TUGAS AKHIR Pengaruh Blank Holder Force (BHF) Dan Koefisien Gesek Terhadap Cacat Wrinkling Pada Proses Cup Drawing.

TUGAS AKHIR

PENGARUH

BLANK HOLDER FORCE (BHF)

DAN KOEFISIEN GESEK TERHADAP CACAT

WRINKLING

PADA PROSES

CUP DRAWING

Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun Oleh:

AGUNG TRIANTO

NIM : D200100125

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

PERNYATAAN KEASLIAN TOPIK TUGAS AKHIR

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul : PENGARUH BLANK HOLDER FORCE (BHF) DAN KOEFISIEN

GESEK TERHADAP CACAT WRINKLING PADA PROSES CUP

DRAWING yang dibuat untuk memenuhi sebagai syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan dari penelitian atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar sarjana di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau Instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana mestinya.

Surakarta, November 2015 Yang Menyatakan

iii

HALAMAN PERSETUJUAN

Tugas Akhir berjudul PENGARUH BLANK HOLDER FORCE (BHF) DAN KOEFISIEN GESEK TERHADAP CACAT WRINKLING PADA PROSES

CUP DRAWING , telah disetujui oleh Pembimbing dan diterima untuk memenuhi sebagai persyaratan memperoleh gelar sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Dipersiapkan Oleh :

Nama : AGUNG TRIANTO

NIM :D200100125

Disetujui Pada :

Hari :...

Tanggal :...

Pembimbing Utama

Agus Dwi Anggono, ST., M.Eng., Ph.D.

Pembimbing Pendamping

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas Akhir berjudul : PENGARUH BLANK HOLDER FORCE (BHF)

DAN KOEFISIEN GESEK TERHADAP CACAT WRINKLING PADA PROSES CUP DRAWING telah dipertahankan dihadapan tim penguji dan telah dinyatakan sah untuk memenuhi sebagai syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Dipersiapkan oleh :

Nama :AGUNG TRIANTO NIM :D200100125 Disahkan pada :

Hari : ...

Tanggal : ...

Tim Penguji :

Ketua : Agus Dwi Anggono, ST., M.Eng., Ph.D. ...

Anggota 1 : Nur Aklis, ST., M.Eng. ...

Anggota 2 : Agus Yulianto, ST., MT . ...

Dekan

Ir. Sri Sunarjono, MT.,Ph.D

Ketua Jurusan

MOTTO

Jadikanlah sabar dan shalat sebagai penolongmu. Dan sesungguhnya yang demikian itu sungguh berat, kecuali bagi orang-orang yang khusyu

(Q.S Al Baqarah: 45)

Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, maka apabila kamu telah selesai dari sesuatu urusan, kerjakanlah dengan sungguh-sungguh urusan yang lain. Dan hanya kepada Tuhanmulah

hendaknya kamu berharap

(Q.S Al Nasyarah :6-8)

Saat kamu mulai lelah dan ingin berhenti untuk menyerah, ingatlah bahwa selalu ada harapan besar disetiap langkahmu

(Toanry)

Kamu harus tahu apa yang kamu inginkan, terus maju dan ikuti kata hatimu

(Toanry)

Bayangkan sebuah masa depan, buat masa depan itu terwujud

vii

ABSTRAKSI

PENGARUH BLANK HOLDER FORCE (BHF) DAN KOEFISIEN

GESEK TERHADAP CACAT WRINKLINGPADA PROSESCUP

DRAWING

Blank holder adalah bagian yang sangat penting dalam melakukan percobaan drawing dan salah satu bagian vital dalam mencegah terjadinya cacat wrinkling. Pada saat proses drawing berlangsung maka peran blank holder yang konstan sangat diperlukan supaya terjadinya cacat wrinkling dapat sedikit teratasi. Berkaitan dengan hal tersebut maka dengan melakukan variasi kekuatan force pada blank holder dapat diungkap pengaruh blank holder force terhadap hasil dari proses cup drawing.

Dalam melakukan penelitian ini diawali dengan pembuatan dies

dengan parameter yang telah ditentukan yaitu dengan menambahkan empat lubang pada blank holderdan empat tap baut padadies, yang pada nantinya akan digunakan sebagai variasi kekuatan blank holder. Terdapat tiga variasi kekuatan blank holder 2,352 Nm, 1,7652 Nm dan 0,12 Nm disetiap bautnya. Penelitian ini menggunakan metode penelitian cup drawing dengan plat berbentuk silinder. Produk yang dihasilkan yaitu sebuah cup dengan diameter atas d1 : 46 mm, diameter bawah d2 :30 mm dan kedalaman h : 15 mm. Bahan uji (blanks) yang digunakan yaitu plat alumunium yang memiliki beban ultimate1,453 Kgf dengan ketebalan plat 0,11 mm, plat seng yang memiliki beban ultimate 7,280 Kgf dengan ketebalan plat 0,2 mm, plat alumunium (plat timah) yang memiliki beban

ultimate 8,898 Kgf dengan ketebalan 0,3 mm dan plat alumunium (plat timah) yang memiliki beban ultimate 10,528 Kgf dengan ketebalan 0,32 mm. Dengan diameter benda uji (blanks) 64,8 mm.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa hasil terbaik terdapat pada plat yang memiliki beban ultimate 10,528 Kgf dengan ketebalan 0,32 mm dan besar kekuatan blank holder 2,352 Nm. Sedangakan pada plat yang memiliki beban ultimate 1,453 Kgf dengan ketebalan plat 0,11 mm mengalami cacat sobek disemua percobaan. Dan Dalam perbandingan percobaan dengan pelumasan dan tanpa pelumasan mendapatkan hasil bahwa pengaruh koefisien gesek terhadap cacat wrinkling, percobaan dengan pelumasan memiliki hasil cacat wrinkling yang lebih rendah dibandingkan dengan percobaan tanpa pelumasan.

THE EFFECT OF BLANK HOLDER FORCE (BHF) AND FRICTION COEFFICIENT ON WRINKLING DEFECT IN CUP DRAWING

PROCESS

ABSTRACT

Blank holder is the most important part in making drawing experiment and one of vital elements in preventing the wrinkling defect from occurring. During drawing process, the constant role of blank holder is desirable to deal with wrinkling defect. Regarding this, through varying force strength in force in blank holder, the effect of blank holder force on the result of cup drawing process could be revealed.

This research started with preparing dies with specified parameter, by adding four holes into blank holder and four bolt taps into dies, to be used as varying blank holder strength later. There were three varying blank holder strengths: 2.352 Nm, 1.7652 Nm and 0.12 Nm in each of its bolts. This research employed cup drawing research method with cylindrical-shaped plate. The product yielded was a cup with upper diameter d1: 46 mm, lowed diameter d2: 30 mm, and depth h: 15 mm. The tested objects (blanks) used was aluminum plate with ultimate load of 1.453 Kgf and thickness of 0.11 mm, zinc plate with ultimate load of 7.280 Kgf with thickness of 0.2 mm, aluminum plate (lead plate) with ultimate load of 8.898 Kgf with thickness of 0.3 mm and aluminum plate (lead plat) with ultimate load of 10.528 Kgf with thickness of 0.32 mm. Diameter of tested objects (blanks) was 64.8 mm.

The result of research showed that the best result occurred in plate with ultimate load of 10.528 Kgf, thickness of 0.32 mm and black holder strength of 2.352 Nm. Meanwhile, the plate with ultimate load of 1.453 Kgf and thickness of 0.1 mm encountered torn defect in all of experiments. And the comparison of experiments with and without lubrication found that the effect of friction coefficient on wrinkling defect, the experiment with lubrication had lower wrinkling defect result compared with the one without lubrication.

ix

KATA PENGANTAR

Assalamu alaikum Warahmatullah Hiwabarakatu.

Syukur alahamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat terselesaikan.

Tugas Akhir berjudul PENGARUH BLANK HOLDER FORCE (BHF) DAN KOEFISIEN GESEK TERHADAP CACAT WRINKLING

PADA PROSES CUP DRAWING dapat terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT,Ph.D sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Ir. Tri Widodo Besar Riyadi, ST, MSc, Ph.D, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.

4. Bapak Nur Aklis, ST., M.Eng., selaku dosen pembimbing kedua dan pembimbing akademik yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam penyusunan Tugas Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar dan ramah.

5. Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah memberi ilmu pengetahuan kepada penulis selama mengikuti kegiatan kulian.

6. Seluruh Staff dan Karyawan Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

7. Keluarga Besarku, terutama Ayah dan Ibu tercinta yang setiap waktu selalu mendo akan, memberikan semagat dan dorongan, serta terima kasih atas semua nasehat, bimbingan dan pengorbananmu selama ini sehingga penulis semangat untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Semua do a dan kasih sayang yang tulus darimu akan selalu mengiring langkahku.

8. Keluarga besar PRIORITY F.C. yang selalu ada dan selalu memberikan motivasi dan semangat setiap waktu.

9. LEBAH HITAM GARAGE crew yang selalu memberikan dorongan, semangat dan bantuannya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 10. Sahabat karibku S.N.C. yang sayang sekali harus memutuskan

xi

dorongan serta pengalaman hidup yang sangat berharga, sehingga penulis dapat terus berjuang menyelesaikan Tugas Akhir ini.

11. Sahabat-sahabatku SMP N 1 Sukoharjo yang tak henti-hentinya memberikan dukungan atas terbentuknya Tugas Akhir ini. Dan selalu memberikan motivasi agar dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini sesuai dengan target.

12.Teman-teman seperjuangan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta angkatan 2010, terima kasih selama beberapa tahun ini telah menjadi teman-teman yang memberikan banyak pelajaran dan pengalaman berharga.

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca akan penulis terima dengan senang hati. Harapan penulis semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca.

Wassalamualaikum Warahmatullah Hiwabarakatu

Surakarta, November 2015

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL... i

PERNYATAAN KEASLIAN TOPIK TUGAS AKHIR ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

LEMBAR TUGAS AKHIR... v

MOTTO... ... vi

ABSTRAKSI... ... vii

KATA PENGANTAR... ix

DAFTAR ISI ... ... xii

DAFTAR GAMBAR ... xv

DAFTAR TABEL ... xviii

DAFTAR LAMPIRAN ... xix

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah ... 1

1.2. Tujuan Penelitian ... 3

1.3. Manfaat Penelitian ... 4

1.4. Batasan Masalah ... 4

1.5. Sistematika Penulisan Laporan ... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tinjauan Pustaka ... 8

xiii

2.2.1. Pengertian Deep Drawing ... 12

2.2.2. Jarak Celah (Clearance) Pada Deep Drawing .... 15

2.2.3. Gaya Tekan Pada Proses Drawing (Drawing Force) 15 2.2.4. Gaya Blank Holder ... 17

2.3. Variable Deep Drawing ... 19

2.4. Teori Elastisitas dan Plastisitas Plat ... 24

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Metode Penelitian ... 33

3.2. Studi Lapangan dan Studi Literatur ... 33

3.3. Gambar Desain ... 35

3.4. Proses Pembuatan Dies, Punch dan Blank Holder ... 36

3.5. Pengujian Tarik Material ... 36

3.6. Persiapan Bahan ... 37

3.6.1. Alat ... 37

3.6.2. Bahan ... 38

3.7. Pembuatan Spesimen ... 38

3.8. Variasi Blank Holder ... 39

3.9. Pengujian Cup Drawing ... 39

3.10.Hasil ... 41

3.11.Analisa dan Pembahasan ... 41

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Uji Tarik Material ... 42

4.2. Hasil Pengujian Cup Drawing Tanpa Pelumasan ... 46

4.3. Hasil pengujian Cup Drawing Dengan Pelumasan ... 52

4.4. Pembahasan Hasil Pengujian Cup Drawing ... 58

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 67

5.2. Saran ... 68

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. ProsesCup Drawing... 1

Gambar 1.2. Cacat Kerutan (Wrinkling)... 3

Gambar 2.1. KurvaBlank Holder Force... 8

Gambar 2.2.Cup Drawingdengan BHF 1700 N... 10

Gambar 2.3. Pembentukan cylinder cup, penyebaran gaya drawing pada dindingcylinder cup... 13

Gambar 2.4. Tahap Prosesdeep drawinguntukcylinder cup... 13

Gambar 2.5. Proses penekananblank holderdalam pembentukan cylinder cuppada prosesdeep drawing... 14

Gambar 2.6. Susunan daridrawing punch,blank holder dandrawing ring... 19

Gambar 2.7. Diagram Tegangan-Regangan... 30

Gambar 2.8. Garis Modulus... 31

Gambar 2.9. Jenis kurva tegangan-regangan... 32

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian... 34

Gambar 3.2. DesainPunch, Blank HolderdanDies... 35

Gambar 3.3. ProsesMachining... 36

Gambar 3.4. Alat Press Laboratorium Teknik Mesin UMS... 37

Gambar 3.5. Satu SetDies... 37

Gambar 3.6. Kunci Momen Modifikasi ... 39

Gambar 4.1. Grafik tegangan-regangan hasil uji tarik alumunium dengan ketebalan material 0,11 mm ... 42

Gambar 4.2. Grafik tegangan-regangan hasil uji tarik seng dengan ketebalan material 0,20 mm ... 43

Gambar 4.3. Grafik tegangan-regangan hasil uji tarik alumunium (plat timah) dengan ketebalan material 0,30 mm... 43

Gambar 4.4. Grafik tegangan-regangan hasil uji tarik alumunium (plat timah) dengan ketebalan material 0,32 mm... 44

Gambar 4.6. Hasil pengujiancup drawing tanpa pelumasan

Dengan BHF 2,352 Nm material P01 ... 46 Gambar 4.7. Hasil pengujiancup drawing tanpa pelumasan

Dengan BHF 2,352 Nm material P02 ... 46 Gambar 4.8. Hasil pengujiancup drawing tanpa pelumasan

Dengan BHF 2,352 Nm material P04 ... 47 Gambar 4.9. Hasil pengujiancup drawing tanpa pelumasan

Dengan BHF 2,352 Nm material P03 ... 47 Gambar 4.10. Hasil pengujiancup drawing tanpa pelumasan

Dengan BHF 1,7652 Nm material P01 ... 48 Gambar 4.11. Hasil pengujiancup drawing tanpa pelumasan

Dengan BHF 1,7652 Nm material P02 ... 48 Gambar 4.12. Hasil pengujiancup drawing tanpa pelumasan

Dengan BHF 1,7652 Nm material P04 ... 49 Gambar 4.13. Hasil pengujiancup drawing tanpa pelumasan

Dengan BHF 1,7652 Nm material P03 ... 49 Gambar 4.14. Hasil pengujiancup drawing tanpa pelumasan

Dengan BHF 0,12 Nm material P01 ... 50 Gambar 4.15. Hasil pengujiancup drawing tanpa pelumasan

Dengan BHF 1,7652 Nm material P02 ... 50 Gambar 4.16. Hasil pengujiancup drawing tanpa pelumasan

Dengan BHF 1,7652 Nm material P04 ... 51 Gambar 4.17. Hasil pengujiancup drawing tanpa pelumasan

Dengan BHF 1,7652 Nm material P03 ... 51 Gambar 4.18. Hasil pengujiancup drawing dengan pelumasan

Dengan BHF 2,352 Nm material P01 ... 52 Gambar 4.19. Hasil pengujiancup drawing dengan pelumasan

Dengan BHF 2,352 Nm material P02 ... 52 Gambar 4.20. Hasil pengujiancup drawing dengan pelumasan

xvii

Dengan BHF 2,352 Nm material P03 ... 53 Gambar 4.22. Hasil pengujiancup drawing dengan pelumasan

Dengan BHF 1,7652 Nm material P01 ... 54 Gambar 4.23. Hasil pengujiancup drawing dengan pelumasan

Dengan BHF 1,7652 Nm material P02 ... 54 Gambar 4.24. Hasil pengujiancup drawing dengan pelumasan

Dengan BHF 1,7652 Nm material P04 ... 55 Gambar 4.25. Hasil pengujiancup drawing dengan pelumasan

Dengan BHF 1,7652 Nm material P03 ... 55 Gambar 4.26. Hasil pengujiancup drawing dengan pelumasan

Dengan BHF 0,12 Nm material P01 ... 56 Gambar 4.27. Hasil pengujiancup drawing dengan pelumasan

Dengan BHF 1,7652 Nm material P02 ... 56 Gambar 4.28. Hasil pengujiancup drawing dengan pelumasan

Dengan BHF 1,7652 Nm material P04 ... 57 Gambar 4.29. Hasil pengujiancup drawing dengan pelumasan

Dengan BHF 1,7652 Nm material P03 ... 57 Gambar 4.30. Grafik distribusi cacatwrinklingsetiap blank

tanpa pelumasan dengan BHF 2,352 Nm per baut ... 62 Gambar 4.31. Grafik distribusi cacatwrinklingsetiap blank

tanpa pelumasan dengan BHF 1,7652 Nm per baut ... 62 Gambar 4.32. Grafik distribusi cacatwrinklingsetiap blank

tanpa pelumasan dengan BHF 0,12 Nm per baut ... 63 Gmabar 4.33. Grafik distribusi cacatwrinklingsetiap blank

dengan pelumasan dengan BHF 2,352 Nm per baut .. 63 Gambar 4.34. Grafik distribusi cacatwrinklingsetiap blank

tanpa pelumasan dengan BHF 1,7652 Nm per baut ... 64 Gamabar 4.35. Grafik distribusi cacatwrinklingsetiap blank

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Level Parameter Optimalisasi BHF ... 9

Tabel 2.2.Limiting Drawing Ratiopada material ... 15

Tabel 2.3. Correction Value n ... 17

Tabel 4.1. Kedalam cacat kerut (wrinkling) tanpa pelumasan... 60

xix

DAFTAR LAMPIRAN

- Benchmark 4 Wrinkling During Cup Drawing