bab ii dasar teori 2.1 proses pengelasan. proses pengelasan. 2.1.1 pengertian pengelasan pengelasan...
TRANSCRIPT
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
3
3
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Proses Pengelasan.
2.1.1 Pengertian pengelasan
Pengelasan adalah suatu sambungan yang permanen yang mana berasal dari
peleburan dan dua bagian yang digabungkan bersama, dengan atau tanpa
penggunaan penekanan dan pengisian material. Panas yang dibutuhkan untuk
meleburkan material berasal dan nyala api pada las asitelin atau las busur listrik
pada las listrik. Pada proses pengerjaan proyek akhir ini menggunakan Las busur
listrik atau disebut juga SMAW (Shield Metal Arc Welding) untuk membuat
rangka, dan mengunakan elektroda jenis elektroda AWS E7016 diameter 2,6mm.
Adapun proses pengelasan yang dilakukan,
1. Proses penyulutan
Setelah arus dijalankan, elekteroda didekatkan pada lokasi jalur
sambungan disentuhkan sebentar dan diangkat kembali pada jarak yang
pendek (garis tengah elektroda).
2. Menyalakan busur listrik
Penyalaan busur listrik dapat dilakukan dengan menghubungkan singkat
ujung elektroda dengan logam induk (yang akan dilas) dan segera
memisahkan lagi pada jarak yang pendek
Jenis-jenis sambungan las yang dipakai pada pembuatan alat ini antara lain
ditunjukan oleh Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Jenis sambungan las
Keterangan:
a. Sambungan las sudut dalam
b. Sambungan las sudut Luar
c. Sambungan las tumpang
d. Sambungan las T
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
4
Sebelum dilakukan pengelasan busur listrik benda kerja dibuat
kampuh atau alur las seperti yang ditunjukan oleh Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Bentuk alur/kampuh las
Keterangan:
a. sambungan langsung/tanpa kampuh
b. sambungan V tunggal
c. sambungan U tunggal
d. sambungan V ganda
e. sambungan U ganda
Perhitungan dalam perencanaan las.
Panjang Las minimum dalam proses pengelasan (1)
dimana:
P = 1.414 s l Ο ...............................................................................................(2.1)
l= panjang pengelasan (mm)
P = beban yang bekerja (N)
s = Tebal plat (mm)
Ο = tegangan geser (Mpa)
Menghitung tebal las dan bentuk pengelasan yang dipakai ditunjukan pada
Gambar 2.3
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
5
Gambar 2.3 Tebal las dan bentuk pengelasan
Gambar tebal las dan bentuk pengelasan diatas dapat diuraikan pusat titik
beratnya dengan rumus sebagai berikut,
x= π2
2π₯(π+π)......................................................................(2.2)
y= π2
2π₯(π+π)......................................................................(2.3)
maka,
r1= BG =l........................................................................(2.4)
r2=β(π΄π΅)2+βπ΅πΊ2...............................................................(2.5)
cosΙ΅=π1
π2..........................................................................(2.6)
keterangan:
1 = lebar plat (mm)
b = tebal plat (mm)
r1= jarak beban dengan pusat titik berat (mm)
r2= jarak beban dengan pusat titik berat (mm)
Ι΅ = sudut maksimum pengelasan
Menghitung momen inersianya (I)
I=π+π4β(6ππ₯6π)(ππ₯π)
12 (π+π)..........................................................(2.7)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
6
Keterangan:
I = momen inersia (mm)
t = tebal lasan (mm)
Menghitung gaya geser (Ο1danΟ2)
Ο1=P/A...........................................................................(2.8)
Dimana:
A=t.l+t.b........................................................................(2.9)
Dan
Ο2=π π₯ π π₯ π2
π½ ...................................................................(2.10)
Keterangan:
Ο1= gaya geser normal/tegak lurus ke arah gravitasi (N/mm2)
Ο2= gaya geser tegak lurus ke arah G/sesuai momen akibat dan
pembebanannya (N/mm2)
P= gaya yang membebani (N)
A= throat area (mm)
e = jarak gaya dengan pusat titik berat G ( mm)
r2 = radius las (mm)
Resultan untuk tegangan geser maksimal:
R=β(Ο1)2+(π2)2 + 2Ο1π2πππ Ι΅..................................... (2.11)
2.2 Proses Penggerindaan.
2.2.1 Pengertian gerinda
Mesin gerinda adalah salah satu mesin perkakas yang digunakan untuk
mengasah/memotong benda kerja dengan tujuan tertentu. Prinsip kerja mesin
gerinda adalah batu gerinda berputar bersentuhan dengan benda kerja sehingga
terjadi pengikisan, penajaman, pengasahan, atau pemotongan. Pada proses
pengerjaan proyek akhir ini menggunakan mesin gerinda untuk proses pengerjaan
penghalusan bekas las pada rangka dan pemotongan besi L untuk rangka. Macam-
macam gerinda yang digunakan pada proses pengerjaan proses pemotongan
ditunjukan oleh Gambar 2.4
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
7
Gambar 2.4 Gerinda potong dan gerinda tangan
2.2.2 Jenis-Jenis Mesin Gerinda
1. Mesin Gerinda Datar
Penggerindaan datar adalah suatu teknik penggerindaan yang mengacu pada
pembuatan bentuk datar, bentuk dan permukaan yang tidak rata pada sebuah
benda kerja yang berada di bawah batu gerinda yang berputar. Pada umumnya
mesin gerinda digunakan untuk penggerindaan permukaan yang meja mesinnya
bergerak horizontal bolak-balik. Benda kerja dicekam pada kotak meja magnetik,
digerakkan maju mundur di bawah batu gerinda. Meja pada mesin gerinda datar
dapat dioperasikan secara manual atau otomatis. Berdasarkan sumbu utamanya,
mesin gerinda datar dibagi menjadi 4 macam.
1. Mesin gerinda datar horizontal dengan gerak meja bolak-balik. Mesin
gerinda ini digunakan untuk menggerinda benda-benda dengan permukaan
rata dan menyudut.
2. Mesin gerinda datar horizontal dengan gerak meja berputar, mesin jenis
ini dipergunakan untuk menggerinda permukaan rata poros.
3. Mesin gerinda datar vertikal dengan gerak meja bolak-balik, mesin jenis
ini digunakan untuk menggerinda benda-benda berpermukaan rata, lebar,
dan menyudut.
4. Mesin gerinda datar vertikal dengan gerak meja berputar, mesin jenis ini
dipergunakan untuk menggerinda permukaan rata poros.
Berdasarkan prinsip kerjanya mesin gerinda datar dibagi menjadi dua
macam,
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
8
1. Mesin gerinda datar semi otomatis, proses pemotongan dapat
dilakukan secara manual (tangan) dan otomatis mesin.
2. Mesin gerinda datar otomatis, proses pemotongan diatur melalui
program(NC/Numerical Control dan CNC/Computer Numerically
Control).
2.3 Proses Pembubutan
2.3.1 Pengertian Mesin Bubut
Mesin bubut mungkin merupakan salah satu mesin perkakas yang tertua
yang pernah dibuat manusia, dan merupakan mesin yang paling handal dan yang
paling umum digunakan. Ini disebabkan karena presentase dari material yang
dikerjakan pada proses permesinannya dalam bentuk silinder. Mesin bubut dasar
telah dikembangkan menjadi mesin bubut turret, Srew Machines, Boring Mills,
mesin bubut dengan control numeric dan turning center.
Beberapa operasi penting yang dilakukan dengan mesin bubut antara lain
seperti Facing, Taper Turning,Tread Cutting, Knurling, Boring, Drilling dan
Reaming. Mesin bubut umumnya digunakan untuk mengerjakan bagian tersendiri,
disesuaikan dengan spesifikasi yang telah ditentukan. Mesin bubut umumnya
digunakan ketika sejumlah kecil bagian yang mempunyai kesamaan bentuk yang
diinginkan (in-short-productions runs). Hal ini merupakan tulang punggung dari
suatu bengkel permesinan, Karena itu pengetahuan yang mendalam sangat
dibutuhkan untuk semua ahli permesinan. Pada proses pengerjaan proyek akhir ini
menggunakan mesin bubut untuk membuat posos dengan bahan ST60 dan
diameter 20 mm. Gambar 2.5 menunjukan gambar mesin bubut beserta dengan
bagian-bagianya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
9
Gambar 2.5 Mesin Bubut dan bagian-bagianya
2.3.2 Gerakan Pada Mesin Bubut
Mesin bubut merupakan mesin perkakas yang digunakan untuk membuat
produk dengan bentuk dasar silindris;batang silindris;lubang silindris;bentuk
tirus;bentuk ulir, dan sebagainya. Gerakan-gerakan pada mesin bubut saat
melakukan proses potong terdiri dari:
a. Gerak potong
Gerak ini bertujuan agar dapat terjadi proses pemotongan.Gerak
potong merupakan gerak berputar dari benda kerja yang berasal dari
gerakan Spindel.
b. Gerak makan (feeding)
Gerak yang bertujuan untuk menggeser sedikit demi sedikit letak
proses pemotongan agar pemotongan dapat merata kesemua bagian benda
kerja. Gerakan ini adalah gerakan translasi pahat.
2.3.3 Fungsi dan elemen pada mesin bubut
Fungsi utama dari mesin bubut adalah untuk menyediakan segala
sesuatunya untuk dapat memutar benda kerja melawan pahat potong, sehingga
membuang sebagian dari benda kerja. Semua mesin bubut tanpa
mempertimbangkan desain dan ukurannya, secara umum adalah sama.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
10
Secara umum mesin bubut dilengkapi beberapa elemen antara lain yaitu:
1. Sebuah pendukung untuk memegang benda kerja.
2. Sebuah cara untuk memegang dan melepaskan benda kerja
3. Sebuah mekanisme untuk memegang dan menggerakkan pahat potong
(tools)
2.3.4 Jenis Pembubutan Menurut Arah Gerak Laju
1. Pembubutan Memanjang
Gerak laju berlangsung sejajar dengan sumbu putaran,dengan demikian
bidang permukaan luar bidang kerja (bidang garapan lengkung) yang
dimakan oleh pahat. Gerakan penyetelan menempatkan perkakas pada
posisi penyayatan tepat pada benda kerja. Setelah setiap penyayatan.
Kedalaman tusukan ditentukan oleh penyetelan tegak lurus terhadap
sumbu putaran.
2. Pembubutan Membidang
Gerakan laju berlangsung tegak lurus dengan putaran, dengan cara ini
dihasilkan bidang rata tegak lurus dengan putaran (bidang garapan datar)
benda kerja memperoleh panjang yang tepat. Arah laju didapat dari luar
perputaran atau sebaliknya.
3. Pembubutan Alur
Berlangsung hanya dengan gerakan laju tegak lurus terhadap sumbu
putaran.
4. Pembubutan dengan alur sejajar dan tegak lurus
Sumbu perputaran pada saat yang sama dihasilkan benda bulat atau benda
rotasi
5. Pembubutan dengan Pengaluran dan Pemenggalan.
Penggaluran adalah pembubutan ulir. Pada tusukkan kecil profil alur
menyerupai bentuk penyayat, alur lebar dihasilkan dengan memperluas
sebuah alur sempit kearah samping.
Pemenggalan adalah pemotongan sebuah benda kerja berbentuk batang
pada mesin bubut. Disini digunakan sebuah pahat pengalur dengan penyayat yang
sangat ramping.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
11
2.3.5 Rumus Perhitungan Mesin Bubut
Proses bubut atau Turning masih banyak digunakan didalam industri
dewasa ini, begitu juga di Indonesia, berikut adalah rumus-rumus penting yang
digunakan untuk menghitung berbagai parameter permesinan dari mesin bubut
seperti yang ditunjukan oleh Gambar 2.6
Gambar 2.6 Arah pemakanan
n : putaran spindle (rpm)
fn : pemakanan (mm)
ap : kedalaman pemotongan (mm)
Perlu diperhatikan arah dari proses pengerjaan bila memulai perhitungan,
kenali dahulu proses apa yang terjadi apakah facing, atau proses pemakanan ke
arah Spindle ataukah pembuatan groove. Apabila perhitungan untuk groove maka
lebar dari pahat/cutting tool adalah kedalaman pemotongan. Sedangkan proses
perhitungan untuk taper dapat didekati dengan metode trapesium, metode yang
lebih baik tentunya dengan menghitung setiap pergerakan cutting tool.
1. Kecepatan Pemotongan
Dihitung dari putaran per menit terhadap diameter benda kerjanya, sering juga
disebut dengan kecepatan pada permukaan
ππ =π π₯ π· π₯ π
1000π/πππ.......................................................................................(3.12)
n = putaran benda kerja (rpm)
D = Diameter benda kerja (mm)
Vc = kecepatan pemotongan (m/menit)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
12
2. Kecepatan Putaran Benda Kerja (RPM)
Kecepatan putaran benda kerja dihitung dari jumlah putaran setiap menitnya,
konstanta 1000 adalah perubahan dari mm ke meter
π =π½ππππππ
π ππ«π..................................................................................................(3.13)
3. Lama Waktu Pemotongan
Dihitung dari jumlah π πππ’πβπππ dengan π πππππ βπππ sehingga
didapatkan π π‘ππ‘ππ
π πππ’πβπππ = πΏ.π
π,π ...........................................................................................(3.14)
π πππππ βπππ = πΏ.π
π,π ............................................................................................(3.15)
π π‘ππ‘ππ = π πππ’πβπππ + π πππππ βπππ....................................................... (3.16)
2.3 Proses Milling
2.4.1 Pengertian milling
Pengerjaan logam dalam dunia manufacturing ada beberapa macam, mulai
dari pengerjaan panas, pengerjaan dingin hingga pengerjaan logam secara
mekanis.
Pengerjaan mekanis logam biasanya digunakan untuk pengerjaan lanjutan
maupun pengerjaan finishing, sehingga dalam pengerjaan mekanis dikenal
beberapa prinsip pengerjaan, salah satunya adalah pengerjaan perataan permukaan
dengan menggunakan mesin Frais atau biasa juga disebut mesin Milling.
Mesin milling adalah mesin yang paling mampu melakukan banyak tugas
bila dibandingkan dengan mesin perkakas yang lain. Hal ini disebabkan karena
selain mampu memesin permukaan datar maupun berlekuk dengan penyelesaian
dan ketelitian istimewa, juga berguna untuk menghaluskan atau meratakan benda
kerja sesuai dengan dimensi yang dikehendaki.
Mesin milling dapat menghasilkan permukaan bidang rata yang cukup
halus, tetapi proses ini membutuhkan pelumas berupa oli yang berguna untuk
pendingin mata milling agar tidak cepat aus.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
13
Proses milling adalah proses yang menghasilkan chips (geram). Milling
menghasilkan permukaan yang datar atau berbentuk profil pada ukuran yang
ditentukan dan kehalusan atau kualitas permukaan yang ditentukan.
Proses kerja pada pengerjaan dengan mesin milling dimulai dengan
mencekam benda kerja, kemudian dilanjutkan dengan pemotongan dengan alat
potong yang disebut cutter, dan akhirnya benda kerja akan berubah ukuran
maupun bentuknya.
2.4.2 Prinsip kerja mesin milling
Tenaga untuk pemotongan berasal dari energi listrik yang diubah menjadi
gerak utama oleh sebuah motor listrik, selanjutnya gerakan utama tersebut akan
diteruskan melalui suatu transmisi untuk menghasilkan gerakan putar pada spindel
mesin milling.
Spindel mesin milling adalah bagian dari sistem utama mesin milling yang
bertugas untuk memegang dan memutar cutter hingga menghasilkan putaran atau
gerakan pemotongan.
Gerakan pemotongan pada cutter jika dikenakan pada benda kerja yang
telah dicekam maka akan terjadi gesekan/tabrakan sehingga akan menghasilkan
pemotongan pada bagian benda kerja, hal ini dapat terjadi karena material
penyusun cutter mempunyai kekerasan di atas kekerasan benda kerja.
2.4.3 Jenis-jenis mesin milling
Penggolongan mesin milling menurut jenisnya penamaannya disesuaikan
dengan posisi spindle utamanya dan fungsi pembuatan produknya, ada beberapa
jenis mesin milling dalam dunia manufacturing antara lain; berdasarkan posisi
spindle utama.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
14
1. Mesin Milling Universal
Mesin frais universal yang digunakan pada proses pengeboran
ditunjukan oleh Gambar 2.7
Gambar 2.7 Mesin frais universal
Mesin milling ini mempunyai fungsi bermacam-macam sesuai dengan
prinsipnya, seperti:
a. Frais muka
b. Frais spiral
c. Frais datar
d. Pemotongan roda gigi
e. Pengeboran
f. Reaming
g. Boring
h. Pembuatan celah
2. Mesin milling CNC
Merupakan mesin yang digunakan untuk mengerjakan benda kerja dengan
bentukanβbentukan yang lebih komplek, merupakan penggangi mesin milling
Copy dan Gravier. Semua control menggunakan sistem electronic yang komplek
(rumit), dibutuhkan operator yang ahli dalam menjalankan mesin ini. Harga mesin
CNC ini sangat mahal.
2.4.4 Gerakan dalam mesin milling
Pekerjaan dengan mesin milling harus selalu mempunyai 3 gerakan kerja.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
15
1. Gerakan Pemotongan
Sisi potong cutter yang dibuat berbentuk bulat dan berputar dengan
pusat sumbu utama.
2. Gerakan Pemakanan
Benda kerja digerakkan sepanjang ukuran yang akan dipotong dan
digerakkan mendatar searah gerakan yang dipunyai oleh alas.
3. Gerakan Penyetelan
Gerakan untuk mengatur posisi pemakanan, kedalaman pemakanan, dan
pengembalian, untuk memungkinkan benda kerja masuk ke dalam sisi
potong cutter, gerakan ini dapat juga disebut gerakan pengikatan
2.4.5 Pengerjaan pada mesin milling
1. Pengefraisan Sisi, adalah pengefraisan dimana pisau sejajar dengan
permukaan benda kerja.
2. Pegefraisan Muka, adalah pengefraisan dimana sumbu pisau tegak lurus
dengan permukaan benda kerja.
2.4.6 Perhitungan Pemotongan dalam Frais
Kecepatan potong ditentukan pada diameter luar pemotong frais, yang dapat
dikonversikan dengan kecepatan putar spindel, N, dinyatakan dalam rev./min.
dengan persamaan sebagai berikut:
π =π
ππ·..................................................................................................(4.17)
dimana : V = kecepatan potong (mm/min)
D = diameter luar pemotong frais (mm).
2. Panjang pemakanan
πΏ = π +π
2+ 2....................................................................................... (4.18)
dimana : L = Panjang pemakanan
d = diameter luar pemotong frais (mm)
l = panjang awal
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
16
3. waktu pembuatan slot
π πππ’πβπππ = πΏ.π
π ...........................................................................(4.19)
π πππππ βπππ = πΏ.π
π ...........................................................................(4.20)
Maka T total = π πππ’πβπππ + π πππππ βπππ.................................. (4.21)
2.5 Proses Bor
2.5.1 Pengertian mesin bor
Pengertian Bor adalah salah satu mesin perkakas, yang secara umum
digunakan untuk mengebor suatu benda kerja. Pada mesin ini juga dapat
dilakukan pekerjaan
Pekerjaan yang lainnya seperti, memperluas lubang, pengeboran untuk
tirus pada bagian suatu lubang atau pembenaman. Dalam pelaksanaannya
pengeboran sesungguhnya adalah suatu poros yang berputar, dimana pada bagian
ujungnya (bagian bawah) disambungkan mata bor yang dapat mengebor terhadap
bendakerja yang di jepit pada meja mesin bor. Jadi secara umum dalam
pelaksanaan pengeboran suatu lubang pada benda kerja diperlukan suatu mesin
bor yang bekerja baik dan teliti. Mesin dapat mengebor benda kerja secara terus
menerus dan mempunyai kecepatan poros yang dapat disetel menurut
kebutuhannya dan dapat dilakukan bermacam-macam pengeboran yang sesuai
kebutuhan. Gambar 2.8 menunjukan bor duduk dan bor listrik yang digunakan
pada proses pengeboran.
Gambar 2.8 Bor duduk dan bor tangan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
17
2.5.2 Bagian Utama Mesin Bor
1. Spindle pada mesin bor berfungsi menggerakkan mata bor
2. Drill head pada mesin bor berfungsi menopang mekanisme penggerak
pisau potong dan menghantarkan ke benda kerja
3. Lengan Radial, bagian dari mesin bor radial yang dapat bergerak naik
turun maupun berputar dimana motor penggerak dan drill head
terpasang kuat.
4. Meja, bagian yang menopang seluruh bagian mesin bor dimana meja
terbuat dari material besi cor dengan kekuatan yang tinggi dan stabilitas
yang mantap.
2.5.3 Jenis-jenis Mesin Bor
1. Mesin Bor Meja
Mesin bor meja digunakan untuk proses bor sederhana (aplikasi ringan)
dimana dalam pengoperasiannya menggunakan penekanan tangan pada
hand feed lever atau otomatik untuk menurunkan mata bor menuju
benda kerja yang dilubangi.
2. Mesin Bor Tangan
Mesin bor meja digunakan untuk proses bor sederhana dalam
pengoperasiannya menggunakan penekanan tangan secara manual.
2.5.4 Jenis cutting tool (mata bor)
1. Drilling
Proses yang digunakan untuk membuat suatu lubang pada benda kerja
yang solid.
2. Step drill
Proses yang digunakan untuk pembuatan lubang dengan diameter
bertingkat.
3. Reaming Reaming
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
18
Proses yang digunakan pengepasan dan Finishing lubang yang sudah
ada sebelumnya.
4. Boring
Proses memperluas sebuah lubang yang sudah ada dengan satu titik
pahat. Boring lebih disukai karena kita dapat memperbaiki ukuran
lubang, atau keselarasan dan dapat menghasilkan lubang yang halus.
2.5.5 Rumus yang digunakan
Kemampuan ini dapat kita peroleh secara efisien dengan cara mengatur
kecepatan putaran pada mesin berdasarkan hasil perhitungan jumlah putaran
dalam satu menit atau Revolution per minute (rpm). Kecepatan putaran mata bor
dapat dihitung dengan rumus:
π =1000 πΆπ
ππ· = ...rpm ...........................................................................(5.22)
ππ =πΌ π‘ππ‘ππ+0,3π₯π·
0,1 π₯ π.................................................................................(5.23)
Dimana:
N = kecepatan putaran mesin dalam satuan putaran/menit (rpm).
Cs = cutting speed (kecepatan potong) dalam satua m/menit.
π = 22/7
D = diameter mata bor dalam satuan mm.
1000 = konersi dari satuan meter pada Cs ke milimeter.
Tm = waktu pada proses bor.
Cutting Speed (Cs) untuk setiap jenis bahan sudah dibakukan berdasarkan
jenis bahan alat potong.