perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user 1 BAB I

perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Industri otomotif telah mengalami perkembangan yang sangat pesat dan
para pelaku industri otomotif terus berusaha menciptakan produk-produk yang
berkualitas. Produk-produk inilah yang nantinya akan menentukan bagaimana
penilaian pasar terhadap produsen otomotif itu sendiri, oleh karena itu, para
pelaku industri otomotif selalu melakukan pengembangan dalam menghasilkan
produk. Guna menunjang usaha tersebut dibutuhkan proses produksi yang
produktivitasnya tinggi, hasil bagus dan murah.
Resistance Spot Welding atau biasa disebut Las Titik Tahanan Listrik
merupakan salah satu jenis las yang dapat digunakan dalam proses manufaktur
otomotif yang digunakan untuk menyambung satu atau lebih plat logam. Las ini
bekerja dengan cara mengalirkan sebuah arus listrik menuju benda kerja yang
dilas melalui elektroda yang juga memberikan gaya tekan sehingga timbul panas
yang dibutuhkan pada daerah lasan (Nugget) yang terdapat tahanan listrik.
Elektroda umumnya diposisikan mengapit benda kerja baik salah satu atau
keduanya yang bergerak menuju dan memberi gaya ke benda kerja. Arus listrik
las berkisar 4 – 20 kA yang biasanya digunakan untuk pengelasan tunggal. Arus
listrik bergantung pada material yang dilas dan ketebalan benda kerja.
Kelebihan Las Titik Tahanan Listrik ini adalah tidak menggunakan logam
pengisi (Filler Metal), biaya operasional lebih efisien, efektif, akurasi dimensional
yang baik, dan handal. Las titik dapat digunakan untuk menyambung beberapa
material logam dan plat – plat dengan ketebalan berbeda secara bersama – sama
tanpa adanya deformasi yang besar. Las titik dapat berproduksi dalam skala besar
dengan jumlah pekerja yang sedikit dan dapat dioperasikan dengan mudah.
Perkembangan penelitian dalam simulasi las titik tahanan listrik terus
berkembang dari tahun ke tahun yang mana hal ini tidak terlepas dari industri
otomotif yang memiliki kecenderungan untuk menggunakan segala macam bentuk
perkembangan dari teknologi pada las jenis ini, seperti penyambungan komponen
– komponen body sheet dengan rangka (frame) dan baja karbon rendah yang
belum mengalami proses pelapisan.
commit to user
1
perpustakaan.uns.ac.id
2
digilib.uns.ac.id
Yeung dan Thornton (1999) membuat analisis dengan sebuah model
parametrik yang dikembangkan untuk memprediksi perilaku termal dari elektroda
las titik pada benda kerja dua lapis plat aluminium. Penelitian ini mempelajari
hubungan antara daya masukan (power input) dengan temperatur maksimum.
Hasil dari penelitian ini adalah ketika kondisi daya masukan penuh dan gaya tekan
elektroda maksimum maka temperatur maksimum meningkat dari 632oC menjadi
1245oC.
Penelitian yang dilakukan oleh Yeung dan Thornton (1999) tersebut
menjadi salah satu motif penelitian bagi Zhigang, et al. (2006) yaitu dengan
membuat kajian analisis numerik proses las titik tahanan listrik dengan Metode
Elemen Hingga 2 Dimensi Axisymmetric. Kajian ini untuk menganalisis perilaku
termal transien dari benda kerja dua lapis plat Stainless Steel. Penelitian ini
mengamati hubungan antara properties material, distribusi temperatur dan kondisi
batas konveksi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kondisi batas konveksi
sebesar 25 W/m2.C memberikan temperatur maksimum sebesar 2127oC pada
temperatur – temperatur yang terdistribusi. Pengembangan yang dilakukan oleh
Zhigang, et al. (2006) dari penelitian yang dilakukan oleh Yeung dan Thornton
(1999) adalah membuat kondisi yang lebih spesifik yaitu kondisi 2 Dimensi
Axisymmetric.
Analisis Elemen Hingga dari proses RSW (Resistance Spot Welding) dari
elektroda tembaga dengan benda kerja dua lapis plat mild steel yang dilakukan
oleh Thakur, et al (2010). Simulasi ini meneliti hubungan antara gaya tekan
elektroda dan arus listrik terhadap nilai tegangan von mises maksimum dan
temperatur maksimum pada formasi pembentukan nugget. Hasil penelitian
memberikan tegangan maksimum sebesar 2,81 kPa dan temperatur maksimum
1559oC. Penelitian yang dilakukan oleh Thakur, et al. (2010) memiliki kemiripan
konsep dengan yang dilakukan oleh Zhigang, et al. (2006) namun memiliki
perbedaan pada benda kerja yang dilas yaitu Stainless Steel oleh Zhigang, et al.
(2006) dan Mild Steel oleh Thakur, et al. (2010). Selain itu, Thakur, et al. (2010)
juga menganalisis nilai tegangan von mises.
Beberapa penelitian di atas ada yang menekankan dalam pengkajian formasi
nugget dalam dan membuat pemodelan
commitdengan
to userMetode Elemen Hingga 2 Dimensi
3
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
Axisymmetric. Semua pembahasan penelitian tersebut memberikan hasil yang
sangat mendetail walaupun pemodelan yang dilakukan pasti memiliki proses
yang rumit dan pemakaian jenis elemen yang terlalu kompleks seperti pada
penelitian yang dilakukan oleh Thakur, et al. (2010) yang harus menggunakan
advanced coupled field element PLANE223, CONTA172 dan TARGE169.
Elemen – elemen tersebut dapat diganti oleh elemen yang lebih sederhana yaitu
PLANE42 dan CONTAC48 yang memiliki keunggulan yaitu tidak perlu
memberikan definisi area kontak yang lebih detail antara ujung elektroda dengan
plat dan juga menggunakan kondisi 2 Dimensi Axisymmetric seperti yang
dilakukan oleh Thakur, et al. dan Zhigang, et al.
Penelitian ini akan membuat sebuah pemodelan yang dapat memberikan
hasil yang aplikatif dengan memberikan beberapa variabel berbeda seperti gaya
tekan elektroda dan tegangan dalam lima variasi nilai yang berbeda tiap
variabelnya dengan suatu kondisi batas konveksi tertentu.
1.2 Perumusan Masalah
Bagaimana membuat pemodelan las titik tahanan listrik 2-D dengan suatu
definisi bahasa program yang sesuai agar dapat mengetahui pengaruh variasi
ketebalan plat terhadap nilai tegangan Von Mises dan distribusi temperatur pada
pemodelan las titik tahanan listrik dengan benda kerja dua lapis plat Stainless
Steel Grade 316 dengan perangkat lunak ła ̜
1.3 Batasan Masalah
ê
APDL.
Agar arah penelitian lebih jelas dan tidak terlalu meluas maka ditentukan
batasan-batasan masalah sebagai berikut :
1. Masalah pada penelitian ini dibatasi pada pemodelan dengan kondisi steadystate atau tidak terpengaruh waktu.
2. Gaya tekan elektroda sebesar 2,85 kN.
3. Lima variasi ketebalan plat berkisar antara 0,6 mm hingga 1,0 mm.
4. Material yang dilas adalah Stainless Steel dengan Grade 316.
5. Kondisi batas konveksi 25 W/m2.C.
6. Temperatur lingkungan (Ambient Temperature) 25oC.
commit to user
4
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
1.4 Tujuan Penelitian
1.
Mengetahui pengaruh variasi ketebalan plat terhadap nilai tegangan Von
Mises dan distribusi temperatur pada pemodelan las titik tahanan listrik
dengan benda kerja dua lapis plat Stainless Steel Grade 316 dengan
menggunakan sebuah susunan program yang sistematis dari perangkat lunak
ła ̜
ê
APDL pada pemodelan Resistance Spot Welding 2D dalam
kondisi Steady – state atau tak terpengaruh perubahan waktu.
2.
Mengetahui pemberian tekanan dan tegangan listrik pada pemodelan
Resistance Spot Welding 2-D sehingga didapat nilai tegangan von mises
dan distribusi temperatur.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah :
Untuk mengembangkan ilmu pengetahuan, terutama dalam bidang
pemodelan Resistance Spot Welding 2-D dan perpindahan panas.
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan yang digunakan :
1.
BAB I : PENDAHULUAN
Berisi dasar – dasar dan latar belakang tugas akhir dan penyusunan skripsi.
2.
BAB II : LANDASAN TEORI
Berisi tentang tinjauan pustaka, dasar teori Resistance Spot Welding, dasar
teori tegangan von mises, distibusi temperatur pada perpindahan panas
konduksi.
3.
BAB III : PELAKSANAAN PENELITIAN
Berisi tentang alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian dan cara
penelitian.
4.
BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN
Berisi data hasil penelitian (simulasi) dan pembahasannya.
5.
BAB V : PENUTUP
Berisi kesimpulan yang diperoleh dan saran – saran bagi penelitian
selanjutnya.
6.
DAFTAR PUSTAKA
7.
LAMPIRAN
commit to user