SAMBUNGAN SUSUT

SAMBUNGAN SUSUT A. Pendahuluan

Hal itu bisa ditekan dengan menggunakan dua jenis bahan yang berbeda kualitasnya, di mana bahan untuk roda luar dipakai yang kualitasnya baik (misalnya steel) sedang roda bagian dalam dipakai bahan yang kualitasnya tidak sebaik roda luar (misalnya cast iron). Proses penyambungan kedua bahan menggunakan sambungan susutan di mana roda luar dipanaskan pada suhu tertentu (tidak sampai merusak karakter bahan baik secara fisik maupun struktur mikro) yang biasanya menggunakan oli panas atau pemanasan di dalam gas atau dengan tungku listrik. Setelah pemanasan selesai roda bagian dalam (tidak dipanaskan) dimasukkan pada roda luar, kemudian dibiarkan mendingin bersama-sama.

B. Pengertian Sambungan Susut

Sambungan susut merupakan sambungan dengan system suaian paksa (Interference fits, Shrink fits, Press fits) banyak digunakan di Industri dalam perancangan perakitan antar komponen pada mesin dan peralatan serta untuk tindakan perbaikan komponen berputar. Pemakaian sistem suaian paksa bertujuan untuk mentranfer torsi/daya dan menahan gaya aksial.

Gambar benda dengan perlakuan dingin

C. Jenis-jenis Sambungan Susut a. Dengan Pemanasan

Seperti sebuah gelang akan dipasang pada sebuah poros dengan cara penyusutan, gelang dipanasi sehingga lubangnya mencapai diameter sedikit lebih besar dari diameter poros, gelang dipasang di tempat yang ditetapkan, bila gelang sudah dingin lubangnya akan menyusut dan menggencet porosnya.

b. Dengan Pendinginan

Poros didinginkan sehingga terjadi penyusutan, poros lalu dimasukkan ke dalam lubang gelang. Sewaktu suhu poros kembali semula, ia akan membesar dan

menggencet lubang tersebut.

D. Fungsi dan penerapan sambungan susut

. Sambungan ini dilakukan dengan menggunakan sifat logam yaitu dapat diperpanjang dan dapat diperpendek (disusutkan) dengan jalan dipanasi atau didinginkan. Sambungan susut tidak menggunakan tambahan benda seperti baut dan paku keling. Sambungan susut banyak dipakai pada flens, roda-roda sabuk, soket pada batang- batang sepeda, roda gigi, dan lain-lain.

E.Aplikasi sambungan susut

Pemakaian sambungan susutan telah banyak digunakan pada berbagai konstruksi elemen mesin. Pemilihan sambungan susutan pada konstruksi mesin dipengaruhi oleh beberapa hal misalnya penggunaan sambungan dengan metode pengelasan tidak mungkin diterapkan atau mungkin karena faktor ekonomis.

Sebagai contoh, untuk mendapatkan roda kereta api yang kualitasnya baik harus digunakan bahan yang baik pula. Secara ekonomis dibutuhkan biaya yang sangat besar untuk mendapatkannya. Hal itu bisa ditekan dengan menggunakan dua jenis bahan yang berbeda kualitasnya, di mana bahan untuk roda luar dipakai yang kualitasnya baik (misalnya steel) sedang roda bagian dalam dipakai bahan yang kualitasnya tidak sebaik roda luar (misalnya cast iron).

F.Cara Kerja

Sambungan menyusut adalah cara mengikat dimana kita menggunakan sifat dimana ukuran sebuah benda berubah,bila suhunya berubah. B ila sebuah gelang harus diikatkan pada sebuah poros, maka garis tengah gelang itu harus dibuat sedikit lebih kecil dari pada lubang garis tengah poros ( lihatgambar ).Cara pengikatan dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut:

a. Dengan Pemanasan

 Gelang kita panaskan, sehingga garis tengah gelang lebih besar sedikit dari pada garis tengah poros.

 Kemudian gelang dipasangkan pada tempat yang seharusnya.

 Gelang kita dinginkan, maka ia akan menyusut dan oleh karena itu akan terjadi ikatan yang kuat disekitar poros.Cara pengikatan ini banyak dilakukan pada pengikatan kasutroda, krah, roda gigi dsb. Oleh karena salah satu dari alat bagian itu dipanaskan, maka cara ini juga disebut dengan penyusutan panas.

Gambar Susut 1

b. Dengan Pendinginan Cara yang serupa dengan ini,

adalah menyusut dingin. Dimana poros terlebih dahulu didinginkan sampai ia da pat digeser masuk ke geleng ( lihat gambar 2 ). Bila poros kembali ke suhu normal, maka akan terjadi ikatan. Pada penyusutan dingin, pendinginan itu sering kali dilakukan dalam penangas aseton, dimana dimasukkan asam-arang padat.

Aseton adalah zat-cair yang juga tinggal cair pada suhuyang rendah (sampai ± - 94 o C). Oleh karena asam-asam itu mempunyai suhu – 78 o C, benda kerja dapat didinginkan dalam waktu yang tidak terlalu lama sampai kira-kira – 65 o C. Kerugian penyusutan dingin ini ialah, bahwa beda suhu yang

dicapai sangat kecil, sekingga kita tidak selalu mendapat sambungan yang kuat.

Kerugian yang kedua dari penyusutan

dingin ini ialah, bahwa pada alat bagian yang dingin itu berbentuk es, sebab uap dari sekelilingnya mengembun dan membeku pada bidang yang dingin itu.Kualitet sambungan penyusutan pertama kali tergantung dalam menentukan ukuran penyusutan

yang seharusnya. Yang dimaksud dengan ukuran penyusutan adalah selisih ukuran lubang dengan benda kerja yang akan dimasukkan ke dalam lubang itu. Bila garis tengah poros kita misalkan D, dan garis tengah

lubang = d diukur pada suhu yang normal. Maka ukuran penyusutan adalah = D – d.

Akibat proses pengerjaan dingin, secara umum :

1. Terjadinya tegangan dalam logam, yang dapat dihilangkan dengan suatu perlakuan panas.

2. Struktur butir mengalami distorsi / perpecahan.

3. Kekerasan dan kekuatan meningkat, hal ini seiring dengan kemunduran dalam keuletan.

4. Suhu rekristalisasi baja meningkat. 5. Penyelesaian permukaan lebih baik.

6. Dapat diperoleh toleransi dimensi yang lebih ketat.

Ukuran penyusutan yang terlampau kecil, tidak akan

memberikan sambungan yang kuat, sedangkan ukuran penyusutan yang terlampau besar, mengakibatkan tegangan bahan terlalu tinggi hingga mengakibatkan salah satu bagian menjadi patah. Biasanya untuk menentukan ukuran penyusutan, kita gunakan daftar-daftar, dimana terdapat keterangan-keterangan berdasarkan pengalaman.

Tabel Susut 1

Bila garis tengah d berukuran lebih dari 200 mm, ukuran penyusutan adalah : Untuk Besi tuang ……….0,0007 d Untuk Baja lunak dan Baja tuang ……….0,0010 d Untuk Baja keras dan Baja tuang ……….0,0009 d

Kita misalkan, bahwa suatu gelang baja harus disusutkan

disekitar roda besi tuang. Konstruksi seluruhnya seperti ditunjukkan pada gambar dibawah ini. Cara menghitungnya adalah sebagai berikut: Setelah gelang itu dipanaskan selanjutnya dipasangkan disekitar roda dan ia akan menyusut. Setelah dingin maka gelang itu mengalami penyusutan dan garis tengahnya lebih besar dari garis tengah semula. Ini berarti pada bahan itu mengalami tegangan tarik.

Dalam keadaan ini tegangan tarik tidak boleh lebih besar dari 6000 : 3 = 2000 kg/cm2. Jadi gelang dalam keadaan tegang

Bila kita misalkan garis tengah sebelah dalam ituadalah 500 mm dalam keadaan regang dan garis tengah asal X mm, maka :

Disini kita misalkan garis tengah sebelah luar keping itu sebelum dan sesudah penyusutan adalah sama, walaupun sebenarnya ada perbedaan sedikit. Sekarang bila kita hendak memasukkan ban itu sedemikian rupa, sehingga ia dapat dipasang pada keping itu dengan 0,3mm ruang main, maka dalam keadaan dipanaskan, ia harus mempunyai garis tengah sebelah dalam 500,3 mm.

Oleh pemanasan garis tengah sebelah dalam ban itu menjadi harus memuai dengan :500,3 – 499,52 = 0,78 mm. Oleh karena koefisien-muai untuk baja-60 rata-rata adalah 0,000012. Untuk kenaikan suhu t kita dapatkan :

Bila roda itu kita stel pada suhu 25oC, maka gelang itu harus dipanaskan sampai: ±155oC.

H.Kekuatan Sambungan Penyusutan.

Oleh karena ban itu dipasang disekitar roda, maka antara bandan roda, terjadi tekanan bidang. Besarnya tekanan bidang tergantung pada jumlah gaya tegang pada penampang ban.Luas penampang A – B ban sama dengan : 2 x 5 x 2,5 = 25cm2

Gambar Susut 3

Oleh karena pada gelang yang berdinding tipis dapat kita misalkan bahwa tegangan itu adalah sama seluruh penampang, jadi pada 2000 kg/cm2, jumlah gaya pada tiap penampang A – B :25 x 2000 = 50 000 kg

Tahanan Gesekan:

Untuk dapat menggeser ban itu dan roda, kita harus

mengatasi tekanan gesekan antara ban dan roda. Tahanan gesekan itu dapat kita peroleh dengan rumus : w = N.f

I.Elemen-elemen pada Sambungan Susut

Gambar Susut 4

gambar : 5. elemen pada sambungan susut dr = elemen tegangan yang mengarah ke dalam,

Lihat Gambar 5, arah elemen tegangan yang mengarah ke dalam (inward) = 2σr.r, dan

elemen tegangan yang mengarah ke luar (outward) = 2(σr + dσr)(r + dr) (kanan kiri).

Jumlah elemen-elemen ke dalam dan ke luar harus seimbang oleh karena itu, dalam keadaan seimbang;

2σr.r + 2σt.dr = 2(σr + dσr)(r + dr) ……….. (a) σr . r + σt . dr = σr . r + σr . dr + dσr . r + dσr . dr σr . dr dσr . r dσr . dr σt = + --- + dr dr dr dσr . r = σr + --- + dσr dσr biasanya terlalu kecil, diabaikan. dr r.dσr maka : σt = --- + σr ……… (1) σr

Kalau perpanjangan spesifik tegak lurus sumbu = εo, dari tegangan σt dan σr akan didapat,

μσt μσr

εo = - --- - --- ………..……….. (b) E E

dalam hal ini μ = konstante Poison dan E = modulus elasitas. Persamaan perpanjangan spesifik tersebut dapat berubah menjadi,

εo.E εo. E

σt + σr = - ---, kalau --- = 2C1 mengganti pers. (1) .... (c) μ μ

dσr maka : r --- + 2σr = 2C1 ……….……(d) dr dσr atau r2 --- + 2r.σr = 2rC1 ………....………… (e) dr d atau --- (r2.σr) + 2r.σr = 2rC1 dr

Mengintegrasi persamaan tersebut diperoleh,

r2σr = C1.r2 + C2 ……… (f) Dalam hal ini C2 adalah konstanta, oleh karena itu persamaan (f) dapat ditulis, C2

σr = C1 + ---- ……….. (g) r2

Menggantikan σr ke persamaan (c) akan diperoleh, C2

σt = C1 - --- ………. (h) r2

Di batas bagian dalam, r = 0, tegangan arah radial σr = - pi, karena itu persamaan (g)

rubah menjadi,

C2

- pi = C1 + --- ……….. (i) a2

Pada batas di bagian luar r = b, tegangan radial σr = - po, dengan demikian persamaan (g)

berubah menjadi,

C2

- po = C1 + --- ……….………(j) B2

Konstante C1 dan C2 dapat diperoleh dari persamaan (i) dan (j), secara simultan, a2.pi – b2.po C1 = --- ……….……….(k) b2 – a2 a2.b2(pi– po) C2 = - --- ……….………. (l) b2 - a2

Menggantikan ke persamaan (g) dan (h) masing–masing memberikan tegangan σr dan σt, a2.pi – b2.po a2.b2(p i- po) σr = --- - --- ……….………. (2) b2 – a2 r2(b2 – a2) a2.pi - b2.po a2.b2(pi – po) σt = --- + --- ………….………(3) b2 – a2 r2(b2 – a2)

Untuk beberapa penggunaan, po = 0, sedangkan pi = p dengan mereduksi persamaan (2)

dan (3) akan dipeperoleh bentuk, a2.p b2 σr = --- (1 - ----) ……….…………..(4) b2 – a2 r2 a2.p b2 σt = --- (1 + ---) ………. (5) b2 – a2 r2

Tekanan maksimum akan terletak di sisi dalam dimana r = a, tegangan radial σr adalah = - p, tegangan tangensial untuk bagian ini,

σt = p --- ……….. (6) 1 – (a/b)2

Batas di bagian dalam, r = a, perpanjangan spesifik arah tangensial adalah, 1

εt = ---- (σt – μσt) ………...……….(m) Eh

Dalam hal ini Eh adalah modulus elasitas bahan. Jumlah pengurangan di bagian dalam =

2π.a.εt, pengurangan jari-jari lubang μh = 2π.a.εt/2π = aεt., (lihat Gambar 4.5) a a.p 1 + (a/b)2

dimana μh = --- (σt – μσr) = ---- --- +μ ………. (7) Eh Eh 1 – (a/b)2

Penyimpangan radial μh arahnya ke luar.

Ukuran susut untuk beberapa alat mesin yang berdiameter lubang d di bawah 200 mm dibebani normal, banyak menggunakan ketentuan seperti yang terdapat dalam Gambar 6.

Untuk Bt ukuran susutnya 0,0007 d,

untuk Bj lunak dan

Bjt ukuran susutnya 0010 d,

untuk Bj keras dan Bjt ukuran susutnya 0,0009 d.

Daftar ini boleh dipakai bila D ≥ 1,6d dan 1 = d ÷ 2d, untuk poros pejal atau berlubang

linder kecil, di ≤ 0,3 d