design dan analisis velg racing mobil dengan simulasi …
TRANSCRIPT
DESIGN DAN ANALISIS VELG RACING MOBIL
DENGAN SIMULASI VON MISES MENGGUNAKAN
SOFTWARE SOLIDWORKS 2018
Sandy Suryady
Email : [email protected]
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri
Universitas Gunadarma
Jl. Margonda Raya 100, Depok Jawa Barat Indonesia 16424
ABSTRAK
Velg merupakan komponen utama dalam sebuah kendaraan. Tanpa velg, kendaraan
tidak akan dapat berjalan. Velg ada dua jenis yang dikenal di kalangan masyarakat
yaitu velg baja dan velg paduan aluminium. Penulisan ini membahas mengenai
pengaruh material alumunium pada velg mobil, dan perbandingan antara velg
alumunium dan baja. Metode yang digunakan yaitu dengan meneliti velg yang akan
dianalisa lalu dibuatlah desainnya menggunakan software SOLIDWORKS 2018
yang kemudian velg tersebut dianalisa dengan cara simulasi Von Mises
menggunakan software SOLIDWORKS 2018 untuk mengetahui nilai Stress,
Displacement, dan Factor Of Safety. Berdasarkan hasil yang didapatkan, nilai
Stress maksimum yang didapat velg alumunium yaitu 44.720.000 N/m2, sedangkan
velg baja yaitu 44.970.000 N/m2. Lalu untuk nilai Displacement, velg alumunium
didadapatkan nilai sebesar 0,2362 mm, sedangkan velg baja sebesar 0,0919 mm.
Kemudian pada velg alumunium didapatkan nilai Factor Of Safety sebesar 3,4,
sedangkan velg baja sebesar 5,3. Berdasarkan hasil tersebut terbukti bahwa velg
baja terjamin lebih aman dibandingkan velg alumunium.
Kata Kunci: Velg, Otomotif, Solidworks
PENDAHULUAN
Sejarah dunia otomotif
dimulai ketika Nicolaus August Otto
menemukan mesin motor pada tahun
1876. Kemudian, pada tahun 1885
Gottlieb Daimler menemukan mesin
berbahan bakar minyak yang
memungkinkan terbukanya revolusi
pada lahirnya desain mobil.
Penemuan tersebut kemudian
dilanjutkan oleh Karl Benz, seorang
Mechanical Engineer yang pertama
kali membangun mobil praktis yang
dijalankan oleh mesin yang disebut
sebagai internal-combustion engine
pada tahun 1985.
Indonesia memiliki
perkembangan yang cukup
menakjubkan pada dunia otomotif.
Dengan pertumbuhan otomotif mobil
yang cukup pesat di Indonesia, secara
tidak langsung juga meningkatkan
pengetahuan warga Indonesia akan
otomotif. Namun, dalam kehidupan
otomotif di Indonesia telah menjadi
sebuah pilar penting dalam sector
manufaktur negara ini banyak
perusahaan mobil yang terkenal di
dunia membuka pabrik manufaktur
mobil untuk meningkatkan kapasitas
produksi di Indonesia, sehingga
berubahnya menjadi tempat produksi
otomotif untuk di ekspor ke beberapa
negara di benua Asia Tenggara.
Mobil sudah menjadi bagian
dari kehidupan manusia saat ini.
Keberadaan mobil sangat membantu
manusia saat melakukan aktivitas
sehari-hari. Mesin yang ditawarkan
pun sudah sangat beragam. Seperti
kelas 1.000-1.500 cc untuk mobil-
mobil kecil, lalu untuk kelas 2.000-
3500 cc untuk mobil-mobil mewah,
dan untuk kelas diatas 3500 cc untuk
mobil-mobil sport.
Velg merupakan komponen
utama dalam sebuah kendaraan.
Tanpa velg, kendaraan tidak akan
dapat berjalan. Velg ada dua jenis
yang dikenal di kalangan masyarakat
yaitu velg baja dan velg paduan
aluminium. Velg baja tidak banyak
disukai karena beberapa alasan, salah
satunya adalah tidak sesuai
perkembangan zaman (kuno). Oleh
karena itu banyak yang menggantinya
dengan velg yang lebih gaya atau
yang disebut dengan velg paduan
aluminium (aluminium alloy).
Paduan aluminium A356.0
merupakan salah satu paduan
aluminium yang cocok dipakai untuk
material velg racing pada mobil.
Karena paduan ini mempunyai
beberapa kelebihan seperti; ringan,
tahan korosi dan warnanya menarik.
Paduan aluminium A356.0
mempunyai kandungan Ti sebesar
0,13% w. Ketika kandungan Ti
tersebut dinaikkan menjadi; 0,15;
0,17 dan 0,19 persen, dan diberi
perlakuan panas T6. Menunjukkan
bahwa paduan tersebut mengalami
peningkatan kekuatan tarik dan
kekerasan yang signifikan.
Dengan mempertimbangkan
masalah ini maka perlu dilakukan
penelitian pada velg alumunium
terhadap tegangan, deformasi dan
faktor keamanan dengan cara
simulasi komputer menggunakan
software SOLIDWORKS 2018.
Simulasi ini dilakukan agar
meminimalisir kegagalan yang sering
terjadi pada velg racing mobil.
TINJAUAN PUSTAKA
Aluminium diambil dari
bahasa Latin: alumen, alum. Orang-
orang Yunani dan Romawi kuno
menggunakan alum sebagai cairan
penutup pori-pori dan bahan penajam
proses pewarnaan. Pada tahun 1787,
Lavoisier menduga bahwa unsur ini
adalah Oksida logam yang belum
ditemukan. Pada tahun 1761, de
Morveau mengajukan nama alumine
untuk basa alum. Pada tahun 1827,
Wohler disebut sebagai ilmuwan
yang berhasil mengisolasi logam ini.
Pada 1807, Davy memberikan
proposal untuk menamakan logam ini
Aluminum, walau pada akhirnya
setuju untuk menggantinya dengan
Aluminium. Nama yang terakhir ini
sama dengan nama banyak unsur
lainnya yang berakhir dengan
“ium”[1].
Aluminium murni adalah
logam yang lunak, tahan lama, ringan
dan dapat ditempa dengan
penampilan luar bervariasi antara
keperakan hingga abu-abu,
tergantung kekasaran permukaannya.
Kekuatan tarik Aluminium murni
adalah 90 Mpa, sedangkan aluminium
paduan memiliki kekuatan tarik
berkisar hingga 600 Mpa. Aluminium
memiliki berat sekitar satu pertiga
baja, mudah ditekuk, dicor, ditarik,
diperlakukan dengan mesin, dan
diekstrusi[1].
Proses Pembuatan Alumunium
Aluminium merupakan logam
yang sangat reaktif yang membentuk
ikatan kimia berenergi tinggi dengan
oksigen. Dibandingkan dengan logam
lain, proses ekstrasi aluminium dari
batuannya memerlukan energi yang
tinggi untuk mereduksi Al2O3. Proses
reduksi ini tidak semudah mereduksi
besi dengan menggunakan batu bara,
karena aluminium merupakan
reduktor yang lebih kuat dari karbon.
Proses produksi aluminium dimulai
dari pengambilan bahan tambang
yang mengandung aluminium
(bauksit, corrondum, gibbsite,
boehmite, diaspore, dan lainnya).
Selanjutnya, bahan tambang dibawa
menuju proses Bayer yang
ditunjukkan pada gambar 1.
Gambar 1 Proses Bayer
Proses Bayer menghasilkan
alumina (Al2O3) dengan membasuh
bahan tambang yang mengandung
aluminium dengan larutan natrium
hidroksida pada temperatur 175 oC
sehingga menghasilkan aluminium
hidroksida, Al(OH)3. Aluminium
hidroksida lalu dipanaskan pada suhu
sedikit di atas 1000 oC sehingga
terbentuk alumina dan H2O yang
menjadi uap air. Setelah Alumina
dihasilkan, alumina dibawa ke proses
Hall-Heroult.
Gambar 2. Proses Hall-Heroult
Proses Hall-Heroult dimulai
dengan melarutkan alumina dengan
lelehan Na3AlF6, atau yang biasa
disebut cryolite. Larutan lalu
dielektrolisis dan akan
mengakibatkan aluminium cair
menempel pada anoda, sementara
oksigen dari alumina akan teroksidasi
bersama anoda yang terbuat dari
karbon, membentuk karbon dioksida.
Aluminium cair memiliki massa jenis
yang lebih ringan dari pada larutan
alumina, sehingga pemisahan dapat
dilakukan dengan mudah[2].
Baja (Steel)
Baja adalah paduan logam
yang tersusun dari besi sebagai unsur
utama dan karbon sebagai unsur
penguat. Kandungan baja yang utama
adalah Besi (Fe) dengan kadar 97%
dan Karbon (C) dengan kadar 0,2%
hingga 2,1%, serta unsur paduan lain
yaitu Mangan (Mn), Krom (Cr),
Vanadium(V), Nikel (Ni), Silikon
(Si), tembaga (Cu), sulfur (S), fosfor
(P) dan lainnya dengan jumlah yang
dibatasi dan berbeda-beda[5].
Pengaruh utama kandungan
karbon di dalam baja adalah pada
kekuatan, kekerasan dan sifat mudah
dibentuk. Penambahan karbon pada
baja dapat meningkatkan kekerasan
(hardness) dan kekuatan tariknya
(tensile strength), namun di sisi lain
membuatnya menjadi getas (brittle)
serta menurunkan keuletannya
(ductility) [5].
Spesifikasi Velg Mobil
Terdapat beberapa kode-kode
yang dipakai untuk menggambarkan
spesifikasi detail dari sebuah velg
mobil yang ditunjukkan pada gambar
4.
Gambar 3. Konstruksi Velg Mobil
PCD
PCD merupakan singkatan
dari Pitch Circle Diameter yang
artinya jarak lubang baut pada velg.
Setiap mobil memiliki ukuran PCD
yang berbeda. Ukuran PCD velg
mobil yang biasa ditemui seperti
4×100, 5×100, 4×114,3, 5×114,3, dan
sebagainya. Ukuran tersebut bisa
dibaca dalam artian jumlah baut dan
diameter PCD tersebut. Cara
mengukur PCD yaitu dengan menarik
garis lurus antara dua baut yang
posisinya paling terjauh dan dihitung
dalam satuan ukur milimeter.
Misalnya PCD 4×100, artinya ada
empat baut dan jarak diameter antar
bautnya 100 mm[6].
Gambar 4. PCD pada velg mobil
Offset
Offset atau biasa dikenal
dengan sebutan “ET” adalah ukuran
seberapa besar tekukan penampang /
permukaan tengah velg bagian dalam
yang ke luar ataupun ke dalam. ET
sendiri merupakan singkatan dari
bahasa Jerman “Einpresstiefe” yg
artinya kedalaman penyisipan.
Semakin kecil offset velg, maka bibir
velg atau lips terluar akan semakin
mendekati atau bahkan keluar dari
fender. Sebaliknya, jika offset velg
semakin besar atau angkanya positif,
maka bibir velg atau lips terluar akan
semakin kedalam atau masuk
kedalam fender.
Gambar 5. Offset pada velg mobil
Rim Marking
Secara umum, velg mobil
terdapat kode – kode rahasia yang
tercantum biasanya bagian belakang
velg atau dibelakang spoke velg.
Masing – masing velg mempunyai
kode yang berbeda tergantung model
velgnya. Dapat diambil contoh pada
velg yang terdapat kode bertuliskan 8-
JJx17 H2 4x114.3 ET35[7].
Angka pertama pada kode
tersebut menunjukkan lebar dari
sebuah velg, biasanya dalam ukuran
inci. Semakin besar angkanya, maka
akan semakin lebar juga peleknya.
Lebar ukuran velg yang lazim ditemui
mulai dari 5 sampai 9,5 inci,
meskipun ada juga yang lebih lebar
lagi. Velg dengan tanda kode 'J' dan
'JJ' bentuknya hampir sama, tetapi
tinggi (jarak) flens dari tempat
dudukan ban sedikit berbeda. Tinggi
flens pelek 'J' adalah 17,5 mm
sedangkan untuk velg 'JJ' adalah 18
mm[7].
Gambar 6. Flens pada velg mobil
Pada umumnya bentuk flens 'J'
digunakan pada velg berdiameter
sampai 15 inci, sedangkan untuk yang
diameternya lebih besar cenderung
digunakan bentuk 'JJ'. Ini karena
bentuk 'JJ' lebih tinggi membuat ban
tidak mudah lepas[7].
Angka berikutnya
menunjukkan ukuran diameter sebuah
velg. Biasanya mengunakan satuan
inci. Ukuran diameter atau yang
umum dikenal dengan ring untuk
masing-masing mobil berbeda, yang
umum antara 14 – 22 inci[7].
Kode H2 pada velg
menunjukkan model hump atau
bagian cekungan pelek, yang
berfungsi sebagai dudukan bead dari
ban guna mencegah ban bergeser saat
mobil melaju. Terdapat beberapa tipe
hump yang umum beredar saat ini[7].
Gambar 7. Hump pada velg mobil
Angka selanjutnya yakni
4x114.3 menununjukkan ukuran pitch
circle diameter (PCD). Artinya velg
tersebut memiliki 4 buah lubang baut
dan ukuran PCD-nya yaitu 114.3[7].
Kode ET35 pada velg
menunjukkan offset atau kedalaman
suatu velg yang artinya seberapa
besar permukaan tengah dudukan
velg menjorok ke dalam atau ke luar,
diukur dari tengah lebar velg.
Kemudian untuk kode ET35 itu
artinya posisi dudukan baut pada velg
bergeser ke luar sejauh 35 mm.
Center Bore
Merupakan lubang di tengah-
tengah lubang baut pada velg mobil,
yang berfungsi untuk menahan velg
agar tetap berada dipusat roda atau
sering juga disebut Centre Hole.
Dapat dilihat pada gambar 4.
Jenis Velg Mobil Berdasarkan
Bahan Material
Ada berbagai jenis bahan atau
material pembentuk velg. Hal ini akan
mempengaruhi ketahanan dan
tentunya berat velg tersebut. Berat
akan berpengaruh pada performa
mobil, baik itu handling, akselarasi
ataupun kemampuan pengereman[8].
Gambar 8. Jenis – Jenis Velg Mobil
Velg mobil berdasarkan bahan
material adalah sebagai berikut.
1. Velg Baja
Jenis velg ini lebih dikenal
dengan sebutan velg kaleng
karena bentuknya ya mirip-
mirip kaleng. Padahal itu
terbuat dari baja yang
merupakan perpaduan
material (alloy) besi dan
karbon. Jenis ini merupakan
salah satu jenis terkuat
dibanding jenis material velg
lainnya. Meskipun berimbas
pada berat yang tentunya
mempengaruhi performa
mobil. Selain itu jenis ini
memiliki fleksibilitas desain
yang minim. Jadi pilihannya
ya tidak jauh dari bentuk
kaleng yang berlubang-
lubang[8].
2. Velg Alumunium
Jenis ini merupakan jenis yang
populer saat ini,
menggantikan velg jenis baja
yang identik dengan mobil
klasik atau retro. Velg
alumunium (alloy) terdiri dari
paduan alumunium,
magnesium dan nickel yang
memungkinkan ketahanan
lebih kuat dengan bobot yang
lebih ringan. Selain itu, velg
jenis ini lebih mudah dibentuk
menjadi berbagai jenis desain.
Kedua faktor tersebut,
ketahanan dan desain,
menjadikan velg jenis ini
sampai sekarang menjadi jenis
yang paling populer baik itu
velg pabrikan oem maupun
aftermarket[8].
3. Velg Magnesium
Velg dengan bahan utama
magnesium ini merupakan
salah satu velg yang jarang
dijumpai atau tidak sepopuler
lainnya. Padahal, velg jenis ini
lebih kuat dan lebih ringan
dibandingkan dengan
alumunium. Selain itu, velg
magnesium juga memiliki
lebih mampu meredam
guncangan dan panas (dari
rem). Alasan velg berbahan
material ini jarang digunakan
karena lebih rentan terhadap
korosi. Itulah kenapa velg
magnesium kebanyakan
hanya digunakan untuk
keperluan balapan.
Ada mitos bahwa velg
magnesium mudah terbakar
namun itu tidak benar.
Magnesium memang senyawa
yang mudah terbakar, tetapi
velg magnesium bukan dibuat
dari magnesium murni.
Paduan material-material
lainnya (alloy) membuat velg
magnesium tidak mudah
terbakar[8].
4. Velg Carbon
Inilah kasta tertinggi dari jenis
velg berdasarkan bahan
materialnya. Carbon fiber
sudah lama dikenal sebagai
material yang ringan dan kuat
yang seringkali menjadi
material chassis serta body
dari mobil-mobil supercar.
Proses pembentukan carbon
fiber memang tidak semudah
dan secepat logam seperti
alumunium dan besi. Belum
ditambah harganya yang
mahal.
Carbon fiber sekarang sudah
diaplikasikan bukan hanya
pada chassis dan body mobil
saja tetapi juga pada velg.
Koenigsegg merupakan
produsen yang pertama kali
membuat velg carbon ini
untuk mobil supercarnya,
Regera yang kemudian
disusul oleh Ford dengan
Mustang Shelby GT350R.
Tidak mau ketinggalan,
Porsche pun menjual 911
Turbo S Exclusive Series
dengan opsi velg carbon[8].
Jenis Velg Mobil Berdasarkan
Teknik Pembuatan
Velg dibuat dengan
menggunakan beberapa teknik yang
berbeda. Masing-masing teknik
tersebut akan berpengaruh pada
kualitas, berat, kekuatan, dan
tentunya harga[8].
Berikut ini merupakan
beberapa teknik pembuatan pada velg
mobil:
1. Casting
Sesuai namanya yang berarti
menuangkan atau mencetak.
Pada teknik casting, material
velg dipanaskan sampai
meleleh lalu dituangkan ke
dalam cetakan velg.
Setelahnya dilakukan
finishing yaitu membersihkan
permukaan yang kasar
kemudian mengaplikasikan
cat.
Teknik ini merupakan teknik
yang sangat umum digunakan
dalam membuat velg.
Keuntungannya adalah proses
yang lebih cepat dan harga
yang lebih murah. Tetapi velg
yang dihasilkan memiliki
berat yang lebih dibandingkan
menggunakan teknik lainnya.
Selain itu kualitas dan
desainnya (spek) pun lebih
terbatas[8].
2. Flow Forming
Teknik ini memiliki proses
awal yang sama dengan
casting. Tetapi material velg
di cast hanya untuk tahap awal
saja dengan bentuk yang
padat. Tahap selanjutnya, velg
kemudian diputar
menggunakan mesin,
dipanaskan dan dibentuk
sesuai dengan desain. Mirip
dengan membuat guci dari
tanah liat.
Kelebihan teknik ini adalah
velg lebih kuat dan ringan
dibandingkan dengan teknik
casting. Selain itu desain
(spek) seperti lebar atau offset
velg bisa lebih variatif[8].
3. Forging
Inilah teknik membuat velg
dengan hasil velg terkuat
dibanding teknik lainnya.
Dalam forging, tidak
digunakan casting atau
melelehkan material velg
terlebih dahulu. Melainkan
material awalnya
menggunakan blok material
padat yang kemudian
dipanaskan dan langsung
dibentuk sesuai desain
Pertama-tama, blok material
dipress dengan tekanan yang
ekstrim. Kemudian blok yang
sudah dipress tersebut
dibentuk dengan
menggunakan teknik flow
forming yaitu diputar sambil
dipanaskan dan dibentuk
sesuai desain.
Hasilnya adalah velg dengan
material yang padat, rapat,
sangat kuat dan ringan.
Tentunya velg yang dibuat
dengan menggunakan teknik
ini dijual dengan harga yang
lebih mahal. Pembuatannya
melibatkan proses yang lebih
rumit serta peralatan yang
mahal[8].
Gambar 9 Proses Forged
velg mobil
Jenis Velg Mobil Berdasarkan
Konstruksi
Pada umumnya velg hanya
terbuat dari kontruksi 1 piece, tetapi
banyak orang yang mengira velg itu
hanya terdiri dari 1 komponen atau 1
bagian saja. Padahal berdasarkan
konstruksinya, ada 3 jenis velg yaitu
1 piece, 2 piece, dan 3 piece[8].
Gambar 2.10 Jenis Konstruksi Velg
Mobil
Dibawah ini merupakan
penjelasan dari konstruksi pada velg
mobil.
1. One Piece
Jenis ini merupakan jenis yang
paling umum ditemukan. Velg
one piece hanya terdiri 1
komponen saja. Untuk velg
one piece yang dihasilkan
dengan teknik forging
terkadang disebut dengan
istilah monoblock. “Mono”
artinya satu, dan “Block”
artinya menggunakan 1 blok
material[8].
2. Two Piece
Velg jenis ini terdiri dari dua
komponen atau bagian yaitu
Barrel dan Face (Center).
Keduanya dihubungkan
dengan menggunakan baut-
baut kecil[8].
3. Three Piece
Hampir sama dengan two
piece wheel tetapi bagian
barrel terdiri dari 2 bagian
yaitu Inner dan Outer.
Sehingga total semuanya ada
3 komponen yaitu Face, Inner
Barrel dan Outer Barrel yang
terkadang disebut juga lips.
Ketiga komponen
dihubungkan dengan baut-
baut kecil. Antara Inner dan
outer barrel biasanya dilapisi
dengan sealant untuk
mencegah udara keluar-masuk
(airproof) [8].
Jenis Velg Berdasarkan
Produsen/Pembuat
Dari beberapa klasifikasi jenis
velg diatas, inilah klasifikasi yang
paling banyak dibicarakan oleh para
pecinta mobil. Mengenai bahan
material, teknik pembuatan, atau
konstruksi, kebanyakan orang tidak
terlalu mengambil perhatian. Sering
kali orang disaat membeli velg yang
menjadi patokan utama dalam
membeli velg, selain spek dan desain
tentunya, adalah produsen[8].
Bicara tentang pabrikan velg,
tentu sudah tidak asing dengan istilah
OEM, aftermaket, dan replica. Oleh
karena itu, semua istilah tersebut akan
dijelaskan dibawah ini.
1. OEM
OEM merupakan akronim
dari Original Equipment
Manufactured yang artinya
part yang dibuat (atau
disetujui) oleh produsen
mobil. Sehingga, velg OEM
berarti velg yang resmi dibuat
(atau disetujui) oleh produsen
mobil seperti BMW, Toyota,
Ford, dan produsen mobil
lainnya.
Kelebihan velg OEM terletak
pada kekuatan yang lebih
terjamin. Kekurangannya,
velg OEM seringkali
diperuntukkan untuk produksi
massal sehingga cenderung
lebih berat dan desainnya pun
terbatas. Meskipun beberapa
produsen mobil seperti mobil-
mobil Jerman misalnya
BMW, velg OEM nya lebih
ringan dan desainnya lebih
stylish dibanding kebanyakan
velg OEM mobil lainnya.
Kembali pada masalah cost
atau harga mobil itu sendiri[8].
2. Aftermarket
Velg aftermarket dibuat oleh
produsen yang tidak terkait
dengan produsen/ pabrikan
resmi mobil (OEM).
Desainnya tidak meniru OEM
dan memiliki variasi desain
tersendiri.
Ada banyak sekali produsen
velg aftermarket, mulai dari
yang sudah populer seperti
BBS, Work, Enkei, Volk, SSR
dan lain-lain. Produsen ini
memproduksi velg dengan
kualitas handal dan desain
yang memikat. Harganya
tentu sebanding, kebanyakan
harganya mencapai puluhan
bahkan ratusan juta[8].
3. Replica
Sesuai namanya, velg replica
meniru atau menyamakan
desain velg lainnya, baik itu
OEM ataupun aftermarket.
Ada yang hanya sekedar
meniru dengan menggunakan
merk sendiri, dan ada juga
yang benar-benar
menyamakan alias
memalsukan.
Misalnya velg merk Rota yang
dibuat di Pilipina, desainnya
kebanyakan menyerupai velg
Work. Sedangkan XXR
terkenal dengan desain yang
menyerupai BBS. Untuk velg
palsu, tidak perlu ditanya lagi.
Sebut saja BBS palsu atau
Enkei palsu. Velg dengan
desain, stamp dan center caps
dengan merk palsu.
Kelebihan velg replica tentu
terletak pada sisi harga yang
jauh lebih murah.
Kekurangannya ya pasti
kualitasnya sebanding dengan
harga tersebut. Tapi untuk
velg replica yang
menggunakan merk sendiri,
misal seperti Rota, kualitasnya
lebih baik dibandingkan velg
yang benar-benar velg
palsu[8].
Factor Of Safety
Factor Of Safety (FOS), juga
dikenal sebagai safety factor (SF),
adalah istilah yang menggambarkan
kapasitas struktural dari suatu part
atau sistem di luar beban yang
diharapkan atau beban aktual.
Sederhananya SF adalah seberapa
kuat bagian atau sistem itu menahan
beban yang diterapkan.
Faktor keamanan dapat
dimasukkan ke dalam perhitungan
desain dengan banyak cara. Untuk
kebanyakan perhitungan, persamaan
berikut digunakan untuk
mendapatkan kriteria desain[9].
𝐹𝑂𝑆 =𝑆𝑦
𝑠
Keterangan :
FOS = Factor Of Safety
Sy = Kekuatan Material (Yield
Strength)
s = Tegangan maksimum benda
kerja
SOLIDWORKS
SOLIDWORKS adalah apa
yang kita sebut “parametrik”
modelling yang solid yang
diperuntukan untuk pemodelan desain
3D. Parametrik sendiri itu berarti
NO
YES
bahwa dimensi dapat memiliki
hubungan antara satu dengan yang
lainnya dan dapat diubah pada saat
proses desain dan secara otomatis
mengubah part solid dan dokumentasi
terkait (blueprint)[10].
SOLIDWORKS sendiri
adalah software program mekanikal
3D CAD (Computer Aided Design)
yang berjalan pada Microsoft
Windows. File SOLIDWORKS
menggunakan penyimpanan file
format Microsoft yang terstruktur. Ini
berarti bahwa ada berbagai file
tertanam dalam setiap SLDDRW (file
picture), SLDPRT (file part),
SLDASM (file assembly), dengan
bitmap preview dan metadata sub-
file[10].
METODE PENELITIAN
Flowchart Proses Pembuatan Velg
Racing Mobil
Dalam proses pembuatan velg
racing mobil ada beberapa tahapan
proses yang perlu dilakukan seperti
dijelaskan pada flowchart di bawah
ini :
Gambar 11. Flowchart Proses
Pembuatan Velg Racing Mobil
Alumunium Alloy A356.0-T6
Pada penelitian kali ini akan
dilakukannya simulasi pada velg
racing mobil menggunakan bahan
Mulai
Selesai
Hasil &
Pembahasan
Parameter
Desain
Material
Simulasi
material Alumunium Alloy A356.0-
T6 pada software SOLIDWORKS
2018, maka Material Properties dapat
dilihat pada gambar 3.2.
Gambar 12. Karakteristik Material
Alumunium Alloy A356.0-T6
Cast Alloy Steel
Pada penelitian kali ini akan
dilakukannya simulasi velg racing
mobil menggunakan bahan material
Cast Alloy Steel pada software
SOLIDWORKS 2018, maka Material
Properties dapat dilihat pada gambar
13
Gambar 13 Karakteristik Material
Cast Alloy Steel
Desain
Pada tahap ini, dilakukan
penelitian langsung pada velg yang
akan dirancang yaitu Volk Rays
TE37. Pertama velg diukur secara
manual, mulai dari dimensi lingkar
velg, lebar velg, ukuran lubang baut
velg, jumlah spoke, dan lainnya.
Setelah diukur, dilanjutkan mulai
menggambar dengan menggunakan
software SOLIDWORKS 2018.
Dibawah ini merupakan gambar
ukuran pada velg racing mobil yang
telah dibuat menggunakan etiket pada
software SOLIDWORKS 2018.
Gambar 14. Etiket Velg Volk Rays
TE37
Untuk spesifikasi dasarnya,
penelitian simulasi kali ini akan
menggunakan velg racing mobil dari
keluaran pabrikan Volk type Rays
TE37 ukuran ring 19 dengan lebar
8,5” yang memiliki 5 buah lubang
baut dengan ukuran Pitch Circle
Diameter (PCD) yaitu 114,3. Velg ini
juga memiliki ET sebesar +26.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada tahap ini, velg yang telah
selesai dilakukan simulasi baik dari
velg dengan bahan material
Alumunium Alloy A356.0 maupun
Cast Alloy Steel menggunakan
software SOLIDWORKS 2018 akan
muncul beberapa hasilnya yaitu Von
Mises Stress, Displacement dan
Factor Of Safety. Berikut ini
merupakan hasil dan pembahasan dari
velg racing mobil yang telah selesai
dilakukan simulasi.
Hasil Simulasi Von Mises Stress
Material Alumunium Alloy A356.0-
T6
Gambar 15 Distribusi Tegangan
pada velg material Alumunium Alloy
A356.0
Pada simulasi Von Mises
Stress dapat diartikan sebagai nilai
distribusi tegangan. Tegangan
minimun yang diterjadi pada velg
ditandai dengan warna biru yaitu
sebesar 3,290e+05 N/m2, hal ini
berarti pada bagian yang berwarna
biru merupakan bagian yang paling
aman. Kemudian untuk tagangan
maksimum yang terjadi pada velg
ditandai dengan warna merah yaitu
sebesar 4,472e+07 N/m2, hal ini
berarti pada bagian berwarna merah
merupakan bagian yang cukup rawan
mendapat konsentrasi tegangan.
Hasil Simulasi Displacement
Material Alumunium Alloy A356.0-
T6
Gambar 16 Distribusi Deformasi
pada velg material Alumunium Alloy
A356.0
Pada simulasi Displacement dapat
diartikan sebagai nilai deformasi.
Deformasi merupakan perubahan
bentuk pada benda pada saat diberi
gaya/tekanan. Nilai deformasi
minimum pada velg ditandai warna
biru yaitu sebesar 0 mm, hal ini berarti
pada bagian warna biru merupakan
bagian paling aman artinya velg tidak
mengalami perubahan bentuk.
Kemudian untuk deformasi
maksimum pada velg ditandai warna
merah yaitu sebesar 2,362e-01 mm
dari bentuk semula, hal ini berarti
pada bagian berwarna merah
merupakan bagian yang rawan
terkena deformasi plastis, dan pada
bagian ini pula yang berpotensi
munculnya deformasi plastis pertama.
Hasil Simulasi Safety Factor
Material Alumunium Alloy A356.0-
T6
Gambar 17 Safety Factor pada velg
material Alumunium Alloy A356.0
Faktor keamanan (Safety Factor)
merupakan suatu hal yang sangat
penting dalam menentukan kualitas
suatu produk/komponen. Untuk
Safety Factor sendiri memiliki nilai
minimum yaitu 1, jika nilai Safety
Factor dibawah 1 maka produk
tersebut tidak aman dan tidak layak
untuk digunakan.
Hasil simulasi pada velg
racing mobil ini, terlihat bahwa nilai
minimum pada velg yang ditandai
warna merah yaitu sebesar
3,399e+00, hal ini berarti velg
tersebut aman diberi beban sebesar
8.150 N (815 kg). Kemudian untuk
nilai maksimum pada velg yang
ditandai warna biru yaitu sebesar
4,620e+02.
Perhitungan faktor keamanan
dapat ditulis sebagai berikut:
𝐹𝑂𝑆 =𝑆𝑦
𝜎𝑒
Dimana:
𝐹𝑂𝑆 : Factor Of Safety
𝑆𝑦 : Yield Strength (Material
Alumunium A356.0-T6)
(𝑵𝒎𝟐⁄ )
𝜎𝑒 : Tegangan Von Mises
maksimum (𝑵𝒎𝟐⁄ )
Maka,
Dik : 𝑆𝑦 = 152000000 𝑁 𝑚2⁄
𝜎𝑒 = 44720000 𝑁 𝑚2⁄
Dit : 𝐹𝑂𝑆 = …?
Jawab :
𝐹𝑂𝑆 =𝑆𝑦
𝜎𝑒
𝐹𝑂𝑆 =152000000 𝑁
𝑚2⁄
44720000 𝑁𝑚2⁄
𝐹𝑂𝑆 = 3,4
Dari perhitungan diatas, telah didapat
nilai safety factor yaitu sebesar 3,4.
Hasil Simulasi Von Mises Stress
Material Cast Alloy Steel
Gambar 18 Distribusi Tegangan
pada velg material Cast Alloy Steel
Pada simulasi Von Mises Stress dapat
diartikan sebagai nilai distribusi
tegangan. Tegangan minimun yang
diterjadi pada velg ditandai dengan
warna biru yaitu sebesar 2,298e+05
N/m2, hal ini berarti pada bagian yang
berwarna biru merupakan bagian
yang paling aman. Kemudian untuk
tagangan maksimum yang terjadi
pada velg ditandai dengan warna
merah yaitu sebesar 4,497e+07 N/m2,
hal ini berarti pada bagian berwarna
merah merupakan bagian yang cukup
rawan mendapat konsentrasi
tegangan.
Hasil Simulasi Displacement
Material Cast Alloy Steel
Gambar 19 Distribusi Deformasi
pada velg material Cast Alloy Steel
Pada simulasi Displacement dapat
diartikan sebagai nilai deformasi.
Deformasi merupakan perubahan
bentuk pada benda pada saat diberi
gaya/tekanan. Nilai deformasi
minimum pada velg ditandai warna
biru yaitu sebesar 0 mm, hal ini berarti
pada bagian warna biru merupakan
bagian paling aman artinya velg tidak
mengalami perubahan bentuk.
Kemudian untuk deformasi
maksimum pada velg ditandai warna
merah yaitu sebesar 9,196e-01 mm
dari bentuk semula, hal ini berarti
pada bagian berwarna merah
merupakan bagian yang rawan
terkena deformasi plastis, dan pada
bagian ini pula yang berpotensi
munculnya deformasi plastis pertama.
Hasil Simulasi Safety Factor
Material Cast Alloy Steel
Gambar 20 Safety Factor pada velg
material Cast Alloy Steel
Faktor keamanan (Safety Factor)
merupakan suatu hal yang sangat
penting dalam menentukan kualitas
suatu produk/komponen. Untuk
Safety Factor sendiri memiliki nilai
minimum yaitu 1, jika nilai Safety
Factor dibawah 1 maka produk
tersebut tidak aman dan tidak layak
untuk digunakan.
Hasil simulasi pada velg
racing mobil ini, terlihat bahwa nilai
minimum pada velg yang ditandai
warna merah yaitu sebesar
5,366e+00, hal ini berarti velg
tersebut aman diberi beban sebesar
8.150 N (815 kg). Kemudian untuk
nilai maksimum pada velg yang
ditandai warna biru yaitu sebesar
1,050e+03.
Perhitungan faktor keamanan
dapat ditulis sebagai berikut:
𝐹𝑂𝑆 =𝑆𝑦
𝜎𝑒
Dimana:
𝐹𝑂𝑆 : Factor Of Safety
𝑆𝑦 : Yield Strength (Material Cast
Alloy Steel) (𝑵𝒎𝟐⁄ )
𝜎𝑒 : Tegangan Von Mises
maksimum (𝑵𝒎𝟐⁄ )
Maka,
Dik : 𝑆𝑦 = 241275200 𝑁 𝑚2⁄
𝜎𝑒 = 44970000 𝑁 𝑚2⁄
Dit : 𝐹𝑂𝑆 = …?
Jawab :
𝐹𝑂𝑆 =𝑆𝑦
𝜎𝑒
𝐹𝑂𝑆 =241275200 𝑁
𝑚2⁄
44970000 𝑁𝑚2⁄
𝐹𝑂𝑆 = 5,3
Dari perhitungan diatas, telah didapat
nilai safety factor yaitu sebesar 5,3.
Tabulasi Hasil Simulasi Velg
Racing Mobil
Dari hasil simulasi velg racing
mobil keluaran Volk Rays TE37
menggunakan software
SOLIDWORKS 2018, dapat
ditabulasikan pada tabel 3.1.
Tabel 1 Hasil Simulasi pada velg
Volk Rays TE37
Nama
Velg Material
Hasil Simulasi Hasil
Perhitungan
Von Mises Stress
(𝑵𝒎𝟐⁄ )
Displacement
(𝒎𝒎)
Factor Of
Safety Factor Of
Safety
Min Max Min Max Min Max
Volk
Rays
TE37
Alumunium
Alloy
A356.0-T6
329000 44720
000 0 0,2362 3,4 462 3,4
Volk
Rays
TE37
Cast Alloy
Steel 229800
44970
000 0 0,0919 5,3 1050 5,3
Pada tabel diatas merupakan hasil dari
keseluruhan data yang didapatkan
dari simulasi computer menggunakan
software SOLIDWORKS 2018. Pada
hasil simulasi, data yang didapatkan
yaitu berupa nilai minimum dan
maksimum dari beberapa simulasi
yaitu Von Mises Stress, Displacement
dan Factor Of Safety. Untuk nilai
Factor Of Safety, telah dilakukan
perbandingan nilai dari hasil simulasi
dan hasil perhitungan. Terlihat bahwa
nilai Factor Of Safety pada hasil
simulasi dan hasil perhitungan
hasilnya sama.
Dari data tersebut dapat
terlihat bahwa perbandingan nilai
Factor Of Safety dari velg berbahan
Alumunium Alloy A356.0-T6 dengan
velg berbahan Cast Alloy Steel sama
- sama mendapatkan nilai diatas 1,
yang artinya kedua velg tersebut
layak untuk digunakan. Tetapi jika
dilihat dari segi tingkat keamanan,
velg dengan bahan Cast Alloy Steel
terjamin lebih aman dibanding velg
dengan bahan Alumunium Alloy
A356.0-T6.
KESIMPULAN
Berdasarkan dari hasil dan
pembahasan pada simulasi velg
mobil, penulis dapat menarik
kesimpulan dan saran sebagai berikut:
1. Hasil penelitian dari simulasi
komputer menggunakan
software SOLIDWORKS
2018 dapat diketahui bahwa
velg dengan bahan material
steel merupakan velg yang
lebih baik dibandingkan velg
dengan bahan material
alumunium. Hal ini
disebabkan velg dengan bahan
material steel memiliki nilai
deformasi maksimum lebih
kecil dibandingkan dengan
velg bahan material
alumunium.
2. Hasil simulasi Von Mises pada
software SOLIDWORKS
2018 menunjukkan bahwa
velg dengan bahan material
Alumunium Alloy A356.0-T6
bila diberi beban sebesar
8.150 N, maka hasil simulasi
Stress minimum didapatkan
nilai sebesar 329.000 N/m2
dan maksimum sebesar
44.720.000 N/m2. Sedangkan
pada velg dengan bahan
material Cast Alloy Steel,
hasil simulasi Stress
minimum didapatkan nilai
sebesar 229.800 N/m2 dan
maksimum sebesar
44.970.000 N/m2. Kemudian
untuk hasil simulasi
Displacement maksimum
pada velg dengan bahan
material Alumunium Alloy
A356.0-T6 didapatkan nilai
sebesar 0,2362 mm.
Sedangkan pada velg dengan
bahan material Cast Alloy
Steel, hasil simulasi
Displacement maksimum
didapatkan nilai sebesar
0.0919 mm.
3. Hasil simulasi Factor Of
Safety pada software
SOLIDWORKS 2018
menunjukkan bahwa velg
dengan bahan material
Alumunium Alloy A356.0-T6
bila diberi beban sebesar
8.150 N, dilihat dari nilai
minimum maka hasil simulasi
Factor Of Safety mendapatkan
nilai sebesar 3,4. Sedangkan
pada velg dengan bahan
material Cast Alloy Steel,
hasil simulasi Factor Of
Safety mendapatkan nilai
sebesar 5,3. Artinya velg
dengan bahan material Cast
Alloy Steel lebih bagus
digunakan dibandingkan velg
dengan bahan material
Alumunium Alloy A356.0-
T6.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Dalimunthe, Harri Rusadi.
2014. DESAIN DAN
ANALISIS VELG
MOBIL BERBASIS
ALUMINIUM ALLOY
[skripsi]. Medan (ID):
Universitas Sumatera Utara.
[2] A.Schey, John. 2009. Proses
Manufaktur. Edisi ketiga.
Yogyakarta: Penerbit Andi.
[3] Hatch, John E., 1984.
Aluminium Properties and
Physical Metallurgy. Ohio:
American Society for Metals.
[4] Surdia, Tata, Saito, S. 2006.
Pengetahuan Bahan Teknik.
Edisi kesembilan.
Jakarta: PT. Pradnya
Paramita.
[5] Riadi, Muchlisin. 2019.
“Pengertian, Unsur, Jenis dan
Pembentukan Baja”.
https://www.kajianpustaka.co
m/2019/12/pengertian-unsur-
jenis-dan- pembentukan-
baja.html, diakses pada 18
Oktober 2020.
[6] Setiaji, Danang. 2020.
“Sebelum Modifikasi, Kenali
Dulu Ragam Ukuran PCD
Velg Mobil”.
https://momobil.id/news/sebe
lum-modifikasi-kenali-
dulu-ragam-ukuran- pcd-
velg-
mobil/#:~:text=PCD%20mer
upakan%20singkatan%20dari
%20Pitch%20C
ircle%20Diameter.&text=Uk
uran%20PCD%20velg%20m
obil%20yang%2
0biasa%20ditemui%20seperti
%205%C3%97,diameter%20
antar%20bautn
ya%20100%20mm, diakses
pada 5 Oktober 2020.
[7] Intersport. 2019. “Mengenal
Kode Pelek Pada Mobil”.
https://intersport.id/automotiv
e/mengenal-kode-pada-pelek-
mobil, diakses pada 5
Oktober 2020.
[8] Bequietndrive. 2018. “Yuk
Kenali Berbagai Jenis Velg
Mobil Secara Lengkap”.
https://www.bequietndrive.co
m/berbagai-jenis-velg-mobil/,
diakses pada 6 Agustus 2020.
[9] Davim, J Paulo. 2019.
Introduction to Mechanical
Engineering. Cham:
Springer Nature Switzerland
AG.
[10] Setia, Arisma Data. 2016.
“Perbedaan SolidWorks dan
AutoCad”.
https://arismadata.com/solidw
orks/blog/2016/02/perbedaan-
solidworks- dan-autocad/,
diakses pada 11 Oktober
2020.
[11] CAR, dkk. 2016. Analisis &
Simulasi Sistem Mekanikal
Dengan Software
SOLIDWORKS. Depok:
Universitas Gunadarma.