## CAKRAM
Jurnal Teknik Mesin:
SIMULASI KONTRUKSI MESIN HOT PRESS PAPAN KOMPOSIT PADA SAMBUNGAN BAUT TAP MENGGUNAKAN SOFTWARE SOLIDWORKS
Edi Tri Astuti, Abdul Latif*, Silviana Simbolon
Program Studi Teknik Mesin, Universitas Pamulang, Jl. Surya Kencana No.1, Pamulang 15417, Tangerang Selatan, Indonesia
E-mail : latif_abdul0803@yahoo.com
Masuk : 22 Agustus 2022 Direvisi :  17 September 2022 Disetujui : 27 September 2022
Abstrak : Komposit merupakan struktur material yang terdiri dari banyak bahan penyusun yang digabungkan untuk membentuk material baru dengan sifat yang lebih baik dari pada sifat individu bahan penyusunnya. Mesin hot press papan komposit merupakan alat press sederhana yang dapat melakukan pengepressan panas dengan praktis dan efisien disertai  distribusi panas.  Metodologi penelitian ini  dilakukan dengan menggunakan metode elemen hingga dengan pembebanan 80 N dengan variasi ukuran baut M8, M6 dan M4. Software Solidworks Premium 2020 digunakan dalam penelitian ini untuk melakukan analisis lanjutan penelitian kekuatan sambungan baut untuk menahan beban rata-rata, deformasi, dan factor keamanan pada baut tap penjepit rangka plat pemanas mesin hot press papan komposit. Nilai tegangan Von Mises Stress berturut-turut yaitu 2,667 N/mm 2 , 4 N/mm 2 dan 10,386 N/mm 2 . Nilai deformasi maksimal yaitu 0.000278 mm, 0,000551 mm dan 0,001235 mm. Nilai faktor keamanan simulasi minimum 24, 17 dan 9,8. Baut tap untuk sambungan mesin hot press papan komposit dinyatakan aman dan tidak terjadi kegagalan jika diberikan beban 80 N.
Kata Kunci : Simulasi, Solidworks premium 2020, Bolt Tap, Mesin Hot Press
Abstract: Composite is a material structure consisting of many constituent materials which are combined to form a new material with better properties than the individual properties of the constituent materials. The composite board hot press machine is a simple press that can carry out heat pressing in a practical and efficient manner with heat distribution. The methodology of this research was carried out using the finite element method with a loading of 80 N with various bolt sizes M8, M6 and M4. Solidworks Premium 2020 software was used in this study to carry out further analysis of the strength of the bolt connection to withstand the average load, deformation, and safety factor on the tap bolt clamping the heating plate frame of the composite board hot press machine. Von Mises stress values are 2.667 N/mm2, 4 N/mm2 and 10.386 N/mm2, respectively. The maximum deformation values  are 0.000278 mm, 0.000551 mm and 0.001235 mm. The minimum simulation safety factor values are 24, 17 and 9.8. The tap bolt for the composite board hot press machine connection is declared safe and no failure occurs when a load of 80 N is applied.
Keywords: Simulation, Solidworks premium 2020, Bolt Tap, Hot Press Machine
Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2022 Edi Tri Astuti, Simulasi Kontruksi Mesin Hot Press Papan Komposit Pada Sambungan Baut Tap Menggunakan Software Solidwork.

## PENDAHULUAN
Inovasi  terbarukan  untuk  menggantikan  produk  kayu  semakin  berkembang  disisi  lain  produk  kayu semakin  sedikit  jumlahnya  tapi  penggunaannya  selalu  meningkat  disetiap  tahunnya.  Salah  satu  produk inovasi pengganti kayu adalah papan komposit, namun untuk ikut serta dalam meningkatkan kwalitas papan komposit akan lebih baik jika pembuatannya melalui proses permesinan.
Mesin hot  press hidrolik  papan  komposit  merupakan  salah  satu  mesin  yang  murah  tapi  dapat memproduksi  papan  komposit  dengan  sifat  yang  lebih  baik  karena  faktor  suhu,  waktu  dan  tekanan pengempaan dapat diatur sesuai kebutuhan pada mesin. Mesin dan kontruksi mempunyai banyak bagian- bagian,  yang  mana  bagian  tersebut  harus  dihubungkan  satu  dengan  yang  lainnya.  Salah  satu  cara  untuk menyatukan  elemen  yang  satu  dengan  elemen  yang  lain  adalah  dengan  memberikan  sambungan  baut. Sehingga  sambungan  baut  dapat  diartikan  sebagai  hasil  dari  menggabungkan  beberapa  bagian  elemen mesin atau kontruksi dengan baut.
Baut  tap  adalah  alat  pengikat  dan  merupakan  elemen  mesin  yang  sangat  penting  pada  sambungan nonpermanent di mana jepitan diketatkan dengan ulir yang ditapkan pada salah satu bagian benda kerja. Untuk mengetahui kekuatan baut tap pada sambungan mesin hot press penulis melakukan analisa material dan variasai ukuran baut.
Tujuan pada penelitian ini adalah agar diketahui von mises stress , deformasi dan safety of factor pada sambungan  baut  tap  penahan  rangka  cetakan  mesin hot  press papan  komposit  menggunakan software solidworks premium 2020, supaya keamanan dan kegagalan sambungan baut tap dapat diprediksi.
Tabel 1. Sifat mekanis baja struktural [1] Jenis baja Tegangan putus minimum fu (Mpa) Tegangan lelah minimum fy (Mpa) BJ 34 340 210 BJ 37 370 240 BJ 41 410 250 BJ 50 500 290 BJ 52 520 360 BJ 55 550 410
𝜎 𝑡 = 𝑊 𝐴 = 𝑊 (𝜋/4)𝑑 1
2 ................................................................. 1
Dimana:
W = beban tarik aksil pada baut (kg) A = luas penampang batang baut (mm) 𝜎 𝑡 = tegangan Tarik yang terjadi pada bagian ulir diameter inti (kg/mm 2 ) 𝑑 1 = diameter inti (mm)
Baut  dan  mur  merupakan  sebuat  komponen  alat  pengikat  yang  sangat  penting  dalam  industri permesinan.  Sehingga  sangat  penting  memilih  baut  dan  mur  yang  sesuai  kebutuhan  penggunaan  untuk mencegah terjadi kerusakan padan mesin dan kecelakaan kerja pada lingkungan kerja. Dalam perancangan
Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2022 Abdul Latif, Simulasi Kontruksi Mesin Hot Press Papan Komposit Pada Sambungan Baut Tap Menggunakan Software Solidwork.
alat  dengan  sambungan  baut  dan  mur  yang  merupakan  suatu  elemen  mesin  yang  berfungsi  untuk menyambung  dua  buah  elemen  mesin  dengan  sambungan  yang  dapat  dilepas.  Ada  bermacam-  macam bentuk  atau  ukuran  baut  dan  mur  yang  dipakai  dalam  suatu  konstruksi  tergantung  kegunaan  dan kebutuhannya. [2]
Tabel 2. Ukuran standar ulir baut metris kasar [3]
ukuran Jarak antar pitch Tinggi ulir (H) Diameter luar Diameter efektif Diameter dalam M4 0,7 0,379 4 3,515 3,242 M5 0,8 0,433 5 4,480 4,134 M6 1 0,541 6 5,350 4,917 M7 1 0,541 7 6,350 5,917 M8 1,25 0,677 8 7,188 6,647 M9 1,25 0,677 9 8,188 7,647 M10 1,5 0,812 10 9,026 8,376

## METODOLOGI
Prosedur pengumpulan data penelitian dibuat berurutan step by step, dimulai dari langkah awal hingga langkah akhir. Metodologi penelitian ini dilakukan dengan analisa numerik menggunakan metode elemen hingga dengan pembebanan 80 N dengan variasi ukuran baut M8, M6 dan M4. Software CAD solidworks premium 2020 digunakan dalam analisis untuk menguji kekuatan sambungan buat tap. Proses penelitian dilakukan dengan ururan penelitian sebagai berikut:
1. Siapkan alat
2. Membuat gambar 2D baut tap menggunakan software solidworks
3. Membuat gambar 3D baut tap serta komponen pendukung menggunakan software solidworks 4. Memilih jenis simulasi
5. Memilih  jenis  material, Fix  geometry ,  pembebanan, meshing yang  digunakan  pada  bahan  mesin hot press papan komposit di solidworks.
6. Melakukan proses simulasi kekuatan baut tap rangka dengan beban 80 N.
7. Mencatat atau merekam setiap hasil pengujian
8. Mengolah data hasil pengujian
9. Analisa data hasil pengujian
Pada  penelitian  ini  tentu  membutuhkan  sejumlah  alat  untuk  menunjang  kelancaran  penelitian  dan keberhasilan saat proses penelitian., alat yang dibutuhkan adalah berikut:
Laptop Processor : Intel® Core™ i3-6006U CPU @ 2.00GHz (2 Cores, 4 Threads ), RAM : 1 X 4096 MB DDR4 (4 GB DDR4-2133 / Pc4 17000 on board) + 4GB RAM, SSD : 128 GB digunakan untuk pemodelan 2D, 3D dan simulasi pembeban sambungan baut tap mesin hot press papan komposit.
Pemilihan material ASTM A36 baut tap pada software dipilih karena mendekati dengan material asli yang  akan  digunakan  pada  kontruksi  aslinya.  Simulasi  diawali  dengan  pembuatan  3D  geometri  secara keseluruanm mesin hot press papan komposit dibuat dengan dimensi ukuran panjang x lebar x tinggi yaitu 600 mm x 400 mm x 700 mm. seperti pada Gambar 1.
Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2022 Edi Tri Astuti, Simulasi Kontruksi Mesin Hot Press Papan Komposit Pada Sambungan Baut Tap Menggunakan Software Solidwork.
Gambar 1. Mesin hot  press papan komposit
Kemudian pembuatan model komponen-komponen pendukung sambungan baut tap 2D beserta data geometry dan 3D seperti yang ditampilkan pada Gambar 2. Proses selanjutnya adalah simulasi tegangan, untuk mengetahui kekuatan, deformasi dan safety of factor .
Gambar 2. Komponen pemebeban sambungan baut tap Keterangan:
1. Baut M8
2. Plat penutup strip heater atas
3. Pegas tekan
4. Aluminium pemanas dasar
5. Plat penekan balik
6. As rod
7. Catakan kompisit
8. Aluminium pemanas tekan
9. Plat penutup strip heater bawah
Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2022 Abdul Latif, Simulasi Kontruksi Mesin Hot Press Papan Komposit Pada Sambungan Baut Tap Menggunakan Software Solidwork.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 3. Hasil simulasi displacement full body beban 80 N
Simulasi  deformasi full  body komponen-komponen  pendukung  pada  simulasi  sambungan  baut  tap menampilkan point kritis  terjadi  pada  rangka  UNP  yang  ditunjukan  berwarna  merah.  Hal  tersebut menyebabkan hasil simulasi sambungan buat tap kurang detail. Dengan demikian maka perlu dilakukan simulasi perbaut tap untuk mendapatkan nilai yang lebih akurat.
Tabel 3. Spesifikasi material baut tap (ASTM A36 Steel)
Property Value Units Elastis Modulus 200000 N/mm 2 Poissn’s Ratio 0,26 N/A Shear Modulus 0,0793 N/m 2 Mass Density 7850 Kg/mm 3 Tensile Strength 400 N/mm 2 Yield Strength 250 N/mm 2
Gambar 4. Hasil simulasi von mises stress baut M8 beban 80 N
Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2022 Edi Tri Astuti, Simulasi Kontruksi Mesin Hot Press Papan Komposit Pada Sambungan Baut Tap Menggunakan Software Solidwork.
Gambar 5. Hasil simulasi von mises stress baut M6 beban 80 N
Gambar 6. Hasil simulasi von mises stress baut M4 beban 80 N
Von mises stress adalah sebuah proses simulasi digunakan untuk memprediksi batas kekuatan bahan dalam pembebanan dari hasil tes sederhana tarik uniaksial. Berikut didapat nilai hasil simulasi von mises stress baut dengan material ASTM A36 dengan beban 80 N. Hasil simulasi tegangan von mises stress pada variasi ukuran baut tap mesin press komposit terhadap pembebanan 80 N yang ditunjukkan pada Gambar 4.8, 4.9 dan 4.10 menyebabkan tegangan pada material baut, sehingga menimbulkan tegangan kritis rata-rata pada variasi ukuran baut berturut-turut seperti yang ditunjukan padan gambar diatas adalah 2,667 N/mm 2 , 4 N/mm 2 dan 10,386 N/mm 2 . Hal tersebut disebabkan karena ukuran diameter batang baut yang berbeda-beda dan luas penampang baut yang berbeda-beda. Pada penelitian yang dilakukan oleh Ali Azhar dan kawan-kawan menunjukan semakin besar diameter baut maka semakin kecil nilai tegangan von mises stress [4].
Grafik 1. Von mises stress pada variasi baut
10,386 4 2,667 0 2 4 6 8 10 12 Beban 80 N Vo n M ise s Stre ss ( N /mm 2 (Mp a) Baut tap M4 Baut tap M6 Baut tap M8
Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2022 Abdul Latif, Simulasi Kontruksi Mesin Hot Press Papan Komposit Pada Sambungan Baut Tap Menggunakan Software Solidwork.
Pada Grafik 1. dapat dilihat nilai von mises stress tertinggi terjadi pada baut M4 yang berwarna merah karena diameter baut lebih kecil dari pada M6 dan M8, kemudian disusul baut M6 dengan warna hujau dan nilai von mises stress terendah terjadi pada baut M8 dengan warna biru karean diametr baut lebih besar dari M4  dan  M6.  Tegangan  yang terjadi  pada  baut tap semakin  kecil seiring  dengan meningkatnya  diameter ukuran baut tap. Dari pemodelan menunjukan baut tap M8 material ASTM A36 lebih aman karena memiliki nilai von mises stress dibawah tegangan ijin 4,8 kg/mm 2 .
Displacement atau  deformasi  perubahan  bentuk  fisik  material  baut  tap  secara  tidak  normal  akibat pembebanan atau tegangan. Deformasi bentuk fisik yang dihasilkan dari tegangan bisa berupa deformasi elastis dan deformasi plastis. Seberapapun besar beban yang diberikan material baut
Gambar 7. Hasil simulasi displacement baut M8 beban 80 N
Gambar 8. Hasil simulasi displacement baut M6 beban 80 N
Gambar 9. Hasil simulasi displacement baut M4 beban 80 N
Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2022 Edi Tri Astuti, Simulasi Kontruksi Mesin Hot Press Papan Komposit Pada Sambungan Baut Tap Menggunakan Software Solidwork.
Hasil  simulasi  menunjukan  terjadi displacement pada  ujung-ujung  batang  baut  kemidian  bagian tengah batang baut selanjutnya pada bagian kepala baut. Deformasi terhadap variasi baut M4, M6 dan M8 terhadap  pembebanan  80  N  yang  ditunjukkan  pada  Gambar  7,  Gambar  8  dan  Gambar  9.  Didapat  nilai deformasi rata-rata berturut-turut adalah 0,000278 mm, 0,000551 mm dan 0,001235 mm. Pada penelitian yang dilakukan oleh Lasinta ari nendra wibawa dengan beban sebesar 1,67 kg didapat nilai deformasi untuk diameter baut 11 mm, 12 mm, 13 mm, dan 14 mm berturut-turut yaitu 2,173 mm, 2,185 mm, 2,194 mm, dan 2,204 mm [5].

## Grafik 2. Deformasi pada variasi baut
Pada Grafik 2. dapat dilihat nilai deformasi tertinggi terjadi pada baut M4 dengan warna merah karena ukuran diameter baut yang lebih kecil disusul baut M 6 dengan warna hijau dan nilai deformasi terendah terjadi pada baut M 8 dengan warna biru. Hal tersebut disebabkan karena ukuran diameter batang baut M8 yang  lebih  besar  serta  luas  penampang  yang  lebih  besar.  Deformasi  yang  terjadi  berupa  defleksi  searah sumbu  y  yang  disebankan  beban  vertikal.  Jika  dibandingkan  dengan  nilai  ijin  elastisitas  baut,  nilai deformasi baut tap dapat dikatakn kecil dan masih masuk dalam deformasi elastis jika hanya diberi beban 80 N. Sehingga material akan kembali kebentuk semula jika beban dihilangkan.
Safety  of  Factor Merupakan  faktor  yang  menunjukkan  tingkat  kemampuan  suatu  material  teknik menerima  beban  dari  luar  untuk  dinyatakan  aman.  Hasil  simulasi safety  of  factor variasi  baut  tap  dapat dilihat pada gambar dibawah berikut ini.
Gambar 10. Hasil simulasi safety of factor baut M8 beban 80 N
0,001235 0,000551 0,000268 0 0,0005 0,001 0,0015 Beban 80 N D ef ormasi (mm) Baut tap M4 Baut tap M6 Baut tap M8
Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2022 Abdul Latif, Simulasi Kontruksi Mesin Hot Press Papan Komposit Pada Sambungan Baut Tap Menggunakan Software Solidwork.
Gambar 11. Hasil simulasi safety of factor baut M6 beban 80 N
Gambar 12. Hasil simulasi safety of factor baut M4 beban 80 N
Dari  hasil simulasi safety  of  factor pada Gambar  10,  11,  dan  12  pada  variasi  baut  tap  dengan pembebanan 80 N menunjukan nilai safety of factor teraman ditunjukan pada baut tap M 8 yaitu 24. Hal ini disebabkan karena baut tap M 8 memiliki diameter paling besar. Kemudian disusul baut M 6 dengan nilai safety of factor 17 dan nilai safety of factor terendah ditunjukan pada baut M 4 yaitu 9.8 dikarenakan baut M4 memiliki diameter dan luas penampang yang lebih kecil. Tegangan aman yang terjadi pada baut tap selama  operasi  pembebanan  pada  mesin hot  press diwakili  oleh  faktor  keamanan  tertinggi  ini.  Pada penelitian  yang  dilakukan  oleh  Stephen  widjaja  dengan  beban  yang  sama  besar  didapat  nilai  faktor keamanan lebih tinggi pada diameter baut yang lebih besar [6].
Grafik 3 Safety of Factor pada baut 9,8 17 24 0 5 10 15 20 25 30 Beban 80 N Saf et y o f Fact o r (ul) Baut tap M4 Baut tap M6
Baut tap M8
Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2022 Edi Tri Astuti, Simulasi Kontruksi Mesin Hot Press Papan Komposit Pada Sambungan Baut Tap Menggunakan Software Solidwork.
Hasil penelitian mesin hot press papan komposit pada sambungan baut tap M8 tidak terjadi kerusakan dan aman untuk digunakan jika memikul beban 80 N pada sambungan. Material struktur baut mengalami deformasi elastis dengan beban 80 N. Sambungan mesin press yang dibebani lebih besar melampaui batas izin tegangan itu sendiri hingga nilai faktor keamanannya turun di bawah  7, hal ini dapat menyebabkan sambungan baut tap mengalami deformasi plastis dan kerusan baut karena tidak mampu menahan beban yang  telalu  besar.    Sehingga  menyebabkan sambungan  baut tap  patah.  Semakin  besar  diameter  baut  tap maka nilai faktor keamanan akan semakin baik tingkat keamanan saat menerima beban.
Tabel 4 Hasil Simulasi Paremeter M8 M6 M4 Von Mises Stress (N) 2,667 N/mm 2 4 N/mm 2 10,386 N/mm 2 Displacement (mm) 0,000268 mm 0,000551 mm 0,001235 mm Safety Factor (ul) 24 17 9,8

## KESIMPULAN
Berdasarkan hasil perhitungan manual dan simulasi statis dengan metode stress analysis dengan beban sebesar 80 N, didapatkan hasil sebagai berikut:
1. Tegangan von mises stress baut tap hasil perhitungan teoritis dan hasil semua simulasi menunjukan nilai von mises stress baut tap M8 lebih rendah atau memiliki kekuatan lebih tinggi.
2. Nilai Displacement atau deformasi terendah dari hasil semua simulasi di dapat pada baut tap M8.
3. Safety  of  factor dalam  pengujian  semua  simulasi  dan  hasil  perhitungan  beban  sebesar  80  N menunjukan nilai baut M 8 memiliki nilai teraman.
Tingkat keakuratan dalam simulasi pengujian ini jika di bandingkan dengan perhitungan teori hanya pada  Analisa  von  mises  stress  dan  safety  of  factor  saja.  Karena  kurangnya  detail  pada  parameter displacement untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat dari perhitungan teori. Maka dapat disimpulkan bahwa  spesifikasi  baut  tap  pengunci  rangka  cetakan  pemanas  yang  digunakan  M8  panjang  25  mm  dan kedalama ulir dalam 15 mm pada aluminium sebagai pengganti mur pada mesin hot press papan komposit dengan tegangan 80 N sudah sangat aman.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]. Badan Standarisasi Nasional (2015). Spesifikasi untuk Bangunan Baja Struktural SNI 1729. Jakarta. Badan Standarisasi Nasional.
[2]. Lazuardi, A. S. (2018). Spark: Jurnal Mahasiswa. Teknik Mesin ITN Malang , 01 (01), 21–26.
[3]. Sularso. (2004). Elemen Mesin 1. PT. Rafika Aditama. Bandung.
[4]. Bellarina, E. P., Azhar, A., Kristiyono, T. A., Aditya, B. K., Studi, P., Perkapalan, T., Hang, U., & Surabaya, T. (2015). Analisa kekuatan sambungan dinding rumah geladak dengan system bolting . 359–365.
[5]. Uji,  B.,  &  Antariksa,  P.  (2019). Pengaruh  diameter  baut  terhadap  kekuatan  rangka  main  landing  gear pesawat uav menggunakan metode elemen hingga . 17 , 26–32.
[6]. Syaukani, M., Paundra, F., Qalbina, F., Arirohman, I. D., & Yunesti, P. (2021). Desain dan Analisis Mesin Press Komposit Kapasitas 20 Ton . 29–34.