DESAIN DAN PENGUJIAN ALAT UJI FATIK ROTATING BENDING MACHINE.
DESAIN DAN PENGUJIAN ALAT UJI FATIK
ROTATING BENDING MACHINE
TUGAS AKHIR
Disusun sebagai Salah Satu Syarat untuk
Memperoleh Gelar Ahli Madya
OLEH
IMRAN
NIM : 509220013
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
2013
IMRAN. NIM 50220013. “DESAIN DAN PENGUJIAN ALAT UJI FATIK
ROTATING BENDING MACHINE”.UNIVERSITAS NEGERI MEDAN,
2013
ABSTRAK
Perancangan alat uji fatik rotating bending machine ini dilakukan guna
mengetahui perbandingan alat yang dibuat dengan alat yang sudah ada
sebelumnya. Di samping itu juga dilakukan pengujian terhadap alat yang sudah
dibuat untuk mengetahui kenerja secara fungsional. Pengujian ini dimaksudkan
untuk mengetahui kekuatan lelah pada baja HQ705. Untuk melakukan proses
pengujian diperlukan bahan uji fatik yang sesuai dengan standart ASTM E 466.
Kemudian dibuat spesimen untuk pengujian fatik menggunakaan mesin bubut
dengan diameter terkecil 8 mm. Pengujian dilakukan dengan memberikan beban
yang bervariasi pada setiap spesimen. Hasil pengujian menunjukkan bahwa
semakin besar beban yang diberikan maka akan semakin cepat spesimen
mengalami kegagalan fatik/patah, sebaliknya apabila beban yang di berikan kecil,
maka kegagalan fatik/patah yang terjadi terhadap spesimen akan lebih lama. Dari
pengujian ini disimpulkan bahwa alat uji fatik rotating bending machine ini secara
fungsional sudah dapat bekerja dengan baik.
Kata kunci : Uji Fatik, spesimen, rotasi
i
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN
ABSTRAK.. ............................................................................................................. i
KATA PENGANTAR ............................................................................................ ii
DAFTAR ISI.......................................................................................................... iii
DAFTAR TABEL ................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. vi
DAFTAR LAMPIRAN......................................................................................... vii
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
A. Latar Belakang ......................................................................................... 1
B. Perumusan Masalah .................................................................................. 4
C. Tujuan Rancangan .................................................................................... 4
D. Manfaat .................................................................................................... 5
BAB II LANDASAN TEORI ................................................................................. 6
A. Gambaran Umum ..................................................................................... 6
B. Aspek Metalurgis Pada Kelelahan Logam ................................................ 9
C. Bahan Dan Ukuran Spesimen ................................................................. 10
D. Tahap-Tahap Dalam Perencanaan .......................................................... 11
E. Dasar Perencanaan Elemen Mesin .......................................................... 13
1. Perencanaan Daya Motor ................................................................... 13
2. Perencanaan Poros ............................................................................. 14
F. Macam-Macam Poros ............................................................................. 16
G. Bahan Poros ........................................................................................... 16
H. Pasak ..................................................................................................... 21
I. Perencanaan Sabuk Dan Puli ................................................................... 24
J. Perencanaan Bearing ............................................................................... 25
BAB III PERANCANGAN KOMPONEN UTAMA ALAT UJI ....................... 29
A. Bagian Utama Mesin .............................................................................. 29
B. Pemilihan Motor .................................................................................... 30
iii
C. Perancangan Poros ................................................................................. 31
D. Perancangan Pasak ................................................................................. 37
E. Perancangan Sabuk Dan Pulli ................................................................. 43
F. Perancangan Bantalan (Bearing) ............................................................. 45
1. Analisa Gaya ...................................................................................... 46
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN ........................................ 49
A. Proses Pembuatan Spesimen .................................................................. 49
1. Persiapan Alat .................................................................................... 49
2. Bahan ................................................................................................. 49
3. Tindakan Keamanan ........................................................................... 49
4. Langkah Kerja .................................................................................... 50
B. Hasil Pengujian ...................................................................................... 51
C. Hasil Pembahasan .................................................................................. 54
D. Pemeliharaan Dan Perawatan Mesin ....................................................... 55
1. Pengertian Dan Tujuan Utama Perawatan ........................................... 55
2. Perawatan Bagian-Bagian Utama Mesin ............................................ 56
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN................................................................. 57
A. Kesimpulan ............................................................................................ 57
B. Saran ...................................................................................................... 57
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 58
LAMPIRAN
iv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Dimensi Spesimen uji fatik standar ASTM E 466................................. 11
Tabel 2.2 Komposisi kimia baja HQ 705 ............................................................. 11
Tabel 2.3 Sifat Mekanis baja HQ 705 .................................................................. 11
Tabel 2.4 JIS G 4051 Baja karbon untuk konstruksi mesin .................................. 17
Tabel 2.5 Faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan .................................... 19
Tabel 3.1 Faktor - faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan ......................... 38
Tabel 4.1 Nama Peralatan Untuk Pembuatan Spesimen ...................................... 48
Tabel 4.2 Data hasil pengujian alat uji fatik ........................................................ 51
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Distribusi mode kegagalan .................................................................. 6
Gambar 2.2 Skematis permukaan patah leleh dari penampang bulat pada
berbagai kondisi pembebanan .............................................................. 8
Gambar 2.3 Contoh permukaan patah leleh (a, b, dan c) ......................................... 8
Gambar 2.4 Ukuran spesimen uji fatik (sesuai ASTM E 466) ............................... 10
Gambar 2.5 Diagram faktor kosentrasi tegangan a untuk pembebanan puntir
statis pada poros bulat dengan alur pasak persegi yang diberi filet ..... 20
Gambar 2.6 Macam-macam pasak ........................................................................ 22
Gambar 2.7 Gaya geser pada pasak ...................................................................... 23
Gambar 2.8 Ukuran penamang sabuk - V ............................................................. 24
Gambar 2.9 Bearing ............................................................................................. 27
Gambar 3.1 Alat uji fatik rotating bending machine .............................................. 29
Gambar 3.2 Poros ................................................................................................. 31
Gambar 3.3 Poros yang dibebani .......................................................................... 35
Gambar 3.4 Sabuk dan puli................................................................................... 42
Gambar 3.5 Gambar bearing ................................................................................. 44
Gambar 4.1 Spesimen........................................................................................... 50
Gambar 4.2 Kunci yang diperlukan ...................................................................... 52
Gambar 4.3 Grafik hasil pengujian ....................................................................... 53
Gambar 4.4 Spesimen yang telah mengalami kegagalan fatik/patah ...................... 53
Gambar 4.5 Pada saat terjadi kegagalan fatik/patah .............................................. 55
vi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Gambar Alat Uji Fatik Rotating Bending Machine
Lampiran 2. Gambar Rangka
Lampiran 3. Gambar Poros Dan Baut
Lampiran 4. Gambar Puli
Lampiran 5. Gambar Bearing
Lampiran 6. Gambar Rumah Bearing
Lampiran 7. Gambar Arbor
Lampiran 8. Foto Dokumentasi
Lampiran 9. Foto Permukaan Spesimen yang mengalami kegagalan fatik
Lampiran 10. Surat Penugasan dosen
vii
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Pemakaian baja sebagai komponen utama pada konstruksi permesinan
industri sangat mempertimbangkan biaya investasi dan perawatan yang rendah
serta mempunyai ketahanan yang lebih lama. Biaya investasi dapat ditekan
dengan mengefektifkan ukuran komponen permesinan sedangkan untuk menekan
biaya perawatan dapat dilakukan dengan memilih bahan komponen berkualitas
tinggi atau berkekuatan tinggi yang diharapkan mempunyai ketahanan yang lebih
lama.
Salah satu cara dalam mencapai kekuatan tinggi adalah dengan memakai
baja HQ705 (High Quality) untuk komponen konstruksi permesinan. Baja HQ705
merupakan baja High Performance yang baru pada tahum (2006) mulai
dipasarkan di Medan sebagai bahan poros, pengganti baja ASSAB 705 yang lama.
Baja HQ705 merupakan baja High Quality Pre-hardened Machinery Steel yang
diproduksi dengan lisensi ASSAB Swedia dan dipasarkan oleh PT. Tira Austenite
Indonesia. Kekuatan tarik baja HQ 705 lebih tinggi dari baja-baja lainnya yang
pernah dipasarkan di Medan oleh beberapa Supplier dan keagenan baja. Pada
industri khususnya industri sawit baja HQ705 digunakan sebagai komponen
utama beberapa buah poros seperti pada Thresher.
Kegagalan pada baja sebagian besar disebabkan pembebanan dinamis
yang dipicu oleh berbagai kondisi seperti pengaruh lingkungan operasi, faktor
permukaan, faktor ukuran dan lain-lain. Faktor ukuran sebagai salah satu faktor
yang mempengaruhi kekuatan lelah (fatigue strength) baja telah diteliti oleh
1
2
beberapa peneliti, Haftirman (1995) meneliti baja S45C dan menyatakan bahwa
kekuatan lelah baja mengalami penurunan dengan meningkatnya ukuran, kecuali
pada ukuran kecil dari 2 mm, material mengalami peningkatan kekuatan lelah,
sedangkan pada material dengan sifat tahan korosinya buruk, daerah transisi
bergerak kearah lingkungan kelembaban rendah dan material dengan kekuatan
tinggi, di lingkungan kelembaban tinggi terjadi penurunan kekuatan yang sangat
besar. Penurunan kekuatan di lingkungan kelembaban tinggi ini disebabkan
timbulnya korosi pit dan retakan. Sedangkan menurut Haftirman (1996), pengaruh
ukuran spesimen terhadap kekuatan lelah korosi biasanya diketahui bahwa di
larutan air garam dan air laut, bila diameter spesimen menjadi kecil terjadi
penurunan kekuatan, dan di dalam air bersih terjadi sebaliknya yaitu kekuatannya
bertambah besar. Hal ini disebabkan larutan garam dan air laut merupakan
lingkungan yang mempunyai pengaruh sangat kuat terhadap korosi sehingga
retakan timbul dengan cepat. Secara perhitungan spesimen berdiameter kecil lebih
merugikan bila dibandingkan dengan spesimen berdiameter besar, sesuai menurut
Gakkai (1965), tegangan yang diterima luas penampang kecil dan spesimen
berdiameter kecil akan mengakibatkan spesimen patah dalam waktu singkat.
Sedangkan Horger (1953) dikutip oleh Dieter (1992) menyatakan bahwa
baja lunak dengan diameter 2.54 sampai 5.08 mm yang diberikan beban lentur
mengalami penurunan kekuatan lelah tidak lebih dari 10%. Philips (1951) dikutip
oleh Dieter (1992) menyatakan baja karbon dengan diameter 5.08 sampai 35.56
mm tidak ditemukan pengaruh ukuran apabila diberi beban tarik-tekan pada arah
aksial, tetapi apabila diberi takik terdapat pengaruh ukuran pada kelelahan.
3
Baja sebagai komponen utama konstruksi permesinan pengolahan sawit,
memerlukan perhatian yang lebih besar karena kegagalan pada konstruksi baja
akan menyebabkan industri gagal dalam produksi maupun kegiatan industri secara
keseluruhan. Sehingga penyelidikan terhadap berbagai faktor yang menyebabkan
penurunan umur baja sangat perlu dilakukan, karena tingginya frekuensi
penggunaan baja pada industri pengolahan sawit, seperti pada poros threshing
drum di stasiun penebah dan untuk komponen lainnya.
Dari hasil perancangan ini diketahui bahwa komponen-komponen yang
ada didalamnya terdiri dari besi dan baja yang konstruksinya tidak begitu rumit
karena memiliki ukuran yang lebih kecil atau simpel dan dapat di pindah
tempatkan dengan mudah. Sedangkan mesin sebelumnya memeiliki ukuran yang
lebih besar, sehingga susah untuk di pindah tempatkan atau memerlukan tenaga
yang lebih besar untuk memindahkannya.
Sedangkan untuk sistem operasinnya, mesin ini tidak memerlukan bahan
tambahan berupa besi balok padat dengan berat tertentu sebagai beban yang
digunakan untuk menarik spesimen yang akan di uji. Tetapi beban tersebut diganti
dengan menggunakan neraca pegas yang disambungkan dengan spesimen
tersebut. Tidak seperti mesin sebelumnya yang membutuhkan beberapa besi balok
untuk menentukan beban yang dibutuhkan dalam melakukan uji fatik.
Dalam segi ekonomi mesin ini didesain agar dapat menghemat biaya
produksi, karena bahan baku yang dibutuhkan dalam proses pembuatan mesin ini
lebih sedikit dan lebih murah, jika dibandingkan dengan mesin sebelumnya yang
menggunakan bahan baku yang lebih banyak dan mahal.
4
Waktu yang dibutuhkan dalam proses pembuatan mesin ini juga lebih
cepat dikarenakan ukuran mesinnya yang lebih kecil, namun memiliki fungsi yang
sama. Dibandingkan dengan mesin lama yang memiliki kerangka lebih besar
sehingga dalam pengerjaannya memerlukan waktu yang lebih lama.
B. Perumusan Masalah
Perancangan alat uji fatik ini dimaksudkan untuk memberikan tegangan
berulang atau berfluktuasi pada benda uji, yang merupakan syarat utama
terjadinya kegagalan lelah. Alat uji yang akan dirancang dalam tugas ini adalah
Alat Uji Fatik Rotating Bending Machine. Perancangan alat uji tersebut meliputi
pemilihan dan perhitungan kekuatan komponen – komponen alat uji yang akan
dibahas pada bab selanjutnya. Komponen-komponen tersebut antara lain : motor,
poros, puli, sabuk, bantalan, pasak, baut, dan mur.
Alat uji tersebut akan digunakan untuk menguji baja HQ705 yang
digunakan pada threshing. Perancangan ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh
ukuran terhadap kekuatan lelah sehingga hasilnya dapat membantu dalam
mendapatkan konstruksi yang optimum dengan ketahanan dan efisien dalam
ukuran.
C. Tujuan
Adapun tujuan dari perancangan alat uji ini adalah:
1. Merencanakan konstruksi suatu alat uji fatik rotating bending machine yang
dapat digunakan untuk menguji kekuatan lelah baja HQ705.
2. Menguji kinerja alat uji fatik rotating bending machine.
3. Mengetahui pengaruh beban terhadap waktu.
5
D. Manfaat
Hasil rancangan alat uji ini akan dapat digunakan sebagai asumsi terhadap
pembuatan alat uji fatik rotating bending machine yang berguna bagi masyarakat,
dunia pendidikan, dan juga bagi lembaga penelitian. Hasil rancangan ini juga
dapat menjadi pembanding bagi perancangan selanjutnya.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Ada beberapa kesimpulan yang dapat diambil pada Tugas Akhir ini, yaitu:
1. Secara fungsional dan struktural alat ini dapat berkerja dengan baik
2. Alat uji fatik rotating bending machine ini secara fungsional dapat bekerja
dengan baik
3. Semakin besar beban yang diberikan terhadap spesimen maka waktu yang
diperlukan sebuah spesimen untuk mengalami kegagalan fatik/patah lebih
cepat ( Beban 20 kg, waktu 46 menit)
B. Saran
Alat uji fatik rotating bending machine ini secara fungsional sudah dapat
bekerja dengan baik, namun masih memerlukan penyempurnaan lagi pada sistem
pembebanannya. Karena sistem pembebanannya masih diputar secara manual.
Disarankan kepada perancangan selanjutnya untuk merubah konstruksi pada
bagian pembebananya agar hasil pengujian lebih maksimal.
57
DAFTAR PUSTAKA
Akuan, A., “ Teknik Metalurgi ”, Bandung, 2007
James M. Gere and Stephen P. Timoshenko,” Mekanika Bahan”. Edisi kedua,
Penerbit Erlangga, 1987
Shigley, J.E., Mischke, C.R., “ Mechanical Engineering Design”, Fifth Edition,
McGraw-Hill Book Company, New York, 1989
Sularso dan Kiyokatsu Suga., “ Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen
Mesin”. PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 1983
George E. Dieter, “ Metalurgi Mekenik”. Jilid satu, Penerbit Erlangga, 1996
Haftirman, “Fatigue Strength of Steel in High Humidity Environment”,
Transaction of the Japan Society of Mechanical Engineers, Japan, 1995
58
ROTATING BENDING MACHINE
TUGAS AKHIR
Disusun sebagai Salah Satu Syarat untuk
Memperoleh Gelar Ahli Madya
OLEH
IMRAN
NIM : 509220013
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
2013
IMRAN. NIM 50220013. “DESAIN DAN PENGUJIAN ALAT UJI FATIK
ROTATING BENDING MACHINE”.UNIVERSITAS NEGERI MEDAN,
2013
ABSTRAK
Perancangan alat uji fatik rotating bending machine ini dilakukan guna
mengetahui perbandingan alat yang dibuat dengan alat yang sudah ada
sebelumnya. Di samping itu juga dilakukan pengujian terhadap alat yang sudah
dibuat untuk mengetahui kenerja secara fungsional. Pengujian ini dimaksudkan
untuk mengetahui kekuatan lelah pada baja HQ705. Untuk melakukan proses
pengujian diperlukan bahan uji fatik yang sesuai dengan standart ASTM E 466.
Kemudian dibuat spesimen untuk pengujian fatik menggunakaan mesin bubut
dengan diameter terkecil 8 mm. Pengujian dilakukan dengan memberikan beban
yang bervariasi pada setiap spesimen. Hasil pengujian menunjukkan bahwa
semakin besar beban yang diberikan maka akan semakin cepat spesimen
mengalami kegagalan fatik/patah, sebaliknya apabila beban yang di berikan kecil,
maka kegagalan fatik/patah yang terjadi terhadap spesimen akan lebih lama. Dari
pengujian ini disimpulkan bahwa alat uji fatik rotating bending machine ini secara
fungsional sudah dapat bekerja dengan baik.
Kata kunci : Uji Fatik, spesimen, rotasi
i
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN
ABSTRAK.. ............................................................................................................. i
KATA PENGANTAR ............................................................................................ ii
DAFTAR ISI.......................................................................................................... iii
DAFTAR TABEL ................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. vi
DAFTAR LAMPIRAN......................................................................................... vii
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
A. Latar Belakang ......................................................................................... 1
B. Perumusan Masalah .................................................................................. 4
C. Tujuan Rancangan .................................................................................... 4
D. Manfaat .................................................................................................... 5
BAB II LANDASAN TEORI ................................................................................. 6
A. Gambaran Umum ..................................................................................... 6
B. Aspek Metalurgis Pada Kelelahan Logam ................................................ 9
C. Bahan Dan Ukuran Spesimen ................................................................. 10
D. Tahap-Tahap Dalam Perencanaan .......................................................... 11
E. Dasar Perencanaan Elemen Mesin .......................................................... 13
1. Perencanaan Daya Motor ................................................................... 13
2. Perencanaan Poros ............................................................................. 14
F. Macam-Macam Poros ............................................................................. 16
G. Bahan Poros ........................................................................................... 16
H. Pasak ..................................................................................................... 21
I. Perencanaan Sabuk Dan Puli ................................................................... 24
J. Perencanaan Bearing ............................................................................... 25
BAB III PERANCANGAN KOMPONEN UTAMA ALAT UJI ....................... 29
A. Bagian Utama Mesin .............................................................................. 29
B. Pemilihan Motor .................................................................................... 30
iii
C. Perancangan Poros ................................................................................. 31
D. Perancangan Pasak ................................................................................. 37
E. Perancangan Sabuk Dan Pulli ................................................................. 43
F. Perancangan Bantalan (Bearing) ............................................................. 45
1. Analisa Gaya ...................................................................................... 46
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN ........................................ 49
A. Proses Pembuatan Spesimen .................................................................. 49
1. Persiapan Alat .................................................................................... 49
2. Bahan ................................................................................................. 49
3. Tindakan Keamanan ........................................................................... 49
4. Langkah Kerja .................................................................................... 50
B. Hasil Pengujian ...................................................................................... 51
C. Hasil Pembahasan .................................................................................. 54
D. Pemeliharaan Dan Perawatan Mesin ....................................................... 55
1. Pengertian Dan Tujuan Utama Perawatan ........................................... 55
2. Perawatan Bagian-Bagian Utama Mesin ............................................ 56
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN................................................................. 57
A. Kesimpulan ............................................................................................ 57
B. Saran ...................................................................................................... 57
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 58
LAMPIRAN
iv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Dimensi Spesimen uji fatik standar ASTM E 466................................. 11
Tabel 2.2 Komposisi kimia baja HQ 705 ............................................................. 11
Tabel 2.3 Sifat Mekanis baja HQ 705 .................................................................. 11
Tabel 2.4 JIS G 4051 Baja karbon untuk konstruksi mesin .................................. 17
Tabel 2.5 Faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan .................................... 19
Tabel 3.1 Faktor - faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan ......................... 38
Tabel 4.1 Nama Peralatan Untuk Pembuatan Spesimen ...................................... 48
Tabel 4.2 Data hasil pengujian alat uji fatik ........................................................ 51
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Distribusi mode kegagalan .................................................................. 6
Gambar 2.2 Skematis permukaan patah leleh dari penampang bulat pada
berbagai kondisi pembebanan .............................................................. 8
Gambar 2.3 Contoh permukaan patah leleh (a, b, dan c) ......................................... 8
Gambar 2.4 Ukuran spesimen uji fatik (sesuai ASTM E 466) ............................... 10
Gambar 2.5 Diagram faktor kosentrasi tegangan a untuk pembebanan puntir
statis pada poros bulat dengan alur pasak persegi yang diberi filet ..... 20
Gambar 2.6 Macam-macam pasak ........................................................................ 22
Gambar 2.7 Gaya geser pada pasak ...................................................................... 23
Gambar 2.8 Ukuran penamang sabuk - V ............................................................. 24
Gambar 2.9 Bearing ............................................................................................. 27
Gambar 3.1 Alat uji fatik rotating bending machine .............................................. 29
Gambar 3.2 Poros ................................................................................................. 31
Gambar 3.3 Poros yang dibebani .......................................................................... 35
Gambar 3.4 Sabuk dan puli................................................................................... 42
Gambar 3.5 Gambar bearing ................................................................................. 44
Gambar 4.1 Spesimen........................................................................................... 50
Gambar 4.2 Kunci yang diperlukan ...................................................................... 52
Gambar 4.3 Grafik hasil pengujian ....................................................................... 53
Gambar 4.4 Spesimen yang telah mengalami kegagalan fatik/patah ...................... 53
Gambar 4.5 Pada saat terjadi kegagalan fatik/patah .............................................. 55
vi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Gambar Alat Uji Fatik Rotating Bending Machine
Lampiran 2. Gambar Rangka
Lampiran 3. Gambar Poros Dan Baut
Lampiran 4. Gambar Puli
Lampiran 5. Gambar Bearing
Lampiran 6. Gambar Rumah Bearing
Lampiran 7. Gambar Arbor
Lampiran 8. Foto Dokumentasi
Lampiran 9. Foto Permukaan Spesimen yang mengalami kegagalan fatik
Lampiran 10. Surat Penugasan dosen
vii
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Pemakaian baja sebagai komponen utama pada konstruksi permesinan
industri sangat mempertimbangkan biaya investasi dan perawatan yang rendah
serta mempunyai ketahanan yang lebih lama. Biaya investasi dapat ditekan
dengan mengefektifkan ukuran komponen permesinan sedangkan untuk menekan
biaya perawatan dapat dilakukan dengan memilih bahan komponen berkualitas
tinggi atau berkekuatan tinggi yang diharapkan mempunyai ketahanan yang lebih
lama.
Salah satu cara dalam mencapai kekuatan tinggi adalah dengan memakai
baja HQ705 (High Quality) untuk komponen konstruksi permesinan. Baja HQ705
merupakan baja High Performance yang baru pada tahum (2006) mulai
dipasarkan di Medan sebagai bahan poros, pengganti baja ASSAB 705 yang lama.
Baja HQ705 merupakan baja High Quality Pre-hardened Machinery Steel yang
diproduksi dengan lisensi ASSAB Swedia dan dipasarkan oleh PT. Tira Austenite
Indonesia. Kekuatan tarik baja HQ 705 lebih tinggi dari baja-baja lainnya yang
pernah dipasarkan di Medan oleh beberapa Supplier dan keagenan baja. Pada
industri khususnya industri sawit baja HQ705 digunakan sebagai komponen
utama beberapa buah poros seperti pada Thresher.
Kegagalan pada baja sebagian besar disebabkan pembebanan dinamis
yang dipicu oleh berbagai kondisi seperti pengaruh lingkungan operasi, faktor
permukaan, faktor ukuran dan lain-lain. Faktor ukuran sebagai salah satu faktor
yang mempengaruhi kekuatan lelah (fatigue strength) baja telah diteliti oleh
1
2
beberapa peneliti, Haftirman (1995) meneliti baja S45C dan menyatakan bahwa
kekuatan lelah baja mengalami penurunan dengan meningkatnya ukuran, kecuali
pada ukuran kecil dari 2 mm, material mengalami peningkatan kekuatan lelah,
sedangkan pada material dengan sifat tahan korosinya buruk, daerah transisi
bergerak kearah lingkungan kelembaban rendah dan material dengan kekuatan
tinggi, di lingkungan kelembaban tinggi terjadi penurunan kekuatan yang sangat
besar. Penurunan kekuatan di lingkungan kelembaban tinggi ini disebabkan
timbulnya korosi pit dan retakan. Sedangkan menurut Haftirman (1996), pengaruh
ukuran spesimen terhadap kekuatan lelah korosi biasanya diketahui bahwa di
larutan air garam dan air laut, bila diameter spesimen menjadi kecil terjadi
penurunan kekuatan, dan di dalam air bersih terjadi sebaliknya yaitu kekuatannya
bertambah besar. Hal ini disebabkan larutan garam dan air laut merupakan
lingkungan yang mempunyai pengaruh sangat kuat terhadap korosi sehingga
retakan timbul dengan cepat. Secara perhitungan spesimen berdiameter kecil lebih
merugikan bila dibandingkan dengan spesimen berdiameter besar, sesuai menurut
Gakkai (1965), tegangan yang diterima luas penampang kecil dan spesimen
berdiameter kecil akan mengakibatkan spesimen patah dalam waktu singkat.
Sedangkan Horger (1953) dikutip oleh Dieter (1992) menyatakan bahwa
baja lunak dengan diameter 2.54 sampai 5.08 mm yang diberikan beban lentur
mengalami penurunan kekuatan lelah tidak lebih dari 10%. Philips (1951) dikutip
oleh Dieter (1992) menyatakan baja karbon dengan diameter 5.08 sampai 35.56
mm tidak ditemukan pengaruh ukuran apabila diberi beban tarik-tekan pada arah
aksial, tetapi apabila diberi takik terdapat pengaruh ukuran pada kelelahan.
3
Baja sebagai komponen utama konstruksi permesinan pengolahan sawit,
memerlukan perhatian yang lebih besar karena kegagalan pada konstruksi baja
akan menyebabkan industri gagal dalam produksi maupun kegiatan industri secara
keseluruhan. Sehingga penyelidikan terhadap berbagai faktor yang menyebabkan
penurunan umur baja sangat perlu dilakukan, karena tingginya frekuensi
penggunaan baja pada industri pengolahan sawit, seperti pada poros threshing
drum di stasiun penebah dan untuk komponen lainnya.
Dari hasil perancangan ini diketahui bahwa komponen-komponen yang
ada didalamnya terdiri dari besi dan baja yang konstruksinya tidak begitu rumit
karena memiliki ukuran yang lebih kecil atau simpel dan dapat di pindah
tempatkan dengan mudah. Sedangkan mesin sebelumnya memeiliki ukuran yang
lebih besar, sehingga susah untuk di pindah tempatkan atau memerlukan tenaga
yang lebih besar untuk memindahkannya.
Sedangkan untuk sistem operasinnya, mesin ini tidak memerlukan bahan
tambahan berupa besi balok padat dengan berat tertentu sebagai beban yang
digunakan untuk menarik spesimen yang akan di uji. Tetapi beban tersebut diganti
dengan menggunakan neraca pegas yang disambungkan dengan spesimen
tersebut. Tidak seperti mesin sebelumnya yang membutuhkan beberapa besi balok
untuk menentukan beban yang dibutuhkan dalam melakukan uji fatik.
Dalam segi ekonomi mesin ini didesain agar dapat menghemat biaya
produksi, karena bahan baku yang dibutuhkan dalam proses pembuatan mesin ini
lebih sedikit dan lebih murah, jika dibandingkan dengan mesin sebelumnya yang
menggunakan bahan baku yang lebih banyak dan mahal.
4
Waktu yang dibutuhkan dalam proses pembuatan mesin ini juga lebih
cepat dikarenakan ukuran mesinnya yang lebih kecil, namun memiliki fungsi yang
sama. Dibandingkan dengan mesin lama yang memiliki kerangka lebih besar
sehingga dalam pengerjaannya memerlukan waktu yang lebih lama.
B. Perumusan Masalah
Perancangan alat uji fatik ini dimaksudkan untuk memberikan tegangan
berulang atau berfluktuasi pada benda uji, yang merupakan syarat utama
terjadinya kegagalan lelah. Alat uji yang akan dirancang dalam tugas ini adalah
Alat Uji Fatik Rotating Bending Machine. Perancangan alat uji tersebut meliputi
pemilihan dan perhitungan kekuatan komponen – komponen alat uji yang akan
dibahas pada bab selanjutnya. Komponen-komponen tersebut antara lain : motor,
poros, puli, sabuk, bantalan, pasak, baut, dan mur.
Alat uji tersebut akan digunakan untuk menguji baja HQ705 yang
digunakan pada threshing. Perancangan ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh
ukuran terhadap kekuatan lelah sehingga hasilnya dapat membantu dalam
mendapatkan konstruksi yang optimum dengan ketahanan dan efisien dalam
ukuran.
C. Tujuan
Adapun tujuan dari perancangan alat uji ini adalah:
1. Merencanakan konstruksi suatu alat uji fatik rotating bending machine yang
dapat digunakan untuk menguji kekuatan lelah baja HQ705.
2. Menguji kinerja alat uji fatik rotating bending machine.
3. Mengetahui pengaruh beban terhadap waktu.
5
D. Manfaat
Hasil rancangan alat uji ini akan dapat digunakan sebagai asumsi terhadap
pembuatan alat uji fatik rotating bending machine yang berguna bagi masyarakat,
dunia pendidikan, dan juga bagi lembaga penelitian. Hasil rancangan ini juga
dapat menjadi pembanding bagi perancangan selanjutnya.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Ada beberapa kesimpulan yang dapat diambil pada Tugas Akhir ini, yaitu:
1. Secara fungsional dan struktural alat ini dapat berkerja dengan baik
2. Alat uji fatik rotating bending machine ini secara fungsional dapat bekerja
dengan baik
3. Semakin besar beban yang diberikan terhadap spesimen maka waktu yang
diperlukan sebuah spesimen untuk mengalami kegagalan fatik/patah lebih
cepat ( Beban 20 kg, waktu 46 menit)
B. Saran
Alat uji fatik rotating bending machine ini secara fungsional sudah dapat
bekerja dengan baik, namun masih memerlukan penyempurnaan lagi pada sistem
pembebanannya. Karena sistem pembebanannya masih diputar secara manual.
Disarankan kepada perancangan selanjutnya untuk merubah konstruksi pada
bagian pembebananya agar hasil pengujian lebih maksimal.
57
DAFTAR PUSTAKA
Akuan, A., “ Teknik Metalurgi ”, Bandung, 2007
James M. Gere and Stephen P. Timoshenko,” Mekanika Bahan”. Edisi kedua,
Penerbit Erlangga, 1987
Shigley, J.E., Mischke, C.R., “ Mechanical Engineering Design”, Fifth Edition,
McGraw-Hill Book Company, New York, 1989
Sularso dan Kiyokatsu Suga., “ Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen
Mesin”. PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 1983
George E. Dieter, “ Metalurgi Mekenik”. Jilid satu, Penerbit Erlangga, 1996
Haftirman, “Fatigue Strength of Steel in High Humidity Environment”,
Transaction of the Japan Society of Mechanical Engineers, Japan, 1995
58