konstruksi mesin modul ke 141 (1)

7/16/2019 Konstruksi Mesin Modul Ke 141 (1)

http://slidepdf.com/reader/full/konstruksi-mesin-modul-ke-141-1 1/10

KONSTRUKSI MESIN

MODUL KE-14 ( 24 Juni 2011)

DOSEN PENGAMPU

Ir. H. PIRNADI. M.Sc. APU

UNIVERSITAS MERCU BUANA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

JURUSAN TEKNIK MESIN

PROGRAM KULIAH KELAS KARYAWAN

2011



Modul-14 Konstruksi Mesin Program Kelas Karyawan

PENDAHULUAN

• Pengantar, evaluasi hasil produk komponen konstruksi mesin, adalah akan

memberikan penilaian tentang kondisi hasil produk yang dihasilkan oleh suatu pabrik

atau perusahaan. Hal ini memegang peranan penting dalam era teknologi industri

masa kini dan akan melakukan penilaian secara obyektif dengan keterkaitannya pada

hampir dalam setiap kegiatan permesinan di masa yang datang, dari dalam rumah

sampai ke industri, sangat diperlukan.

• Peranan pemilihan material teknik, tidak kalah pentingnya untuk komponen

konstruksi mesin dengan tujuan umum, agar seluruh hasil produk dapat dibuat dengan

baik dan dapat bertahan atau mampu menahan seluruh beban yang diberikan. Maka

pemilihan jenis material yang akan digunakan harus dipilih dengan tepat, termasuk

prediksi beban-eban yang akan bekerja dan kondisi lingkungannya.

• Sumber data dapat diambil dari banyak referensi, dapat digunakan untuk

mendukung pemilihan banhan dan bentuk komponen konstruksi mesin khususnya

pada pemilihan jenis material yang akan digunakan, seperti: Dieter dalam Engineering

design a material and processing approach, Di samping setiap perusahaan

diharuskan memiliki “peralatan yang memadai/canggih untuk dapat menghasilakan

produk yang memenuhi pasar dan konsumen. Atau buku-buku referensi yang lain,

yang berhubungan dengan perancangan mesin baik dari segi biaya (ekonomi)

maupun dari segi teknis (kekuatannya).

• Produk komponen konstruksi mesin, merupakan salah satu produk teknik yang

perkembangannya begitu pesat terutama dengan dikembangkannya penggunaan

komputer digital sebagai suatu sarana perancangan (desain). Khususnya pada

Jurusan Teknik Mesin mata kuliah “Konstruksi Mesin” ini perlu dikenalkan kepada

para mahasiswa sebagai maka kuliah yang bertitik tolak, yaitu perancangan

permesinan dengan berbagai persyaratan yang ditentukan.

Konstruksi Mesin

Ir.H. Pirnadi, M.Sc. APU

Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana

‘11 2

14. EVALUASI HASIL PRODUK KONSTRUKSI MESIN(SEGI TEKNIK DAN EKONOMI)




• Pengertian materi kuliah kostruksi mesin, yang berhubungan dengan cara-cara,

yaitu:

1. Berhubungan dengan falsafah desain

2. Permasalahan keandalan dalam mendesain

3. Teknik pemilihan material untuk produk komponen konsturksi mesin

4. Permasalah proses produksi

5. Permasahan evaluasi hasil desain produk

6. Permasalahan mengenai kontrol biaya untuk setiap produk (segi ekonomi)

7. Diakhiri dengan pemberian tugas desain sederhana mengenai konstruksi mesin.

Pemilihan material untuk produk komponen

• Seorang sarjana teknik akan memilih jenis material untuk keperluan produksi

apapun, khususnya untuk komponen konstruksi mesin dengan pertimbangan-2

berikut:

1. Bila memperhatikan kekuatan material, maka dipilih material yang mempunyai

berat jenis relatif kecil agar total konstruksi nantinya menjadi ringan. Disamping itu

tidak kalah pentingnya, yaitu daya hantar panasnya yang besar.

Bila diperhatikan sifat (karakteristik) material teknik dapat dibagi menjadi, antara

lain : menurut sifat fisik dan mekanik dari suatu material teknik tersebut yang akandigunakan untuk pemilihan material dan pengembangannya, sifat fisik meliputi:

a. Berat jenis, dari material teknik yang akan digunakan untuk produk komponen

konstruksi mesin sesuai dengan kebutuhan kekuatan dan ratio berat.

b. Daya hantar , dari material teknik terhadap panas dan listrik yang baik sesuai

dengan kondisi kerja yang akan dialami komponen konstruksi mesin.

c. Penampakan (pewarna), dari warna material teknik lebih baik dipilih jenis yang

tampak jelas daripada jenis material yang tidak tampak sering kali akan

membahayakan orang lain / operator.

d. Optik, mengenai optik ini akan sangat dipengaruhi oleh keperluan dan kebutuhan

untuk produk komponn konstruksi mesin.

Dari segi sifat mekanik, hasil produk komponen konstrukti mesin akan meliputi,

antara lain: kekuatan material yang digunakan, kekuatan ini hanya menyangkut

terhadap beban saja tidak atas dasar petimbangan kondisi yang lain. Deformasi

bbetuk (perubahan bentuk akibat gaya luar/panas), seberapa besar terjadi perubahan

bentuk akibat beban atau gaya yang dikerjakan padanya. Kekerasan material yangakan digunakan disamping kekakuannya, dan ketahanan material terhadap penetrasi

Konstruksi Mesin



‘11 3




pada permukaannya. Juga tidak kalah pentingnya, yaitu ketangguhan (seberapa

besar energi yang dibutuhkan untuk mematahkan material tersebut).

2. Bila dipandang dari segi teknik pengerjaannya, perlu dipilih material yang

mampu bentuk atau mudah dikerjakan, baik dengan mesin perkakas atau dengan

manual. Dan tidak kalah pentingnya adalah kestabilan material agar tidak terlalu

terpengaruh oleh lingkungannya. Ada sejumlah material teknik yang mudah

dikerjakan dengan mesin tetapi tidak terlalu kuat menahan beban atau gaya luar

yang akan bekerja.

3. Bila dipandang dari segi ekonomi (biaya termasuk operasional), perlu dipilih

material teknik yang ekonomis artinya materialnya murah harganya tetapi

kekuatannya cukup optimal. Tetapi bukan murah harganya tetapi lemah atau tidakkuat. Lebih baik agak mahal sedikit tetapi kuat menahan seluruh beban yang

diberikan padanya sesuai dengan kondisi lingkungannya

4. Bila dalam kondisi yang sangat mendesak (urgensi), bisa dipilih material teknik

dan cara yang tepat untuk direkayasa dalam penggunaan konstruksi mesin atau

penggunaan dalam teknik yang lain. Maka perlu kenal sifat-sifat material dan

kekuatannya.

5. Tidak kalah penting dalam pemilihan material untuk produk komponen

konstruksi mesin ini adalah memilih material secara teknik yang sesuai dengan

kebutuhannya (bisa kekuatan, lingkungan, dan biaya yang tersedia). Juga

perhatikan mengenai manfaatnya atau daya gunanya untuk keperluan apa dan

kondisinya dimana dan bagaimana.

Parameter secara umum, pemilihan material secara teknik kekuatan untuk produk

komponen konstruksi mesin, sekedar rambu-rambu atau suatu parameter, sebagai

berikut: Sifat-sifat mekanis material seperti: kekuatan, keuletan, kekerasan,

elastisitas, ketangguhan, ketahanan terhadap beban, rasio tebal dan berat , dan

lain-lain.

Berikutnya, dari sifat material ini bila dilihat dari struktur intern material itu sendiri,

akan menyangkut seperti: tipe struktur atomnya, jenis kristalnya, atau bentuk

malekul-molekulnya. Hal ini akan sangat mempengaruhi sifat dari material tersebut.

Selanjutnya, sifat-sifat fisik material, seperti: densitas (rapat masa), ekspansi

termal (deformasi akibat panas), konduktivitas (perambatan panas), titik didih,

sifat elektris, optik dan magnet, dan lain-lain.

Konstruksi Mesin



‘11 4




Sedangkan sifat-sifat kimia, seperti: oksidasi, korosi, degradasi menyeluruh,

keracunan, dan lain-lain. Tidak kalah pentingnya, yaitu: sifat-sifat penampakan,

seperti: warna, tektur permukaan, harga dan ketersediaan material di pasaran.

Diharapkan dalam perancangan komponen konstruksi mesin, jenis material yang

akan digunakan terdapat banyak di pasaran bebas. Hal ini kita banyak diuntungkan

baik dari segi harga juga waktu. Tetapi bila jenis material yang akan digunakan tidak

ada di pasaran, berarti kita harus pesan langsung ke pabrik di samping akan

memakan banyak waktu juga jelas lebih mahal.

• Adapun kompetisi (pertimbangan) material, untuk keperluan material teknik

yang akan digunakan pada produk komponen konstruksi mesin meliputi faktor-faktor,

yaitu :

- Biaya yang tersedia

- Bahan baku yang ada

- Metoda proses yang dilakukan

- Pengembangan bahan baru yang akan menghasilkan sifat-sifat yang baru

juga.

Kendurungan pemakaian material, untuk produk komponen konstruksi mesin massa

depan, dengan berbagai riset atau penelitian yang telah dilakukan untuk

mengantisipasi kebutuhan material teknik masa depan, maka di sini dapat diprediksi

kebutuhan material teknik untuk masa depan, sebagai berikut:

Ni-base HTSA riset temperatur naik dan tahanan terhadap corosi untuk

keperluan luar angkasa (seperti: struktur roket dan satelit) dan penerbangan

(engines). Metoda HIP dan HIF umur fatik alloy untuk penerbangan, saat ini naik

dengan pesat. Metoda metal. Serbuk biaya finishing turun drastis, sebagai contoh:

RST (Rapid Solidification Technology), Paduan (alloy) temperatur naik, Ni-base super alloys, Alumunium Alloys, Titanium alloys, dll

Material Polimer / Plastik, perkembangan maju pesat hampir 9% pertahun, meliputi,

antara lain: Akan menggantikan jenis logam tertentu, jenis gelas, dan kertas untuk

kemasan, isolator, konstruksi, dll. Akan bersynergistik dengan plastik alloys untuk

keperluan sifat-sifat yang berkemapuan sangat tinggi. Antara Juni 1987 – Juni 1988

terdapat hampir 1000 jenis plastik di pasar bebas.

Konstruksi Mesin



‘11 5




Material Keramik, hingga saat ini meliputi, antara lain: Engineering Ceramic jenis

Nitrida, Carbida dan Oksida yang mempunyai sifat temperatur sangat tinggi untuk

keperluan elektronik pada umumnya. Mempunyai harga yang cukup murah meskipun

masih perlu peningkatan.

Material Komposit, berbagai jenis komposit yang utama, antara lain: Fibre-reinforced

plastik digunakan untuk industri saat ini naik pesat sekira 1,25 ton per tahun pada

tahun 1987. Fibreglass-epoxy & grafit-epoxxy digunakan untuk keperluan struktur

yang sangat kritis cukup maju pesat saat ini. Aplikasi saat ini digunakan untuk

keperluan penerbangan sebagai struktur hampir 75 ton per tahun.

Material Elektronika, berbagai jenis digunakan pada bidang elektronik, antara lain:

Silicon untuk semi konduktor seperti pada: kompoter, untuk chip, dan robot dll.

Pengujian material, untuk mendapatkan hasil produk komponen konstruksi mesin

diperlukan pembahasan uji material di sini hanya pokok-pokoknya saja, mengingat

pada kuliah ke-5 dibahas secara detail teknik uji material untuk konstruksi mesin.

Untuk mengetahui suatu sifat dari material dapat logam (metal) maupun material

bukan logam (non metal material) dilakukan dengan pengujian (testing) mekanis untuk

mengetahui keuatan dan kelembaman dan keletihan material. Biasanya untuk

pengetesan / pengujian sifat material dilakukan dengan pengrusakan dari bagianmaterial yang diuji.

Secara singkat pengujian material teknik, di sini dapat diuraikan sebagai berikut:

a. Statik test, bila dilakukan pembebanan secara sangat pelan pada material uji,

umpamanya dengan tarikan, tekanan, atau puntiran.

b. Dynamic test, bila material diberi pembebanan secara cepat atau tiba-tiba,

misalnya beban impact (pukulan) atau beban tumbukan.

c. Repeated or Fatique test, adalah pengetesan kelelahan terhadap materialdapat berupa static dan dapat juga berupa dynamic test. Material dibebani

berulang-ulang berupa tumbukan atau pukulan dengan beban tetap.

d. Uji material tanpa melakukan pengrusakan dari sebagian material uji, yaitu uji

metalografi, dimana material diberikan jenis cairan khusus dan dilihat reaksi dan

hasilnya dalam beberapa menit berikutnya.

e. Jenis uji material yang lain, masih banyak lagi untuk melakukan uji material

yang lain, dengan dan tanpa pengrusakan dari bagian material, yaitu uji dengan

sinar rontgen (sinar-x) untuk mengetahui kekroposan material khususnya padasambungan las, dll.

Konstruksi Mesin



‘11 6




• Pengenalan logam, untuk produk komponen konstruksi mesin dengan

tujuan tidak salah pilih dalam menentukan mjenis material yang akan digunakan. Pada

umumnya material (logam) dapat dikategorikan menjadi logam besi dan logam bukan

besi (Ferrous and Non-Ferrous Metals). Yang dimaksud dengan logam besi adalah

logam dengan komposisi utamanya terdiri dari besi. Sedangkan material logam non-

besi biasanya digunakan sebagai material paduan logam bukan besi tersebut.

Beberapa logam non-besi yang sudah banyak digunakan secara umum, seperti:

Material berat, unsur utamanya adalah tembaga, Nikel, Seng, Timah Hitam, dan

Timah Putih. Material ringan, unsur utamanya adalah Aluminium, Magnesium,

Berlium, Titanium, dan Tungten. Material Mulia, untsur utamanya adalah Emas, dan

Perak. Material Refraktori (material tahan panas), unsur utamanya adalah Wolfram,Molibden. Material Radioaktif, unsur utamanya adalah Uranium, Radium, dan

Plutonium. Dan material Kerak Bumi, unsur utamanya adalah La, dan Sc.

Pada umumnya, besi murni diperoleh dalam keadaan padat, berwarna putih

keperakan, ulet, dan bersifat mampu tempa yang baik. Material ini mempunyai berat

jenis 7,87 kg/m3, mencair pada temperatur 1539oC dan volumenya bertambah 4,4%;

panas laten pencairan mencapai 65 Cal/gr. Material besi mampu menahan panas atau

bersifat thermal conductivity antara 1/6 : 1/7 dari kemampuan Perak, atau sepaoruh

lebih besar dari pada Aluminium, serta berkemampuan listrik 1/5 : 1/6 dari Perak atau

1/3 dari Alumunium.

Bijih besi di alam dapat diklasifikasi menjadi empat kelas berdasarkan kandungan

besinya, yaitu: Magnetis (Black Ores), Fe3O4, terdiri dari : 40 – 70% besi, sangat

keras, mengandung Si : 35 – 37%, dan ada juga yang necapai 60% Si serta berdaya

magnet kuat. Lemonit (Brown Ores), Fe2O3H2O, suatu mineral yang mengandung

57,14% besi dan 25,3% air dan bersifat sangat kropos. Hematis (Red Ores), Fe2O5,

mempunyai kandungan besinya sebesar 45 – 65%, mineral ini bersifat mudah

mencair, berwarna merah, mengandung sedikit pospor dan belerang. Manganes Ores,

suatu mineral mengandung 20 – 25% Mn dan merupakan sumber utama besi

mangan.

Besi tuang, merupakan hasil proses produksi peleburan besi yang diolah di dalam

dapur kopula. Besi tuang ini mengandung komposisi karbon (1,7 – 6%) dan juga

mengandung sedikit Si, Mn, P dan S. Kadar karbon diperoleh dalam bentuk: Karbon ©

atau grafit C dan Karbon terikat atau cementit Fe3C

Konstruksi Mesin



‘11 7




Pada umumnya besi tuang, dapat dibagi menjadi 4 macam, yaitu : Besi tuang putih

(White Cast Iron), Besi tuang kelabu (Grey Cast Iron), Besi tuang Malleable, Besi

tuang nondular, disebut demikian karena grafit pada besi ini benrbentuk bulat.

Sedangkan material baja, pada dasarnya baja merupakan material paduan antara

besi dan karbon dengan kandungan karbon tidak lebih dari 2%, lebih lengkap

biasanya mengandung unsur-unsur: C, Mn, Cu, Si, Ni, dan sisanya Fe. Dan dapat

dibuati menjadi : Pig Iron atau Cast Iron dengan menghilangkan sejumlah karbon,

Wrought Iron dengan menambahkan kadar karbon, dan Wrought Iron, Pig Iron dan

kepingan besi atau baja yang dicairkan bersama, kemudian ditambahkan karbon

sesuai dengan kebutuhan.

Sedikit proses pembuatan baja, dapat dilakukan melalui tiga macam dapur, yaitu:

Dapur Bessmer, Dapur Siemen Martin, dan Dapur Listrik. Proses pembuatan baja

tidak dilakukan di sini, mengingat hal ini adalah bagian dari kuliah Material Teknik

yang perlu perinci secara detail. Meskipun demikian baja dapat dilakukan proses

penyepuhan dan pengerasan pada bagian permukaan untuk mempertinggi kekerasan

baja, dengan anneling adalah proses pelunakan dimana logam dipanaskan dan

kemudian dibiarkan mendingin secara perlahan. Dulunya dipercaya cairan-cairan

biologis merupakan cairan pendingin yang baik. Di kebudayaan-kebudayaan kuno,

pedang yang masih membara ditusukan ke tubuh narapidana. Kini biasanya

digunakan pendinginan dengan air garam atau minyak.

Penyepuhan, menghasilkan logam yang keras namun rapuh. Pemanasan perlahan

logam yang telah diperkeras dan membiarkan mendingin perlahan akan menghasilkan

logam yang masih keras tetapi juga turun kerapuhannya. Proses ini disebut

tempering . Proses ini menghasilkan banyak partikel-partikel Fe3C (cementit ) di baja,

yang dapat menghalangi pergerakan dislokasi sehingga memberikan kekuatan.

Karena deformasi plastis, dihasilkan oleh pergerakan dislokasi, logam dapat

diperkuat dengan mencegah pergerakan ini. Bila logam dibengkokkan atau dibentuk,

dislokasi terbentuk dan bergerak. Dengan meningkatnya jumlah dislokasi dalam

kristal, dislokasi-dislokasi itu akan saling melilit atau terjepit dan tidak dapat bergerak.

Hal ini dapat memperkuat logam membuatnya lebih sukar terdeformasi. Pemrosesan

ini disebut perlakuan dingin. Pemanasan menghilangkan pengaruh perlakuan dingin

dipanaskan, rekristalisasi terjadi. Butiran-butiran baru terbentuk dan tumbuh memakan

Konstruksi Mesin



‘11 8




bagian yang terkena perlakuan dingin. Butiran-butiran baru memiliki dislokasi lebih

sedikit dan sifat asalnya kembali manual.

Cara lain, untuk meningkatkan kekuatan baja dapat dilakukan dengan melakukan

penambahan dengan material lain yang biasa disebut paduan Logam (Metal alloys).

Keberadaan unsur lain dalam suatu logam dapat merubah sifat-sifat logam, kadang

perubahannya drastis. Susunan dan ikatan dalam logam memungkinkan penambahan

unsur-unsur lain ke dalam strukturnya, membentuk campuran logam-logam yang

disebut paduan atau alloy . Bahkan dalam kasus unsur yang ditambahkan adalah non

logam fesi, paduan mungkin masih memiliki sifat-sifat logam aslinya, paduan

termbaga telah cukup dikenal sejak awal dalam sejarah.

•

Dari pengevaluasian dan penganalisisan suatu komponen produk hasildesain dan pembuatan suatu pabrik atau perusahaan khusus, maka dapat

disimpulkan di sini, yaitu : Dengan memperhatikan teknik desain yang cukup memadai

(handal) dalam perancangan suatu komponen produk konstruksi mesin dan dibarengi

dengan teknik pemilihan jenis material yang secara teliti, akan menghasilkan suatu

produk yang sesuai dengan keinginan konsumen (pemesan akan puas), dan dengan

pengembangan seperlunya akan memberikan hasil keuntungan perusahaan yang

lebih besar dengan seluruh desain juga menitik beratkan pada desain secara

ekonomis dari seluruh biaya termasuk untuk operasional (tetap dan berubah).

• Diharapkan hasil rancangan sesempurna mungkin, antara lain

persyaratannya:

1. Konstruksi komponen mesin sesederhana mungkin

2. Menggunakan bahan yang ringan, kuat, murah dan mudah didapat

3. Perakitan semudah mungkin, dengan cara yang normal (standar)

4. Tidak polusif terhadap lingkungan (ramah lingkungan)

5. Mendatangkan keuntungan yang sebesar mungkin agar seluruh karyawan

mendapatkan kesejahteraan yang memadai.

Konstruksi Mesin



‘11 9




Terima Kasih

Konstruksi Mesin



‘11 10

konstruksi mesin modul ke 141 (1)

Documents