Barometer.
Volume 5 No.
Juli 2020, 261-266
SIMULASI PROSES BENDING ARM REAR BRAKE DENGAN VARIASI KECEPATAN
PEMBEBANAN TERHADAP STRESS MATERIAL MENGGUNAKAN ANSYS
Reza Setiawan, 2Rieval Ade Putra, 3Vera Pangni Fahriani Program Studi Teknik Mesin.
Fakultas Teknik.
Universitas Singaperbangsa Karawang Program Studi Teknik Kimia.
Fakultas Teknik.
Universitas Singaperbangsa Karawang setiawan@ft.
INFO ARTIKEL
Diterima : 19 Juli 2020 Direvisi : 03 September 2020 Disetujui : 04 September 2020 Kata Kunci :
Bending.
Arm rear brake.
Kecepatan pembebanan.
Simulasi.
Stress material ABSTRAK Proses pembuatan arm rear brake atau tuas rem belakang motor masih banyak ditemukan produk yang tidak sesuai dengan standar mutu.
Kegagalan sering terjadi pada proses produksi bending 1.
Faktor kegagalan proses Bending 1 disebabkan oleh kecepatan pembebanan material yang tidak sesuai atau pressure pembebanan yang terlalu besar.
Simulasi analisis ini bertujuan untuk menentukan kecepatan pembebanan bending 1 pada arm rear brake jenis KWBA agar tidak mengalami tegangan lebih dan kerusakan material.
Metode penelitian yang digunakan adalah simulasi dengan tahapan studi literatur, studi lapangan, pembuatan desain, simulasi dan kesimpulan.
Hasil simulasi menunjukan dari variasi kecepatan pembebanan 15, 20, dan 25 m/s pada proses Bending 1 didapatkan kecepatan pembebanan yang terbaik adalah 20 m/s dengan perbandingan maximum tegangan .
material dan tampilan visual material setelah diproses.
DOI: http://dx.
org/10.
35261/barometer.
PENDAHULUAN
Arm rear brake atau tuas rem belakang yaitu suku cadang atau komponen untuk kendaraan roda dua/ sepeda motor yang berfungsi untuk menggerakan sepatu rem untuk menekan tromol rem saat pedal rem ditekan.
Arm rear brake merupakan suatu komponen yang memiliki peran penting dalam keselamatan pengendara maka dari itu dalam proses desain sampai produksi harus sesuai dengan standar yang telah ditentukan.
Bidang otomotif khususnya untuk industri manufaktur arm rear brake terus mengalami persaingan pasar lokal dan pasar internasional.
Pada proses manufaktur arm rear brake secara garis besar dibagi menjadi delapan tahap, yaitu blanking, bending 1, pierching, bending 2, restrike, spot welding, broachin, dan final chemper.
Dari berbagai proses pembuatan arm rear brake jenis KWBA masih ditemui kegagalan proses produksi diantaranya bending 1.
Faktor kegagalan bending 1 disebabkan oleh beberapa faktor dari metode pengerjaan bending 1 yang tidak sesuai dengan standar kecepatan pembebanan, nilai tekanan .
pembebanan yang tidak sesuai ketentuan, metode pengerjaan yang salah dan juga faktor dari operator sendiri yang lalai.
Nilai variabel utama kecepatan pembeban material pada saat proses bending sangatlah penting karena merupakan data yang menentukan berapa besar suatu tegangan .
material pada proses bending.
Penggunaan analisis simulasi telah banyak digunakan diberbagai aplikasi.
Simulasi menggunakan komputer mampu menghemat waktu dan biaya, terutama pada industri yang terus bergerak dengan cepat.
Penggunaan Ansys pada prediksi kelelahan crane dengan berbagai kapasitas beban contohnya.
Kapasitas variasi pembebanan yang dilakukan mulai dari 7 hingga 10 ton sehingga mampu memprediksi minimum kelelahan yang dapat terjadi .
Pada crane dilakukan juga analisis struktur menggunakan Ansys 16.
Hasil simulasi dapat menunjukan besarnya tegangan maksimum yang terjadi .
Prediksi kejadadian juga dapat dilakukan pada simulasi pembebanan ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
dinamik bodi pesawat terbang dengan Ansys.
Beban variasi yang diuji coba adalah 1.
000 kg, 4.
000 kg, 6.
000 kg dan 8.
000 kg.
Hasil simulasi ini mendapatkan informasi life cycle, equivalent alternating stress, safety factor, dan fatigue sensitivity .
Perancangan dan analisa untuk rangka-rangka seperti sepeda listrik dan mesin penyiang gulma pernah dilakukan.
Rangka sepeda listrik dibebani oleh pengguna sekitar 80 kg.
Hasil simulasi kemudian dibandingkan dengan perhitungan manual.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai tegangan maksimum yang dihasilkan melalui perhitungan manual sebesar 27,398 MPa dan hasil simulasi ansys sebesar 26,658 MPa.
Hasil ini menunjukan perbedaan yang tidak terlalu signifikan .
Sedangkan rangka mesin dianalisis kekuatan dan konstruksinya.
Beban total 467 N yang diberikan disimulasikan menghasilkan tegangan maksimum Von Misses sebesar 96,18 MPa .
Finite Element Analysis digunakan pada kondisi statis dan dinamis pada Spare Wheel Carrier yakni kendaraan dengan Analisis ini menggunakan perangkat lunak Catia untuk model dan di import ke perangkat lunak Ansys.
Analisis tegangan setara, regangan elastis setara, deformasi arah, dan beban siklik untuk beban tetap, beban hidup, dan beban kejut Perhitungan menunjukkan bahwa bagian tersebut dapat menahan gaya dari beban tetap, dengan perkiraan beban 723 siklus.
Tetapi untuk beban hidup, tegangan dan regangan akan terjadi di sekitar kekuatan luluh dan kekuatan limbang offset dan perkiraan beban siklik menurun secara signifikan menjadi 6.
358,6 siklus.
Lebih lanjut, hasil beban kejut menyatakan bahwa tegangan dan regangan melebihi kekuatan luluh dan mengurangi perkiraan beban siklik menjadi 1.
Aplikasi Ansys hingga dapat digunakan untuk menganalisis automatic mechanical coupler Light Rail Transit (LRT).
Studi kasus dilakukan pada LRT Palembang dengan hasil penelitian Simulasi fatik dari analisis pembebanan transien dengan tiga mode pembebanan dilaksanakan untuk SIMULASI PROSES BENDING ARM REAR BRAKE DENGAN VARIASI KECEPATAN PEMBEBANAN TERHADAP STRESS MATERIAL MENGGUNAKAN ANSYS memperkirakan umur kerja coupling element.
Hasil simulasi menunjukkan bahwa coupling element yang diobservasi aman terhadap beban eksepsional dan normal yang diberikan.
Selain itu, simulasi mengindikasikan bahwa komponen yang kritis berdasarkan tegangan von Mises maksimum adalah coupling link dan komponen yang kritis berdasarkan siklus umur adalah hooked plate .
II.
METODE PENELITIAN
Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah simulasi.
Simulasi dilakukan terhadap arm rare brake menggunakan Ansys 15.
0 dengan alur penelitian terlihat pada Gambar 1.
Kemudian, bahan arm rare brake yang akan dibending dengan spesifikasi ditunjukkan oleh Gambar 2 berikut.
Gambar 3 Dies 1 arm rear brake jenis KWBA Gambar 2 Blanking arm rear brake jenis KWBA Material bahan arm rare brake adalah G3131.
Material G3131 memiliki massa jenis 6.
800 kg/m3, kekuatan tegangan tarik 270 MPa, modulus YoungAos 120 Gpa, rasio PoissonAos 0,3, modulus bulk 100 Gpa dan modulus geser 46,154 Gpa.
Sedangkan punch arm dan dies yang digunakan untuk proses bending 1 arm rare brake KWBA menggunakan material SKD11.
Material SKD 11 memiliki massa jenis 7.
700 kg/m3, kekuatan tarik 450 MPa, modulus YoungAos 200 Gpa, rasio PoissonAos 0,3, modulus bulk 166,67 Gpa dan modulus geser 76,923 Gpa.
Dies yang akan digunakan pada simulasi terlihat pada Gambar 3 berikut ini.
Gambar 4 Rangkaian plat atas dan plat bawah dies Analisis tegangan .
arm rear brake jenis KWBA menggunakan 3 jenis variasi kecepatan pembebanan yang berbeda yaitu dengan kecepatan pembebanan 15, 20, dan 25 m/s menggunakan dies pada Gambar 4.
Gambar 1 Alur simulasi i.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil simulasi menggunakan Ansys 15.
Simulasi ini mengubah sifat material menjadi elastis dan plastis karena plate akan mengalami deformasi di sepanjang bidang kontak rangka dengan dies, blank holder dan punch seperti terlihat pada gambar 5 dan gambar 6.
Plat ini mempunyai ketebalan sebesar 3 mm.
Gambar 6 Modul mesh part dan dies Gambar 5 Kontak modul ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
SIMULASI PROSES BENDING ARM REAR BRAKE DENGAN VARIASI KECEPATAN PEMBEBANAN
TERHADAP STRESS MATERIAL MENGGUNAKAN ANSYS
Hasil simulasi menggunakan kecepatan pembebanan 15 m/s terlihat pada gambar 7 berikut ini.
Grafik pada Gambar 8 menunjukan hubungan antara deformasi dan waktu pembebanan pada arm rear brake jenis KWBA dengan kecepatan pembebanan 15 m/s.
Penambahan pembebanan dilakukan secara bertahap dan linear hingga proses pembentukan yang diharapkan.
Hasil simulasi didapatkan deformasi sebesar 0,27443 m dengan pembebanan selama 0,1837 .
Gambar 9 Grafik equivalent stress kecepatan pembebanan 15 m/s .
Grafik pada Gambar 9 menunjukan hubungan antara tekanan yang diberikan dan waktu pembebanan arm rear brake jenis KWBA dengan kecepatan pembebanan 15 m/s.
Penambahan tekanan dilakukan dan terdapat tiga posisi penambahan tekanan signifikan pada waktu 0,176.
0,179.
0,183 detik.
Tekanan maksimal yang terjadi pada kecepatan pembebanan ini adalah sebesar 5,5495 Gpa pada waktu 0,179 Hasil simulasi menggunakan kecepatan pembebanan 20 m/s terlihat pada Gambar 10 berikut ini.
Gambar 7 Hasil simulasi kecepatan pembebanan 15 m/s: .
tampak 3D, .
tampak bawah, .
tampak atas Hasil simulasi menggunakan kecepatan pembebanan 15 m/s didapatkan stress maksimal pada ujung kepala arm rear brake jenis KWBA karena merupakan area deformasi yang paling besar.
Gambar 8 Grafik total deformasi kecepatan pembebanan 15 m/s penambahan tekanan signifikan pada waktu 0,131 dan 0,134 s.
Tekanan maksimal yang terjadi pada kecepatan pembebanan ini adalah sebesar 5,337 Gpa pada waktu 0,179 s.
Hasil simulasi menggunakan kecepatan pembebanan 25 m/s terlihat pada Gambar 13 berikut ini.
Gambar 10 Hasil simulasi kecepatan pembebanan 20 m/s .
tampak 3D, .
tampak bawah, .
tampak atas Hasil simulasi menggunakan kecepatan pembebanan 20 m/s didapatkan stress maksimal pada ujung kepala arm rear brake jenis KWBA sama dengan kecepatan pembebanan 15 m/s karena merupakan area deformasi yang paling besar.
Gambar 11 Grafik total deformasi kecepatan pembebanan 20 m/s Grafik pada Gambar 11 menunjukan hubungan antara deformasi dan waktu pembebanan pada arm rear brake jenis KWBA dengan kecepatan pembebanan 20 m/s.
Penambahan pembebanan dilakukan secara bertahap dan linier hingga proses pembentukan yang diharapkan.
Hasil simulasi didapatkan deformasi sebesar 0,27515 m dengan pembebanan selama 0,13839 s.
Gambar 13 Hasil simulasi kecepatan pembebanan 25 m/s .
tampak 3D, .
tampak bawah, .
tampak atas Hasil simulasi menggunakan kecepatan pembebanan 25 m/s didapatkan stress maksimal pada ujung kepala arm rear brake jenis KWBA sama dengan kecepatan pembebanan 15 m/s dan 20 m/s karena merupakan area deformasi yang paling besar.
Gambar 12 Grafik equivalent stress kecepatan pembebanan 20 m/s Grafik pada Gambar 12 menunjukan hubungan antara tekanan yang diberikan dan waktu pembebanan arm rear brake jenis KWBA dengan kecepatan pembebanan 15 m/s.
Penambahan tekanan dilakukan dan terdapat dua posisi ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
Gambar 14 Grafik total deformasi kecepatan pembebanan 25 m/s SIMULASI PROSES BENDING ARM REAR BRAKE DENGAN VARIASI KECEPATAN PEMBEBANAN TERHADAP STRESS MATERIAL MENGGUNAKAN ANSYS Grafik pada Gambar 14 menunjukan hubungan antara deformasi dan waktu pembebanan pada arm rear brake jenis KWBA dengan kecepatan pembebanan 25 m/s.
Penambahan pembebanan dilakukan secara bertahap dan linear hingga proses pembentukan yang diharapkan.
Hasil simulasi didapatkan deformasi sebesar 0,27592 m dengan pembebanan selama 0,111172 s.
Gambar 15 Grafik equivalent stress kecepatan pembebanan 25 m/s Grafik pada Gambar 15 menunjukan hubungan antara tekanan yang diberikan dan waktu pembebanan arm rear brake jenis KWBA dengan kecepatan pembebanan 25 m/s.
Penambahan tekanan dilakukan dan terdapat satu posisi penambahan tekanan signifikan pada waktu 0,1045 s.
Tekanan maksimal yang terjadi pada kecepatan pembebanan ini adalah sebesar 7,12 Gpa.
Hasil simulasi menggunakan kecepatan pembebanan 15 m/s, 20 m/s dan 25 m/s dapat dijadikan dasar pengambilan keputusan pemberian kecepatan pembebanan proses bending 1 Simulasi ini memberikan gambaran prediksi proses terbaik untuk pembengkokan arm rare break sehingga didapatkan proses pembuatan produk terbaik untuk meminimalisasi kecacatan.
Prediksi menggunakan simulasi Ansys telah menjadi alat yang memberikan informasi sebelum proses sebenarnya dilakukan.
Simulasi Ansys telah menjadi proses yang dipercaya dalam beberarapa pengembangan produk yang telah dilakukan sebelumnya seperti yang telah dilakukan untuk pengembangan chassis mobil listrik .
dan simulasi beban impak pada pelek mobil .
dan pengembangan produk lainnya.
Informasi hasil simulasi telah memberikan prediksi dengan cepat dan biaya yang murah.
IV.
KESIMPULAN
Setelah melakukan semua proses simulasi proses bending 1 arm rear brake jenis KWBA dengan variasi kecepatan pembebanan terhadap strees matrial menggunakan ANSYS, maka dapat ditarik kesimpulan bahwa dengan membandingkan data maximum tegangan .
material dan perbandingan hasil simulasi secara visual maka dihasilkan pemilihan kecepatan pembebanan bending 1 arm rear brake jenis KWBA yang terbaik yaitu 20 m/s.
Kecepatan 15 m/s dari data maksimal tegangan .
material memang tidak terlalu tinggi seperti variasi kecepatan pembebanan 20 m/s, namun secara visual part masih kurang maksimal terbentuk.
Pembebanan dengan variasi kecepatan 25 m/s dari data maksimal tegangan .
lebih tinggi dari 20 m/s menyebabkan kegagalan part lebih banyak.
DAFTAR RUJUKAN
Wibawa.
Lasinta Ai Nendra.
The fatigue life prediction of gantry crane with load capacity variation using Ansys Workbench.
Teknika: Jurnal Sains dan Teknologi.
Volume 16, 2020, pp.
18 Ae 24.
Widyaningrum.
Febriolita.
Jatisukamto.
Gaguk.
Ilminnafik.
Nasrul.
Analisis Struktur Statis Provision Crane Dengan Software Ansys 16.
Journal ROTOR.
Volume 11, 2018, pp.
18 Ae 21.
Nurisa.
Andi T.
Hastuti.
Kurnia.
Syawaldi.
Dynamic Load Analysis On Aircraft Body Using Ansys Simulation 18.
Journal Renewable Energy & Mechanics (REM).
Volume 2, 2019, pp.
43 Ae 50.
Imran.
Al Ichlas.
Samhuddin.
Salimin.
Hasanuddin.
La.
Perancangan.
Analisa Dan Simulasi Rangka Sepeda Listrik Untuk Masyarakat Perkotaan.
DINAMIKA Jurnal Ilmiah Teknik Mesin.
Volume 9, 2018, pp.
52 Ae 58.
Albayan.
Bayu.
Kasda.
Analisis Rangka Penyiang Gulma Menggunakan Metoda Elemen Hingga.
Mesa Jurnal Fakultas Teknik Universitas Subang.
Volume 3, 2018, pp.
17 Ae 22.
Utomo.
Norbertus Krisna Aditya.
Anggraini.
Lydia.
Finite Element Analysis With Static And Dynamic Conditions of Spare Wheel Carrier For OH 1526 Fabricated By SAPH 440 Hot Rolled Steel.
Journal of Mechanical Engineering and Mechatronics.
Volume 4, 2019, pp.
34 Ae 44.
Syaifudin.
Achmad.
Kalista.
Betti Mawar.
Windharto.
Agus.
Analisis deformasi pada coupling element dari automatic mechanical coupler: studi kasus LRT Palembang.
Jurnal Teknik Mesin Indonesia.
Volume 14, 2019, pp.
61 Ae 66.
Hendrawan.
Muh Alfatih.
Purboputro.
Pramuko Ilmu.
Saputro.
Meda Aji.
Setiyadi.
Wayan.
Perancanganchassis Mobil Listrik Prototype AuAbabilAy Simulasi Pembebanan Statik Menggunakan Solidworks Premium 2016.
The 7th University Research Colloquium 2018.
Surakarta.
Indonesia.
Februari, 2018, pp.
Kosasih.
David Yan.
Anggono.
Willyanto.
Suprianto.
Fandi Dwiputra.
Optimasi Desain Pelek Mobil Melalui Simulasi Pengujian Impact Sesuai Standar SAE J175.
Mechanova.
Volume 4, 2015, pp.