasi Ekstrusi
Satu Billet Dengan Dua Billet Reduksi 0.44 ....... 75
4.1.4.5. Gambar Perbandingan Step Terakhir Hasil
Simulasi Ekstrusi Satu Billet Dengan Dua Billet
Pada Dies (D = 16 mm), Reduksi 0.60................ 76
4.1.4.6. Grafik Perbandingan Hasil Simulasi Ekstrusi
Satu Billet Dengan Dua Billet Reduksi 0.60 ....... 76
4.1.4.7. Gambar Perbandingan Step Terakhir Hasil
Simulasi Ekstrusi Satu Billet Dengan Dua Billet
Pada Dies (D = 19 mm), Reduksi 0.74................ 77
4.1.4.8. Grafik Perbandingan Hasil Simulasi Ekstrusi
Satu Billet Dengan Dua Billet Reduksi 0.74 ....... 77
4.2. Pembahasan ................................................................................... 78
4.2.1. Pembahasan Pengaruh Dari Ukuran Dies (Tidak Ada
Friksi) ................................................................................. 79
4.2.2. Pembahasan Pengaruh Friksi.............................................. 81
4.2.3. Pembahasan Pengaruh Kecepatan Penekanan.................... 83
BAB V
PENUTUP .......................................................................................... 85
5.1. Kesimpulan ................................................................................... 85
5.2. Saran ............................................................................................ 86
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN-LAMPIRAN
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Visualisasi metode simulasi FEM ...................................................... 07
Gambar 2.2. Beberapa contoh proses ekstrusi dingin ............................................. 08
Gambar 2.3. Perbandingan kekuatan tarik rata-rata ................................................. 10
Gambar 2.4. Contoh suku cadang NNSF dan NSF untuk industri otomotif ........... 12
Gambar 2.5. Aliran material proses ekstrusi ............................................................. 16
Gambar 2.6.Variasi beban atau tekanan dengan perjalanan ram untuk proses
ekstrusi langsung dan tidak langsung ................................................. 15
Gambar 2.7. Skema penentuan tekanan ekstrusi ..................................................... 16
Gambar 2.8. Diagram tegangan regangan ............................................................... 26
Gambar 2.9. Garis modulus elastisitas .................................................................... 27
Gambar 2.10. Metode Brazing .................................................................................. 29
Gambar 2.11. Mekanisme difusi ............................................................................... 30
Gambar 2.12. Mekanisme difusi Vacancy................................................................. 31
Gambar 2.13. Mekanisme difusi Interstitial dan interstitial pada larutan padat....... 31
Gambar 3.1. Flowchart penelitian ............................................................................ 34
Gambar 3.2. Alir proses running ............................................................................. 36
Gambar 3.3. Viewport awal ABAQUS CAE .......................................................... 41
Gambar 3.4. Sket billet ............................................................................................ 42
Gambar 3.5. Sket dies .............................................................................................. 42
Gambar 3.6. Sket punch .......................................................................................... 43
Gambar 3.7. Sifat density aluminium ...................................................................... 44
xvi
Gambar 3.8. Sifat elastis aluminium ....................................................................... 45
Gambar 3.9. Sifat plastisitas aluminium ................................................................. 45
Gambar 3.10. Viewport create section .................................................................... 45
Gambar 3.11. Hasil dari section assignments ........................................................... 46
Gambar 3.12. Hasil create instance ........................................................................ 46
Gambar 3.13. Viewport create sets ......................................................................... 47
Gambar 3.14. Viewport create surface...................................................................... 47
Gambar 3.15. Viewport create steps ......................................................................... 48
Gambar 3.16. Viewport time period pada step .......................................................... 49
Gambar 3.17. Viewport adaptive mesh pada step ..................................................... 49
Gambar 3.18. Viewport dari contact property........................................................... 50
Gambar 3.19. Viewport untuk edit constraint ........................................................... 50
Gambar 3.20. Viewport untuk create interaction...................................................... 51
Gambar 3.21. Viewport boundary condition manager ............................................ 52
Gambar 3.22. Viewport untuk mesh ........................................................................ 53
Gambar 3.23. Viewport create job .......................................................................... 53
Gambar 3.24. Visualisasi ........................................................................................ 54
Gambar 4.1. Hasil ekstrusi ..................................................................................... 56
Gambar 4.2. Grafik hubungan Punch Force VS Punch Displacement pada dies 13
mm ...................................................................................................... 56
Gambar 4.3. Interface sebelum terjadi void pada t = 0.0017 .................................. 57
Gambar 4.4. Interface mulai terjadi void pada t = 0.0020 ....................................... 57
Gambar 4.5. interface pada t = 0.0030 ...................................................................... 57
xvii
Gambar 4.6. Interface pada t = 0.0040...................................................................... 58
Gambar 4.7. Akhir terjadi, interface pada t = 0.0050 ............................................... 58
Gambar 4.8. Hasil ekstrusi ........................................................................................ 58
Gambar 4.9. Grafik hubungan Punch Force VS Punch Displacement pada dies 16
mm
.................................................................................................. 59
Gambar 4.10. Interface sebelum terjadi void pada t = 0.0017 ................................. 59
Gambar 4.11. Interface mulai terjadi void pada t = 0.0020 ...................................... 59
Gambar 4.12. Interface pada t = 0.0030 ................................................................... 60
Gambar 4.13. Interface pada t = 0.0040 ................................................................... 60
Gambar 4.14. Akhir terjadi, Interface pada t = 0.0050 ........................................... 60
Gambar 4.15. Hasil Ekstrusi .................................................................................... 61
Gambar 4.16. Grafik hubungan Punch Force VS Punch Displacement pada dies
19 mm ............................................................................................... 61
Gambar 4.17. Interface sebelum terjadi void pada t = 0.0020 ................................ 61
Gambar 4.18. Interface mulai terjadi void pada t = 0.0025 ...................................... 62
Gambar 4.19. Interface pada t = 0.0032 ................................................................... 62
Gambar 4.20. Interface pada t = 0.0040 ................................................................... 62
Gambar 4.21. Akhir terjadi, Interface pada t = 0.0050 ........................................... 62
Gambar 4.22. Hasil Ekstrusi .................................................................................... 63
Gambar 4.23. Grafik hubungan Punch Force VS Punch Displacement pada dies
22 mm ............................................................................................... 63
Gambar 4.24. Interface sebelum terjadi void pada t = 0.0020 ................................ 64
Gambar 4.25. Interface mulai terjadi void pada t = 0.0025 ...................................... 64
xviii
Gambar 4.26. Interface pada t = 0.0032 ................................................................... 64
Gambar 4.27. Interface pada t = 0.0040 ................................................................... 65
Gambar 4.28. Akhir terjadi, Interface pada t = 0.0050 ........................................... 65
Gambar 4.29. Step terakhir dengan friksi 0 ............................................................. 66
Gambar 4.30. Step tetakhir dengan friksi 0.09 ......................................................... 66
Gambar 4.31. Step terakhir dengan friksi 0.11 ........................................................ 66
Gambar 4.32. Step terakhir dengan friksi 0.13 ......................................................... 67
Gambar 4.33. Step terakhir dengan friksi 0.15 ......................................................... 67
Gambar 4.34. Step terakhir dengan friksi 0 ............................................................. 67
Gambar 4.35. Step tetakhir dengan friksi 0.09 ......................................................... 68
Gambar 4.36. Step terakhir dengan friksi 0.11 ........................................................ 68
Gambar 4.37. Step terakhir dengan friksi 0.13 ......................................................... 68
Gambar 4.38. Step terakhir dengan friksi 0.15 ......................................................... 68
Gambar 4.39. Step terakhir dengan friksi 0 ............................................................. 69
Gambar 4.40. Step tetakhir dengan friksi 0.09 ......................................................... 69
Gambar 4.41. Step terakhir dengan friksi 0.11 ........................................................ 69
Gambar 4.42. Step terakhir dengan friksi 0.13 ......................................................... 69
Gambar 4.43. Step terakhir dengan friksi 0.15 ......................................................... 70
Gambar 4.44. Step terakhir dengan friksi 0 ............................................................. 70
Gambar 4.45. Step tetakhir dengan friksi 0.09 ......................................................... 70
Gambar 4.46. Step terakhir dengan friksi 0.11 ........................................................ 70
Gambar 4.47. Step terakhir dengan friksi 0.13 ......................................................... 71
Gambar 4.48. Step terakhir dengan friksi 0.15 ......................................................... 71
xix
Gambar 4.49. Step terakhir dengan punch speed 1.6 m/s ......................................... 71
Gambar 4.50. Step terakhir dengan punch speed 1.8 m/s.......................................... 72
Gambar 4.51. Step terakhir dengan punch speed 2 m/s ........................................... 72
Gambar 4.52. Step terakhir dengan punch speed 2.2 m/s ........................................ 72
Gambar 4.53. Step terakhir dengan punch speed 1.6 m/s ........................................ 72
Gambar 4.54. Step terakhir dengan punch speed 1.8 m/s......................................... 73
Gambar 4.55. Step terakhir dengan punch speed 2 m/s .......................................... 73
Gambar 4.56. Step terakhir dengan punch speed 2.2 m/s.......................................... 73
Gambar 4.57. Dimensi benda uji pada dies diameter 22 mm .................................. 74
Gambar 4.58. Grafik hubungan antara Punch Force–Punch Displacement pada
hasil simulasi ekstrusi satu billet dengan dua billet reduksi 0.25 ..... 74
Gambar 4.59. Dimensi benda uji pada dies diameter 19 mm .................................. 75
Gambar 4.60. Grafik hubungan antara Punch Force–Punch Displacement pada
hasil simulasi ekstrusi satu billet dengan dua billet reduksi 0.44 ..... 75
Gambar 4.61. Dimensi benda uji pada dies diameter 16 mm .................................. 76
Gambar 4.62. Grafik hubungan antara Punch Force–Punch Displacement pada
hasil simulasi ekstrusi satu billet dengan dua billet reduksi 0.60 ..... 76
Gambar 4.63. Dimensi benda uji pada dies diameter 13 mm .................................. 77
Gambar 4.64. Grafik hubungan antara Punch Force–Punch Displacement pada
hasil simulasi ekstrusi satu billet dengan dua billet reduksi 0.74 ..... 77
Gambar 4.65. (a) Pada awal proses batas antar permukaan kedua billet lurus. (b).
Billet baru dan lama menyatu ........................................................... 78
Gambar 4.66. Hasil akhir dari proses ekstrusi dengan variasi diameter dies .......... 79
xx
Gambar 4.67. Grafik pengaruh dari reduksi terhadap punch force .......................... 80
Gambar 4.68. Hasil akhir dari benda ekstrusi dengan dies 19 mm (R = 0.60)
dengan adanya variasi koefisien gesek ............................................. 81
Gambar 4.69. Grafik gaya penekanan (punch force) terhadap langkah penekanan
(punch displacement) akibat perbedaan koefisien gesek .................. 81
Gambar 4.70. Hasil akhir akibat perbedaan kecepatan penekanan .......................... 83
Gambar 4.71. Grafik gaya penekanan (punch porce) terhadap langkah penekanan
(punch displacement) akibat perbedaan kecepatan penekanan ........ 83
xxi
ABSTRACT
Transverse Welds occur in the billet-to-billet extrusion process, which is
often used in modern aluminum extrusion plants for the purpose production. The
transverse weld introduces a discontinuity at the weld interface in the extruded
product and in many structural applications. This is not acceptable because it can
severely reduce the strength and is detrimental to the quality of the extruded
product. The requirement of wasting a certain portion of the product becomes
undesirable. Since the occurrence of this defect is troublesome in industrial
practice, it is important to study the conditions leading to transverse welding
formation. This study concentrated on improving the understanding of the
behavior and the formation mechanisms of transverse welds with the aim of
providing general guidance for aluminum extrusion industry.
The experiment of extrusion process was undertaken in parallel with a
finite element analysis (FEA) using ABAQUS software, a suite of powerful
engineering simulation programs, based on the finite element method, that can
solve problem ranging from relatively simple linear analysis to the most
challenging nonlinear simulations, including metal forming simulation. An
axisymmetric 2D geometric model of the tooling and billet was constructed for the
analysis. In this work, transverse welding formation was investigated by a
variation of die reduction. The influence of coefficient of friction, and punch
speed were also observed.
The formation and metal flow behavior of transverse welds in the
aluminum extrusion process have been investigated using an FEA simulation
technique. It was shown that inhomogeneous metal flow occurred and a
transverse welding pattern were revealed.
Keyword : Transverse Welding, Extrusion, Purpose Production
xxii