## ANALISIS CONNECTING ROD SEPEDA MOTOR 150 CC MENGGUNAKAN MATERIAL BAJA AISI 1045
Leo Van Gunawan 1) , Muhamad Ghozali 2) , Yusup Nur Rohmat 3) , Sunaryo 4) , Nota Ali Sukarno 5)
1), 2), 3) Program Studi Teknik Mesin, Politeknik Negeri Indramayu
4) Program Studi Teknik Mesin, Universitas Sains Al-Qur’an
5) Program Studi Teknik Mesin, Universitas Perwira Purbalingga Email : leovangunawan@polindra.ac.id 1) , muhamadghozali@polindra.ac.id 2) , yusupnurrohmat@polindra.ac.id 3) sunaryo@unsiq.ac.id 4) , notaalisukarno@unperba.ac.id 5)

## ABSTRAK
Sepeda motor dengan kapasitas 150 cc sering digunakan untuk balapan di Indonesia. Tekanan tinggi dan berulang yang diterima piston selama kompresi menimbulkan beban fatigue pada connecting rod . Pada beberapa kasus, connecting rod dapat terjadi buckling (bengkok) atau fracture (patah) pada bagian kritisnya akibat tidak kuat menahan beban fatigue dari piston. Untuk mengantisipasi terjadinya buckling dan fracture maka  diperlukan  pemilihan  material  yang  kuat  untuk  menahan  beban  fatigue  pada connecting  rod .  Jenis material yang dapat digunakan untuk  perancangan connecting rod adalah Baja AISI 1045. Baja AISI 1045 merupakan jenis baja yang dapat digunakan untuk pembuatan komponen mesin kendaraan seperti roda gigi, poros dan connecting rod . Untuk mengetahui besarnya deformasi dan tegangan maksimum pada connecting rod menggunakan  baja  AISI  1045  diperlukan  simulasi  melalui Finite  Element  Methode  (FEM) dengan Solidworks .  Hasil  analisis  simulasi  menunjukan  tegangan  maksimum  yang  didapatkan  sebesar  1,996x10 1 N/mm 2 (MPa). Tegangan maksimum tersebut belum melampaui batas yield strength material Baja AISI 1045. Deformasi  maksimum  di  dapatkan  sebesar  1,489x10 -2 mm  sehingga  perubahan  bentuk  yang  terjadi  masih sangat kecil. Besarnya Factor of Safety  (FoS) didapatkan 26.5 ini menunjukan bahwa perancangan connecting rod menggunakan material Baja AISI 1045 aman untuk digunakan.
Kata Kunci : Connecting Rod, FEM, Baja AISI 1045, FoS.

## ABSTRACT
Motorcycles with a capacity of 150 cc are often used for racing in Indonesia. The high and repetitive pressure that the piston receives during compression creates a fatigue load on the connecting rod. It some cases, connecting rod can be buckling or fracture at critical part because it is not strong to endure fatigue load from piston. To anticipate occurrence of buckling and fracture, it is necessary to choose a strong material to endure fatigue load in connecting rod. The type of material that can used for design of connecting rod is AISI 1045 Steel. AISI 1045 Steel is a type of steel that can be used to manufacture vehicle engine component such as gears, shafts and connecting rods. To find out the amount of deformation and maximum stresses on the  connecting  rod  using  AISI  1045  Steel  needed  simulation  with  Finite  Element  Methode  (FEM)  in Solidworks.  The  results  of  simulation  analysis  show  that  the  maximum  stress  is  1,996x10 1 N/mm 2 (MPa) . Maximum  stress  does  not  exceed  the  yield  strength  limit  of  AISI  1045  Steel.  Maximum  deformation  get  a 1,489x10 -2 mm so the deformed shape in the connecting rod is very small. Factor of Safety (FoS) get a 26,5 this indicate if design of connecting rod with AISI 1045 Steel is safe to use.
Keywords: Connecting Rod, FEM, AISI 1045 Steel, FoS.

## 1. PENDAHULUAN
Pada kendaraan bermotor connecting rod berfungsi  menghubungkan  gerak  translasi piston  menuju crankshaft untuk  diubah menjadi gerak rotasi. Connecting rod merupakan  komponen  penting  dari  mesin pembakaran dalam yang berfungsi memindahkan  tekanan  dari  piston  ke  poros engkol (Seralatan dkk, 2020). Proses pembakaran  yang  terjadi  di  dalam  silinder akan  menghasilkan  tekanan  gas  pembakaran yang  sangat  tinggi  (Ramadhan  dkk,  2021). Tekanan  tinggi  dan  berulang  yang  diterima oleh  piston  akan  menyebabkan  beban fatigue pada connecting  rod .  Pada  beberapa  kasus, buckling (bengkok)  juga  dapat  terjadi  pada connecting rod akibat menerima beban fatigue (Pani dkk, 2019) . Patah pada bagian kritis juga dapat  terjadi  pada  sambungan  terendah  di bantalan connecting rod (Chao, 2019).
Supaya connecting  rod dapat  menahan beban fatigue maka diperlukan pemilihan jenis material  yang  kuat.  Baja  merupakan  material yang  biasa  digunakan  untuk  konstruksi connecting  rod karena  kekuatan,  daya  tahan dan biayanya yang rendah (Gopal dkk, 2017). Salah  satu  jenis  baja  yang  dapat  digunakan dalam  pembuatan  konstruksi connecting  rod adalah  Baja  AISI  1045.  Berikut  adalah komposisi kimia dari Baja AISI 1045 :
Tabel 1. Komposisi Kimia Baja AISI 1045 (Abidin & Rama, 2015) Komposisi Kimia Kadar (%) Carbon (C) 0,420-0,50% Iron (Fe) 98,51-98,98% Manganese (Mn) 0,60-0,90% Phosphorous (P) ≤0,040% Sulfur (S) ≤0,050% Untuk  mengantisipasi  terjadinya fracture
pada connecting  rod diperlukan  simulasi  dan pengujian  menggunakan software .  Salah  satu software yang dapat digunakan untuk simulasi dan pengujian connecting rod adalah Solidworks.  Solidworks  banyak  digunakan  di perusahaan  untuk  memprediksi  kekuatan  dan tampilan  suatu  produk  (Abidin  &  Rama, 2015).  Simulasi  dan  pengujian  dilakukan
untuk  mengetahui  distribusi  tegangan  dan deformasi yang terjadi pada connecting rod .
Perhitungan  distribusi  tegangan  pada benda  yang  mempunyai  bentuk  tidak  teratur ( elemen isoparametrik ) seperti connecting rod akan sulit diselesaikan menggunakan pendekatan  matematis,  sehingga  diperlukan Finite  Element  Methode ( FEM )  untuk menyelesaikannya. Hal ini berdasarkan penelitian  yang  telah  dilakukan  Satish  dkk (2019)  yang  melakukan  simulasi  dan  analisis pengembangan beberapa jenis material aluminium alloy pada connecting rod melalui pendekatan Finite  Element  Method  (FEM) menggunakan ANSYS. Buddi & Rana (2021) juga  melakukan  simulasi  pengembangan material connecting  rod sepeda  motor  TVS Apache  150  cc  menggunakan  komposit Al7068  dan 𝑆𝑖 3 𝑁 4 .  Penelitian  tersebut menggunakan  material  aluminium  untuk membuat  rancangan connecting  rod dengan tujuan  supaya  lebih  ringan  ketika  digunakan. Namun penggunaan aluminium juga mengurangi  nilai safety  of  factors dan ketahanan  terhadap  tegangan  yang  terjadi. Sehingga diperlukan material yang kuat untuk menahan tegangan dan memiliki nilai safety of factor yang  tinggi  untuk perancangan connecting rod.
Berdasarkan  tinjauan  pustaka  tersebut, tujuan  simulasi  yang  dilakukan  adalah  untuk menganalisis distribusi tegangan dan deformasi  pada connecting  rod sepeda  motor 150 cc menggunakan material Baja AISI 1045 dengan  Solidworks.  Data  hasil  simulasi  ini dapat bermanfaat sebagai masukan atau saran dalam  pemilihan  material  untuk  perancangan connecting rod sepeda motor 150 cc.

## 2. METODE
Penelitian  ini  menganalisis  distribusi tegangan  dan  deformasi  yang  terjadi  pada connecting  rod sepeda  motor  150  cc menggunakan  material  Baja  AISI  1045 Cold Drawn .  Adapun  langkah-langkah  dalam penelitian  yang  dilakukan  adalah  sebagai berikut :
2.1 Proses Scan
Gambar 1. Proses scanning connecting rod Porses scanning geometri  dan  ukuran connecting rod dilakukan menggunakan mesin 3D  Scan  VX  Elements-Metrascanblack. Proses scanning dilakukan  secara  kontinu sampai semua bagian diperoleh data geometri dan  ukurannya.  Selama  proses scanning connecting rod tidak boleh dipindahkan.
Gambar 2. Hasil proses scanning

## 2.2 Proses Konversi
Hasil geometri dan ukuran connecting rod yang diperoleh dari mesin 3D Scan kemudian dilakukan  proses  konversi  ke  dalam software Solidworks 2021. Geometri dan ukuran  yang dihasilkan  dari  3D  Scan  merupakan surface bukan  solid,  maka  perlu setup ulang  dan penyempurnaan agar dapat  dilakukan analisis menggunakan Solidexpress.
Gambar 3. Hasil konversi ke Solidworks
Setelah  selesai  proses  konversi  data, tahapan selanjutnya yaitu perancangan struktur model  dan  kondisi  batas  pembebanan.  Batas pembebanan  dilakukan  dengan  merujuk  data spesifikasi mesin Suzuki 150 cc. Tabel 2. Spesifikasi mesin Suzuki 150 cc (Shanmugasundar dkk, 2020) Komponen Keterangan Kapasitasi mesin 149,5 cc Daya maksimum 10.29 kW @8500 rpm Torsi maksimum 13.4 Nm @6000 rpm Rasio kompresi 9.35 : 1

## 2.3 Pengujian dan Analisis
Setelah  dilakukan  proses  perancangan struktur  model  dan  batas  pembebanan  maka tahap  selanjutnya  dilakukan  pengujian  dan analisis connecting  rod sesuai  dengan  alur penelitian di bawah ini :
Gambar 4. Flowchart alur penelitian

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Data Rancangan Connecting Rod
Sebelum connecting rod dilakukan pengujian  dan  analisis,  terlebih  dahulu dimasukan propertiesnya ke dalam Solidworks.  Kemudian connecting  rod akan diberikan  tekanan  kompresi  yang  bekerja sebesar  15,46  MPa  /  2242,28  Psi  untuk dilakukan  pengujian.  Tekanan  kompresi tersebut  sesuai  dengan  perhitungan  untuk sepeda motor Suzuki 150 cc (Shanmugasundar dkk, 2020).
Tabel 3. Informasi Mesh Komponen Keterangan Mesh type Solid mesh Mesher used Standard mesh Automatic transtition Off Include mesh auto loops Off Jacobian point 16 point Element size 2,35024 mm Tolerance 0,117512 mm Mesh quality High Total nodes 18713 Total elements 10684 Maximum aspect ratio 16,475 % element-aspect ratio<3 86 % element-aspect ratio>10 0,674 % of distorted element 0 Time to complete mesh 00:00:03

## 3.2 Analisis Tegangan (Stress)
Gambar 6. Hasil analisis tegangan Analisis  tegangan  pada connecting  rod menggunakan  model Von  Mises  Stress .  Hasil analisis pengujian tegangan didapatkan tegangan  minimal  3,070x10 -3 N/mm 2 (MPa) dan  tegangan  maksimal  sebesar  1,996x10 1 N/mm 2 (MPa).  Tegangan  maksimal  tersebut belum melampaui batas yield strength material
Baja  AISI  1045  yaitu  5,3x10 2 N/mm 2 (MPa). Berdasarkan hasil tersebut diperkirakan connecting  rod masih  kuat  untuk  menahan tegangan maksimal yang terjadi.

## 3.3 Analisis Deformasi (Displacement)
Gambar 7. Hasil analisis deformasi Analisis  deformasi  ( displacement )  pada connecting  rod menggunakan  tipe URES  : Resultant Displacement . Hasil analisis deformasi  di  dapatkan  minimal  0  mm  dan maksimal  1,489x10 -2 mm.  Hasil  tersebut memberikan gambaran bahwa deformasi yang terjadi  sangat  kecil,  sehingga  kemungkinan terjadinya  perubahan  bentuk  pada connecting rod juga sangat kecil.

## 3.4 Analisis Faktor Keamanan
Gambar 8. Hasil analisis Factor of Safety Hal  yang  harus  dipertimbangkan  dalam perancangan  suatu  mesin  adalah Factor  of Safety (FoS) (Latief & Anggraeni, 2019). FoS digunakan untuk mengevaluasi agar perancangan elemen mesin seperti connecting rod terjamin  keamanannya.  Hasil  analisis Factor of Safety yang didapatkan adalah 26,5. Hasil tersebut menunjukan bahwa perancangan connecting  rod menggunakan material  Baja  AISI  1045  aman  untuk digunakan.

## 4. PENUTUP

## 4.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisis pengujian maka material  Baja  AISI  1045  aman  untuk digunakan pada connecting rod sepeda motor 150 cc.

## 4.2. Saran
Pada saat pengambilan data geometri dan ukuran  menggunakan  mesin  3D  Scan  lebih baik connecting rod tidak ditaruh pada support melainkan  digantung  menggunakan  tali  / benang  agar  mudah  dalam  proses  scan  dan penyempurnaan dengan Solidworks.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
Abidin,  Z.  &  Rama,  B.  R.  (2015).  Analisa Distribusi Tegangan dan Defleksi Connecting  Rod  Sepeda  Motor  100  cc Menggunakan  Metode  Elemen  Hingga. Jurnal Rekayasa Mesin, 15(1), 30-39.
Buddi,  T.  &  Rana,  R.  S.  (2021).  Fabrication and  Finite  Element  Analysis  of  Two Wheeler Connecting Rod Using Reinforced Aluminium Matrix Composites  Al7068 and 𝑆𝑖 3 𝑁 4 . Elsevier Proceedings  :  Materials  Today,  2471- 2477.
Chao,  J.  (2019).  Fretting  Fatigue  Induced
Failure  of  a  Connecting  Rod. Elsevier Journal  :  Engineering  Failure  Analysis, 96, 186-201.
Gopal,  G.,  Kumar,  L.  S.,  Reddy,  V.  B.,  Rao, M.  U.  M.,  Srinivasulu,  G.  (2017).
Analysis  of  Piston,  Connecting  Rod  and Crank Shaft Assembly.
Elsevier Proceedings : Materials Today.
Latief,  A.  E.  &  Anggraeni,  N.  D.  (2019).
Optimasi Dimensi Connecting Rod Al2024  dan  Tulangan  Baja  4340  Pada Kawasaki  Ninja  150  R  Menggunakan
ANSYS. Jurnal Rekayasa Hijau, 3(1), 17-
28.
Pani, A. R., Patel, R. K., Ghosh, G. K. (2019). Buckling Analysis and Material Selection of Connecting Rod to Avoid Hydro-Lock Failure. Elsevier Proceedings : Materials Today.
Ramadhan, H., Nugroho, S., Tauviqirrahman,
M.  (2021).  Analisis  Kegagalan  Pada Komponen Connecting Rod Mobil Kapasitas  1300  cc. Jurnal  Teknik  Mesin, 9(3), 375-380.
Sathish, T., Kumar, S. D., Karthick, S. (2019).
Modelling  and  Analysis  of  Different Connecting Rod Material  Through Finite Element  Route. Elsevier  Proceedings  : Materials Today.
Seralatan,  S.,  Mitnala,  S.  V.,  Reddy,  S.  K., Venkat,  I.  G.,  Reddy,  D.  R.  T.,  Hariram, V.  Premkumar,  T.  M.  (2020).  Stress Analysis  of  the  Connecting  Rod  of Compression  Ignition  Engine. Elsevier Proceedings : Materials Today.
Shanmugasundar,  G.,  Dharanidharan,  M.,
Vishwa,  D.,  Kumar,  A.  P.  S.  (2020). Design, Analysis and Topology Optimization of Connecting Rod. Elsevier Proceedings : Materials Today.