Sckolastika Ninien 1 , Prasetyo 2 , Firhan Fadhlan Adzima 3 , Albert Daniel Saragih 4*

## ABSTRACT

## ABSTRAK

## PENDAHULUAN
Ilmu  pengetahuan  dan  teknologi  jelas terlihat  pada  institusi  teknik  yang  telah berkembang dengan pesat. Dampak perkembangan  teknologi  pada  institusi  teknik telah banyak dirasakan dalam kehidupan  sehari- hari,  baik  itu  di  lingkungan  pendidikan,  rumah tangga,  dan  lain-lain,  yang  dapat  memudahkan segala  bentuk  kebutuhan  manusia.  Sebagai contoh  sederhana  diperlukan  mesin  tekuk  pelat
atau dapat disebut mesin press bending . Menurut Budiarto  (2001)  dan  Permana  D.  A  (2010) Press  Bending adalah  alat  perkakas  yang digunakan dalam proses pengepresan menggunakan  sistem  hidrolik  otomatis  atau manual, pneumatik dan mekanis (secara manual) untuk  memotong,  membentuk  dan  menekuk pada material baja ferrous atau non-ferrous .
Pembuatan  mesin  tekuk  pelat  harus memperhatikan  serta  menyeimbangkan  antara kebutuhan  mesin  yang  dipakai  dengan  fungsi

## PEMBUATAN MESIN TEKUK PELAT SISTEM HIDROLIK MANUAL UNTUK MEMBUAT CELAH BERBENTUK U
1234 Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Bandung *Email: albertdanielsrgh@polban.ac.id
A new design of a plate bender is needed as not all commercially available plate bending tools can do the task for non-standard dimensions. The fabrication workshop of Politeknik Negeri Bandung needs a special plate bending  tool  that  can  bend  a  U-shape  with  a  small  gap  on  a  single  action.  The  plate  bending  machine  was designed to optimize the bending process and to be used as a practice facility in the Fabrication Workshop. The machine uses a hydraulic system with 5 tons maximum capacity, which can perform bending of mild steel plates with a maximum length of 500 mm and thickness of 1.5 mm. The plate to be bent is placed on a U-die, and the hydraulic jack is pumped to lower the punch and subsequently press the plate. The production processes of the plate bending machine include the calculation of frame strength with a reliable safety factor. The machine has a dimension  of  1300,  800,  and  800  for  height,  length,  and  width,  respectively.  It  has  the  capacity  to  bend  a  U- shape gap with a diameter of 20 mm and a maximum length of 500 mm.

## Keywords: hydraulic, plate bending, U-shape gap
Diperlukan suatu alat khusus untuk membuat bentuk dengan ukuran yang tidak tentu dan tidak memiliki standar.  Demikian  halnya  pada  alat  penekukan  pelat  bentuk  U  dengan  ukuran  celah  yang  kecil  tidak  dapat dibentuk dengan sekali proses oleh mesin khususnya yang terdapat di laboratorium Fabrikasi Politeknik Negeri Bandung, maka diperlukan alat penekuk pelat khusus untuk  membuat  celah berbentuk U. Mesin  penekuk pelat ini  berfungsi  untuk  mempermudah  kerja  pengguna  serta  untuk  menunjang  fasilitas  praktikum  di  Laboratorium Fabrikasi dengan menggunakan sistem hidrolik. Alat ini dapat menekuk pelat dengan kapasitas maksimal 5 ton dan  panjang  pelat  yang  dapat  ditekuk  maksimum  500  mm  dengan  tebal  maksimum  1,5  mm.  Pelat  yang  akan dibentuk  diletakan  diatas U-die ,  kemudian  dongkrak  hidrolik  di  pompa  hingga punch bergerak  turun  dan menekan  pelat.  Pembuatan  mesin  penekuk  pelat  dilakukan  dengan  mengukur  kekuatan  rangka  dengan  nilai faktor  keamanan.  Ukuran  tinggi,  panjang  dan  lebar  alat  penekuk  pelat  ini  yaitu  (1300  x  800  x  800)  mm  dan digunakan untuk membuat celah berbentuk U dengan diameter 20 mm serta panjang maksimal 500 mm.
Kata kunci: hidrolik, penekuk pelat, celah berbentuk U
Jurnal Dinamika Vokasional Teknik Mesin Volume 7 Nomor 2 Oktober 2022 Hal 164-171
https://journal.uny.ac.id/index.php/dynamika/issue/view/2373
ISSN 2598-392X (media cetak)
yang  akan  digunakan,  yaitu  dalam  pemilihan bentuk  mesin,  kekuatan  komponen  dan  rangka mesin  yang  akan  digunakan.  Menurut  Fikri (2019) dan Marsis (2007) saat ini sistem hidrolik pada mesin penekuk pelat banyak dikombinasikan  dengan  sistem  lain  seperti sistem  pneumatik,  elektrik,  dan  mekanik sehingga  didapat  hasil  dari  sistem  hidrolik  yang lebih optimal. Harga jual mesin penekuk pelat di Indonesia  terbilang  cukup  mahal  apalagi  bagi institusi  teknik  dengan  kisaran  Rp.30.000.000 s/d Rp.100.000.000.
Untuk  mengatasi  permasalahan  tersebut, dapat memanfaatkan dongkrak hidrolik (hidrolik manual)  sebagai  alat  utama  dalam  proses pengepresan. Selain harga dari dongkrak hidrolik yang  murah,  pemanfaatan  dongkrak  hidrolik pada mesin penekuk pelat juga dapat memudahkan  operator  dalam  mengoperasikan dan  perawatannya.  Dongkrak  hidrolik  adalah suatu  alat  untuk  mengangkat,  mendorong,  atau menekan  beban  besar  dengan  menggunakan gaya yang kecil.
Ada banyak penelitian yang telah berhasil dilakukan  dalam  membuat  mesin  penekuk  pelat seperti  yang  telah  dibuat  oleh  Suparno  Teguh (2016),  Sumarno  Edy,  dkk  (2003)  dan  Tyas, dkk  (2014).  Namun  pada  penelitian  tersebut tidak  memiliki  spesifik  bentukan  celah.  Pada penelitian  ini,  mesin  press  bending  yang  dibuat untuk menekuk pelat memiliki kapasitas hidrolik 5  ton  dengan  sistem  hidraolik  manual  ( bottle jack) serta  ukuran  pelat  yang  dapat  ditekuk panjang  maksimal  500  mm  dan  tebal  maksimal 1,5mm  dengan  jenis  material Mild  Steel dan memiliki UTS  (Ultimate  Tensil  Strength) 370 N/mm2.  Pengoperasian  alat  dengan  cara memompa  dongkrak  hidrolik,  pelat  yang  akan dibentuk  diletakan  diatas  U-dies  atau  V-dies, kemudian  dongkrak  hidrolik  di  pompa  hingga penekuk bagian atas ( punch ) bergerak turun dan menekan  pelat.  Pelat  dikeluarkan  dengan  cara melepas  tekanan  hidrolik  sehingga  silinder hidrolik  bergerak  masuk  dan  punch  bergerak naik karena gaya pegas kemudian mengeluarkan pelat dari samping  atau depan/belakang. Ukuran mesin  penekuk  pelat  yaitu  tinggi  1300  mm,
panjang  800  mm  dan  lebar  800  mm,  yang digunakan  untuk  membuat  celah  berbentuk  U dengan  diameter  20  mm.  Mesin  tekuk  ini  dapat menekuk  bentuk  U  dengan  celah  yang  relatif kecil  dalam  sekali  proses  tekan.  Mesin  ini  juga dapat  dipindah  dengan  mudah  karena  sudah diperhitungkan  kekuatan  rangkanya  sesuai  nilai faktor keamanan.

## METODE
Penelitian  ini  dilakukan  dengan  tujuan untuk merancang dan membuat mesin pengurai tekuk  pelat  hidrolik  manual  untuk  membuat celah  berbentuk  U.  Adapun  tahapan-tahapan yang  dilakukan  dalam  pembuatan  alat  ini meliputi,  tahapan  pertama  yaitu  menentukan topik penelitian, survey kebutuhan laboratorium,  serta  melakukan  studi  literatur dari jurnal ilmiah dan buku. Setelah menemukan  topik  penelitian  dan  mencari referensi  maka  tahapan  selanjutnya  adalah memulai  perancangan.  Pada  tahapan  ini dilakukan  perhitungan  gaya  bending  dan perhitungan  kekuatan  rangka  yang  akan digunakan.
Pada  tahap  perhitungan  didapatkan  gaya bending maksimal dan dimensi rangka termasuk  komponen  bahan  yang  sesuai. Langkah selanjutnya yaitu membuat desain alat menggunakan software  Solidworks .  Adapun hasil  dari  desain  ini  selanjutnya  dibuat  melalui proses  fabrikasi  menggunakan  alat  bantu berupa:  mesin  las  SMAW,  mesin  gerinda tangan, mesin bor tangan, mesin bubut, meteran gulung,  jangka  sorong,  siku  ukur,  alat  bending plat, kunci pas, dan ring. Adapun bahan rangka yang  digunakan  yaitu  baja  UNP  120  dengan tegangan  geser  852  MPa.  Ukuran  tinggi, panjang  dan  lebar  alat  penekuk  pelat  ini  yaitu (1300 x 800 x 800) mm.
Pada proses pembuatan dan perakitan alat, alat dan bahan yang telah disediakan dilakukan proses  pengukuran,  pemotongan,  pengeboran, pengelasan,  perakitan,  dan finishing pada  alat.
Pada  tahap  pengujian  Hasil  produk  yang digunakan untuk percobaan yaitu menggunakan
ketebalan pelat yang maksimum yaitu tebal 1,5 mm  dengan  celah  berbentuk  U.  Hasil penekukan  sesuai  dengan  yang  diinginkan  dan untuk  tinggi  kedua  sisi  bentuk  U  dapat disesuaikan  dengan  kebutuhannya.    Kelebihan pada  alat  ini  yaitu  dapat  membuat  bentuk  U dengan  ukuran  celah  yang  kecil  dalam  sekali proses,  karena  punch  dapat  dibuat  lurus sehingga  kedua  sisi  pada  bentuk  U  tidak terhalang  oleh  bentuk  punch  seperti  pada  alat penekuk yang ada di lab fabrikasi.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Semua  teori  perhitungan  pada  penelitian ini  banyak  merujuk  pada  Sularso  (1997), Shigley  (1983),  Smith  (1990)  dan  Suchy  I (1998).

## Perhitungan gaya bending maksimal
Perhitungan  untuk  menentukan  gaya bending maksimal  menggunakan  dongkrak hidraulik (hydraulic bottle jack) untuk menekuk pelat  dengan  tebal  dan  panjang  benda  kerja maksimum 1,5 x 500 mm.
Diketahui : UTS  (Ultimate  tensile  strength)  Mild  Steel  = 360 N/mm 2
L = Panjang benda kerja maksimum = 500 mm T = Tebal benda kerja maksimum     = 1,5 mm K = Konstanta = 1 W  = Die  opening  = T  x  8  (sesuai  tabel  1) yakni 12 mm Maka, besar gaya bending maksimal:
Fb maks =
=
= 33.750 N = 3,375 ton.
Maka  dari  perhitungan  diatas  untuk  melakukan penekukan  pelat  material mild  steel dengan lebar benda kerja maksimum 500 mm dan tebal maksimum  1,5  mm  diperlukan  gaya bending sebesar 33.750 N atau 3,375 ton.
Tabel  1.  Menentukan Die  Opening (Sularso, 1997)

## Dongkrak  Hidrolik dan  Dudukan  Dongkrak Hidrolik
Menggunakan  dongkrak  Hidrolik  manual ( bottle jack) dengan kapasitas hidrolik 5 ton dan langkah  piston  hidrolik  ±350  mm.  Hidrolik digerakan  dengan  cara  memompa  naik-turun menggunakan handle .  Hidrolik  dipilih  dengan spesifikasi  tersebut  karena  gaya bending maksimum yang didapatkan setelah perhitungan  sebesar  3,375  ton  sehingga  dipilih hidrolik dengan kapasitas yang lebih besar yaitu kapasitas  5  ton.  Dudukan  dingkrak  hidrolik berfungsi  sebagai  tumpuan  sehingga  dongkrak dapat  dipasang  dengan  baik  pada  dudukan punch . Dudukan dongkrak hidrolik ini mempunyai  ukuran  panjang  x  lebar  x  tebal yaitu ( 8 0 x 80 x 10) mm.
Gambar 1. Hidrolik bottle jack (kiri), dudukan dongkrak hidrolik

## Perhitungan  Pengelasan  pada  Dudukan Dongkrak Hidrolik
Diketahui :
F  =  15kg  =  150  N  (beban  yang  diterima dudukan hidrolik)
Panjang las = 100 mm Tebal pengelasan (h) = 2 mm
Elektroda  E6013  dengan  tegangan  tarik maksimal (σu = 50000 psi = 413,4 N/mm 2 ) S f = 2 (statis 2-4)
Gambar 2. Posisi titik pengelasan
Pada gambar 3 diketahui: L1 = L2 = 80 mm
Tegangan geser ijin las Syarat Kuat ≤ 6,63 ≤ 206,7 (baik)

## Punch bentuk U dan Pemegangnya
Punch jenis  ini  mempunyai  fungsi  untuk membuat  celah  berbentuk  U  (gambar3). Punch terbuat  dari  baja  karbon  sedang  dengan  berat 8kg. Punch dapat  dibeli  dari  pasaran  sesuai dengan  standar  sehingga  tidak  perlu dibuat  dan dapat  mengurangi  biaya  produksi  alat  press pelat. Dudukan punch berfungsi sebagai tempat dipasangnya punch .  Pemegang punch ini menggunakan  material  baja  karbon  sedang (mild steel) dengan dimensi 600mm x 70 mm x 20 mm (gambar 4).
Gambar 3. Punch bentuk U
Gambar 4. Pemegang Punch
Silinder  Pada  Penekan  pada  Punch  dan perhitungan pengelasan
Silinder  berfungsi  untuk  menahan  agar gaya tekan dari piston hidrolik sama rata ke tiap ujung  penekan  supaya  didapat  hasil  penekukan yang baik (gambar 5). Silinder ini menggunakan  material  baja  St.37  dengan ukuran  panjang  500  mm  dan  diameter  20  mm. Silinder  ini  bersifat  semi  permanen  dan  bisa dibongkar  pasang  jika  diperlukan  perawatan pada silinder.

## Gambar 5. Silinder penekan pada punch
F  =  5kg  =  50  N  (beban  yang  diterima  Silinder Penekan)
Panjang  las  (L)  =  20  mm  (diameter  silinder penekan)
Tebal pengelasan (h) = 2 mm
Elektroda  E6013  dengan  tegangan  tarik maksimal (σu = 50000 psi = 413,4 N/mm2)
Sf = 2 (statis 2-4)
Tegangan geser ijin las:
Syarat Kuat: ≤  a         8,84 ≤ 206,7 (baik)

## Pegas dan perhitungannya
Pegas  berfungsi  untuk  mengembalikan posisi punch dan  silinder  hidrolik  naik.  Jenis pegas  yang  digunakan helical  compression spring dengan  diameter  24  mm  dan  panjang pegas  pada  posisi preload sebesar  160  mm dengan  beban  150,3  N.  Ketika  beban  yang diterima pegas menjadi . 200,3 N maka panjang pegas . menjadi 190 mm.
Perhitungan pegas: G = 79,3 Gpa (ASTM A232); F o = 200,3 N; F i = 150,3 N L o = 160 mm; L i = 190 mm; = 765 Mpa
K w = 1,2 (asumsi); D = 20mm (asumsi)
Maka nilai diameter kawat ( wire );
= = 1666,7 N/m = = 0,25 m = = 2,288 x m = 0,0023 mm Maka nilai maximum shear stress :
= = 8,7 = = 1,168 = = 558 x Pa ≤ Pa (baik)
Maka jumlah kumparan solid length shear stress, outer diameter dan inner diameter pegas adalah :
= = 19,86 kumparan =
=
0,098 m
= 1666,7 (0,25 – 0,098) =
253,3 N
= 558 x = 759 x Pa ≤ Pa (baik) D o = D + d = 0,020 + 0,0022 = 0,0222 m = 22,2 mm D i = D – d = 0,020 – 0,0022 = 0,0178 m = 17,8 mm
Maka, spesifikasi pegas berdasarkan perhitungan:
SWF 18-60; K = 1666,7  N/m; L f = 0,25 m; L s = 0,098 m Square and ground ends 19,86 coils d = 2,2 mm; D = 20 mm; D o = 22,2 mm; D i = 17,8 mm
Cetakan  (Die)  bentuk  dengan  dudukannya dan pin pengikat
U die mempunyai  ukuran  500  x  50  x  50  (mm) dan  menggunakan  material  baja  C45  (gambar 6).
Gambar 6. Die bentuk U
Dudukan die untuk menahan cetakan ( Die) agar tidak  bergerak pada  saat  melakukan penekukan didapat  hasil  penekukan  yang  baik.  Dudukan cetakan  ini  menggunakan  material  baja  St.37 dengan dimensi 500 x 130 x 13 mm (gambar 7- 8).

## Gambar 7. Dudukan die
Gambar 8. Pin pengikat
2  buah  pin  pengikat  menggunakan  baja Assental (AS)  dengan  panjang  200  mm  dan diameter  20  mm.  Pin  ini  terletak  dibawah
dudukan  cetakan  dan  dibagian  lubang  yang terdapat pada rangka bagian samping.
Defleksi pin pengikat: W tot = W die + W dudukan die + W base = 5,03 kg + 5 kg + 2,4 kg = 12,43 kg = 124,3 N F tot =  Fb maks +  W tot = 33750  +  124,3  =  33874,3 N = 3,388 KN
L = 200 mm = 0,2 m I = = = 0,01 m
E = 200 Gpa ( Mild Steel)
Maka, nilai defleksi pada pin pengikat adalah:
V =
=
Dan nilai rotasi pada pin pengikat adalah:

## Bentangan pelat untuk bentuk U
Gambar 9. Bentuk U hasil penekukan
T  (tebal  pelat)  1,5  mm;  R  (radius  penekukan) 10 mm; α = 180
B 1 = B 3 =30 mm; B 2 = 20 mm
Maka  nilai  jarak  atau  letak  sumbu  netral  (pada sumbu  x  jika  benda  kerja  diletakan  pada die ) adalah:
R < 2t → x =0,33.t; R=2t sampai 4t →x=0,4.t; R>4t→x=0,45.t
Maka busur tekuk yang diizinkan  (A) adalah :
A = (R + x)
=
= =3,375 mm
≈ 3mm
Hasil penekukan sesuai dengan yang diinginkan dan  untuk  tinggi  kedua  sisi  bentuk  U  dapat
disesuaikan  dengan  kebutuhannya. Punch dan die pada  alat  penekuk  bentuk  U  ini  dapat diganti  dengan  mudah  sesuai  kebutuhan. Kelebihan  pada  alat  ini  yaitu  dapat  membuat bentuk U dengan ukuran celah yang kecil dalam sekali  proses,  karena  punch  dapat  dibuat  lurus sehingga  kedua  sisi  pada  bentuk  U  tidak terhalang  oleh  bentuk  punch  seperti  pada  alat penekuk yang  ada  di  lab  fabrikasi.  Perhitungan Panjang  pelat  dibawah  ini  untuk  kedua  sisi bentuk U 30 mm.
Maka panjang pelat yang diperlukan ( 𝑙 n ) adalah: 𝑙 1 = 𝑙 3 = = =  20 mm 𝑙 2 = = =
11,5 mm Maka  panjang total (L) adalah: L = L 1 + L 2 + L 3 = 41,5 mm
Gambar 10. Gambar kerja alat penekuk pelat bentuk U
Gambar 11. Alat penekuk pelat untuk celah bentuk U
Gambar  9  menunjukkan  hasil  produk  dari  alat penekuk  pelat,  gambar  10  menunjukan  gambar kerja  alat  penekuk  pelat  bentuk  U  dan  gambar 11  menunjukkan  produk  alat  penekuk  pelat yang telah berhasil dibuat.

## Spesifikasi alat
Bahan  rangka  yang  digunakan yaitu  baja UNP  120  dengan  tegangan  geser  852  MPa. Untuk spesifikasi alat dapat dilihat pada tabel 2.
Tabel 2. Spesifikasi Alat Dimensi 1300 x 800 x 800 mm Kapasitas 5 Ton Berat 60,5 kg - Gaya Bending Maksimal F= 33.750 N = 3,375 ton
- Defleksi Pada Pin Pengikat (V) = 0,016 mm
- Rotasi Pin Pengikat ( = 0,038 rad
- Tegangan Bending pada Base ketahanan bending = 4220,4 N tegangan bending = 119,953 N/mm 2
Tegangan Baut Tegangan ijin Baut ( ) = 400 N/mm 2
- Diameter  Baut  (d)  =  3,54  mm,  maka  baut yang  digunakan  harus  lebih  besar  dari  M4 yaitu M8
- Pegas, type yang digunakan SWF 18-60 diameter kawat ( wire ) (d) = 0,0023 mm spring rate (K) = 1666,7 N/m spring index (C) = 8,7 maximum shear stress ( ) = 558 x Pa
kumparan aktif ( = 19,86 kumparan solid length (L s ) =  0,098 m force at the solid length ( ) = 253,3 N length shear stress (Pa) = 759 x Pa

## SIMPULAN
Alat  penekuk  pelat  untuk  celah  bentuk dengan diameter 20  mm  dan  panjang maksimum pelat  500  mm  telah  berhasil  dibuat. Hasil  produk  yang  digunakan  untuk  percobaan yaitu  menggunakan  ketebalan  pelat  yang maksimum  yaitu  tebal  1,5  mm  (gambar  10),
ukuran sudah sesuai dengan yang direncanakan dan  hasil  produk  pada  bagian  dalam  tidak mengalami  pengkerutan. Hydraulic  bottle  jack digunakan  sebagai  penggerak  yang  berfungsi untuk  menekan punch mempunyai  spesifikasi alat sebagai berikut:
- Dimensi rangka = (1300 x 800 x 800) mm
- Baut =  M8, M10, M12 dan M16 - Hydraulic bottle jack = 5 ton
- Berat = 60,5 kg

## DAFTAR RUJUKAN
Fikri,  H.  (2019). Perancangan  mesin  pres sistem  hidrolik  dengan  sudut  bervariasi untuk menekuk pelat .
Marsis  Wisjnu  P  &  Iswantoro.  (2007).
Perancangan mesin bending dengan memanfaatkan  sistem  dongkrak  hidrolik sederhana .  Jakarta:  Jurusan  Teknik  Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta. Permana  Dhimas Ady.  (2010). Rancang bangun mesin pres semi otomatis . Surakarta:  Jurusan  Teknik  Mesin  Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret.
Shigley,  J.E.  &  Mitchell  L.  D.  (1983).
Mechanical  engineering  design  (4th  ed.) . New York: Mc Glow – Hill, Inc.
Smith,  William  F.  (1990). Principles  of material  science  and  engineering  (2nd  ed.) . Mc. Graw Hill Publishing Company.
Suchy I. (1998). Hand book of die design (2nd ed.) . NewYork: Mc Grow-Hill, Inc.
Sularso.  (1997). Dasar  perencanaan  dan pemilihan  elemen  mesin .  Jakarta:  PT Pradnya Paramita.
Sumarno  Edy,  Hafid  Abdul,  H.  Ismu,  W.  Joko P,  &  Heru  Bambang.  (2003).  Rancang bangun mesin tekuk plat. Serpong:
Prosiding  Presentasi  Ilmiah  Teknologi Keselamatan Nuklir VII .
Suparno  Teguh.  (2016). Perancangan  mesin penekuk  plat  besi  (mesin  bending) .  Kediri:
Jurusan  Teknik  Mesin  Fakultas  Teknik
Universitas Nusantara PGRI.
Tyas  A.  W.,  Wahyu  P.  R.,  &  Bambang,  K. (2014).  Perancangan  dan  analisis  kekuatan konstruksi  mesin  tekuk  plat  hidrolik.
Mekanika , 12 (2).