TUGAS AKHIR
Study Pengaruh Sifat Plastisitas Material Terhadap Kualitas Produk
Deep Drawing Cylinder Cup
Diajukan Guna Memenuhi Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Derajat Sarjana Strata Satu (S-1) Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Diajukan oleh : IRFAN BURHANI
NIM : D. 200 010 133
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas Akhir ini telah disetujui oleh pembimbing Tugas Akhir untuk dipertahankan di depan Dewan Penguji sebagai syarat untuk memperoleh gelar sarjana S-1 Teknik Mesin di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta,
Nama : IRFAN BURHANI NIM : D 200 010 133
Judul TA : Study Pengaruh Sifat Plastisitas Material Terhadap Kualitas Produk Deep Drawing Cylinder Cup.
Pada,
Hari : …………..…………..
Tanggal : …………..…………..
Pembimbing Utama
Ir. H. Waluyo Adi Siswanto, M.Eng, PhD
Pembimbing Pendamping
iii
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir ini telah diterima dan disahkan oleh Dewan Penguji Tugas Akhir sebagai syarat untuk memperoleh gelar sarjana S-1 Teknik Mesin di Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Nama : IRFAN BURHANI NIM : D 200 010 133
Judul TA : Study Pengaruh Sifat Plastisitas Material Terhadap Kualitas Produk Deep Drawing Cylinder Cup
Pada hari : ………..
Tanggal : ………..
Dewan Penguji: Ketua
Ir. H. Waluyo Adi Siswanto, M.Eng, PhD .
Sekretaris
v
M O T T O
Tuntutlah ilmu, tapi jangan melupakan ibadah dan kerjakan ibadah, tapi jangan
sampai melupakan ilmu.( Hasan Al.Bashri )
Jenius adalah 1 % inspirasi dan keringat 99 %, tidak ada yang dapat menggantikan
kerja keras. Keberuntungan adalah sesuatu yang terjadi ketika kesempatan
bertemu dengan kesiapan. ( Thomas A. Edison )
Ketika satu pintu tertutup, pintu lain terbuka, namun terkadang kita melihat dan
menyesali pintu tertutup tersebut terlalu lama hingga kita tidak melihat pintu lain
yang telah terbuka. ( Alexander Graham Bell )
Suatu kehidupan yang penuh kesalahan tak hanya lebih berharga namun juga lebih
berguna dibandingkan hidup tanpa melakukan apapun. ( George Bernard Shaw )
Hidup adalah perjuangan mencari aku ( Sabda )
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum w.w.
Puji syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT
yang telah memberikan kekuatan iman, islam, ketabahan hati, keikhlasan hati, ijin
dan ridho-Nya sehingga karya sederhana ini dapat selesai. Tak lupa sholawat dan
salam selalu tercurahkan kepada tauladan kita Rasulullah SAW, yang telah
membawa dan menyampaikan ajaran kebenaran kepada kita. Akhirnya penulis
dapat menyajikan laporan Tugas Akhir ini. Tulisan ini dibuat sebagai syarat untuk
memperoleh gelar S1 Teknik Mesin UMS.
Banyak pihak telah membantu penulis dalam menyiapkan dan
menyelesaikan laporan ini. Tanpa bantuan dari beberapa fihak , penulis merasa
tidak akan mungkin menyelesaikan study ini dengan baik. Untuk itu pada
kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada
fihak-fihak yang telah membantu penulis tersebut.
Pertama, kepada Bapak Dekan Fakultas Teknik, Universitas
Muhammadiyah Surakarta (FT UMS), penulis menghaturkan ucapan terima kasih
atas bantuan dan dorongannya sehingga penulis mampu menyelesaikan tugas
akademik ini dengan baik. Demikian juga kepada Ketua Jurusan Mesin, FT UMS,
yang bukan hanya telah memberikan bantuan dan dorongan, tetapi juga
memberikan kelengkapan administratif kepada kami dalam melakukan tugas ini.
Khusus kepada Dosen Pembimbing Bapak Ir. H. Waluyo Adi Siswanto, M.Eng,
vii
terima kasih dan penghargaan atas ketekunan dan kesabarannya dalam
memberikan pengarahan akademik dan dorongan moril kepada penulis sehingga
hasil laporan ini menjadi begitu sempurna, thank you very much. Para staff dan
pengajar jurusan Teknik Mesin UMS terima kasih atas Bimbingannya.
Teman-teman FT UMS Jurusan Mesin, khususnya angkatan tahun
2001 yang tidak bisa penulis sebut satu persatu telah membantu penulis dalam
melakukan tugas-tugas akademik, expecialy kepada Irawan Lamis. Teman dari
Jurusan Arsitektur, Undi adi WEW, juga telah membantu penulis. Teman
seperjuangan TA bolak-balik semarang-solo kandas ditengah jalan: yusuf and Edi
jasmani. Mereka selalu memberikan perspektif tertentu dan selalu memberi
semangat dengan penuh pengertian kepada kami. I extremely appreciate your
help, your assisstence, your understanding and friendship. I am convinced you
all will be successful in the future, because I know very well, you all are
hard-working, smart, dan so nice.
Teman-teman di kos-an; Bim2, Bem2, Bagus, PakGede, dan
Rudi juga banyak membantu, penulis menghaturkan kepada kawan-kawan di kos
yang sama-sama datang dari jauh guna melakukan tugas akademik di Surakarta.
Akhirnya, di atas itu semua, penulis dengan setulus-tulusnya
menghaturkan terima kasih, penghargaan dan penghormatan setinggi-tingginya
kepada Bapa dan Mama, sebagai orang tua, penasihat, teman, dan inspirator yang
amat berarti bagi penulis. Kepada adikku , Sani Haris Afandi (Aja dolan bae, sing
Manut Karo Bapa-Mama). Dan temenku yang sekarang dikota hujan, makasih
bagaimana mengucapkanya, pengertian, perhatian, semuanya yang iwi lakukan
untuk mas, mas sangat menghargai dan berterima kasih, semoga kita diridhoi
Allah SWT.
Last but not least, kami memanjatkan syukur kepada Allah SWT
atas segala kekuatan, perlindungan serta ‘inayah dan petunjukNya yang kami
rasakan selama masa-masa menjalani tugas di UMS. Kepada Allah SWT kita
berserah diri.
Wassalamu’alaikum wr.wb.
Surakarta, 24 Oktober 2007
ix DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERSETUJUAN ... ii
HALAMAN PENGESAHAN ... iii
HALAMAN SOAL TUGAS AKHIR ... iv
HALAMAN MOTTO ... v
KATA PENGANTAR ... vi
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR TABEL ... xv
ABSTRAKSI ... xvi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1.Latar Belakang Masalah ... 1
1.2.Perumusan Masalah ... ... 2
1.3.Pembatasan Masalah ... 2
1.4.Tujuan Penelitian ... 3
1.5.Manfaat Penelitian ... 3
1.6.Metodologi Penelitian ... 4
x
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 7
2.1 Penelitian forming defect... 7
2.2. Dasar Teori... 9
2.2.1 Sheet Metal forming... 9
2.2.2 Teori elastisitas dan plastisitasplat ... 10
2.2.3 Prinsip Tegangan dan Regangan pada kondisi plastis ... 17
2.2.4 Plastisitas Pada Logam Lunak... 18
2.2.5 Definisi Plastisitas di Abaqus... 21
2.2.6 Deep Drawing... 26
2.2.7 Metode Elemen Hingga... 32
xi
4.3 Langkah-langkah Analisis Menggunakan ABAQUS 6.6.3 dan
MSC.PATRAN 2006 ... 60
4.2.1 Langkah langkah Pemodelan dengan MSC.PATRAN... 60
4.2.2 Analisis Dengan ABAQUS 6.6.3... 68
BAB V HASIL ANALISIS SIMULASI KOMPONEN PRODUK DEEP DRAWING... 72
5.1. Simulasi Proses Deep drawing Cylinder Cup Dengan ABAQUS 6.6-3... 72
5.2. Hasil analisis simulasi dengan ABAQUS 6.6-3... 72
BAB VI PENUTUP ... 78
6.1. Kesimpulan ... 78
6.2. Saran-saran ... 79
DAFTAR PUSTAKA
xii
Gambar 2.3. Prinsip Regangan Suatu Elemen ... 17
Gambar 2.4. Kurva Tegangan Regangan Logam Linier Elastis... 18
Gambar 2.5. Kurva Nominal Stress Strain Pada Uji Tarik ... 19
Gambar 2.6. Komposisi Ulang Total Strain Menjadi Elastik-Plastikr ... 24
Gambar 2.7. Grafik Hubungan nominal Sterss-Straini... 25
Gambar 2.8. Konsep Deep Drawing... 26
Gambar 2.14 Diagram Alir Penyelesaian Metode Elemen Hingga ... 34
xiii
Gambar 3.9. Grafik tegangan-regangan material dengan sifat elastis-plastis hardening... 56
Gambar 3.10. Grafik tegangan-regangan material dengan sifat elastis-perfectly plastis... 56
xiv
Gambar 5.2. Hasil Produk Dengan Sifat Elastic_Perfectly Plastic ... 71 Gambar 5.3. Hasil Produk Elemen S3r Dengan Sifat Elastic_Perfectly Plastic 71 Gambar 5.4. Daerah-Daerah Yang Akan Dianalisa Elastic_Perfectly Plastic 72
Gambar 5.5. Grafik Perubahan Ketebalan Terhadap Waktu Setiap Elemen
Pada Daerah (A)... 72
Gambar 5.6. Grafik Hubungan Ketebalan Rata-Rata Terhadap Waktu,
Setiap Elemen Pada Daerah (A)... 73
Gambar 5.7. Grafik Hubungan Ketebalan-Waktu, Setiap Elemen Pada
Daerah (B)... 73
Gambar 5.8. Grafik Hubungan Ketebalan Rata-Rata Terhadap Waktu,
Setiap Elemen Pada Daerah (B)... 74
Gambar 5.9. Grafik hubungan ketebalan-waktu, setiap elemen pada daerah (C) 74
Gambar 5.10 Grafik Hubungan Ketebalan Rata-Rata Terhadap Waktu,
Setiap Elemen Pada Daerah (C)... 74
xv
DAFTAR TABEL
STUDY
PENGARUH SIFAT
PLASTISITAS
MATERIAL
TERHADAP KUALITAS PRODUK
DEEP DRAWING
CYLINDER CUP
Irfan Burhani, Waluyo Adi Siswanto, Tri Widodo Besar Riyadi. Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jln. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura
ABSTRAKSI
Banyak terjadinya cacat pada produk yang dikerjakan dengan proses deep drawing diakibatkan oleh oleh adanya beberapa faktor, diantaranya adalah mesin, manusia (human error), material dan dies. Sobek/pecah (fracture) dan kerut (wrinkling) merupakan dua bentuk cacat yang sering terjadi pada komponen produk deep drawing. Penelitian sebelumnya telah membuktikan bahwa kedua cacat ini disebabkan oleh besarnya variasi gaya pada blank holder salah satu komponen dies dan peilihan material. Penelitian ini akan menganalisis pengaruh dari pada sifat plastis material terhadap kualitas produk deep drawing.
Penyelesaian kasus cacat material pada produk hasil deep drawing dikerjakan dengan Finite Element Methode (FEM) melalui program ABAQUS 6.6-3. Ketentuan model pada program ini adalah blank menggunakan elemen S3R dan STRI3, material yang dipakai adalah steel dengan ketebalan 0.7 mm dan diameter 200 mm. Diameter punch 50 mm dan kedalaman proses pembentukan 40 mm, dan kecepatan punch1000mm/s sedangkan gaya pada blank holder adalah 1000N.
Bagian yang dianalisis adalah bagian yang mempunyai kemungkinan besar untuk mengalami perubahan ketebalan, hal ini sesuai dengan prinsip terjadinya cacat yaitu cacat pecah yang diakibatkan karena penipisan material yang drastis sedangkan wringkling dikarena penebalan material. Dari hasil analisis simulasi dengan program ABAQUS 6.6-3 diketahui bahwa bagian yang bersentuhan dengan die dan punch mengalami penipisan paling besar dengan tebal material dari semuala 0,7 mm menjadi 0.14092 mm. Pada bagian yang bersentuhan dengan blank holder dan die mengalami penebalan hingga 0,704382 mm.
