## PENGUJIAN MESIN PRESS MEKANIK SEMI OTOMATIS DENGAN PENGGERAK MOTOR LISTRIK 0.5 HP
Ahmad Yunus Nasution * , Muhamad Nur Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta
* Email: ahmadjunusa@gmail.com

## ABSTRAK
Mesin press dituntut  agar  menghasilkan  produk  yang  baik  dapat  membentuk  sesuai  yang direncanakan, dimana daya  yang dihasilkan motor dimanfaatkan untuk penekanan dari gaya rotasi menjadi translasi, karna dalam proses penekanan akan terjadi proses deformasi plastis. Dengan  menggunakan  material  pengujian  mesin press mekanik  yang  digunakan  adalah  plat tembaga,  alumunium,  kuningan  ketebalan  0.5  mm, mild  steel 0.2  % carbon ketebalan  0.3 mm. Dalam pengujian mesin press ini Menggunakan konstruksi blanking dies , dengan ukuran diameter produk blank adalah 22 mm, material  yang digunakan pada dies dan punch adalah Bohler K110 atau dalam AISI dengan nama D2. Clearance dan diameter punch pada proses blanking didapat  sebesar 20 −0.96 +0.98 mm, clearance jarak  sisi  tepi  dan clearance antar  produk blank adalah a = 0.815 mm sebagai jarak minimal sisi tepi dibulatkan menjadi 2 mm, b = 0.8 mm,  besaran  didapat  dari  tabel.  Digenapkan  juga  menjadi  2  mm.  gaya  potong  yang  terjadi sebesar  6207.6    N,  gaya stripper didapat  310.38    N,  maka  gaya  total  yang  ditimbulkan sebesar  0.66465    Ton. Punch dan dies tanpa  perlakuan  panas  akan  mengalami  kerusakan dikarenakan  beban  yang  diterima  punch  dan  dies  terus  menerus,  kerusakan  tersebut mengakibatkan timbulnya cacat pada produk blank. Gaya potong terbesar diperoleh material kuningan sebesar 0.76 Tonf.
Kata kunci : Blanking dies , press dies , sheet metal , mesin press , cold work

## 1. PENDAHULUAN
Mesin press dituntut agar menghasilkan  produk  yang  baik  dapat membentuk  sesuai  yang  direncanakan, dimana  daya  yang  dihasilkan  motor dimanfaatkan  untuk  penekanan  dari  gaya rotasi menjadi translasi, karna dalam proses penekanan  akan  terjadi  proses  deformasi plastis  pada  media  uji  coba,  dimana dibutuhkan  penekanan  yang  cukup  kuat untuk  membentuk blanking pada  material uji  coba.  Dalam  penelitian  ini  saya  akan melakukan  pengujian  kemampuan  mesin press semi  otomatis  untuk  hasil blanking yang  bagus,  dimana  daya  yang  dihasilkan motor  mampu  melubang  material  uji  coba dengan bahan Sheet Metal . Dan kemampuan dies dalam proses blanking .

## 2. LANDASAN TEORI
Pada dasarnya proses pembentukan atau stamping mengunakan  teknik  tumbukan yaitu  dengan  menekan  /  menumbuk  suatu material  ( blank material ) pada suatu  mesin menjadi  bentuk  yang  diinginkan.  Yang dimana  mesin press adalah  mesin  yang dipakai  untuk  memproduksi  barang-barang sheet  metal menggunakan  satu  atau beberapa press  dies dengan  meletakkan sheet  metal atau blank  material diantara upper dies dan lower dies . Mesin press dan sistem  mekanismenya  akan  menggerakkan slide  (ram) yang  diteruskan  ke press  dies dan mendorong sheet metal sehingga dapat memotong (cutting) serta  membentuk (forming) sheet  metal tersebut  sesuai dengan  fungsi press  dies yang  digunakan. Ketelitian dari produk yang dihasilkan akan sangat  tergantung  pada  kualitas  dari press dies dan sheet  metal ,  tetapi  kecepatan
produksi  tergantung  pada  kecepatan  turun- naik  dari slide  (ram) mesin press atau sering  disebut  SPM  ( stroke  per  minute ). Jenis-jenis  mesin press yang  digunakan pada industri dapat diklasifikasikan berdasarkan  jenis  tenaga  penggerak  dari slide , yaitu mesin press mekanik (mechanical  press) ,  mesin press hidrolik (hydraulic press) dan mesin press pneumatic .  Antara  mesin  press  hidrolik (hydraulic press) dan mesin press pneumatic umumnya  mempunyai  bagian- bagian  yang  sama,  yang    membedakan hanya  jenis  fluida  nya  dan  kapasitas maksimal  tekanan. Press  dies adalah peralatan  produksi  atau  cetakan  yang berfungsi  untuk  memotong  ( cutting )  dan membentuk ( forming )  material sheet metal atau blank material , berbagai pipa dan baja pejal sehingga hasil akhirnya menjadi suatu produk  yang  disebut sheet  metal  product . Proses  pemotongan  dan  pembentukan tersebut  dilakukan  dengan  menggunakan mesin press sehingga  dapat  dihasilkan produk sheet  metal dengan  jumlah  yang besar dan kualitas yang konsisten.
Pemotongan ( cutting ) adalah proses memisahkan steel  metal atau  material lainnya  sehingga  bentuk  yang  baru  tetap rata.  Proses  pemotongan  pada sheet  metal mempunyai  banyak  tujuan,  sesuai  dengan fungsi  dari  proses  pemotongan  tersebut yang spesifik, maka istilah pemotongannya juga  berbeda-beda  agar  tidak  terjadi  salah pengertian.  Istilah  dari  berbagai  proses pemotongan tersebut adalah:

## a. Proses Blanking
Proses  pemotongan sheet  metal untuk mendapatkan  hasil  potongan  ( blank ),  sisa potongan akan terbuang sebagai scrap atau dinamakan scrap skeleton .
Gambar 1. Produk proses Blanking [5]
b. Konstruksi Punch dan Die pada Proses Blanking
Secara  umum  fungsi punch dan die proses blanking sama dengan proses cutting atau trimming , walaupun tujuannya berbeda.  Karena  itu  konstruksi  dari punch dan die proses blanking juga  sedikit berbeda  dan  mempunyai  hal-hal  yang spesifik. Pada proses blanking yang dipakai adalah scrap -nya atau blank -nya.
Gambar 2. Drop-thru blanking die [6]

## 1. 3. METODOLOGI PENELITIAN
Dalam penelitian ini dilakukan langkah- langkah  seperti  pada  gambar  3.1.  Diagram Alir berikut.
Mencari literatur tentang desain dies mesin press mekanik semi otomatis Pembuatan dies Disain Perhitungan, Pemiihan bahan dies Pengujian eksperimental dies Dies berfungsi? Tidak Kesimpulan Ya Selesai Dengan Mesin CNC Milling Dilakukan di mesin press Mulai Perlakuan Panas Punch dan Dies Gambar 3 Diagram Alir Desain Pengujian Mesin Press 2. 3. 4. ANALISA DAN PEMBAHASAN a. Pemilihan Bahan
Logam Ferro ialah logam yang komposisinya  terdiri  dari  logam  besi  (Fe) sebagai  unsur  utamanya  dan  merupakan
salah  satu  jenis  bahan  teknik  yang  paling banyak  digunakan  karena  mudah  dibentuk serta  mudah  diperbaiki  sifat  mekaniknya sesuai dengan kebutuhan.
Gambar 4. Diagram Fe3C [6]
Diagram fasa Fe-Fe3C menampilkan hubungan antara temperatur dan kandungan karbon (%C) selama pemanasan lambat.
Gambar 5. Persyaratan sifat mekanik dari baja karbon sesuai dengan fungsinya [7]
Dilihat  dari  gambar  untuk  membuat  press dies  masuk  ke  dalam  baja  karbon  tinggi yang  biasa  digunakan  untuk  aplikasi  baja perkakas.
Tabel 1. Cold work tool steel [8]
Dari  penjelasan  di  atas  maka  disimpulkan bahwa  penggunaan  material press  dies adalah SKD 11 dan S45C sebagai standar.

## b. Karakteristik bahan SKD 11
Baja  perkakas  pengerjaan  dingin  ( cold- work  tool  steel )  diwakili  oleh  JIS  SKD  11 atau  dalam  AISI  dengan  nama  D2, merupakan  baja  cold-working  kualitas  atas dengan hardenability yang tinggi, ketahanan aus yang baik, stabilitas dimensi, kekuatan  tekan  yang  tinggi,  dan  termasuk material  yang  tangguh. Punch dan dies menerima  beban  dinamis  bolak  balik  yaitu gaya tekan dan gaya tarik yang menyebabkan  gaya  geser,  maka  dari  itu disini  dihitung  apakah  bahan  SKD  11 mampu menahan gaya tersebut.
Tegangan geser yang timbul pada punch adalah  18.11  N/mm 2 ,  maka  bahan  SKD  11 sangat  aman  untuk  digunakan.  Tegangan geser  yang  timbul  pada dies adalah  19.75 N/mm 2 ,  maka  bahan  SKD  11  sangat  aman untuk  digunakan.  Tegangan  geser  yang timbul  pada upper  plate 1.36  N/mm 2 dan lower  plate adalah  0.51  N/mm 2 ,  maka bahan S45C sangat aman untuk digunakan.
c. Perhitungan Perhitungan clearance dan diameter
punch pada proses blanking ∅ 𝑑𝑖𝑒𝑠 − (2 𝑥 𝑐𝑙𝑒𝑎𝑟𝑎𝑛𝑐𝑒) 1) Diketahui : Diameter dies = 21 +0.02 mm
Tebal plat
= 0.5 mm
% Clearance  sheet metal = 4 % Jadi,  Diameter punch -nya  adalah 20 −0.96 +0.98 mm.
Perhitungan clearance jarak sisi tepi dan clearance antar blanking part Jika tebal material lebih dari 0.6 mm, untuk menghitung  jarak  sisi  tepi  dugunakan rumus sebagai berikut: a = t + (0.015 x D) 2) Maka, a = 0.815 mm jarak minimal sisi tepi, dibulatkan menjadi 2 mm. b  =  0.8  mm  jarak  minimal  antar  produk blank, besaran didapat dari tabel. Digenapkan juga menjadi 2 mm.
Perhitungan Cutting Force
Diketahui, Diameter produk blanking = 21 mm Sheet metal jenis mild steel 0.2 % carbon dengan tebal 0.3 mm Shear resistance = 32 kgf/mm 2 → 313.8 N/mm 2
Stripper force = 5 % Service factor = 1 Menghitung  besarnya  gaya  potong  ( cutting force ) dari proses pemotongan.
𝐹𝑡𝑝 = (𝐿 𝑥 𝑡 𝑥 𝜎𝐵)
3)
Maka Ftp didapat sebesar 6207.6 N
Menghitung besarnya gaya stripper
( stripper force )
𝐹𝑠𝑡 = 5 % 𝑥 𝐹𝑡𝑝) 4) Maka Fst didapat 310.38 N

## Kapasitas mesin press atau gaya total
𝐹 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 =   (𝐹𝑡𝑝 + 𝐹𝑠𝑡) 𝑥 𝑆 5)
Maka  F  total  didapat  0.66465  digenapkan menjadi 0.7 Tonf
Menentukan gaya pegas stripper
Besarnya gaya stripper telah didapat 310.38 N, dalam perencanaan digunakan dua buah jadi  masing-masing  pegas  mendapatkan gaya sebesar.
𝐹 𝑝𝑒𝑔𝑎𝑠 = 𝐹𝑠𝑡 𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑝𝑒𝑔𝑎𝑠 6)

## Menghitung defleksi pegas stripper
Pemakaian  standar  pegas  JIS  B  5012  CSF dengan working cycles 40 %.
Rumus defleksi stripper
𝑆𝑝 = 𝐹𝑝 .  𝑆𝑛 𝐹𝑛 7)
Panjang pegas terpasang 𝐿𝑝 = 𝑙𝑜 − 𝑆𝑝 𝐿𝑝 = 34.9 𝑚𝑚
Perhitungan panjang dan lebar dies
Dalam  perancangan  ini  jumlah  keliling potong dari proses blanking dengan keliling lingkaran 𝑘 = 𝜋. 𝑑 = 66 𝑚𝑚 . Keliling produk  adalah  66  mm  =  2.6  in,  dari  tabel diatas    maka  tebal  dies  adalah  ¼  in  =  0.25 in = 6.35 mm.
Jadi, minimal tebal dies adalah 6.35 mm. Perhitungan panjang dan lebar dies Jarak kritis
𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑘𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠 (𝑠) = ( 1.5 − 2 )𝑥 𝑡𝑒𝑏𝑎𝑙 𝑑𝑖𝑒𝑠 (𝑚𝑚) Lebar dies
𝑙𝑒𝑏𝑎𝑟 𝑑𝑖𝑒𝑠 = 𝑠 + 𝑙𝑒𝑏𝑎𝑟 𝑠ℎ𝑒𝑒𝑡 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙 Panjang dies
𝑝𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑒𝑠 = 𝑠 + 𝑝𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔 𝑠ℎ𝑒𝑒𝑡 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙
Jadi,
Tebal dies minimal adalah 36.7 mm
Panjang dies minimal adalah 112.7 mm Tebal dies minimal 6.35
Perhitungan panjang punch Dalam perhitungan panjang punch digunakan sampel punch  yang paling kritis (diameter terkecil).
𝐿 𝑚𝑎𝑘𝑠 =   √ 𝜋 2 .𝐸 .𝐼 𝐹𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 8)
Dengan  pertimbangan  diatas  dan factor safety , maka diambil panjang punch sebesar 50 mm aman digunakan.

## d. Desain Press Dies
Dari  pemilihan  konstruksi  dan  perhitungan desain  didapat  maka  dilanjutkan  proses penggambaran.

## Gambar upper plate
Berfungsi  sebagai  bantalan  penyangga punch , retainer punch, stipper plate , dan as spring .  Dengan  kedua  permukaan  dibuat sejajar.
Gambar 6. Upper plate
Gambar retainer punch Retainer punch berfungsi sebagai penyangga punch.
Gambar 7. Retainer punch
Gambar punch Punch befungsi  untuk  memotong sheet metal pada proses blanking .
Gambar 8. Punch
Gambar stripper plate Stripper plate berfungsi untuk menjepit dan melepaskan sheet metal agar tidak menempel pada punch .
Gambar 9. Stripper plate
Gambar poros spring Poros spring sebagai penyangga spring.
Gambar 10. Poros spring
Gambar spring Spring yang dipakai adalah tipe CSF warna kuning berdiameter 10 mm dengan panjang 50 mm, dengan standar JIS B 5012.
Gambar 11. S pring
Gambar dies Dies sebagai  cetakan  produk  dalam pengujian  kali  ini  direncakan  berbentuk koin.
Gambar 12. Dies
Gambar lower plate
Lower plate sebagai penyangga dari dies .
Gambar 13. Lower plate
Gambar width guide Width guide atau biasa disebut jig berfungsi sebagai penyearah jalannya sheet metal .
Gambar 14. Width guide

## e. Pengujian Mesin Press Mekanik
Pengujian mesin press mekanik dengan plat baja  tebal  0.3  mm  dan  plat  alumunium, tembagia,  kuningan  tebal  0.5.  dengan panjang masing-masing plat 150 mm.
Gambar 15. Produk blank
Gambar 16. Scrap
Pengujian Pada Plat Baja ( Mild Steel )
Plat baja tebal 0.3 mm dengan panjang plat 150  mm.  Dari  perhitungan clearance dan pengujian  pada  mesin press mekanik didapatkan hasil sebagai berikut.
Gambar 17. Blank of mild steel
Gambar 18. Scrap of mild steel

## Pengujian pada Plat Alumunium
Plat  alumunium  tebal  0.5  mm  dengan panjang  plat  150  mm.  Dari  perhitungan clearance dan  pengujian  pada  mesin press mekanik didapatkan hasil sebagai berikut.
Gambar 19. Blank alumunium
Gambar 20. Scrap alumunium

## Pengujian Pada Plat Tembaga
Plat tembaga tebal 0.5 mm dengan panjang plat 15 cm. Dari perhitungan clearance dan pengujian  pada  mesin press mekanik didapatkan hasil sebagai berikut.
Gambar 21. Blank kuningan
Gambar 22. Scrap kuningan
Grafik Pengujian Mesin Press Mekanik
Berdasarkan  kekuatan  geser  dari  masing- masing material sheet metal dan perhitungan  pada  saat  proses blanking , didapat  gaya  yang  dibutuhkan  oleh press dies adalah 0.24 Tonf untuk plat alumunium, 0.62 Tonf untuk  plat tembaga, 0.66  Tonf  untuk  plat  baja,  dan  0.761  Tonf untuk  plat  kuningan.  Data  yang  diperoleh dibuat dalam grafik sebagai berikut.
Gambar 23. Grafik pengujian mesin press Maka kapasitas mesin press yang dibutuhkan adalah 1 Tonf.
f. Kondisi Punch dan Dies setelah
Pengujian
Punch dan dies tanpa perlakuan panas akan mengakibatkan  cepat  rusaknya  bagian dimana  terkena  beban  terus  menerus  dan berdampak cacatnya produk seperti gambar dibawah ini.
Gambar 24. Punch tanpa perlakuan panas
Gambar 25. Dies tanpa perlakuan panas
Gambar 26. Cacat pada produk blank
Gambar 4.41. Cacat pada scrap

## 5. KESIMPULAN
Dari  hasil  pengujian  yang  dilakukan press  dies  pada  mesin  press  didapat beberapa  kesimpulan  sebagai  berikut: Bahan punch dan dies sangat  kuat, tegangan  geser  yang  terjadi  pada  proses blanking masih  dibawah  tegangan  geser dari  bahan dies dan punch. Bahan upper plate dan lower plate sangat kuat, tegangan geser  yang  terjadi  pada  proses blanking masih  dibawah  tegangan  geser  dari  bahan upper  plate dan lower  plate . Diameter punch -nya  adalah 20 −0.96 +0.98 mm , a  =  0.815 mm  jarak  minimal  sisi  tepi,  dibulatkan menjadi  2  mm,  b  =  0.8  mm  jarak  minimal antar  produk blank, besaran  didapat  dari tabel.  Digenapkan  juga  menjadi  2  mm, Besarnya  gaya-gaya  yang  didapat Ftp didapat  sebesar  6207.6  N Besarnya  gaya stripper ( stripper force ) Fst didapat 310.38 N , Kapasitas  mesin  press  atau  gaya  total Ftotal  didapat  0.66465  Tonf , Gaya  pegas stripper Masing-masing pegas mendapatkan  gaya  sebesar 155.19 𝑁 ,
Tebal dies minimal  adalah  36.7  mm, Panjang dies minimal  adalah  112.7  mm, Tebal dies minimal  6.35. Panjang punch sebesar 50 mm aman digunakan. Baut yang digunakan  adalah  M8  untuk  pengikat retainer  punch. Punch dan dies tanpa perlakuan panas akan mengalami kerusakan dikarenakan  beban  yang  diterima  punch dan  dies  terus  menerus,  kerusakan  tersebut mengakibatkan timbulnya cacat pada produk  blank. Gaya  potong  yang  terbesar pertama  adalah  material  kuningan,  kedua adalah  baja,  ketiga  adalah  tembaga,  dan terakhir adalah alumunium.
alumuni
um; 0,24
tembaga ; 0,62 baja; 0,66 kuningan ; 0,76 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 ketebalan sheet metal baja 0.3 mm, alumunium, tembaga dan kuningan 0.5 mm kap asi tas te kan an ( To n f ) grafik pengujian mesin press

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Daniel B. Dallas, Tool & Manufacturing Engineers Handbook, Third Edition .
[2]  Prabowo,  S,  A.,  2009, EasyTo  Use Solidwork, Penerbit Andi Publisher.
[3]  Robert  L.  Mott,  P.E.  University  Of Dayton, Elemen-elemen  Mesin  Dalam Perancangan Mekanis, Buku 1.
[4] R.S. Khurmi, J.K. Gupta 1982, A Text
Book Of Machine Design .
[5] Theryo R. S, 2009,” Teknologi Press Dies”, Yogyakarta Kanisius.
[6]  Christian  Ardinto,  Wijang  Wisnu Raharjo,  Eko  Surojo,  Perancangan Progressive Dies Komponen Ring M7, Teknik  Mesin,  Universitas  Sebelas Maret, 11:37-40.
[7]  Muhammad  Akhlis  Rizza,  Analisa Proses Blanking Dengan Simple Press Tool , Teknik  Mesin  ,Politeknik  Negeri
Malang, 5:85-90.
[8] Soeleman, Jumadi, Perancangan
Compound Dies Untuk Proses Blanking Dan Piercing  Cylinder  Head Gasket Tipe  TVS-N54,  Teknik  Mesin ,Universitas  Muhammadiyah  Jakarta,
1:23-30.
[9]  Thomas  Djunaedi,  Dadi  Cahyadi, Darmanto,  Analisa  Perhitungan  Gaya- Gaya Mekanis Pada Pembuatan Komponen  Otomotif Braket  Upper Arm , Teknik Mesin ,Universitas Muhammadiyah Jakarta, 8:33-38.
[10] Chriz Gekkostate, Perhitungan Matematis,
http://dokumen.tips/documents/perhit ungan-matematis.html, 2015.
[11]  Jiangyou  Longhai  Special  Steel, Steel Grades Carbon
Steel S45C, http://www.steelgr.com/Steel-
Grades/Carbon-Steel/s45c.html, 2013.
[12]  Misumi  India, Characteristics  Of Punching  Tools ,  https://in.misumi- ec.com/contents/tech/press/2.html.
[13] Sumarman, Material Proses Teknologi, http://klikdesignku.blogspot.com/201 1/01/sample-design.html, 2011.