bab ii wire drawing

28
BAB II DASAR TEORI 2.1 Definisi Wire Drawing. Secara umum Wire Drawing merupakan salah satu jenis proses manufaktur dengan memanfaatkan fenomena deformasi plastis akibat gaya pembentukan. Gaya pembentukan ini berupa tekanan dan tarikan yang terjadi sewaktu benda kerja melewati die. Wire drawing diaplikasikan dalam pembuatan kabel listrik, kawat dan pipa. Gambar 2.1 Skematis mesin Wire Drawing dan Dies Proses penarikan kawatmeliputi penarikan logam melalui cetakan oleh gaya tarik yang bekerja pada bagian keluar cetakan. Aliran plastic terutama disebabkan oleh gaya tekan yang timbul sebagai reaksi

Upload: dung-dung-awaludin

Post on 20-Jan-2016

491 views

Category:

Documents


34 download

DESCRIPTION

wire drawing

TRANSCRIPT

Page 1: BAB II Wire Drawing

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Definisi Wire Drawing.

Secara umum Wire Drawing merupakan salah satu jenis proses

manufaktur dengan memanfaatkan fenomena deformasi plastis akibat gaya

pembentukan. Gaya pembentukan ini berupa tekanan dan tarikan yang terjadi

sewaktu benda kerja melewati die. Wire drawing diaplikasikan dalam pembuatan

kabel listrik, kawat dan pipa.

Gambar 2.1 Skematis mesin Wire Drawing dan Dies

Proses penarikan kawatmeliputi penarikan logam melalui cetakan oleh

gaya tarik yang bekerja pada bagian keluar cetakan. Aliran plastic terutama

disebabkan oleh gaya tekan yang timbul sebagai reaksi dari logam terhadap

cetakan. Penguranagan diameter batang pejal atau batang (rod) dengan cara

penarikan berurutan, dinamakan : penarikan batang (bar) atau kawat, penarikan

batang berongga disebut juga penarikan tabung tergantung pada diameter produk

akhir yang dihasilkan. Batang, kawat dan penarikan tabung, biasanya dilakukan

pada suhu kamar, akan tetapi karena biasanya deformasi besar, maka akan

terdapat kenaikan suhu yang cukup berarti selama proses.

Page 2: BAB II Wire Drawing

Keberhasilan proses Wire Drawing dipengaruhi oleh :

1. Material Kawat

2. Geometri Dies

3. Kontak antara kawat dengan dies.

4. Spesifikasi produk yang dihasilkan.

Parameter proses pembentukan logam dapat dinyatakan dengan besarnya

gaya yang dibutuhkan. Dengan metode energi deformasi homogen (tanpa gesekan

dan geseran) gaya penarikan ideal dapat dihitung dengan rumus:

(persamaan 2.1)

Jika gesekan diperhitungkan dan dengan anggapan plane strain maka besarnya

gaya penarikan adalah

(persamaan 2.2)

Sebagai proses Cold Forming lainnya, Wire Drawing mengakibatkan

kenaikan kekerasan dan kekuatan yang dikenal dengan strain hardening. Dilain

pihak proses ini juga menakibatkan penurunana keuletan. Proses annealing yaitu

pemanasan pada suhu diatas suhu rekristalisasi dan pendinginanan perlahan akan

“mengembalikan” keuletan tersebut. Proses annealing ini melibatkan perubahan

struktur mikro, konfigurasi tegangan dalam (internal Stress) dan dislokasi.

2.2 Batasan Penarikan Kawat.

Regangan yang dapat diberikan dalam proses penarikan kawat adalah

terbatas.

Page 3: BAB II Wire Drawing

σ

σo

ε

Gambar 2.2 Kurva tegangan regangan material plastis ideal.

Pada kurva material Plastik ideal diatas, tegangan tarik ideal dinyatakan oleh luas

bidang dibawah kurva alir sebagai berikut:

(persamaan 2.3)

Deformasi pada kawat yang telah ditarik terjadi bila :

(persamaan 24)

Maka batas penarikan ideal adalah pada regangan = 1, atau reduksi maksimal

r = 63 %.

Page 4: BAB II Wire Drawing

Bila gesekan dan geseran tidak diabaikan, maka batas ini akan lebih rendah,

sebagai contoh bila koefisien gesek µ = 0,05 dan ½ sudut die α = 7o maka batas

reduksi yang dapat diberikan adalah = 0,056 (siebel).

2.3 Load Cell.

Page 5: BAB II Wire Drawing

BAB III

PENGOLAHAN DATA

3.1 Data Hasil Pengukuran Dan Pengolahan Data.

a. Material : Tembaga

b. Diameter awal : 5 mm

c. Panjang awal : 203 mm

Perhitungan Load Cell

PercobaanDies

(mm)

Diameter

(mm)

Panjang

(mm)

Beban

Penarikan

(kg)

Gaya

Penarikan

(N)

Daya

Penarikan

(W)

Do Di Lo Li m F P

1 4,5 5 4,5 203 228 210 2060,1 20,601

2 4,2 4,5 4,2 228 240 198 1942,38 19,4238

3 4,0 4,2 4,0 240 225 145 1422,45 14,2245

4 3,5 - - 255 - - - -

1. Perhitungan gaya penarikan

F = m . g

Keterangan :

F = gaya penarikan (N)

g = Gaya grafitasi (9,81m/s2)

m = Massa (Kg)

F1 = m . g

= 210 Kg x 9,81 m/s2

= 2060,1 N

Page 6: BAB II Wire Drawing

F2 = m . g

= 198 Kg x 9,81 m/s2

= 1942,38N

F3 = m . g

= 145 Kg x 9,81 m/s2

= 1422,45N

2. Perhitungan Daya Penarikan.

P = F . V

Keterangan :

F = gaya penarikan (N)

P = Daya Penarikan

V = Kecepatan Penarikan (0,01 m/s)

P1 = F . V

= 2060,1 N x 0,01 m/s

= 20,601 W

P2 = F . V

= 1942,38 N x 0,01 m/s

= 19,4238 W

P3 = F . V

= 1422,45 N x 0,01 m/s

= 14,2245 W

Page 7: BAB II Wire Drawing

Tabel Perhitungan Percobaan

PercobaanDies

(mm)

Diameter

(mm)

Panjang

(mm)Percobaan

Do Di Lo Li Ao Ai

1 4,5 5 4,5 203 228 19,6 15,9

2 4,2 4,5 4,2 228 240 15,9 13,86

3 4,0 4,2 4,0 240 225 13,83 12,56

Reduksi

Penampang

Regangan % Tegangan

Penarikan

Gaya

Penarikan

F

Daya Penarikan

0,18 19 289,4 4601,46 25 46,8146

0,12 12 157,6 2184,33 12 21,8437

0,09 9,4 98,50 1237,16 15 12,3716

= 1018,9 MPa

= 795,0 MPa

Page 8: BAB II Wire Drawing

= 696,8 MPa

3. Perhitungan Tegangan Penarikan.

1.

2.

Page 9: BAB II Wire Drawing

3.

4. Perhitungan Gaya Penarikan.

F = . Ai

Keterangan :

F = gaya penarikan (N)

= Tegangan Tarik

Ai = Luas Penampang Akhir

F1 = . Ai

= 289,4 x 15,9

= 4601,46 N

F2 = . Ai

= 1576 x 13,86

= 2184,33 N

F3 = . Ai

= 98,50 x 12,56

Page 10: BAB II Wire Drawing

= 1237,16 N

Li = Panjang Akhir (mm)

Lo = Panjang awal (mm)

25 mm

12 mm

15 mm

5. Perhitungan Daya Penarikan.

P = F . V

Keterangan :

F = gaya penarikan (N)

P = Daya Penarikan

V = Kecepatan Penarikan (0,01 m/s)

Page 11: BAB II Wire Drawing

P1 = F1 . V

= 4681,46 N x 0,01 m/s

= 46, 8146 W

P2 = F2 . V

= 2184,33 N x 0,01 m/s

= 21,8437 W

P3 = F3 . V

= 1237,16 N x 0,01 m/s

= 12,3716 W

6. Analisa Percobaan Penarikan (w)

Pada Pengujian ke-1 sampai ke-3 dengan menggunakan dies dari 4,5 4,2

sampai 4,0 berhasil. Pada pengujian ke-4 dengan menggunakan Dies 3,5

terjadi putus yang diaibatkan oleh factor pengecilan diameter yang tidak

merata, serta pada saat perpanjangan terjadi necking di daerah pengecilan

diameter yang tidak rata atau juga bias diakibatkan oleh kekerasan

material.

Page 12: BAB II Wire Drawing

3.2 Tugas Sebelum Praktikum.

1. Jelaskan secara skematis prinsip penarikan kawat, dan jelaskan bagaimana

prinsip pengukuran gaya pembentukan yang ada pada bangku penarikan

kawat.

Jawab :

Skematis penarikan kawat adalah meliputi penarikan logam melalui

cetakan oleh gaya tarik yang bekerja pada bagian keluar cetakan. Prinsip

pengukuran gaya pembentukan yang ada pada bangku penarikan adalah

2. Terangkan mengapa proses penarikan kawat dapat dianggap sebagai

proses penarikan dan penekanan. Gambarkan keadaan tegangan (State of

stress) pada daerah deformasi.

Jawab :

Page 13: BAB II Wire Drawing

Karena didalam proses penarikan kawat itu terdapat daya tarik kawat

dengan mesin penarik sedangkan penekanan karena kawat itu mengalami

gaya tekan oleh dies.

3. Jelaskan apa yang dimaksud dengan Strain hardening dan jelaskan

mekanisme penguatan / pengerasan dengan strain hardening ini!

Jawab :

Strain Hardening adalah proses pengerasan butiran logam akibat

penekanan dan penarikan pada logam, mekanisme penguatan/pengerasan

dengan strain hardening adalah material ditarik oleh mesin penarik kawat

dan sesudah penarikan itulah material menjadi keras, tetapi sesudah

mengalami penarikan itu material akan menjadi ulet.

4. Gambarkan secara skematis pengaruh suhu pada proses pemanasan yang

melibatkan recovery, recrystallization, dan grain grown terhadap sifat

logam yang telah cold working!

Jawab :

Gambar Skematis pengaruh suhu pada proses pemanasan

5. Kabel listrik dibuat dengan wire drawing, bagaimana pengaruh daya

hantar listrik terhadap reduksi penampang kabel?

Page 14: BAB II Wire Drawing

Jawab:

Pengaruh daya hantar listriknya tidak terlalu bagus karena terjadinya

pengecilan penampang logam.

6. Mengapa dalam analisis penarikan kawat, hanya dapat menentukan gaya

tarik dengan ketelitian ± 20%.

Jawab :

Karena umumnya logam atau kawat yang ditarik, memiliki ketelitian tarik

± 20% dimana logam memiliki beban penarikan terbatas.

3.3 Tugas Setelah Praktikum.

1. Isilah tabel load cell dan table perhitungan percobaan, pada tabel

perhitungan percobaan terdapat data-data referensi sebagai berikut.

Data yang diketahui :

Konstanta Pegas (k) : 137,5 N/mm

Semi con angle (α) : 7

Koefisien Gesek (µ) : 0,05

Koefisien pengerasan regangan (K) : 320 MPa, n : 0,54

Kecepatan Penarikan (v) : 0,01 m/s

2. Berikan analisis kenapa gaya hasil penarikan load cell dan hasil

perhitungan berbeda? Tentukan dari kedua gaya penarikan mana yang

dianggap sebenarnya, dan Jelaskan !

3. Gambarkan skematis bentuk struktur mikro sebelum dan sesudah

melewati dies.

4. Buatlah tegangan penarikan ( ) terhadap regangan (Ԑ), dan grafik

gaya penarikan (F) terhadap reduksi (r) penampang. Berikan pendapat

anda dari grafik tersebut!

5. Berikan analisis terhadap kesalahan- kesalahan perhitungan,

pengamatan dan pengukuran dalam praktikum wire drawing.

Jawaban

Page 15: BAB II Wire Drawing

1.

2. Pada hasil pengukuran load cell berbeda dengan perhitungan

percobaan, itu dapat terjadi karena ada parameter yang berpengaruh,

seperti hasil pengukuran load cell ada massa yang mempengaruhi nilai

gayanya, sedangakan pada percobaan terdapat nilai tegangan yang

mempengaruhi nilai gayanya oleh karena itu nilai gayanya berbeda.

Dari dua perhitungan ini nilai gaya hasil percobaan dianggap

sebenarnya, karena itu di dalamnya terdapat parameter yang lengkap

seperti koefisien reganagan, nilai “n” nilai tegangan, nilai regangan

serta luas penampang kawat.

3. Gambar struktur mikro

4.

Grafik tegangan tarik ( ) terhadap Regangan (Ԑ)

Analisa :

Dilihat dari grafik, tegangan maksimum terdapat pada dies 4,5 sebesar

289,4 MPa untuk dies 4,2 sebesar 157,6 MPa, dan dies 4 sebesar 98,50

MPa sedangakan regangan (Ԑ) maksimum terjadi pada dies 4,5 sebesar

19, dies 4,2 sebesar 12 dan dies 4 sebesar 9,4.

Page 16: BAB II Wire Drawing

Grafik gaya penarikan (F) terhadap reduksi (r)

Analisa :

Dari grafik diatas antara gaya penarikan dengan reduksi, dapat dilihat

gaya penarikan maksimum terjadi pada dies 4,5 sebesar 4601,46 dan

reduksi terjadi pada dies 4,5 sebesar 0,18.

5. Kesalahan-kesalahan yang terjadi pada perhitungan, pengamatan, dan

pengukuran, adalah didalam perhitungan dilakukan pembukaan angka

hal ini akan mempengaruhi hasil perhitungan, pada pengamatan

display indikator yang menunjukan angka yang berbeda-beda saat

penarikan kawat, pada kesalahan pengukuran harus ada toleransi.

Page 17: BAB II Wire Drawing

BAB IV

ANALISA DAN DISKUSI

4.1 Analisa.

Dari hasil praktikum yang telah dilakukan, terdapat perbedaan perhitungan

antara perhitungan loadcell dan perhitungan percobaan, dikarenakan ada beberapa

faktor yang mempengaruhi diantaranya pengukuran dimensi, kalibrasi dari mesin

wire drawing, load cell, dan material kawat.

4.2 Diskusi.

Dari hasil praktikum atau diskusi kelompok kami, terjadi kegagalan pada

saat pengujian dengan menggunakan dies berukuran 3,5. Yang diakibatkan dari

pengecilan diameter dies yang tidak merata. Untuk itu agar pada saat pengecilan

diameter diperhatikan dan pada saat mengukur dimensi harus dikalibrasi atau

lebih teliti.

Page 18: BAB II Wire Drawing

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan.

Dari hasil praktikum yang telah kami lakukan didalam penarikan

kawatharus memperhatikan parameter-parameter seperti :

a. Material kawat.

b. Geometri dies.

c. Kontak antara kawat dengan dies.

d. Spesifikasi produk yang dihasilkan.

Untuk menghasilkan atau meminimalisir kegagalan pada saat pengujian

harus teliti memperhatikan pemasangan jaw dan pengecilan diameter dengan

gerinda.

5.2 Saran.

Ketika melakukan pengecilan diameter dan pemasangan kawat pada jaw

harus diperhatikan serta pengukuran dimensi harus teliti.

Page 19: BAB II Wire Drawing

DAFTAR PUSTAKA

1. Backofen, W.A, Deformasi Processing, Addison-Welsey, Massachusettes,

1972.

2. Dieter, G.E, Mechanical Metalrugy, second edition, New York, 1986.

3. Jhonson, W, Mellor,P.B, Enginering Plasticity, Jhon Wiley & sons, New

York, 1983.

4. Siswosuamo, Mardjono, Teknik Pembentukan Logam, Jilid 1, Jurusan Mesin,

FTI, Institut Teknologi Bandung, 1985.

5. Widyanto, Bambang, Pembuatan Bangku Prnarikan Kawat Dan Peneltian

Proses Penarikan Kawat, Tugas Sarjana, 1980.

Page 20: BAB II Wire Drawing

LAMPIRAN

Page 21: BAB II Wire Drawing

Dies Display Indikator

Mesin Wire Drawing Kawat Tembaga

Page 22: BAB II Wire Drawing

Terjadi Patah pada dies 3,5 Pemasangan kawat pada jaw