## ANALISIS TEGANGAN ALAT UJI BENDING PIPA SKALA LABORATORIUM MENGGUNAKAN FINITE ELEMENT ANALYSIS
Angga Bahri Pratama 1) , Islahuddin 1
1 Program Studi Teknik Mesin, Universitas Dharma Andalas, Jalan Sawahan No.103 Kota Padang email: angga.bp46@gmail.com
1 Program Studi Teknik Mesin, Universitas Dharma Andalas, Jalan Sawahan No.103 Kota Padang email: islahuddin@unidha.ac.id
Proses pengerolan yang banyak digunakan di industri skala kecil seperti bengkel, workshop dan lain- lain masih dilakukan secara manual. Pembuatan mesin bending pipa dengan proses ini memerlukan perencanaan yang tepat dengan cara mengetahui terlebih dahulu tegangan yang bekerja pada pipa agar  tidak  melebihi  tegangan  maksimumnya.  Tegangan  maksimum  dalam  perencanaan  dan pembuatan mesin merupakan suatu dasar yang sangat penting untuk diketahui. Tujuan penelitian ini adalah  untuk  mendapatkan  hasil  simulasi  tegangan  yang  terjadi  pada  alat  bending  pipa  skala laboratorium yang mengalami pembebanan menggunakan perangkat lunak Solidworks 2020. Proses simulasi dilakukan dengan variasi pembebanan 700 N, 500 N dan 100 N. Proses Simulasi dilakukan dengan beberapa langkah pengerjaan, yaitu menginputkan data material baik material roller maupun material pipa yang akan dilakukan pengerolan. Data material yang diinputkan dapat berupa modulus elastisitas,  poissons’ratio,  yield  strength  dan  lain-lain.  Langkah  selanjutnya  diinputkan  pemodelan roller  bending  dengan  solidworks,  setelah  itu  dilakukan  simulasi  metode  elemen  hingga  (finite element  analysis)  menggunakan  software  Solidworks  2020.  Selanjutnya  dari  proses  simulasi  telah dilakukan diperoleh tegangan bending maksimum sebesar 265,1 MPa, sedangkan static displacement maksimum sebesar 2,161 e1 mm.

## Keywords: Tegangan bending maksimum, regangan maksimum, defleksi maksimum,  alat bending
pipa, modulus elastisitas

## PENDAHULUAN
Perkembangan  industri  manufaktur yang  sangat  tinggi  menuntut  adanya perubahan  dalam  penggunaan  alat  bantu pengoperasian mesin industri yang semula menggunakan  alat  bantu  manusia  berubah secara  bertahap  bekerja  secara  otomatis. Perubahan tersebut terlihat dengan gencarnya  sosialisasi  penerapan  industri 4.0  yang  akan  mendorong  peningkatan investasi  oleh  perusahaan  yang  terkait dengan  penggunaan  teknologi  pendukung seperti Internet of Things (IoT). Selain itu, salah  satu  dampaknya  adalah  terhadap industri  kecil  seperti  bengkel  yang membuat  pagar,  teralis,  kursi,  meja  dan lain-lain.  Pembuatan  beberapa  produk rumahan  tersebut  sebagian  besar  masih menggunakan alat pengerolan yang sederhana dan bekerja secara manual. Alat ini biasanya hanya membutuhkan dua buah roller yang dirangkai sedemikian rupa dan pemberian gaya penekanan bersumber dari
manusia.  Cara  kerja  alat  bending  seperti ini  memiliki  kelemahan  dari  segi  waktu, tenaga dan kualitas produk yang dihasilkan.  Produk  yang  akan  dibuat  akan tergantung  dari  kekuatan  manusia  yang mengoperasikan alat tersebut. Produk yang terbuat  dari  material  yang  mempunyai kekuatan  yang  tinggi  akan  memerlukan tenaga yang besar pula untuk membengkokkan  material  sesuai  dengan bentuk  yang  diiinginkan.  Terkait  dengan itu memungkinkan dilakukan pengembangan sebuah alat yang lebih baik dengan  mekanisme  pembebanan  yang berasal dari motor listrik.
Dalam  merancang  dan  membuat  alat yang gaya tekan pengerolannya bersumber dari  sebuah  motor  listrik,  pertama  kali akan  ditentukan  nilai-nilai  tegangan  yang terjadi pada komponen alat yang berpengaruh  terhadap  pembebanan.  Nilai tegangan ini akan berguna untuk mengetahui  apakah  pemilihan  bahan  dan penentuan  ukuran  atau  dimensi  pada
modifikasi  mesin  pengerol  pelat  ini  aman untuk digunakan.
Menurut  Ary  Fadila  dkk  [1],  analisis simulasi  elemen  hingga  digunakan  dalam merancang  chassis  untuk  mengetahui kekuatan  chassis  pada  mobil  Mesin  USU pada  saat  driver  berada  di  dalamnya. Penelitian ini dilakukan untuk  mengetahui hasil  simulasi  chassis  pada  mobil  Mesin USU  I  dan  mobil  Mesin  USU  II  saat mengalami
pembebanan.
Setelah melakukan  simulasi  dengan  beban  700  N terhadap  chassis  Mesin  USU  I  didapat defleksi  maksimum  =  0,96  mm,  defleksi ground  clearence  =  0,6415  mm,  tegangan maksimum  =  22,563  Mpa,  regangan maksimum  =  11,65e-5  mm/mm.  Dengan beban 700 N terhadap chassis Mesin USU II didapat defleksi maksimum = 3,29 mm, defleksi  ground  clearence  =  2,236  mm, tegangan  maksimum  =  53,217  Mpa, regangan maksimum = 26,71e-5 mm/mm.
Penelitian Rusnadi dkk [2],
menjelaskan  tentang  perancangan  mesin bending  pipa  SC45  berdiameter  satu  inch. Gaya  pembebanan  pada  pipa  diperoleh sebesar  2298,06  N,  sementara  gaya  yang dibutuhkan  tiap  roller  penggerak  adalah sebesar 8502,62 N.
Hal  yang  sama  juga  diteliti  oleh Muhammad  Awwaluddin  dkk  [3],  dimana simulasi  dilakukan  dengan  memberikan beban statik dengan lima kondisi pembebanan  operasional  yang  berbeda. Setelah proses analisis dilakukan diperoleh tegangan  on  Misses  maksimum  yang masih  di  bawah  yeld  strength  dan  juga didapatkan total deformasinya.
Penelitian  Yusuf  Eko  Nurcahyo  dkk [4],  dari  hasil  penelitian  didapatkan  mesin roll bending portable dengan spesifikasi dimensi; 350 x 250 x 560 mm;  penggerak utama  yaitu  mesin  bubut  dengan  bantuan cross joint;
mekanisme  penekan  :  tuas  ulir  linier; sistem transmisi : gear box reducer 1:60, 2 buah gear sprocket rs 40 (36:36), rantai rs 40.
Menurut  Hadi  Sutanto  [5],  melakukan penelitian  untuk  menghitung  tegangan
lentur dan tegangan kontak pada gigi roda miring  dari  sistem  transmisi  kendaraan roda  empat.  Pemodelan  dilakukan  dengan metode  elemen  hingga  menggunakan ANSYS. Hasil yang diperoleh menunjukkkan  bahwa  besar    tegangan hasil    perhitungan    analitik    dan    numerik memiliki    bentuk    yang    cenderung    sama dan  deviasi  atau  perbedaan  yang  kecil.

## METODE PENELITIAN
Kegiatan    penelitian    ini    dilakukan dengan  metode    sebagai    berikut: Persiapan    atau  studi    yaitu    dilakukan dengan    membaca  literatur    berkaitan dengan    metode    yang  digunakan. Kemudian    identifikasi    atau  pengukuran rangka  yaitu  dengan  mengukur  struktur alat  uji  bending  yang    sudah    ada, kemudian    dibuat    geometri  modelnya. Langkah    selanjutnya    analisis  dengan FEA    yaitu    dilakukan    dengan  software ansys  dan  prosesnya  sesuai  pada  gambar 3.  Data  hasil  FEA  kemudian  di evaluasi untuk  kemudian dilakukan analisis [3].

## Material yang digunakan
Material yang digunakan dalam penelitian ini tersiri dari material roller dan material  pipa  yang  akan  dibending. Material  roller  terbuat  dari  AISI  1035 Steel dan pipa yang dibending terbuat dari pipa  galvanis  Zinc  AC43A.  Dimensi  pipa ditentukan  dengan  panjang  1  m,  diameter dalam  22  mm  dan  diameter  luar  2  mm. karakteristik  sifat  mekanik  roller  adalah sebagai berikut.
Modulus elastititas : 1223652 kgf/cm 2 Poisson’s ratio        : 0,3 Modulus geser       : 785176,7 kgf/cm 2
Kekuatan tarik       : 8786,79 kgf/cm 2
Yield strength        : 5623,5 kgf/cm 2
Sedangkan karakteristik sifat mekanik pipa diberikan datanya sebagai berikut. Modulus elastititas : 87182,05 kgf/cm 2 Poisson’s ratio        : 0,3 Density                   : 0,0066 kg/cm 3
Kekuatan tarik       : 3650,56 kgf/cm 2
Modulus elastititas : 1223652 kgf/cm 2

## Poisson’s ratio        : 0,3
Modulus geser       : 785176,7 kgf/cm 2
Kekuatan tarik       : 8786,79 kgf/cm 2
Yield strength        : 5623,5 kgf/cm 2
Secara  umum  metodologi  penelitian  yang dilakukan dalam penelitianini dapat diilustrasikan  dalam  bentuk  flowchart berikut.
Gambar 1. Flowchart penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pembebanan  dilakukan  dengan  tiga pembebanan  yang  berbeda  yaitu  100  N, 500 N dan 700 N.
Kondisi  pembebanan  pertama  pipa mengalami pembebanan 700 N.
Gambar 2.  Tumpuan roller dan
pembebanan 700 N
Dari  pembebanan  diatas  diperoleh  hasil simulasi  equivalent  Von  Misses  stress sebesar 2,651 e8 Pa.
Kemudian  diperoleh static  displacement sebesar 2,161  e1 mm seperti pada gambar
3. Gambar 3. Hasil static displacement pembebanan 700 N Kondisi pembebanan kedua dengan pembebanan 500 N.
Gambar 4. Tumpuan roller dan pembebanan 500 N Dari  pembebanan  diatas  diperoleh  hasil simulasi  equivalent  Von  Misses  stress sebesar 1,893 e8 Pa.
Kemudian  diperoleh static  displacement sebesar 2,161  e1 mm seperti pada gambar 5.

## Gambar 5. Hasil static displacement
pembebanan 500 N Kondisi pembebanan ketiga pipa mengalami pembebanan 100 N.
Gambar 6. Tumpuan roller dan pembebanan 100 N
Kemudian  diperoleh static  displacement sebesar 2,161  e1 mm seperti  pada gambar 7.
Gambar 7. Hasil static displacement pembebanan 100 N
Dari  proses  simulasi  yang  telah  dilakukan dengan variasi pembebanan 700 N, 500 N dan  100  N  terlihat  bahwa  kecenderungan pipa  mengalami  perubahan  bentuk  yang pada  akhirnya  nanti  akan  menuju  tingkat kelengkungan  yang diinginkan. Dari kondisi  pembenanan  yang  diberikan  yang juga  menunjukkkan  bahwa  tegangan  yang dihasilkan  masih  berada  dibawah  yield
strength  dari  material  roller  sehingga masih aman untuk digunakan.

## SIMPULAN
Dari  hasil  analisis  yang  dilakukan dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Struktur  roller  yang  digunakan masih memenuhi kriteria keamanan dalam  simulasi  pembebanan  yang telah diberikan.
2. Tegangan  yang  bekerja  dalam simulasi  yang  dilakukan  untuk jenis  pipa  yang  materialnya  pipa galvanis  masih  berada  dalam  batas aman.  Hal  ini  kedepannya  bisa dilakukan untuk variasi pipa dengan  yield  strength  yang  lebih tinggi. . UCAPAN TERIMAKASIH Penulis  mengucapkan  terima  kasih kepada Lembaga Penelitian dan Pengabdian Masyarakat
Universitas
Dharma  Andalas  yang  telah  mendanai penelitian  ini  dalam  program  Hibah Penelitian  dan  Pengabdian  Masyarakat Unidha  dengan  nomor  kontrak:  073/SK- LPPM/VIII/2020.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  F.,  Ary,  Syam,  B.,  2013.  Analisis Simulasi  Struktur  Chassis  Mobil  Mesin Usu  Berbahan  Besi  Struktur  Terhadap Beban Statik Dengan Menggunakan
Perangkat  Lunak  Ansys  14.5.  Jurnal  e- Dinamis. vol. 6. no.2. pp.70-79.
[2]  Rusnadi  dkk.  Perancangan  Mesin Bending untuk Pipa Berdiameter Satu Inch Menggunakan  Metode  Roll  Bending. Jurnal  Teknik:  TEKNIKA.  vol.  7.  no.1. pp.49-56.
[3]  Awwaluddin,  M.  dkk.  Analisis Tegangan  Statik  dan  Dinamik  Pada Perancangan  dan  Pengembangan  Struktur Bodi Monorail Produksi
MBW
Menggunakan  Finite  Element  Analysis (ANSYS).  2013.  Seminar  Universitas Indonesia.
[4] Nurcahyo, Y.E., Ellianto, M.S.D. 2018. Rancang  Bangun  Mesin  Roll  Bending Portable.  Teknika:  Engineering  and  Sains Jurnal. Vol.2. no.2. pp.109-114.
[5]  Sutanto,  H.  Analisis  Tegangan  Roda Gigi  Miring  pada    Transmisi  Kendaraan Roda  Empat  berdasarkan  AGMA  dan ANSYS.  2017.  Media  Teknika  Jurnal Teknologi. Vol.12. no.1. pp.17-25.