Contoh laporan tugas banpros indonesia

(1)

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Idler arm merupakan komponen yang memegang peranan penting dalam kendaraan bermotor, yaitu pada bagian sistem kemudi. Idle arm

berfungsi untuk menjaga kestabilan center link dan tie rod. Bila terjadi keausan pada idler arm akan menyebabkan gerakan naik dan turun yang tak diinginkan pada steering. Akibatnya akan terjadi kelonggaran pada

steering wheel. Jika kondisi idler arm ini tidak baik, maka akan menyebabkan bencana yang sangat vital.

Idler arm merupakan salah satu komponen dalam sistem suspensi konvensional dan steering parallelogram. Tipe suspensi dan steering ini digunakan pada mobil dengan roda penggerak belakang (mobil

penumpang) dan truk. Biasanya idler arm terdapat pada sisi yang berseberangan dengansteer.

Dari latar belakang tersebut, maka disusunlah laporan ini yang

bertujuan untuk mengetahui fungsi idler arm pada kendaraan bermotor, jenis material yang di gunakan pada idler arm, dan proses manufaktur dari

idler arm. Idler armyang diamati pada penyusunan laporan ini adalah idler armdari jenis mobil Toyota Kijang.

1.2 Identifikasi Masalah

Dari latar belakang yang dikemukakan di atas kemudian timbul

beberapa masalah yang diidentifikasi sebagai berikut :

1. Sistem kemudi?

2. Idler arm?

(2)

1.3 Tujuan Penulisan

Tujuan penulisan laporan ini untuk memenuhi tugas mata kuliah

Pemilihan Bahan Dan Proses Manufaktur (MT-4201) pada Program Studi

Teknik Material, Institut Teknologi Bandung. Selain itu laporan ini juga

bertujuan untuk meneliti proses manufaktur pada idler arm dan untuk meneliti jenis material yang digunakannya.

1.4 Metodologi Penelitian

Metode yang digunakan dalam penyusunan laporan ini adalah metode

yuridis normatif dan deskriptif analisis.

Metode yuridis normatif dilakukan dengan penelitian kepustakaan

sehingga diperoleh data-data teoritis. Metode deskriptif analisis dilakukan

dengan menganalisis data atau informasi yang terkumpul pada saat proses

pengerjaan.

Langkah awal penelitian dilakukan dengan studi literatur sehingga

didapatkan pengetahuan awal untuk mengkaji objek penelitian pada tahap

selanjutnya. Studi literatur juga dilakukan untuk membandingkan dan

sebagai sumber utama proses-proses manufaktur pada objek penelitian

yang dapat dan mungkin dilakukan.

Penelitian yang dilakukan menghasilkan data-data penting yang

nantinya akan memberikan jawaban dari tujuan. Data-data didapatkan dari

hasil pengukuran yang telah dilakukan pada objek penelitian. Data yang

didapatkan antara lain hasil uji keras, spektroskopi dan metalografi.

Analisa dilakukan dengan bantuan beberapa literatur sehingga dapat

dibandingkan dan diperkirakan proses manufaktur yang dilakukan pada

(3)

Diagram alir pengerjaan :

1.5 Sistematika Pembahasan

Pada BAB 1 dijelaskan latar belakang masalah, identifikasi masalah,

tujuan penulisan, metodologi penelitan yang memaparkan bagaimana

penelitian ini dilakukan dan sistematika pembahasan yang membahas

kerangka penulisan tiap bab.

Pada BAB 2 dipaparkan landasan teori mengenai objek penelitian

yang didapatkan dari studi literatur.

(4)

BAB 3 proses-proses manufaktur pada idler arm

BAB 4 dipaparkan data yang diperoleh dari hasil pengukuran dan

analisis berdasarkan data pengamatan yang diperoleh.

BAB 5 berisi tentang simpulan yang diambil berdasarkan analisa yang

dilakukan pada objek penelitian.

Lampiran berisi tentang tabel-tabel dan gambar-gambar serta gambar

(5)

BAB 2 DASAR TEORI

2.1 Sistem Kemudi

Gambar 2.1 Sistem kemudi

Sistem kemudi mempunyai fungsi utama untuk mengubah arah mobil

atau membelokan mobil. Pada saat membelokan mobil roda depan mobil

tidak dipusatkan pada arah yang sama.

Gambar 2.2 Membelokkan mobil

Agar mobil dapat belok secara halus, setiap roda harus mengikuti

sebuah lingkaran yang berbeda. Karena roda dalam mengikuti lingkaran

dengan radius yang lebih kecil, dan sebenarnya membuat belokan yang

lebih sempit atau ketat dibandingkan roda luar. Jika sebuah garis tegak

(6)

belokan. Geometri dari sambungan setir membuat roda dalam berbelok

atau berputar lebih dari roda luar.

Ada tipe pasangan yang berbeda dari roda gigi setir. Yang paling

umum adalahrack-and-pinion and recirculating-ball.

2.2 Rack and Pinion Steering

Rack and pinion steering dengan cepat menjadi tipe yang paling umum pada mobil, untuk jenis truk dan SUVs. Tipe ini sebenarnya memiliki

mekanisme yang cukup sederhana.Rack and opinion gearset tertutup pada pipa logam, dengan setiap ujung batang atau tiang atau kerangka yang

menonjol dari pipa. Sebuah batang, yang disebut Tie Rod, menghubungkan setiap ujung batang atau tiang.

Gambar 2.3

Rack and opinion gearset

The pinion gear (ujung gigi) di dekatkan atau ditempelkan pada

steering shaft(tangkai setir). Ketika roda setir dibelokkan, giginya berputar, memutar atau memindahkan the rack (tangkai atau batang). Tie rod pada tiap ujung batang atau tiang menghubungkan steering arm (tangan setir) padaspindle (kumparan), lihat gambar 2.3 diatas.

Rack and pinion gearsetmempunyai dua fungsi :

(7)

 Memberikan pengurangan gigi, sehingga membuat lebih mudah

dalam membelokan roda.

Pada kebanyakan mobil, dibutuhkan tiga sampai empat revolusi

lengkap dari roda setir untuk membuat roda berbelok dari kunci ke kunci

(dari kiri jauh sampai kanan jauh).

Rasio roda adalah rasio dari bagaimana roda setir dibelokkan dengan sejauh mana rodanya berputar. Dalam hal ini, jika satu revolusi

lengkap (360 derajat) dari roda setir yang dihasilkan pada roda mobil

berputar 20 derajat, rasio rodanya adalah 360 : 20, atau 18:1. Rasio yang

lebih tinggi berarti roda setir harus lebih dibelokkan agar rodanya dapat

berputar sesuai dengan jarak tertentu. Bagaimanapun, upaya yang lebih

sedikit dibutuhkan untuk rasio gigi yang lebih tinggi.

Pada umumnya, mobil sport yang lebih ringan, mempunyai rasio setir

lebih rendah daripada truk dan mobil yang lebih besar. Rasio yang lebih

rendah memberikan respon setir yang lebih cepat, roda setir tidak perlu

diputar terlalu banyak agar roda dapat berputar pada putaran yang lebih

besar. Dimana ini dibutuhkan pada mobil sport. Mobil-mobil yang lebih kecil

ini cukup ringan bahkan dengan rasio yang lebih rendah. Upaya yang

dibutuhkan untuk membelokan roda setir tidaklah berlebihan.

Beberapa mobil mempunyai rasio setir yang bervariasi, yang

menggunakan rack and pinion gearset yang mempunyai perbedaan gigi puncak (nomor dari gigi per inci) pada pusat daripada yang terdapat diluar.

Ini membuat respon mobil secara cepat ketika memulai putaran (batang

atau tiangnya dekat dengan pusat) dan juga mengurangi upaya dekat

batasan putaran roda.

(8)

Gambar 2.4

Power Rack-and-pinion

Bagian dari batang atau tiang tersebut berisi sebuah silinder dengan

piston di tengahnya. Piston itu dihubungkan dengan batang atau tiang.

Terdapat dua port fluida, pada setiap sisi dari piston tersebut. Penyediaan fluida dengan tekanan yang lebih tinggi pada satu sisi dari piston memaksa

piston untuk menggerakan batang atau tiang, dan memberikan tenaga

tambahan.

2.3 Recirculating – ball Steering (Parallelogram Steering)

Recirculating-ball steering digunakan pada banyak mobil truk dan SUVs sekarang ini. Sambungan yang memutarkan roda berbeda dari sistem

Rack-and-pinion.

Idler Arm

(9)

Recirculating-ball steering gear berisi worm gear. Terdapat gigi dalam dua bagian. Bagian pertama adalah blok logam dengan threaded hole

(lubang ulir) didalamnya. Blok ini mempunyai gigi yang memotong pada

bagian luarnya, yang mengikat gigi yang menggerakan pitman arm (lihat gambar 2.5 diatas). Roda setir yang dihubungkan pada batang ulir, mirip

dengan baut yang menempel pada lubang di dalam blok. Ketika roda setir

berputar, roda setir akan memutar bautnya. Menggantikan putaran yang

lebih jauh pada blok daripada cara pada baut biasa. Baut ini dipasangkan

kuat, jadi pada saat baut tersebut berputar, baut akan menggerakan blok,

yang juga menggerakan gigi yang memutarkan roda.

Gambar 2.6

Recirculating-ball steering gear

Selain baut langsung mengikat ulir-ulir pada blok, seluruh ulir diisi

atau dipenuhi dengan ball bearings yang bersirkulasi ulang melalui gigi pada saat baut berputar. Bola tersebut sebenarnya mempunyai dua tujuan:

pertama, mengurangi gesekan dan keausan pada gigi; kedua, mengurangi

slop pada gigi. Slop akan terasa pada saat merubah arah roda setir-tanpa bola dalam gigi setir, gigi akan kontak dengan yang lainnya untuk sesaat

(10)

2.4 Idler Arm

Gambar 2.7Idler Arm

Gambar 2.8 PosisiIdler Arm

Idler arm merupakan salah satu komponen dalam sistem suspensi konvensional dan steering parallelogram. Tipe suspensi dan steering ini digunakan pada mobil dengan roda penggerak belakang (mobil

penumpang) dan truk. Biasanya idler arm terdapat pada sisi yang berseberangan dengansteer.

Idler arm berfungsi dalam kontrolsteering, yaitu mendampingi pitman arm dalam mensuport dan menjaga kestabilan steering linkage. Jikaidler arm aus, gerakan naik dan turun yang tak diinginkan pada perakitan

steeringmenimbulkan kelonggaran atau lepas padawheel steering.

Idler arm memiliki tiga bagian komponen yaitu :  Pivot bushing

 Arm

(11)

Biasanya tiga komponen tersebut diperbaiki bersama. Jadi jika ada

masalah pada salah satu komponen, seluruh komponen harus diganti.

Dalam perawatannya, idler arm harus dilumasi tiap mengganti oli.Idler arm

dan komponen suspensi yang lain harus diperiksa tiap tahun bersama

(12)

BAB 3 PROSES MANUFAKTUR

IDLER ARM

3.1 SUSUNAN KOMPONENIDLER ARM

Idler Armterbagi dalam tiga bagian utama, yaitu :

 Arm

 Connecting Ball Joint  Pivot Bushing

No Jml Nama Bagian Bahan

1 1 Connecting Ball

Joint AISI 1045

2 1 Arm AISI 1045

3 1 Poros AISI 1045 4 1 Dudukan AISI 1008

5 1 Cover Carbon Steel 6 1 Bantalan Teflon 7 1 Bantalan Teflon

8 1 Bantalan Teflon 9 2 Cover Seal Karet

(13)

Tabel 3.1 . Proses Manufaktur Idler Arm

Nama Nama Bagian Proses Manufaktur

Arm Arm ForgingdanMachining

Bantalan Injection Moulding

Cover Forming

Cover Seal Injection Moulding Connecting Ball Joint Connecting Ball

joint

ForgingdanMachining

Pivot Bushing Poros 1) ForgingdanMachining

Dudukan2) Forming

1) dan 2) Joining (Welding)

Proses pembuatanIdler Arm secara keseluruhan dapat dilihat pada tabel 3.1.

3.2 Proses Pembuatan Arm

Armdibuat melalui dua tahapan proses, yaitu :  Proses tempa/forging (Impression Die Forging)  Proses pemesinan (Machining)

3.2.1 Proses Tempa /Forging

Tempa/forging adalah proses pembentukan benda kerja melalui gaya penekanan dengan menggunakan variasi cetakan dan peralatan

penekanan (dies and tools). Contoh produk hasil tempa antara lain baut dan paku keling,connecting rod, poros turbin, roda gigi, peralatan tangan (hand tools) dan komponen-komponen otomotif lainnya.

Proses tempa menghasilkan aliran logam dan struktur butir yang

dapat dikontrol, sehingga produknya memiliki kekuatan dan ketangguhan

(14)

Proses tempa dapat dilakukan pada temperatur kamar (cold forging) atau diatas temperatur kamar (warm or hot forging). Proses cold forging

membutuhkan gaya yang lebih besar dan benda kerja harus memiliki

keuletan (ductility) yang cukup pada temperatur kamar. Produknya memiliki permukaan akhir dan akurasi ukuran yang baik. Proses hot forging membutuhkan gaya yang lebih kecil tetapi produknya memiliki permukaan akhir dan akurasi ukuran yang tidak terlalu baik.

Jenis-jenis proses tempa :  Open die forging

 Impression die forging or Closed die forging  Precision forging

 Rotary swaging

 Heading, Upsetting and etc

Untuk proses pembuatan arm jenis tempa yang digunakan adalah

jenis impression die forging. Proses pembuatan benda kerja dihasilkan dari bentuk rongga cetakan dengan penempaan yang menggunakan dua

cetakan pembentuk. Beberapa aliran material terbentuk keluar dari

rongga cetakan dan membentuk sirip (flash). Sirip ini sangat signifikan dalam proses jenis tempa ini, sirip tipis ini mendingin sangat cepat dan

karena ketahanan gesekan maka diperlukan penekanan yang tinggi untuk

mengisi material pada rongga cetakan.

Proses pembuatan arm dengan material carbon steel (AISI 1045)

temperatur kerja tempanya berkisar antara 850 C –1150 C. Temperatur

(15)

Tabel 3.2. Temperatur kerja hot forging 5)

ProsesImpression Die Forgingpada pembuatanArm

Gambar 3.2. Proses pembuatanArm

Langkah-langkah proses.

 Blankyang akan ditempa didapat dari material dasar bar hasil proses penarikan (drawing).

 Edging: proses penempaan untuk mendistribusikan/membagi material dalam berbagai area.

TABLE 14.3

Metal or alloy Approximate range of hot forging temperature (°C) Aluminum alloys

Magnesium alloys Copper alloys

(16)

 Blocking : proses penempaan untuk mendapatkan bentuk kasar benda keja.

 Finishing: proses penempaan akhir membentuk seluruh bentuk permukaan benda kerja, tapi masih ada sirip yang terbentuk.  Trimming: pemotongan sirip dari benda kerja.

3.2.2 Proses pemesinan (machining)

Proses selanjutnya dalam membuat arm adalah proses pemesinan,

proses ini meliputi proses bubut (turning) dan proses bor (drilling and boring).

Langkah-langkah proses pemesinan

Gambar 3.3. Proses pemesinanarm 1

(17)

Langkah 1 : proses pembubutan pada permukaan bagian luar yang

mendapatkan proses pemesinan disesuaikan dengan gambar kerja.

Langkah 2 : proses bor pada bagian dalam benda kerja, diawali dengan

proses pelubangan (drilling) dan dilanjutkan dengan proses pembesaran lubang (boring).

3.3 Proses Pembuatan Connecting Ball Joint

Connecting ball jointdibuat melalui dua tahapan proses, yaitu :  Proses tempa/forging (Upset Forging)

 Proses pemesinan (Machining)

3.3.1 Proses tempa/upset forging

Langkah-langkah proses ini seperti

tampak dalam gambar.

Blank didapat dari material dasar berupa bar hasil penarikan

(drawing). Blank diletakkan dalam cetakan (die), kemudian pembentuk (punch) menempa pada bagian ujung benda ,

sehingga terbentuk benda kerja

yang diinginkan. Benda kerja

didorong keluar dengan pena

pendorong (kickout pin).

Punch Blank Die Kickout

(18)

3.3.2 Proses pemesinan (machining)

Proses selanjutnya dalam

pembuatan connecting ball joint

adalah proses pemesinan proses

yang digunakan adalah proses

bubut dan prosesdrilling.

1. Cekam benda kerja pada mesin bubut.

2. Pembubutan untuk mendapatkan diameter 12 sepanjang 20 mm.

3. Pembubutan tirus sepanjang 18 mm dengan ketirusan 2.

4. Pembuatan ulir M12 sepanjang 20 mm.

5. Pembuatan lubang diameter 3,5 mm dengan mesindrilling.

3.4 Proses Pembuatan Pivot bushing

Pivot bushingterdiri dari dua komponen, yaitu  poros

 dudukan.

3.4.1 Proses Pembuatan Poros

Poros dibuat melalui dua tahapan proses, yaitu :  Proses tempa/forging (Upset Forging)

 Proses pemesinan (Machining) 5

4

3 2 1

(19)

Proses tempa/upset forging

Gambar 3.6. Proses pemesinan

Langkah-langkah proses ini seperti tampak dalam gambar. Langkah

prosesnya sama dengan proses pembuatan connecting ball joint.

Proses pemesinan (machining)

Punch Blank Die Kickout

Gambar 3.7. Proses pemesinan

2 1

(20)

Proses selanjutnya dalam pembuatan connecting ball joint adalah proses pemesinan proses yang digunakan adalah proses bubut.

1. Cekam benda kerja pada mesin bubut.

4. Pembuatan ulir M14 sepanjang 21 mm.

3.4.2 Proses Pembuatan Dudukan

Dudukan dibuat dengan prosesforming, melalui dua tahapan yaitu :  Shearing (punching and blanking)

 Bending

Punching : hasil pemotongannya yang dibuang

Blanking: hasil pemotongannya adalah komponen yang diinginkan sementara sisanya adalah scrap. Kedua proses ini di ilustrasikan pada

gambar 3.8.

(21)

Proses punchingdan blankingpada pembuatan dudukan

Gambar 3.9.Punching dan blanking pada pembuatan dudukan

ProsesBending

Gambar 3.10. Prosesbending

Proses akhir dalam pembuatan pivot bushing adalah penyambungan

poros dan dudukan dengan proses pengelasan.

Gambar 3.11. Assemblingpivot bushing punching _blanking

scrap

(22)

BAB 4

DATA DAN ANALISIS

4.1 Metalografi

Pada spesimen Idler Arm dilakukan metalografi, tahapan-tahapannya akan dijelaskan sebagai berikut. Komponen dari idler arm dipisahkan menjadi

tiga bagian, yaitu connecting ball joint, pivot bushing, dan arm.

Gambar 4.1 KomponenIdler Arm

Masing-masing komponen dipotong dengan menggunakan gergaji

manual. Pengamplasan dilakukan mulai dari nomor 400 sampai nomor 2000

lalu dilanjutkan dengan pemolesan yang dilakukan dengan menggunakan

alumina dalam bentuk pasta. Kemudian dilakukan etsa. Etsa dilakukan

dengan menggunakan etchen Nital yaitu HNO3 (asam nitrat) dengan pelarut

alkohol dengan konsentrasi 2% selama  3 detik. Struktur mikro yang

didapatkan dilihat dengan menggunakan Omnimet.

Arm

Pivot bushing Connecting

(23)

1.Pivot bushing

Gambar 4.2 Struktur mikropivot bushing

Gambar 4.3 Struktur mikro AISI 1008

(24)

2.Arm

Gambar 4.4 Struktur mikroarm

Gambar 4.5 Struktur mikro AISI 1045 normalizing

(25)

3.Connecting ball joint

Gambar 4.4 Struktur mikroConnecting ball joint

Gambar 4.4 Struktur mikro AISI 1045 hasil tempering pada T =370ºC (700 ºF), 1 jam

(26)

4.2 Hasil Spektroskopi

Tabel 4.1 Komposisi Kimia MaterialIdler Arm

Tabel 4.2 Komposisi Kimia Menurut Standar AISI-SAE

4.3 Hasil Uji Keras

Tabel 4.3 Harga Kekerasan MaterialIdler Arm

Komponen Harga Kekerasan Pengujian Harga Kekerasan Standar

Rockwell Brinell

Pivot Bushing 34 HRA 83 HB 86 HB

Connecting Ball Joint 24 HRC 252 HB 163 HB

Arm 53 HRA 169 HB 163 HB

Komponen C (%) Mn (%) P (%) S (%) Si (%)

Pivot bushing 0,08878 1,17833 0,01577 0,00629 0,03148

Arm 0,45008 0,75455 0,01504 0,02071 0,19587

Connecting Ball Joint

0,43271 0,74465 0,01619 0,01425 0,20199

AISI-SAE C (%) Mn (%) P (%) S (%)

1008 max. 0,1 max.0,5 max. 0,04 max. 0,05

(27)

4.4 Analisa

4.4.1 Pivot bushing

Hasil spektroskopi menunjukan bahwa material untuk pivot bushing

merupakan baja dengan kadar karbon rendah (0,00878 %). Bila

dibandingkan dengan standar (gambar 4.3 dan tabel 4.2 ), material ini

tergolong ke dalam SAE-AISI 1008. Harga kekerasan yang didapat dari

pengujian yaitu 83 HB, tidak jauh berbeda dengan kekerasan pada

standar yaitu 86 HB. Dari gambar struktur mikro, terlihat adanya fasa ferit

(terang) dan fasa perlit (gelap). Pemilihan material untuk pivot bushing

digunakan material baja karbon rendah (AISI 1008). Hal ini bertujuan

agar material dalam proses manufaktur (dengan cara punching, blanking, dan bending) mudah diproses atau material memiliki forming ability yang tinggi. Seperti yang diketahui, baja karbon rendah memiliki keuletan yang

tinggi.

4.4.2 Arm

Hasil spektroskopi menunjukan bahwa material untuk arm

merupakan baja dengan kadar karbon medium (0,45008 %). Bila

dibandingkan dengan standar (gambar 4.5 dan tabel 4.2), material ini

tergolong ke dalam SAE-AISI 1045. Harga kekerasan yang di dapat dari

pengujian yaitu 169 HB, mendekati harga kekerasan dari standar yaitu

sebesar 163 HB. Dari gambar struktur mikro, struktur yang terlihat yaitu

perlit (gelap) dan ferit (terang). Struktur ini diperoleh dari proses

austenisasi lalu didinginkan di udara atau normalizing.

4.4.3 Connecting ball joint

Hasil spektroskopi menunjukan bahwa material untuk pivot bushing

merupakan baja dengan kadar karbon medium (0,43271 %). Bila

dibandingkan dengan standar (gambar 4.7 dan tabel 4.2), material ini

tergolong ke dalam SAE-AISI 1045. Harga kekerasan yang di dapat dari

(28)

standar sebesar 163 HB. Hal ini karena struktur mikro dari connecting ball joint telah mendapatkan proses perlakuan panas, sedangkan pada standar material belum mendapat perlakuan tertentu. Sehingga wajar jika

kekerasannya melebihi standar. Dari gambar struktur mikro, terlihat

adanya struktur martensit temper dengan ferit dan karbida. Struktur

mikro seperti ini didapat akibat adanya perlakuan panas tempering pada

temperatur sekitar 370ºC (700 ºF) selama 1 jam. Asumsi ini didapatkan

dari perbandingan dengan struktur mikro standar serta dari kurva yang

menghubungkan antara harga kekerasan – persen karbon – temperatur

tempering (lampiran). Tujuan dilakukannya tempering ini yaitu untuk

meningkatkan keuletan serta mengurangi kegetasan dari fasa martensit.

Walaupun material untuk connecting ball joint sama spesifikasinya dengan material untuk arm, namun struktur mikro dan harga kekerasannya berbeda karena perlakuan yang diberikan berbeda (tabel

4.3). Struktur mikro martensit temper tentunya memiliki harga kekerasan

(29)