PROPOSAL TUGAS AKHIR

RANCANG BANGUN MODIFIKASI

FRICTION WELDING DENGAN MENGGUNAKAN

TEKANAN HIDROLIK

Disusun Oleh :

1. Akka Syampunia 3.21.10.0.03 / ME-3C

2. Doni Kurniawan 3.21.10.2.08 / ME-3D

3. Nico Dwi Kurniadi 3.21.10.0.16 / ME-3A

4. Nur Rokhman 3.21.10.0.17 / ME-3A

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG

SEMARANG

2012

PROPOSAL TA

a) Judul : RANCANG BANGUN MODIFIKASI FRICTION

WELDING MENGGUNAKAN TEKANAN HIDROLIK

b) Jurusan/Prodi : TEKNIK MESIN

Semarang, NOVEMBER 2012

Calon Pembimbing TA Kaprodi

Puji Haryanto Joko Triwardoyo

NIP.19570731.198803.1.001 NIP.19601025.198803.1.001

PROPOSAL TUGAS AKHIR

A. JUDUL

“RANCANG BANGUN MODIFIKASI FRICTION WELDING DENGAN

TEKANAN MENGGUNAKAN HIDROLIK”

B. PENDAHULUAN

LATAR BELAKANG

Pada dasarnya Proses pengelasan saat ini, banyak menggunakan berbagai

metode baik yang menggunakan bahan tambah maupun yang tidak menggunakan

bahan tambah. Contoh pengelasan yang menggunakan bahan tambah diantaranya

adalah las listrik, las assitiline, las mix dan sebagainya. Sedangkan proses pengelasan

yang tidak menggunakan bahan tambah diantaranya adalah proses pengelasan yang

menggunakan metode gesekan dan sebagainya.

Pada tahun 1950, AL Chudikov, seorang ahli mesin dari Uni Sovyet,

mengemukakan hasil pengamatannya tentang teori tenaga mekanik dapat diubah

menjadi energi panas. Gesekan yang terjadi pada bagian-bagian mesin yang bergerak

menimbulkan  banyak kerugian karena sebagian tenaga mekanik yang dihasilkan

berubah menjadi panas. Chudikov berpendapat, proses demikian mestinya bisa dipakai

pada proses pengelasan. Setelah melalui percobaan dan penelitian dia berhasil

mengelas dengan memanfaatkan panas yang terjadi akibat gesekan. Untuk

memperbesar panas yang terjadi, benda kerja tidak hanya diputar  tetapi ditekan  satu

terhadap yang lain. Tekanan juga berfungsi mempercepat fusi. Cara ini disebut las

gesek (Friktion Welding)

Proses ini, adalah penggabungan dua logam melalui gesekan mekanis. Proses

pengelasan terjadi pada saat benda uji yang tidak berputar dikontakan dengan benda

uji berputar di bawah tekanan konstan atau meningkat secara bertahap, sampai kedua

permukaan mencapai suhu pengelasan dan kemudian putaran berhenti.

Gambar 1. Skema proses penyambungan gesek

PERUMUSAN MASALAH

Dengan adanya penjelasan diatas, penulis bermaksud membuat alat yang dapat

marealisasikan teori diatas. Adapun alat yang akan dibuat agar bisa memenuhi teori

diatas adalah :

1. Mendesain mesin sedemikian rupa, sehingga mesin tersebut bisa digunakan untuk

proses pengelasan dengan metode gesekan.

2. Merencanakanan tingkat keamanan dari mesin agar menjadi aman bagi operator

pada saat proses pengoprasian mesin.

3. Kontruksi mesin dibuat sedemikian rupa agar saat proses pengoperasian tidak

terjadi goncangan akibat getaran yang cukup besar.

4. Masin didesain sedemikian rupa agar data-data yang penting saat proses

pengoperasian bisa diperoleh sebagai bahan analisa untuk percobaan selanjutnya.

TUJUAN

Adapun tujuan dari pembuatan alat ini adalah sebagai berikut:

1. Sebagai alternatif dari metode pengelasan yang sudah ada ( pengelasan dengan

bahan tambah).

2. Untuk melengkapi lap mesin

3. Untuk mengaplikasikan mata kuliah yang sudah diajarkan

4. Sebagai syarat kelulusan D3 teknik mesin

C. TINJAUAN PUSTAKA

Perancangan alat friction welding ini memerlukan pertimbangan dan analisis yang

rasional dan ilmiah. Adapun yang perlu diulas adalah sebagai berikut:

1. Perhitungan Torsi

T=60 P2 πn

(Suryanto, 1995)

Keterangan :

T = Torsi(Nm)

P = Daya yang ditransmisikan (watt)

n = Jumlah putaran (rpm)

2. Perhitungan Diameter

Pd = fc.P (Sularso, 1978)

Keterangan :

Pd = nilai daya rencana (KW)

fc = faktor koreksi (diambil 1,5)

P = daya output motor (KW)

Jika momen puntir adalah Tp (Kgmm) maka :

Pd =(Tp1000 )(2πn

60 )102

Sehingga momen puntir

Tp = 9,74 x 105 Pdn

……………………………………(Sularso,1978)

Keterangan :

Tp = momen puntir (Kgmm)

Pd = daya rencana (KW)

N = kecepatan putaran (rpm)

Mencari besar tegangan geser (τg) yang diijinkan di mana faktor pengaruh

konsentrasi tegangan Sf1 = 6 dan Sf2 = 1,3 – 3,0 dan direncanakan bahan poros

S30C yang memiliki kekuatan tarik maksimum (σt) = 48 (kg/mm2) pada lampiran.

τg= σtSf 1.Sf 2

………………………………………………(Sularso,1978)

Keterangan :

τg = tegangan geser (kg/mm2)

σt = kekuatan tarik maksimum (kg/mm2)

Sf1 = factor keamanan (6)

Sf2 = factor konsentrasi tegangan (diambil 3)

Maka :

Τg = σt

Sf 1. Sf 2

= 48(kg/mm2)

6.3

= 2,67 (kg/mm2)

Menentukan diameter poros

d = [5,1τg

Kt.Cb.Tp]1/3 ……………………………………(Sularso, 1978)

Keterangan :

d = diameter poros (mm)

τg = tegangan geser (kg/mm2)

Tp = momen puntir (kgmm)

Kt = factor koreksi (1,0)

Cb = factor beban lentur (2,3)

Menghitung gaya gesek

N = Wbola

= mbola . g

Maka

Fg = μ . N

Menghitung torsi rol

Trol = F.r …………….……………………………………(Shigley, 1999)

Keterangan :

Trol = Tmotor = torsi motor (Nm)

F =gaya pada rol (N)

r = jari-jari rol (m)

3. Perhitungan Bantalan

Pr = X . V . Fr + Y . Fa ………………………………….(Sularso, 1978)

Keterangan :

Pr = beban ekivalen dinamis (kg)

Fr = beban radial (kg)

Fa = beban aksial (kg)

V = beban putar

Untuk harga X,Y, dan V (beban putar) diambil dari tabel

X = 1,0

Y = 0

V = 1,0

Sedangkan besarnya factor kecepatan bantalan (fn) adalah :

fn=¿[

33,3n

]

13 ¿ ………………………………………………..(Sularso, 1978)

Sedangkan besarnya factor umur bantalan (fh) adalah :

f h=f nCPr

……………………………………………....(Sularso,1978)

Diketahui :

n = putaran poros rol pelontar (rpm)

C = kapasitas dinamis spesifik (kg)

Pr = beban ekivalen dinamis (kg)

Tinjauan umur nominal bantalan (Lh) adalah :

Lh = 500 f h3 ………………………………………………...(Sularso, 1978)

Lh > Lh ijin → berarti bantalan yang dipilih aman

4. Perhitungan Baut

τg= σtSf 1.Sf 2

………………………………………………(Sularso,1978)

Keterangan :

τg = tegangan geser (kg/mm2)

σt = kekuatan tarik maksimum (kg/mm2)

Sf1 = faktor keamanan (6)

Sf2 = faktor konsentrasi tegangan (diambil 3)

Menentukan diameter baut

τg= FA

……………………………………………………(Sdigley, 1999)

Dimana

A = π4

d2

Maka

d = √ Fπ4

. τg

keterangan :

τg = tegangan geser (N/mm2)

F = gaya yang terjadi (N)

d = diameter baut (mm)

F. METODE

Metode yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Data hasil studi pustaka

Berupa teori-teori hasil pembelajaran literature ataupun buku-buku yang menunjang

dalam proses pengelasan friction welding.

2. Percobaan

Berdasarkan oleh percobaan penyambungan dua buah naterial yang penulis lakukan

menggunakan mesin bubut.

3. Bimbingan

Metode ini digunakan untuk mendapatkan solusi dari pembimbing mengenai

permasalahan yang dihadapi dalam penyusunan tugas akhir.

4. Perancangan

Setelah melakukan studi pustakadan beberapa percobaan, dilanjutkan dengan

perancangan desain yang akan dibuat untuk tugas akhir. Untuk itu diperlukan

sebuah desain dan gambar kerja, kemudian dipilih alternatif pilihan desain terbaik

dari beberapa desain yang telah digambar sesuai dengan tujuan, fungsi dan

kebutuhan yang ingin dicapai. Setelah ditetapkan pilihan desain yang diinginkan

maka dibuatlah gambar kerja, dilanjutkan dengan pemilihan bahan yang sesuai

dengan perhitungan yang telah direncanakan.

5. Pembuatan komponen

Setelah melakukan proses perancangan dengan berbagai pertimbangan yang telah

ditetapkan dari sebuah gambar kerja. Dilanjutkan dengan pembuatan komponen-

komponen dari suatu mesin sesuai dengan hasil perencanaan serta fungsi dan tujuan

yang hendak dicapai.

6. Perakitan

Setelah semua komponen dari suatu mesin yang dibutuhkan untuk mewujudkan

suatu alat yang dapat membantu pekerjaan sesuai dengan fungsi dan tujuan dari

mesin tersebut terpenuhi, maka dilanjutkan dengan perakitan dari komponen-

komponen tersebut.

7. Pengujian mesin

Pengujian mesin dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui hasil penyambungan

yang harus dicapai oleh alat tersebut, sehingga akan diketahui tingkat keberhasilan

atas perencanaan pembuatan alat peraga. Selain itu juga untuk mengetahui kerja

mesin secara operasional maupun fungsional serta diharapkan nantinya dapat

dievaluasi kelayakan pada segi ekonomi sebagai tujuan akhir dari pembuatan alat

ini. Apabila nanti masih ada kekurangan, diharapkan alat ini dapat diperbaiki dan

disempurnakan kembali sehingga tujuan pembuatan alat peraga sistem pengelasan

ini dapat tercapai dengan sempurna.

Proses pengujian mesin meliputi:

Pengujian operasional mesin

Pengujian mesin dilakukan dengan cara menghidupkan dan melakukan

percobaan, yaitu melakukan proses pengelasan dengan dua buah material yang

saling bergesekan’

Pengumpulan data

Teknik pengumpulan data dilakukan dengan cara mengambil data pada setiap

pengujian operasional mesin dari beberapa kali percobaan secara cermat.

Pengkajian data

Proses analisa data yang dilakukan yaitu dengan mempergunakan metode

analitik.

G. PERHITUNGAN BIAYA

No Bahan Anggaran

1 Motor Listrik 1 PK @ Rp. 1.200.000,00 Rp 1.200.000,00

2 Cak 2 buah @ Rp 450.000,00 Rp 900.000,00

3 Besi siku 50 x 50 mm 2 buah @ Rp. 150.000,00 Rp 160.000,00

4 Silinder Amutit Ø100 X 150 Rp 300.000,00

5 Baut M 8 16 buah @ Rp. 5000,00 Rp 80.000,00

6 Baut M 6 8 buah @ Rp. 3000,00 Rp 24.000,00

7 Besi L 50X50X5 2 batang @ 150.000,00 Rp 300.000,00

8 Puly B1x2 3buah @Rp. 40.000,00 Rp 120.000,00

9 Bantalan 2 buah @ 60.000,00 Rp 120.000,00

10 Thortle Valve @ Rp 100.000,00 Rp 100.000,00

11 Stopwatch @ 30.000,00 Rp 30.000,00

12Katub

43

second @ Rp 200.000,00Rp 200.000,00

13 Selang Hidrolik 6 buah @ Rp 135.000,00 Rp 810.000,00

14Seel katub

43

@ Rp 200.000,00Rp 200.000,00

15 Seel Silinder Hidrolik double @ Rp 150.000,00 Rp 150.000,00

16 Silinder Hidrolik double acting @ Rp 600.000,00 Rp 600.000,00

17 Biaya Pembuatan Rp 1.000.000,00

18 Lain-lain Rp 500.000,00

Total Rp 6.794.000,00

ANGGARAN BIAYA

Perhitungan biaya untuk mengetahui total biaya yang dibutuhkan untuk

membuat mesin ini. Perhitungan ini meliputi :

1. Biaya pembelian bahan

Biaya yang diperlukan untuk pengadaan bahan dalam pembuatan komponen-

komponen mesin ini.

2. Biaya pembelian komponen standar

Biaya yang diperlukan untuk membeli komponen-komponen yang ada di pasaran.

3. Biaya pemesinan

Biaya yang diperlukan sebagai ongkos sewa mesin yang digunakan dalam

pembuatan komponen.

4. Biaya operator

Biaya berdasarkan waktu total pemesinan dikali biaya operator.

5. Lain-lain

Biaya yang dikeluarkan di luar perencanaan.

H. GAMBAR DAN CARA KERJA MESIN

1. Cekam masing-masin material pada rahang cekam

2. Sambungkan mesin dengan sumber tegangan.

3. Atur putaran alat

4. Dekatkan ujung dari masing- masing bahan uji, kemudian hidupkan power unit.

5. Setelah alat sudah siap, hidupkan power motor.

6. Atur kecepatan dorong, kemudian dekatkan dengan tuas katub hidrolik.

7. Matikan alat, mundurkan silinder hidrolik.

DAFTAR PUSTAKA

Cross, Nigel.1991. Engineering Design Method. London: John Wiley and Sons.

Herman, Juts dan Eduard Scaharkus. 1966. Westermann Tables For The Metal

Trade. New Delhi: Wiley Eastern Limited

Sato, G. Takeshi dan N. Sugiarto H.1996. Menggambar Mesin .Jakarta: PT. Pradnya

Paramita.

Shigley, Joseph E dan Larry D. Mitchell. 1999. Perencanaan Teknik Mesin Jilid 1.

Jakarta: Erlangga.

Sularso. 1978. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta: Pradnya

Paramita

n/a. 2003. Fisika 1A. Klaten: Intan Pariwara

http.www.suryapro.com / pro sport tenis [diakses 20 maret 2010]