BAB II

PRESS TOOL

2.1. Mengenal Proses Pemesinan

Pengembangan teknologi di bidang material sangatlah pesat

sekarang ini, hal ini terlihat dari banyaknya penggunaan material

logam khususnya di industri produksi massal dengan spesifikasi

tertentu, seperti baja tahan karat, baja karbon tinggi, dan baja

perkakas. Pada industri kecil seperti pembuatan ring, panci, tutup

botol, komponen kompor dan lain-lain sering menggunakan material

tersebut sebagai bahan untuk membuat alat bantu yang disebut

dengan Press Tools.

Pada press tool ini banyak digunakan baja karbon tinggi atau

baja perkakas sebagai mata potong (punch), tetapi seiring mahal dan

sulitnya material-material tersebut membuat para pelaku industri

kecil mengalami kerugian yang besar untuk pembuatan alat bantu

produksi. Untuk itu melalui penelitian ini penulis mengadakan

percobaan di laboratorium terhadap bahan pegas daun bekas.

Percobaan dilakukan empat tahap pengujian yaitu uji komposisi, uji

tarik, uji kekerasan, dan uji struktur mikro. Pada uji komposisi

material pegas daun bekas mempunyai kadar 0,6627 % Carbon (C),

0,7304%, Mangan (Mn), 0.0240% Belerang (S), 0,0257% Phosphor

(P). Kekuatan tarik pegas daun bekas adalah 1332,5 kg/mm2.

Kekerasan dilakukan dengan uji kekerasan Rockwell C maka hasil

dari ujinya adalah 52.5 HRC. Pada uji struktur mikro terdapat unsur

martensit dan austenit. Pada akhirnya hasil percobaan laboratorium

dibandingkan dengan data yang ada pada literatur maka material

3

pegas daun bekas ini dapat digunakan untuk bahan pengganti mata

potong pada alat bantu produksi massal.

Proses pemesinan dengan menggunakan prinsip pemotongan

logam dibagi dalam tiga kelompok dasar, yaitu : proses pemotongan

dengan mesin pres, proses pemotongan konvensional dengan mesin.

perkakas, dan proses pemotongan non konvensional. Proses

pemotongan dengan menggunakan mesin pres meliputi

pengguntingan (shearing), pengepresan (pressing) dan penarikan

(drawing, elongating). Proses pemotongan konvensional dengan

mesin perkakas meliputi proses bubut (turning), proses frais (milling),

dan sekrap (shaping). Proses pemotongan non konvensional

contohnya dengan mesin EDM (Electrical Discharge Machining) dan

wire cutting. Proses pemotongan logam ini biasanya disebut proses

pemesinan, yang dilakukan dengan cara membuang bagian benda

kerja yang tidak digunakan menjadi beram (chips), sehingga

terbentuk benda kerja. Dari semua prinsip pemotongan di atas  akan

dibahas tentang proses pemesinan dengan menggunakan mesin

perkakas. Proses pemesinan adalah Proses yang paling banyak

dilakukan untuk menghasilkan suatu produk jadi yang berbahan baku

logam. Diperkirakan sekitar 60% sampai 80% dari seluruh proses

pembuatan komponen mesin yang komplit dilakukan dengan proses

Pemesinan.

Proses pemesinan dilakukan dengan cara memotong bagian

benda kerja yang tidak digunakan dengan menggunakan pahat

(cutting tool), sehingga terbentuk permukaan benda kerja menjadi

komponen yang dikehendaki. Pahat yang digunakan pada satu jenis

mesin perkakas akan bergerak dengan gerakan yang relatif tertentu

(berputar atau bergeser) disesuaikan dengan bentuk benda kerja

yang akan dibuat. Pahat, dapat diklasifikasikan sebagai pahat

bermata potong tunggal (single point cutting tool) dan pahat bermata

4

potong jamak (multiple point cutting tool). Pahat dapat melakukan

gerak potong (cutting) dan gerak makan (feeding). Proses pemesinan

dapat diklasifikasikan dalam dua klasifikasi besar yaitu proses

pemesinan untuk membentuk benda kerja silindris atau konis dengan

benda kerja/pahat berputar, dan proses pemesinan untuk

membentuk benda kerja permukaan datar tanpamemutar benda

kerja. Klasifikasi yang pertama meliputi proses bubut dan variasi

proses yang dilakukan dengan menggunakan mesin bubut, mesin

gurdi (drilling machine), mesin frais (milling machine), mesin gerinda

(grinding machine). Klasifikasi kedua meliputi proses sekrap

(shaping,planing), proses slot (sloting), proses menggergaji (sawing),

dan proses pemotongan roda gigi (gear cutting).

Proses bubut adalah proses pemesinan untuk menghasilkan

bagian-bagian mesin berbentuk silindris yang dikerjakan dengan

menggunakan Mesin Bubut. Prinsip dasarnya dapat didefinisikan

sebagai proses pemesinan permukaan luar benda silindris atau bubut

rata :

Dengan benda kerja yang berputar

Dengan satu pahat bermata potong tunggal (with a single-point

cutting tool)

Dengan gerakan pahat sejajar terhadap sumbu benda kerja pada

jarak tertentu sehingga akan membuang permukaan luar benda

kerja.

Proses pemesinan frais (milling) adalah proses penyayatan

benda kerja menggunakan alat potong dengan mata potong jamak

yang berputar. Proses penyayatan dengan gigi potong yang banyak

yang mengitari pisau ini bisa menghasilkan proses pemesinan lebih

cepat. Permukaan yang disayat bisa berbentuk datar, menyudut,

atau melengkung. Proses pembuatan lubang bulat dengan

menggunakan mata bor (twist drill) yang disebut dengan Proses

5

Gurdi (Drilling). Mesin Sekrap yang ada meliputi Mesin Sekrap datar

atau horizontal (shaper).

Mesin Sekrap vertical (slotter) dan Mesin Sekrap eretan

(planner). Untuk elemen proses sekrap pada dasarnya sama dengan

proses pemesinan lainnya, yaitu kecepatan potong, kecepatan

pemakanan, waktu pemotongan, dan kecepatan pembentukan

beram. Mesin Gerinda terdiri dari Mesin Gerinda datar, dan Mesin

Gerinda silindris. Untuk batu asah dipaparkan mengenai jenis-jenis

butir asahan, ukuran butiran asahan, tingkat kekerasan (grade),

macam-macam perekat, susunan butiran asah, bentuk-bentuk batu

gerinda, klasifikasi batu gerinda, spesifikasi batu gerinda dan

pemasangan batu gerinda.

2.2. Mesin Tekan / Perkakas Tekan

Sekarang ini banyak industri yang bergerak di bidang produksi

massal menggunakan material logam yang berasal dari baja dengan

spesifikasi tertentu seperti baja perkakas, baja tahan karat, dan baja

karbon tinggi. Untuk pemilihan material itu dapat dilakukan dengan

melihat dari sifat-sifat yang dimiliki oleh material tersebut, seperti

keunggulan operasional. Oleh karena itu perlu suatu pengembangan

material sebagai cara menentukanapakah struktur dan sifat-sifat

material optimum agar dapat tercapai daya tahan maksimum. Pada

industri kecil seperti pembuatan ring, panci, tutup botol, komponen

kompor, dan lainlain banyak menggunakan alat bantu produksi yang

disebut press tools.

Pada alat bantu produsi ini terdapat dua bagian penting yaitu

mata potong (punch) dan landasan (die). Baja perkakas dan baja

karbon tinggi adalah bahan yang banyakdipakai untuk pembuatan

punch. Ditinjau dari segi kualitas memang baja perkakas dan baja

6

karbon tinggi sangat baik dipakai untuk pembuatan punch. tetapi

harganya sangatlah mahal dan sulit didapat di pasaran. Oleh karena

itu, para pelaku bisnis mencari bahan pengganti dengan biaya yang

murah dan mempunyai sifatsifat yang hampir sama dengan baja

perkakas.

Salah satu hal yang terpenting untuk pemilihan bahan

pengganti ini adalah dengan meninjau dari struktur dan sifat-sifat

material yang optimum supaya daya tahan keausan dan dapat

diaplikasikan untuk berbagai kondisi operasional, untuk itu penulis

memilih dan melakukan pengujian bahan pegas daun bekas sebagai

bahan pengganti alat potong, dikarenakan bahan ini murah

harganya, mudah didapat dan tak kalah pentingnya adalah

pemanfaat kembali bahan yang sudah tidak bermanfaat menjadi

bahan yang bernilai ekonomis yang tinggi. Pengujian bahan pegas

daun bekas ini dilakukan untuk mengetahui apakah bahan pegas

daun ini layak untuk menjadi bahan pengganti baja perkakas pada

alat bantu produksi massal baik itu ditinjau dari struktur mikro,

maupun dari sifat mekanis bahan pegas daun bekas ini. Adapun

tujuan yang diharapkan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui

perubahan struktur mikro yang terjadi di setiap siklus perlakuan pada

bahan pegas daun bekas dan mengetahui sifat mekanis dari bahan

ini serta melakukan perbandingan guna memutuskan bahwa bahan

pegas daun bekas ini memang layak untuk dijadikan bahan

pengganti baja perkakas.

Dalam kaitannya dengan pengujian ini ada beberapa hal yang

dapat menjadi rumusan masalah yaitu Apakah pegas daun bekas ini

layak sebagai bahan alternatif pengganti alat potong pada alat bantu

produksi massal atau tidak, untuk itu perlu dilakukan uji komposisi,

uji tarik, uji kekerasan untuk mengetahui bahan pegas daun

termasuk dalam jenis baja yang mana. Hasil dari penelitian ini

7

diharapkan dapat dimanfaatkan sebagai bahan acuan dalam

pemilihan material pengganti baja perkakas dengan biaya yang

murah dan mempunyai spesifikasi dan kualitas yang hampir sama

dengan bahan standard, sehingga dapat membantu dunia industri

kecil tanpa mempengaruhi kualitas dan kuantitas produk.

2.3. Prinsp kerja Perkakas Tekan

Press Tool adalah peralatan yang mempunyai prinsip kerja

penekanan dengan melakukan pemotongan dan pembentukkan.

Peralatan ini digunakan untuk membuat produk secara massal

dengan produk keluaran yang sama dalam waktu yang relatif

singkat.

• Mesin Press bekerja secara manual maupun otomatis dengan PLC.

• Mesin press dapat mengepress setelah mendapat tekanan dari

kompresor

• Kompresor akan masuk kedalam solenoid valve melalui selang

yang kemudian mengisi udara pada silinder sehingga silinder akan

turun.

2.4. Jenis-jenis Perkakas Tekan

Press Tool dapat diklasifikasikan menjadi beberapa macam

menurut proses pengerjaan yang dilakukan pada landasan, yaitu:

simple tool, compound tool dan progressive tool.

A. Simple Tool

Simple Tool adalah jenis dari press tool yang paling sederhana,

dimana hanya terjadi satu proses pengerjaan dan satu station dalam

satu alat. Pemakaian jenis simple tool ini mempunyaikeuntungan dan

kerugian.

8

Keuntungan simple tool:

1. Dapat melakukan proses pengerjaan tertentu dalam waktu yang

singkat, karena konstruksinya sederhana.

2. Harga alat relatif murah.

Kerugian simple tool:

1. Hanya mampu melakukan proses-proses pengerjaan untuk produk

yang sederhan sehingga untuk jenis pengerjaan yang rumit tidak

dapat dilakukan oleh jenis press tool ini.

2. Proses pengerjaan yang dapat dilakukan hanya satu jenis saja.

Gambar 1. Simple Tool

B. Compound tool

Pada press tool jenis ini, dalam satu penekanan pada satu

station terdapat lebih dari satu pengerjaan, dimana proses

pengerjaannya dilakukan secara serentak. Pemakaian jenis

compoundtool ini juga mempunyai keuntungandan kerugian.9

Keuntungan compound tool

1. Dapat melakukan beberapa proses pengerjaan dalam waktu yang

bersamaan pada station yang sama.

2. Kerataan dan kepresisian dapat dicapai.

3. Hasil produksi yang dicapai mempunyai ukuran yang lebih teliti.

C. Progressive Tool

Progressive Tool merupakan peralatan tekan yang

menggabungkan sejumlah operasi pemotongan atau pembentukkan

lembaran logam pada dua atau lebih station kerja, selama setiap

langkah kerja membentuk suatu produk jadi.

Gambar 2. Progressive Tool

10

Gambar 3. Mata potong dan landasan

Semua proses yang terjadi pada Press Tool melibatkan dua

komponen penting yaitu :

Mata potong dan landasan. Mata potong merupakan bagian yang

bergerak ke bawah untuk meneruskan gaya dari sumber tenaga

sehingga material produk tertekan ke bawah, bentuk mata potong

disesuaikan dengan bentuk akhir yang diiginkan dari proses benda

jadi, letak punch pada gambar 2 berada di atas material produk,

posisi dari mata potong sebenarnya tidak selalu diatas tergantung

dari jenis landasan yang digunakan. Bahan mata potong harus cukup

keras, juga memiliki keuletan dan ketahanan terhadap pengaruh

gesekan saat pembentukan, dan bahan yang biasa digunakan seperti

amutit.

Landasan merupakan komponen utama yang berperan dalam

menentukan bentuk akhir dari benda kerja, bentuk dan ukurannya

bervariasi sesuai dengan bentuk akhir yang diinginkan, 24

Pemanfaatan Pegas Daun Bekas sebagai Bahan Pengganti Mata

Potong (Punch) pada Alat Bantu Produksi Massal (Press Tools), oleh

Fatahul Arifin dan Wijianto kontruksi landasan harus mampu

menahan gerakan, gaya geser serta gaya mata potong. Pada

landasan terdapat radius tertentu yang berfungsi mempermudah

reduksi benda saat proses berlangsung, lebih jauh lagi dengan

adanya jari-jari diharapkan tidak terjadi sobek pada material produk

yang akan dibentuk.

11

Contoh Mesin Press

M esin Tekuk MPV 1620

Mesin Tekuk MPV 1620 merupakan salah satu fasilitas

peralatan bengkel, dimana dapat digunakan untuk menekuk benda

uji berbentuk pelat dengan maksimum ketebalan 200 mm, tekanan

maksimum 160 ton [1]. Untuk mengembangkan unjuk kerja mesin

tersebut, maka dilakukan modifikasi mesin tekuk seperti terlihat

pada Gambar 1 menjadi mesin pemotong plat. Modifikasi ini tidak

merubah komponen-komponen pada mesin tetapi menambahkan

beberapa komponen sehingga mesin tekuk dapat juga berfungsi

sebagai mesin pemotong plat. Alih fungsi dari mesin tekuk menjadi

mesin pemotong plat dilakukan dengan mengganti tool dish penekuk

dengan pisau pemotong. Kegiatan modifikasi ini dilatar belakangi

dengan tidak dimilikinya alat pemotong plat berukuran besar

sehingga sering mengalami kendala jika akan memotong lembaran

plat berukuran besar. Pembuatan disain pisau pemotong harus

memperhatikan kesesuaian antara pisau pemotong dengan rumah

tool dish pada mesin, sehingga tidak menemui kendalan ketika

kegiatan perakitan dilakukan. Pisau pemotong terbuat dari bahan

carbon steel yang dikeraskan sedangkan komponen lainnya

menggunakan besi UNP 50 dan besi Equal Leg Angel 500x50x5 mm

(besi “L”). Komponen penekan benda kerja sangat diperlukan dalam

modifikasi ini sehingga pemotongan plat dapat berlangsung sesuai

dengan yang diharapkan. Hal yang perlu diperhatikan juga adalah

celah antara pisau bagian atas dan pisau bagian bawah, dimana

celah tersebut harus tepat untuk menunjang kesempurnaan hasil

pemotongan.

12

Gambar 4. Fasilitas mesin tekuk MPV 16020

Dengan termodifikasinya mesin tekuk yang dapat berubah

menjadi mesin pemotong plat diharapkan dapat menghilangkan

kendala untuk pemotongan plat berukuran besar. Makalah ini

membahas tentang disain modifikasi dimana gambar teknik disain

dikerjakan dengan menggunakan software CATIA V5 R19 [2].

DISKRIPSI DISAIN

Disain mekanik atau modifikasi mekanik bertujuan untuk

menghasilkan suatu produk yang bermanfaat dan memenuhi

kebutuhan serta pembuatannya cukup aman, andal, ekonomis dan

praktis [3]. Demikian juga hal yang diperhatikan dalam membuat

disain memodifikasi mesin tekuk menjadi mesin pemotong plat, yaitu

untuk memenuhi kebutuhan adanya mesin pemotong plat untuk plat

berukuran besar. Disain mesin pemotong plat terbagi menjadi dua

bagian yaitu :

1. Komponen bagian atas terdiri dari pemegang pisau, penekan

benda kerja dan mata pisau seperti terlihat pada Gambar 5.

13

2. Komponen bagian bawah terdiri dari pemegang pisau, landasan

benda kerja dan mata pisau seperti terlihat pada Gambar 6.

Gambar 5. Disain bagian atas mesin pemotong plat

Gambar 6. Disain bagian bawah mesin pemotong plat

Komponen bagian atas

Bagian atas mesin pemotong plat merupakan bagian yang

bergerak dimana sistem untuk menggerakan bagian ini

menggunakan pneumatic dengan fluida oli. Bagian atas mesin ini

terdiri dari beberapa komponen yaitu :

1. Pemegang pisau

14

Pemegang pisau seperti terlihat pada Gambar 7, merupakan

komponen sekaligus rangka dari mesin, dimana pada pemegang

pisau ini terdapat beberapa lubang pengikat mur baut. Lubang

tersebut berfungsi untuk mengikat tool dish saat mesin berfungsi

sebagi mesin tekuk dan sebagai mengikat mata pisau jika mesin

tersebut difungsikan sebagai pemotong plat. Ukuran diameter lubang

dan jarak antara lubang menjadi acuan sangat penting untuk disain

penekan benda kerja. Dimana lubang-lubang pengikat pada penekan

benda kerja baik diameter maupun jarak antara lubangnya harus

sesuai dengan lubang pengikat pada pemegang pisau agar tidak

menjadi kendala ketika kegiatan perakitan dilakukan. Pemegang

pisau bagian ini dapat bergerak naik turun menggunakan sistem

hidrolik.

Gambar 7. Pemegang mata pisau

2. Penekan benda kerja

Komponen penekan benda kerja terpasang pada pemegang

pisau bagian atas. Komponen ini terikat bersama dengan mata pisau

dan penjepit pisau menggunakan beberapa buah mur-baut. Penekan

benda kerja berfungsi untuk menstabilkan posisi plat yang akan

dipotong sehingga plat tersebut dapat terpotong dengan sempurna.

Komponen ini sangat diperlukan karena tanpa adanya komponen ini

benda kerja menjadi tidak stabil posisinya bahkan dapat terangkat

15

ketika mata pisau mulai menekan benda kerja pada saat

pemotongan akan dilakukan. Ukuran dan jarak antara lubang pada

komponen ini harus sesuai dengan ukuran dan jarak lubang pada

pemegang pisau. Kesesuaian ukuran dan jarak lubang tersebut

sangat berpengaruh ketika kegiatan perakitan dilakukan. Disain

penekan benda kerja seperti terlihat pada Gambar 8.

Gambar 8. Komponen penekan benda kerja

3. Mata pisau

Mata pisau didisain terbuat dari carbon steel yang telah

mengalami pengerasan sehingga mampu digunakan untuk

memotong plat. Mata pisau ini dilengkapi pemegang sekaligus

pengait, dimana pemasangan mata pisau pada pemegang pisau

dengan cara dijepit menggunakan plat penjepit menggunakan bahan

16

carbon steel setebal 10 mm. Di atas penjepit dipasangankan penekan

benda kerja, kemudian bersama-sama diikat menggunakan mur-baut

berukuran 10 mm. Mata pisau didisain mempunyai kemiringan ± 5°

sehingga mata pisau mempunyai gerakan mengiris ketika ditekankan

pada benda kerja yang berakibat benda kerja akan terpotong.

Kemampuan memotong mata pisau didisain mampu memotong plat

dengan tebal maksimum 5 mm. Disain mata pisau bagian atas

seperti terlihat pada Gambar 9.

Gambar 9. Mata pisau pemotong sisi atas

Komponen bagian bawah

Sedangkan bagian bawah dari mesin pemotong plat

merupakan bagian yang statis, sehingga bagian ini tidak terdapat

sistem penggerak pneumatic seperti pada bagian atas. Pada bagian

bawah mesin pemotong plat terdiri dari beberapa komponen yaitu :

A. Pemegang pisau

17

Pemegang pisau bagiah bawah seperti halnya pemegang pisau

bagian atas merupakan bagian kerangka dari mesin, tetapi

pemegang pisau ini bersifat statis sehingga tidak dilengkapi instalasi

pneumatic. Komponen ini mempunyai landasan sebagai tempat mata

pisau diletakkan. Dimana pada landasan tersebut terdapat alur yang

berfungsi sebagai tempat penjepit mata pisau. Ketinggian landasan

mata pisau sebesar 1500 mm dari permukaan tanah, sehingga akan

cukup ergonomis ketika pada alur pemegang mata pisau ini

dipasangkan support dari besi Equal Leg Angel 50x50x5 mm sebagai

rangka landasan benda kerja. Disain pemegang pisau bagian bawah

seperti terlihat pada Gambar 10.

. Gambar 10. Pemegang mata pisau

Dalam mendisain modifikasi mesin tekuk menjadi mesin

pemotong plat perlu memperhatikan faktor keselamatan dan

kenyamanan. Sehingga setelah hasil disain diaplikasikan

keselamatan dan kenyamanan kerja dalam mengoperasikan mesin

tersebut dapat terpenuhi. Untuk memenuhi kedua faktor tersebut

maka ketika mesin dalam proses melakukan pemotongan operator

dapat menjauh dari mesin tanpa harus memegangi benda kerja. Hal

tersebut dapat dilakukan karena pada disain modifikasi ini mesin

dilengkapi dengan penekan benda kerja. Pada penekan benda kerja

18

terdapat tiga buah pegas sehingga komponen ini dapat berfungsi

untuk menstabilkan posisi benda kerja tanpa dipegangi oleh

operator. Kestabilan posisi benda kerja sangat berpengaruh pada

keberhasilan pemotongan plat, karena jika plat tidak stabil posisinya

dan terangkat ke-atas maka pemotongan plat tersebut dapat gagal

dilakukan. Perakitan mata pisau dan penekan benda kerja pada

pemegang pisau bagian atas seperti terlihat pada Gambar 11.

Gambar 11. Disain perakitan pisau pemotong sisi atas

Pisau pemotong bagian bawah merupakan bagian statis dari

mesin dimana kestabilan posisi komponen-komponennya sangat

menentukan keberhasilan proses pemotongan plat. Untuk menjaga

kestabilan tersebut maka penekan benda kerja ketika dalam proses

pemotongan tidak menekan benda kerja di-atas landasan benda

kerja tetapi tepat menekan pada housing mata pisau bagian bawah

seperti terlihat pada Gambar 12.

19

.

Gambar 12. Posisi penekanan benda kerja

Dengan demikian maka landasan benda kerja tidak menerima

gaya tekan oleh penekan benda kerja, sehingga kestabilan posisi

landasan dapat terjaga. Jika kestabilan landasan terjaga maka posisi

benda kerja berupa plat juga akan terjaga kestabilan posisinya

sehingga plat akan dapat terpotong dengan sempurna. Perakitan

mata pisau beserta housing-nya dan landasan benda kerja seperti

terlihat pada Gambar 13.

20

Gambar 13. Disain perakitan pisau pemotong sisi bawah

21