Bab ini merupakan bagian terakhir yang berisi kesimpulan dari perhitungan
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Solderless Terminal
Solderless terminal merupakan komponen listrik yang banyak dipakai pada
bagian panel listrik, baik arus rendah atau arus kuat. Produk ini umum digunakan di dunia. Jadi ada beberapa standar yang sering dipakai yaitu: JIS standard, DIN
standard dan lain-lain, tapi secara umum semuanya tipenya hampir sama. Untuk
semua produk solderless terminal buatan PT. Japan Solderless Terminal sudah lulus standar kesehatan (UL), dan tidak mengandung bahan berbahaya bagi kesehatan (ROHS).
2.1.1. Tipe Produk Solderless Terminal
Solderless terminal mempunyai banyak jenis tapi semuanya mempunyai
fungsi yang sama. Beberapa tipe terminal yang ada dipasaran secara umum sebagai berikut.
a. Tipe Ring
b. Tipe Fork
Gambar 2.2 Terminal Tipe Garpu
c. Tipe Spade
Gambar 2.3 Terminal Tipe Spade
d. Tipe Flange
e. Tipe Pin
Gambar 2.5 Tipe Terminal Pin
f. Tipe Blade
Gambar 2.6 Tipe Terminal Blade
2.1.2. Proses pembuatan Solderless Terminal
Pembuatan solderless terminal yang baik diperlukan beberapa tahapan
proses, dimana masing-masing proses itu mempunyai keterkaitan satu dengan yang lainnya sehingga menghasilkan produk yang berkualitas dan memenuhi standar yang sudah ditetapkan. Tahapan proses pembuatan tersebut antara lain :
a. Proses stamping
Pada proses stamping yaitu proses pembentukan material plat tembaga atau coil
325-SQ memerlukan beberapa proses yaitu: blanking, bending, curling, drawing, piercing dan coining (marking), dimana masing-masing proses memiliki
keterkaitan satu sama lain.
b. Proses Cleaning dan Burrytory
Pada proses cleaning ini produk setengah jadi hasil stamping tadi dibersihkan
dari minyak dan burr, dirty dan pengotor lainnya.
c. Proses Brazing
Proses pematrian pertemuan kedua burrel dengan menggunakan pemanasan yang berasal dari campuran gas LPG dengan oksigen. Kawat bronze dipakai sebagai material sampai titik leleh lebih kurang 680 OC. Proses brazing dilakukan agar pada waktu pengrimpingan kabel akan menghasilkan crimpingan yang kuat
d. Proses Plating
Pada proses ini produk dicuci lagi untuk menghilangkan sisa pembakaran pada proses brazing tadi. Produk yang sudah bersih tadi akan diplating dengan tin
plating dan menjadi produk jadi. Berdasarkan uraian sekilas diatas mengenai cara
pembuatan produk solderless terminal, untuk menjadikan satu produk terminal dibutuhkan proses yang sangat panjang. Jika satu proses dapat dikurangi dapat mengurangi waktu dan biaya.
2.2. Struktur Umum Dies dan Fungsi
Secara umum struktur dies hampir sama dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 2.7 Struktur Umum dies
2.2.1. Upper Dies Side (Punch)
a. Shank
Berfungsi sebagai pengarah dies set dengan slider atau ram pada saat
setting dies ke mesin. Untuk dies single process selain sebagai pengarah tetapi
b. Punch Holder
Punch holder berfungsi sebagai dudukan dan penyangga semua part punch dan
menjaga kekuatan dan kestabilan press die
c. Punch Baking Plate
Berfungsi sebagai penahan tekanan dari semua fungsi part punch (cutting,
bending, forming dan lain-lain)
d. Punch Plate
Berfungsi sebagai pemegang part punch atau sebagai pocket part punch dimana semua part dikunci.
e. Moving Stripper
Berfungsi sebagai penahan material pada saat berlangsungnya proses, serta sebagai pengarah part punch terutama pada jenis dies yang memiliki ketelitian tinggi. Seperti: proses slitting
f. Stripper Pin
Sebagai pengikat moving stripper agar tetap paralel
g. Coil Spring
Berfungsi untuk mengembalikan pergerakan moving stripper, dan memberikan
h. Screw Plug
Berfungsi sebagai penahan pergerakan coil spring
i. Misfeed Sensor Unit
Berfungsi sebagai pengaman yaitu mendeteksi pergerakan material agar sesuai dengan pitch sehingga jika terjadi mistamping dapat segera terdeteksi dan mesin otomatis terhenti.
j. Stripper Guide Post
Berfungsi menjaga pergerakan moving stripper agar dapat bergerak paralell dengan upper dan lower die.
k. Pilot Punch
Berfungsi menjaga pergerakan material agar selalu sesuai dengan pitchnya pada saat proses. Ini biasanya diteemukan pada progressive dies.
l. Stripper Guide Bush
Berfungsi sebagai pengarah pergerakan moving stripper.
m. Main Guide Bush
n. Upper Stopper Block
Berfungsi sebagai penentu titik mati bawah pada saat setting dies, serta menjaga kestabilan pada saat proses.
o. Stopper Ring
Pada beberapa jenis press die ini juga berfungsi sama dengan stopper blok.
2.2.2. Lower Dies Side
a. Die holder
Berfungsi sebagai tempat dudukan dan penyangga semua part dies.
a. Die Baking Plate
Penahan tekanan dari semua fungsi part (cutting, bending, forming)
b. Die Plate
Berfungsi sebagai pengikat dan pemegang part die.
c. Fix Stripper
Berfungsi sebagai penahan material pada saat punch bergerak naik dan sebagai pengarah material.
d. Lifter Die Set
Berfungsi sebagai pengangkat material pada saat proses feeding
e. Botton Die
Berfungsi pengarah pergerakan pilot punch
f. Guide Bushing Die
Berfungsi untuk menjaga pergerakan upper die tetap paralel dengan lower die
g. Main Guide Post
Berfungsi menjaga posisi antara upper die dan lower die tetap paralel.
h. Ball Retainer Bearing
Berfungsi mengurangi gesekan saat pergerakan upper die naik-turun.
i. Coil Spring
Berfungsi menjaga posisi ball bearing agar tetap berada diantara guide bushing dengan guide post saat proses berlangsung.
j. Lower Stopper Block
Berfungsi penentu titik mati bawah (zero clearance) saat setting die height menjaga posisi antara upper die dan lower die tetap paralel.
2.3. Teori Metal Forming
Dalam pengerjaan plat ada beberapa jenis proses yang sering dilakukan diantaranya Cutting proces, bending proces dan forming process. Tetapi karena luasnya cakupan yang harus dibahas penulis, maka ada beberapa bahagian itu ditulis secara umum. Adapun proses metal forming yang akan dibahas adalah sebagai berikut:
2.3.1. Proses Pemotongan.
a. Blanking
Proses pemotongan pada seluruh bentuk. Hasilnya dibentuk blank, sedang bahan yang tak terpakai disebut strip.
Gb. 2.8 Blanking Dies dan Process
Prosesnya hampir sama dengan proses blanking, tetapi yang bagian yang dipakai adalah stripnya. Hasil pemotongan dari proces piercing disebut slug atau
scrap.
Gambar 2.9 Piercing Dies dan Proses
c. Notching
Prinsipnya sama dengan piercing, tetapi sisi potong alat pemotong tidak
memotong seluruhnya.
d. Cropping
Proses pemotongannya tidak menghasilkan tatal. Lebar komponen yang
dibuat sama dengan lebar bahan.
Gambar 2.11 Cropping
e. Parting
Sama dengan cropping, tetapi tidak menghasilkan tatal.
Gambar 2.12 Parting
f. Lanzing
Pemotongan hanya pada tiga sisi dari pemotong. Bagian yang terpotong masih menempel pada lahan yang dipotong.
Gambar 2.13 Lanzing
g. Semi Notching
Prosesnya sama dengan lanzing. Pemotongan hanya pada dua sisi dari pemotong. Dilakukan pada bagian sisi benda kerja.
Gambar 2.14 Semi Notching
h. Shaving
Metode ini bertujuan hanya menghilangkan burr / chip. Dilakukan untuk mendapatkan bentuk dan ukuran yang presisi. Tidak ada cutting clearence.
i. Trimming
Proses pengerjaan akhit untuk memotong tepi – tepi yang tidak berfungsi. Dilakukan untuk menghilangkan serpihan pelat hasil “ deep drawing”.
Gambar 2.16 Trimming Dies dan Proses
2.3.2. Proses Non Cutting a. Bending
Proses pembengkokan lembaran pelat kearah melintang terhadap ketebalan pelat. Proses ini banyak juga dipakai
b. Flanging
Proses hampir sama dengan bending, hanya pada proses ini disamping menekuk kearah melintang tebal pelat juga membentuk lengkungan.
Gambar 2.18 Flaging
c. Embossing
Prosesnya dengan menekan lembaran plat sehingga pada sisi sebaliknya membekas seperti bentuk yang dibuat tetapi kebalikannya.
Gambar 2.19 Embossing
d. Coining
Prosesnya sama dengan Embossing, tetapi bekas hanya terjadi pada satu sisi (tidak terjadi bekas pada sisi sebaliknya). Contoh : proses pembentukan tulisan / bentuk tertentu pada lembaran logam.
Gambar 2.20 Coining
e. Deep Drawing
Proses pembentukan pelat yang menghasilkan rongga. Pelat dibentuk antara
Punch dan die pada keempat sisinya.
Gambar 2.21 Deep drawing
f. Crimping
Proses pembengkokan pada benda yang kecil. Biasa dilakukan untuk pembentukan sambungan kawat kelistrikan.
g. Curling
Proses pengerolan bagian sisi pelat. Dapat dilakukan proses penyambungan dengan sistem tekan.
Gambar 2.23 Curling
h. Colar Drawing
Proses perluasan lubang tanpa adanya pemotongan. Proses ini dilakukan untuk menambah bidang kontak lubang pada pelat atau menginginkan bentuk ulir pada pelat. Kadang proses ini disebut “hole flanging”.
2.3.3. Teori Pemotongan Plat.
Secara garis besar ada bermacam pengerjaan plat (sheet metal), dikenal dengan nama : Cutting, Forming, Drawing, Stamping, dll. Proses tersebut dapat disebut Press working atau dengan nama lain “ Punch Press Working “. Dasar-dasar pemotongan pada pengerjaan plat ini akan dibicarakan terlebih dahulu, sebab hal ini merupakan pengertian dasar yang perlu dan sangat penting diketahui. Beberapa pernyataan dan contoh tentang teori pemotongan yang akan disajikan berikut. Seperti halnya pada pengerjaan trimming ( pemotongan kembali ), dari hasil forging dan die casting dapat juga dianalisa dalam masalah ini. Demikian juga pada pengerjaan potong kawat, batangan, baja profil akan didapat hasil analisa yang sama, juga pemotongan plat dengan sistem gunting maupun ‘ square shearing
machine “ atau punching akan digunakan bentuk sisi potong yang pada prinsipnya
sama. Selanjutnya akan dibicarakan tentang “ The cutting of round holes “ atau pemotongan dengan sisi potong berbentuk keliling. Proses ini sering disebut
punching. Sifat-sifat dari pemotongan ini dapat digunakan atau diterapkan untuk
semua ukuran dan bentuk dari material yang akan digunakan.
Bila kita akan memotong suatu plat, maka kita akan memerlukan suatu gaya, besarnya gaya tersebut akan diterima sepenuhnya pada plat. Untuk memberikan gaya terhadap plat itu, digunakan perkakas yang dinamakan “ Punch dan Die “, dengan dasar perhitungan gaya geser atau gunting. Dalam hal ini besarnya gaya yang diperlukan baik dari atas maupun dari bawah besarnya sama, dengan memberikan jarak spasi yang relatif kecil yang dinamakan dengan “ Clearence “.Gaya yang diberikan ini akan menciptakan suatu tekanan pada plat atau material, tekanan ini disebut “ tegangan geser “. Hal inilah yang menyebabkan terpotongnya plat tersebut. Sedangkan tekanan perlawanan dari material dinamakan “ kekuatan geser “ atau “ batas patah geser “.
b. Clearence
Untuk mendapatkan proses pemotongan plat ini yang terpenting adalah panjang langkah yang diberikan, yang dalam hal ini langkah punch-nya serta ukuran diameter punch yang lebih kecil daripada ukuran diameter die-nya.
Perbedaan diameter ini merupakan hal yang sangat penting untuk menentukan hasil pemotongannya. Selisih ukuran antara punch dan die ini disebut allowance, sedangkan yang dimaksud dengan clearence adalah selisih ukuran yang besarnya diukur hanya pada satu sisi saja atau dengan kata lain separuh dari besarnya
allowance. Disamping itu besarnya clearence juga menentukan besarnya gaya
potong yang akan kita berikan. Sebagai gambaran penggunaan clearance yang lebih besar daripada tebalnya material yang akan di punch serta sisi potong punch yang tumpul dapat dilihat sebagai berikut :
Gambar 2.26 Ukuran Clearence
Pada waktu punch ditekan kebawah, maka plat akan cenderung membengkok, hal ini akibat sisi potong punch atau die yang tumpul. Demikian juga clearance yang besar akan memudahkan bengkoknya plat tersebut.
Gambar 2.27 Clearence besar
Apabila tekanan punch ditambah, posisi plat akan menjadi vertical diantara punch dan die, akibatnya plat akan terpotong berdasarkan tarikan. Sehingga hal ini
c. Prinsip Pemotongan
Apabila sisi punch dan die tajam, serta pemilihan clearance yang tepat sesuai
dengan tebal material, maka material tersebut akan dapat terpotong dengan baik.
Gambar 2.28 Prinsip Pemotongan
Pada dasarnya terpotongnya plat akan mengalami tahap-tahap sebagai berikut:
1. Pada waktu punch menekan benda kerja, sebelum material tersebut mencapai batas lumernya, jika beban penekanan dari punch dihilangkan maka material akan kembali ke bentuk semula. Hal ini akibat dari sifat elastisitas yang dimiliki oleh material tersebut.
2. Apabila penekanan punch diteruskan sampai material mencapai batas lumernya, maka material tersebut sudah akan mulai retak, hal ini sering disebut dengan “ plastis deformation “.
Gambar 2.30 Proses Pemotongan 2
3. Selanjutnya semakin dalam langkah penekanan punch, maka plat tersebut akan semakin retak. Keretakan-keretakan ini diakibatkan oleh sisi potong punch dan
die yang tajam yang semakin lama semakin panjang sehingga saling bertemu,
maka terpotonglah plat tersebut sesuai bentuk sisi potongnya.
Gambar 2.31 Proses Pemotongan 3
Dari hasil proses tersebut diatas permukaan potongnya akan memiliki empat hal yang penting yang terdiri dari tiga bagian akibat dari proses tadi, yaitu
berturut-keempat adalah pada bagian ujungnya akan terjadi burr (chips/beram). Permukaan potong ini akan terjadi pada blank maupun stripnya dengan posisi yang saling berlawanan.
Gambar 2.32 Permukaan Potong
Bentuk radius merupakan hasil perubahan struktur benda kerja yang ditentukan oleh besarnya clearance, demikian juga akan terjadi pada material yang mempunyai sifat lunak. Dengan sisi potong yang tajam pada punch dan die akan menghasilkan permukaan potong yang lurus mengkilap, setelah terjadinya radius. Permukaan yang berbentuk patahan sesuai dengan batas patah yang dimiliki oleh material tersebut ( lihat gambar diatas ), yang kemudian akan menimbulkan burr /
chip / beram pada masing-masing pemotongan.
d. Langkah – langkah Pemotongan
Proses pada pemotongan plat yaitu dari punch mulai menyentuh plat sampai terpotong, berikut ini akan ditunjukkan dengan beberapa gambar yang diperbesar, dari hasil percobaan dengan menggunakan plat tebal 9,6 mm. Bahan yang dipergunakan adalah baja “ low carbon hot rolled “ yang hasil pemotongan ini diperbesar 200 kali.
Gambar 2.33 Permukaan Potong Kedalaman 0,3 mm
Gambar diatas menunjukkan permukaan potong dengan kedalaman penekanan kira-kira sebesar 0,3 mm. Butiran-butiran disekitar sisi potong pada punch menjadi sedikit memanjang / mulur, disinilah mulai terjadi proses deformasi plastis. Bentuk radius dan patahan lurus mengkilap baru mulai akan terbentuk. Dibagian bawah juga akan mengalami proses yang sama seperti diatas, hanya disini yang menyebabkannya adalah die-nya. Dengan catatan bahwa butiran / struktur pada plat yang tepat dibawah permukaan punch tidak akan mengalami perubahan deformasi. Setelah langkah penekanan punch atau penetrasi punch mencapai kira-kira 0,65 mm, perubahan struktur akan menjadi tampak jelas, tetapi didalam proses ini belum mengalami keretakan. Bentuk radius dan bagian yang merupakan lurus mengkilap menjadi lebih besar. Pada proses ini belum mengalami robekan karena batas patah tariknya belum dicapai.
Gambar. 2.34 Permukaan Potong Kedalaman 0,65 mm
Permukaan potong yang terbentuk masih pada keadaan dingin atau terbentuk karena tergencet. Bentuk seperti gambar diatas akan tercapai sampai kedalaman penekanan 0,9 mm. Pada bagian radius dan lurus mengkilap akan mulai membesar secara kontinu, akan tetapi belum retak.
Setelah punch mencapai kedalaman penekanan kira – kira 1,3 mm, gambar berikut, batas patah tarik yang dimiliki plat tersebut telah tercapai, retakan plat mulai nampak kecil diantara sudut pemotongan dari punch. Biasanya keretakan ini dimulai pada bagian punch, baru kemudian dibagian die-nya.
Gambar. 2.35 Kedalaman 0,9 mm
Pada gambar berikut ini penekanan telah mencapai 1,5 mm. Sobekan pada plat mulai nampak menjadi besar sampai diluar sisi potong punch-nya.Untuk
selanjutnya apabila gaya yang diberikan pada punch lebih dalam lagi, akan membuat robekan menjadi besar dan akan saling bertemu dengan robekan yang dari bawah yang diakibatkan oleh sisi potong die, maka terpotonglah plat tersebut.
Perubahan bentuk dari struktur atau lebih tepat dikatakan dengan perusakan struktur pada plat akan menghasilkan gaya dalam yang akan menekan punch. Demikian juga dengan gaya dalm akibat pemotongan secara blanking akan menekan die. Akibat potongan tersebut diatas, permukaan potongan dari plat tadi akan sedikit menjadi keras dan getas (brittle). Hal ini juga akan tampak pada plat yang menjadi biru gelap disekitar pemotongan, setelah terjadi pemotongan
permukaan.
Gambar 2.36 Kedalaman 1,3 dan 1,5 mm
e. Penetrasi
Panjang langkah punch yang menyebabkan terpotongnya plat dinamakan Penetrasi. Pada dasarnya penetrasi adalah: panjang dari bagian yang berbentuk radius dengan bagian berbentuk lurus dan mengkilap pada permukaan potong.
Semakin keras material maka semakin berkurang panjang penetrasinya. Berikut ini tabel besarnya penetrasi dari beberapa jenis material dari beberapa percobaan dalam satuan prosentase (%).
Tabel 2.1 Besarnya Penetrasi
Jenis material Panjang penetrasi (%)
Lead (timah hitam) 50
Tin (timah putih) 40
Alumunium 60
Zinc(Seng) 50
Tembaga 55
Kuningan 50
Bronze 25
Baja 0,1C (baja karbon 0,1) 50 Setelah di anealing 38 Pengerjaaan roll dingin Baja 0,2 C (baja karbon 0,2) 40 setelah dianealling
28 pengerjaan rol dingin
Baja 0,3 C (baja karbon 0,3) 33 setelah dianealling
22 pengerjaan rol dingin
Baja Silikon 30
f. Burr.
Gambar berikut dapat dilihat hasil / proses terjadinya burr, yang terbentuk akibat memotongnya punch dan die. Burr ini cukup tajam, sehingga dapat pula mengakibatkan tumpulnya punch maupun die. Demikian sebaliknya, semakin tumpul sisi potong punch dan die, maka burr yang akan terjadi semakin besar. Untuk jenis material yang lunak demikian pula akan membuat burr yang besar. Untuk mendapatkan potongan dengan burr yang besarnya kurang dari 0,02 mm sangatlah sukar, walaupun dengan sisi potong yang sangat tajam.
Gambar 2.37 Penampang Potong
Terjadinya burr pada material potongan / blank diakibatkan oleh tumpulnya sisi potong punch, sedangkan burr yang terjadi pada material yang terpotong /
strip, diakibatkan oleh sisi potong die yang tumpul, burr inilah yang sering
g. Clearence
Besarnya clearence akan mempengaruhi proses dan hasil pemotongan seperti: Besarnya gaya potong yang dipakai (force).
Umur pakai dari punch dan die (life time)
Permukaan hasil pemotongan (surface finish)
Besarnya pemilihan clearence tergantung dari tebal dan jenis material, disamping beberapa pertimbangan berikut ini :
Untuk proses blanking, pada material yang memiliki batas patah geser tinggi dipilih clearence yang kecil agar didapatkan hasil potongan yang baik. Untuk proses blanking pada mesin potong otomatis, digunakan clearence yang besar agar mendapatkan umur pakai yang lama.
Untuk mendapatkan hasil potongan yang halus, biasanya dipilih clearence yang kecil.
Pada umumnya pemilihan clearence ini berkisar antara 10 sampai 15 % dari tebal material yang akan dipotong.
h. Secondary Shear.
Yang dimaksud secondary shear ini adalah robekan pada material yang tidak
diinginkan. Biasanya secondary shear ini terjadi pada pemilihan clearence yang terlalu kecil, yaitu antara 3 sampai 5 % dari tebal material, bahkan clearence yang besarnya kurang dari 3 % akan mengakibatkan banyak terjadi secondary shear. Hal ini terjadi akibat dari robekan karena punch dan die tidak dapat saling bertemu satu sama lain dengan sempurna.
Gambar 2.39 Robekan Pada Material
Dengan adanya robekan yang tidak diinginkan ini, maka hasil permukaan potongnya akan tidak halus, sehingga diperlukan lagi pemotongan agar permukaan potongnya sempurna, dengan demikian ukuran yang dikehendaki akan menjadi berkurang.
Hasil potongan dari tiga macam pilihan berdasarkan clearence dapat ditunjukkan sebagai berikut :
Gambar 1. menunjukkan hasil potongan yang menggunakan clearence terlalu kecil, sehingga menimbulkan secondary
shear.
Gambar 2. menunjukkan pemilihan clearence yang sesuai.
Gambar 3. menunjukkan hasil potongan yang menggunakan clearence terlalu besar,
menyebabkan adanya radius yang besar
Gambar 2.40 Hasil Potongan
i. Clearence yang besar.
Jika clearence yang dipilih terlalu besar, permukaan potongnya akan berbentuk radius yang sangat ekstrim. Disamping itu akan mengakibatkan terjadinya robekan / secondary shear pada permukaan bagian luar yang berbentuk radius. Didaerah ini batas patah tarik materialnya telah terlampaui. Demikian juga
dengan clearence yang terlalu besar dan pada material yang lunak, akan mudah terjadi burr.
Gambar 2.41 Robekan Akibat Clearence Besar
Dengan clearance sebesar 36% dari tebal materialnya akan didapat tebal burr
sebesar kurang dari clearence-nya. Untuk contoh diatas, dalam percobaan menggunakan plat dari baja paduan karbon rendah pengerjaan roll panas.
j. Menentukan Ukuran Punch dan Die.
Pada pemilihan clearance yang terlalu kecil, akan mengakibatkan
penggunaan gaya potong yang terlalu besar dan akan mudah terjepit diantara punch dan die-nya, sehingga diperlukan pula gaya cukup besar untuk mengeluarkan blank dari die-nya atau strip dari punch-nya.
Gaya inilah yang disebut dengan ‘stripping force’. Clearence yang sesuai akan menghasilkan permukaan potong yang halus dan akan memberikan suatu gaya
produknya, maka yang kita buat sebagai dasar adalah ukuran dari die, baru ukuran
punch menyesuaikan. Demikian juga sebaliknya jika lubang yang akan menjadi
produknya, maka sebagai dasar adalah ukuran punch-nya kemudian ukuran die menyesuaikan.
Gambar 2.42 Defleksi Material
Yang dimaksud dengan penyesuaian disini adalah ukuran dari produk yang diminta ditambah atau dikurangi dengan besarnya spring back, baru kemudian menyesuaikan dengan clearance yang akan dipilih. Spring back adalah kemampuan suatu metal untuk kembali pada bentuk semula. Berikut besarnya
spring back dan clearance yang sering dipergunakan berdasarkan baja (steel)
dengan standarisasi DIN 1623 : dalam mm