## ANALISA TEGANGAN-REGANGAN STRUKTUR PEGAS DAUN AKIBAT MODIFIKASI PENEKANAN
Ismail Thamrin (1)
(1) Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya Jl. Raya Palembang – Prabumulih Km 32, Inderalaya Telp.(0711) 580272

## Ringkasan
Pegas daun merupakan salah satu sistim suspensi yang terdapat pada kendaraan yang berfungsi sebagai peredam getaran, sekaligus sebagai penopang rangka kendaraan. Akibat modifikasi penekanan (pressing), fungsi pegas daun yang menerima beban dinamis (berulang– ulang) cukup besar, akan mengalami kerusakan akibat lelah yang muncul setelah komponen tersebut menjalani fungsinya. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisa tegangan - regangan  yang terjadi pada struktur pegas daun akibat modifikasi penekanan. Dari hasil analisis tegangan, ternyata pegas daun yang sudah di-press mengalami peningkatan tegangan maksimum yang terjadi, yaitu dari 1.09361 x 108 N/m2 menjadi 1.12632 x 108 N/m2, atau terjadi penurunan kekuatan sebesar 3 %. Hal ini dapat menyebabkan kemungkinan untuk terjadinya patah pada pegas daun sesudah di-press lebih besar dibandingkan dengan sebelum di-press
Abstract
Leaf spring represent one of suspension systems found on vehicle, and functioning as vibration silencer, at the same time as vehicle construct. Effect of modification  by pressing, leaf spring function accepting a repeating dynamic load, will experience of damage effect of fatigue which emerge after the component experience its function. Intention of this research is to analysis effective stress - strain that happened at leaf spring structure effect of pressing modification. From result of stress analysis, in the leaf spring which have natural pressing, have an increasing of maximum stress, that is from 1.09361 x 108 N/m 2 become 1.12632 x 108 N/m 2 , or have  degradation of strength equal to 3 %. This matter can cause possibility to the happening of broken at leaf spring after pressed is bigger comparing to before pressed.
Keyword : Pressing, Analysis effective stress – strain

## 1 PENDAHULUAN
Pegas daun merupakan salah satu komponen otomotif yang bahan dasarnya adalah baja karbon tinggi (C > 0,5 %). Dalam fungsinya pegas daun menerima beban dinamis (yang berulang–ulang) yang cukup besar dan akan mengalami kerusakan akibat lelah yang muncul setelah komponen tersebut menjalani fungsinya Sekarang ini, banyak orang melakukan modifikasi pada pegas daun, salah satunya adalah dengan melakukan penekanan (pressing) sehingga penampang pegas daun menjadi rata. Penekanan ini dapat mengurangi fungsi pegas daun, baik sebagai komponen sistem suspensi maupun sebagai penopang kendaraan. Akibatnya terjadi fase plastisitas yaitu terjadinya vibrasi yang tinggi serta elastisitas pegas berkurang sehingga mengurangi kenyamanan dan keamanan pengendara.
Seberapa besar perubahan kekuatan dan kekerasan pada pegas daun yang dimodifikasi dengan penekanan sehingga penampangnya menjadi rata sangat menarik untuk diteliti. Untuk itu pada penelitian ini dilakukan studi perubahan kekuatan dan kekerasan pada pegas daun tersebut dengan menganalisis pengaruh yang
ditimbulkan sebelum dan sesudah dilakukan pressing serta gaya–gaya yang terjadi dan dampaknya terhadap elastisitas pegas Secara eksperimental dilakukan pengujian kekerasan dan komposisi kimia logam serta simulasinya dengan menggunakan program komputer.

## 2. KAJIAN PUSTAKA

## 2.1. Kekakuan Pegas
Salah satu penilaian terhadap pegas daun adalah dengan mengetahui tingkat kekakuannya. Tingkat kekakuan pegas daun dinyatakan  dengan besaran konstanta pegas (k) dan koefisien  gesek ( μ ). Konstanta pegas dinyatakan sebagai perbandingan antara gaya (P) dengan defleksi (f).
K= f p (1)
Sedangkan koefisien gesek merupakan besaran yang menentukan kemampuan pegas menyerap energi. Didefenisikan sebagai perbandingan antara gaya gesek (P g ) dengan gaya rata–rata (P rata-rata ).
rata rata g P P − = μ (2)
Secara analisis teoritis, konstanta pegas dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :
f x S L I E k ∑ = 32 .(3)
dimana :
k = konstanta pegas L = panjang pegas S f = faktor kekakuan
E = modulus elastisitas

## 2.2 Kekuatan Pegas
Metode untuk mengetahui kekuatan statis maupun dinamis dari pegas daun, adalah dengan melihat besar tegangan yang terjadi pada saat pegas daun dibebani. Semakin kecil tegangan yang terjadi, berarti semakin tinggi kekuatannya. Salah satu cara diantaranya adalah dengan sensor regangan ( strain gauge ) yang ditempel pada komponen tersebut. Keluaran data dari strain gauge berupa regangan, selanjutnya dikonversi kebesaran tegangan dengan menggunakan hukum Hooke.
Selain cara eksperimental seperti diatas untuk mengetahui tegangan pada pegas daun juga dapat dilakukan secara analisa teoritis. Tegangan yang terjadi pada pegas daun merupakan fungsi dari beban kerja (P) dan faktor kekakuan pegas, yang dirumuskan sebagai berikut :
x x I xtP S ∑ = 4 (4)
dimana :
x = jarak regangan yang diukur dari tumpuan t = tebal pegas daun

## 3. METODE PENELITIAN

## Persiapan Spesimen
Sesuai dengan fungsinya, pegas daun diperoleh dengan memilih baja karbon tinggi sebagai konstruksi pegas. Baja yang digunakan adalah jenis SUP 9, standar JIS 4801. Pada penelitian ini analisis hanya dilakukan pada lembaran pertama dari pegas daun.

## Pengujian Kekerasan
Sebelum melakukan pengujian kekerasan, spesimen terlebih dahulu diamplas. Setelah itu dibersihkan dan dikeringkan dengan drier. Tujuan pengamplasan adalah untuk mendapatkan permukaan yang halus dan rata sehingga memudahkan dalam pengamatan karena metode yang digunakan dalam pengujian kekerasan ini adalah metode Vickers dengan menggunakan kapasitas beban 30 kgf. Klasifikasi mesin Vickers yang dipakai dalam pengujian ini adalah sebagai berikut : Vickers Hardness Tester, Type VKH-2E.
Gambar 1. Pegas daun sebelum dilakukan pressing
Gambar 2. Pegas Daun Sesudah Dilakukan Pressing
Gambar 3. Diagonal  Bekas Penekanan pada pengujian Vickers

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan data hasil pengujian kekerasan terhadap hasil dari kedua bentuk pegas, dapat dilihat perbandingan kekerasan yang dihasilkan dari masing- masing pegas sebelum dan sesudah dilakukan penekanan. Sebelum dilakukan pengujian, terlebih dahulu pegas daun sudah dipotong sesuai dengan besar spesimen uji Vickers. Pengujian dilakukan sebanyak sepuluh kali, pada sepuluh titik yang berbeda. Dari data yang diperoleh, dapat dihitung harga kekerasan dari ketiga bentuk spesimen tersebut.
Tabel 1. Data Pengujian Vickers Spesimen satu (Tidak di press).
No. F (kgf) d1 d2 d rata- rata VHN
1
50 0,471 0,473 0,472  412,5938 2 0.472 0.474 0.473 414.3406 3 0.471 0.491 0.481 400.6725 4 0.478 0.473 0.4755 409.9951 5 0.473 0.471 0.472 416.0981 6 0.473 0.475 0.474 412.5941 7 0.472 0.475 0.4735 413.466 8 0.475 0.481 0.478 405.7177 9 0.483 0.476 0.4795 403.1833 10 0.496 0.475 0.4855 393.2795 Σ 4088.994

## VHN rata – r
− ra VHNrata
− r VHNrata Tabel 2. D VHN rata − r VHNrata
− r VHNrata VHN rat 2 8994 , 408 ( +
Tabel 3. Data
No. F kgf 1 50 2 50 3 50 4 50 5 50 6 50 7 50
8 50 9 50 10 50 Σ VHN rata-rat
− r VHNrata
− r VHNrata Gamb
No. F (kg
1 50 2 50 3 50 4 50 5 50 6 50 7 50 8 50 9 50
10 50
Σ rata spesimen 10 994 , 4088 = ata 89 , 408 = rata Data Pengujia (Tidak a – rata 10 3 , 3950 = rata 03 , 395 = rata ta-rata se
2 ) 0307 , 395 + a hasil Penguj d1
0.496 0 0.497 0 0.5 0 0.489 0 0.488 0 0.5 0 0.49 0 0.484 0 0.485 0 0.486 0
ta sesudah dil
10 0 , 3818 = rata 80 , 381 = rata ar 4. Perbandi Spesim F gf) d1
0 0.49 0 0.493
0 0.481 0 0.479 0 0.497 0 0.48 0 0.5 0 0.489 0 0.483 0 0.479 pertama adala 4 994 an Vickers Spe k dipress). spesimen 307 307 ebelum di
= 401.9651
jian Vickers S
d2 d rata rata 0.489 0.492 0.496 0.496 0.495 0.497 0.492 0.490 0.508 0.49 0.488 0.494 0.494 0.492 0.494 0.489 0.506 0.495 0.48 0.483 akukan pressi 087 087 ingan Nilai K men 1 & 3
d2 d ra ra 0.489 0.48
0.49 0.49 0.474 0.47 0.478 0.47 0.489 0.4 0.476 0.4 0.485 0.49 0.485 0.4 0.479 0.4 0.476 0.47 ah : esimen Dua dua adala ipressing Spesimen Tiga a- a VHN
25 382.261 65 376.127 75 374.616 05 385.385 8 373.864 4 379.943 2 383.039 9 387.753 55 377.647 3 397.446 3818.08 ing adalah : Kekerasan ata- ata VHN 895 386.96
915 383.81 775 406.65 785 404.95 493 381.48 478 405.80 925 382.26 487 390.94 481 400.75 775 406.65 3950.3 ah
= a 8 4 8 5 9 9 2 5 1 9 7
Hasi yang dari deng Dala pega anali dan d Dari seba 1. Dari keku keke S u = Untu peng dilak Vick dapa - Kek - Kek - Kek -.Kek 2. Keku 3. M Mod elast sekit = G N 17 89
55 76 69 52 18 49 9 55 07
Gambar 5. P il dari analis g berupa kontu material. Ana gan memberik am analisis in as sebelum da isis berupa de distribusi tega bahan yang agai berikut :
Kekuatan Ult beberapa tak uatan mengala erasan yang te 3,45 H B ( MPa uk mendapat gujian Vicker kukan konve kers kesatuan at diperoleh da kerasan bahan 401,965 kuatan Ultima
S u = 3, S u = 13 kerasan bahan 381,808 V kuatan Ultima S u = 3,4 S u = 12 Kekuatan lul sebelum di-p
y S 0 = S y 9 =
uatan luluh (S
y S 7 , 0 = 7 , 0 S y =
Modulus Ela dulus elastisit titisitas  baja  k tar 2,06 x 10 11
06 , 2 E =
E = 2 G (1 G = 1 ( 2 ) 32 , 0 1 ( 2 10 06 , 2 11 + x ,
angan-Regang
Akibat
Perbandingan Spesimen 2 sis program ur warna yang alisis dilakuka kan beban yan ni kita bisa m an sesudah dil eformasi yang angan-reganga telah dipilih,
timate (S u ) ksiran yang te ah dapat diper lah dilakukan a ) tkan nilai k s yang telah ersi satuan d n kekerasan ari tabel ekiva n sebelum di-p 5 VHN= 380,9 ate-nya adalah
45 H B
311 MPa n sesudah di-p VHN = 360,8 ate-nya adalah 45 H B 42 Mpa luh (S y ) press U S 75 , MPa 25 , 983 S y ) sesudah dip U S 75 1242 75 x S y = stisitas (E) da tas dari baja karbon tinggi 1 Kg/m 2 .
2 11 / 10 6 m N x 1 + μ ) ) 1 μ + E 10 10 8 , 7 x G =
an Struktur Pe t Modifikasi P
n Nilai Kekera & 3 merupakan  v g menunjukka an dalam kead ng sama sebe membandingka lakukan press g terjadi, disp an didapat bebe elah dilakukan roleh melalui
n.
kekerasan Bri dilakukan,  m dari satuan
Brinell. Kon alen kekerasan press : 9561 HB ≈ 380 h :
press :
8087 HB ≈ 360 h : press MPa 5 , 931 = an Modulus G diambil dari i pada umum
2 0 / m N
egas Daun Penekanan asan visualisasi an kondisi daan statis esar 100N. an kondisi sing. Hasil placement, erapa data n ternyata pengujian (5)
inell dari maka perlu kekerasan nversi ini n baja 0 HB 0 HB Geser (G) i modulus mnya yaitu
(6) (7)
Dari da analisis
1.Displac 2. Distrib L REKAYASA ata sifat meka program seba cement (a)  S (b) S Gambar 6. Di busi Teganga (a (b) Gamba A MESIN, VO anis bahan, m agai berikut : ebelum dipres esudah dipres isplacement pe an a) Sebelum dip ) ) Sesudah di ar 7. Distribusi OL. 9 No. 1 M maka didapat ss ss egas daun press ipress i tegangan
hasil 3 B d b 1 2 3 4 5 D [ 3. Distribusi R Berdasarkan dilakukan, ma berikut :
1. Dari peng terjadi pe yang sud 381,8087 2. Penurunan menyebab luluh dari 3. Dari hasi bentuk len pegas dib mampu m dengan pe 4. Pegas da tingkat terjadinya berkurang 5. Dari hasil yang sud tegangan 1.09361 x atau terjad ini dapat terjadinya lebih bes press.

## DAFTAR PU
1.]   Courtne Materia Materia Regangan (a) Seb (b) Ses Gambar 8. D 5. KESIM penelitian  d aka dapat dia gujian kekera enurunan nila dah di-press atau sebesar 5 n nilai ke bkan berkuran material. il analisis pro ngkungan yan beri gaya. Peg meredam getara egas daun yan aun yang su konsentrasi a peningk gnya faktor ke l analisis tega dah di-press maksimum x 10 8 N/m 2 me di penurunan t menyebabk a patah pada p sar dibanding
USTAKA ey, H. Thoma als, McGra-H als Science Se belum dipress
sudah dipress Distribusi rega
MPULAN dan analisis ambil kesimp asan yang tela ai kekerasan dari 401.96 5,02 %. ekerasan ter ngnya kekuat ogram, terlih ng terjadi pad gas daun seb an lebih baik g sudah dipre udah di-press tegangan  y atan rega eamanan. angan, ternyat mengalami yang terjadi enjadi 1.12632 kekuatan sebe kan kemung pegas daun ses gkan dengan as, Mechanica Hill Internatio eries, 1990
angan yang telah pulan sebagai ah dilakukan, pegas daun 651 menjadi rsebut dapat tan tarik dan hat perubahan da saat kedua belum dipress dibandingkan ss. s mempunyai yang tinggi, angan dan ta pegas daun peningkatan i, yaitu dari 2 x 10 8 N/m 2 , esar 3 %. Hal gkinan untuk sudah di-press sebelum di-
al Behavior of onal Edition,
h i , n i t n n a s n i , n n n i , l k s -
f ,
[2.]   Gere, James M. Mekanika Bahan , Erlangga,
Jakarta, 1996
[3.]  Knight, Charles.E, ”The Finite Element Method In Mechanical Design”,PWS.Kent Publishing Company, Boston, 1993.
[4.]  Kreyzig, E., 1997, ”Advance Engineering Mathematics”, Seventh edition,Canada, John Wiley & Son, Inc.
[5.]  Logan, Daryl L., A First Course in the Finite Element Method. PWS-KENT Publishing Company, Boston, 1992.
[6.]  Meriam, J.L, ”Statika Struktur”, Edisi Kedua, Erlangga, Jakarta, 1991
[7.] Shigley, Joseph E., Perencanaan Teknik Mesin, Jilid I, Erlangga, Jakarta, 1999.
[8.] Shigley, Joseph E., Perencanaan Teknik Mesin, Jilid II, Erlangga, Jakarta, 1999.
[9.]  Suga, Kiyikatsu, Sularso, Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin, Pradya Paramita, Jakarta, 1991.
[10.]  Erdman, A. G. & Sandor, G. N., 1997, ”Mechanism Design : Analysis and Syntesis”, Volume 1, New Jersey, Prentice Hall.