rancang bangun mesin tempa sistem spring hammer untuk

POLI REKAYASA Volume 8, Nomor 2, April 2013 ISSN : 1858-3709

1

Rancang Bangun Mesin Tempa Sistem Spring Hammer Untuk

Peningkatan Kwalitas dan Produktivitas Logam Tempa Pada

Industri Kecil Pandai Besi

Design of machine Forging Hammer Spring Systems for Improving

Productivity and Quality of Metal Forging On mall Industries Blacksmiths

Adriansyah, Junaidi, Aidil Zamri

Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Padang Kampus Unand Limau Manis Padang 25163

Telp. 0751-72590 Fax. 0751-72576

ABSTRACT

Forging is a metal processing with state of deformation in the heat with a blow system. Some of the

products produced by the industry wrought blacksmith like machetes, knives, hoes, Dodos, tools, household,

agricultural, and equipment for agriculture and plantations. In general, the blacksmith business production is

very limited and do not meet all the required quality standards, it is constrained in the process of forging forging

products are still done manually with hammer blows repeatedly driven by hand.

The purpose of this research is the design of machinery forging hammer spring system that works

mechanically. With this engine the forging process becomes easier, production and product quality small

blacksmith forging industry can be improved.

From the results of the activities that have been implemented resulting machine forging hammer spring

system with a size of 1.9 x 0.9 x 0.9 (m) by using a hammer tap mechanically driven by electric motors. The

resulting machine uses 2 HP electric motor, using a flywheel as an addition to the pressure at the hammer presses

the workpiece, and the clutch as successor breaker round, and spring hammer spring as conductor of the pressure

fluctuation. So the use of the components of the flywheel and this spring's capability of forging machine in one

hit can reduce the depth of the workpiece to 2-3 mm, and the resulting number of strokes ± 200-250 blows / min.

Keywords : forging machine, spring hammer, blacksmith

PENDAHULUAN

Tempa merupakan proses pengolahan

logam dengan perubahan bentuk dalam

keadaan panas dengan sistem pukulan.

Beberapa produk tempa yang dihasilkan

oleh industri pandai besi seperti parang,

pisau, cangkul, dodos, alat-alat kebutuhan

rumah tangga, pertanian, maupun peralatan

untuk hasil pertanian dan perkebunan.

Disamping itu pada saat sekarang telah

banyak produk tempa yang dihasilkan

dengan kepresisian yang sangat tinggi yang

tidak kalah dengan proses permesinan

seperti pembuatan roda gigi, dan pembuatan

kunci-kunci komponen kendaraan,

komponen industri dan lain–lain.

Dari survey dilapangan terhadap

industri pandai besi yang ada di Sumatera

Barat, untuk menghasilkan produk tempa

umumnya mereka melakukan beberapa

proses yaitu : pelunakan bahan baku

dengan proses pembakaran pada tungku

pembakaran menggunakan bara api dari

batu bara, penempaan dengan pukulan palu

besi, pengerasan, dan finishing dengan

gerinda. Pada umumnya usaha tersebut

produksinya sangat terbatas sekali dan

belum memenuhi standard mutu yang

diminta, hal ini terkendala dalam proses

penempaan produk tempa yang masih

dilakukan secara manual dengan pukulan

palu secara berulang kali yang digerakkan

oleh tangan. Sementara permintaan dari

konsumen sangat banyak sekali, seperti

alat-alat pertanian dan perkebunan (Pacul,

garpu tanah, skop, congkrang, golok,

kampak, dodos, igreg, pisau deres, dan lain-

lain), Alat-alat perkakas tangan (Kampak,

palu, pahat kayu, obeng ), dan produk –


2

produk engineering (Band, paku keling,

roda gigi, kunci-kunci busi dan baut, dan

bakalan produk engineering lainnya).

Sehingga dengan keadaan seperti ini

produk-produk tempa dari negara tetangga

yaitu malaysia mulai masuk. Produknya

sudah banyak dipesan dan telah digunakan

oleh industri kelapa sawit baik di Riau

maupun yang ada di Sumatera barat seperti

untuk pemotong tandan sawit (dodos,

aigrek), maupun yang dipesan oleh industri

alat-alat pertanian seperti komponen mata

bajak dan lain-lain. Dengan keadaan

tersebut industri pandai besi Sumatera barat

semakin tidak berkembang.

Dari pengamatan dilapangan,

proses penempaan logam tempa dengan

sistem manual ini mempunyai beberapa

kelemahan yang membuat proses kerja

tidak efisien antara lain : 1) Proses

penempaan dengan pukulan palu dilakukan

secara berulang kali memerlukan tenaga

kerja lebih dari 1 orang, 2) kemampuan

pekerja terbatas untuk mengerakkan palu

secara berulang kali (±20 pukulan/menit)

sehingga cepat terjadi kelelahan, 3) proses

pembentukan dan pemotongan tidak dapat

dilakukan dengan kontinyu, 4) kapasitas

produk tempa yang dihasilkan sangat

terbatas (± 8 buah parang satu hari oleh

satu orang pekerja), 5) dalam satu kali

pukulan kedalaman benda yang dapat

dikurangi ±0,2 mm. Melihat kenyataan ini

diperlukan peralatan proses penempaan

produk secara mekanis.

METODOLOGI

Perancangan Mesin Tempa Sistem

Spring Hammer

Perancangan mesin tempa sistem

spring hammer meliputi, rancangan desain

mesin secara keseluruhan, rancangan

komponen, perhitungan kekuatan pegas

daun, perhitungan pully, perhitungan daya

motor, perhitungan sabuk, perhitungan

poros, perhitungan kopling, perhitungan

pasak, perhitungan kekuatan las dan analisa

roda gila.

Mesin tempa sistem spring hammer

termasuk jenis mesin tempa palu yang

sistem gerakkannya menggunakan motor

listrik dengan putaran 1400 Rpm. Mesin

tempa mempunyai ukuran 1,9 x 0,9 x 0,9

(m), dengan kondisi mesin terpasang kuat

pada pondasi, bentuk mesin seperti

Gambar 1.

Gambar 1. Mesin tempa sistem spring

hammer

Keterangan:

1 Pedal penggerak kopling

betina maju mundur

16 Tengkai

Penghubung pegas

dengan palu 2 Landasan (dies) 17 Baut pengunci

pemegang pegas

daun 3 Palu tempa (martil

pemukul)

18 Rangka

4 Peluncur 19 Landasan 5 Kopling jantan 20 Pemegang landasan

6 Tempat gesekan kopling

saling mencekam

21 Landasan dasar

7 Kopling betina 22 Poros penggerak

8 Roda gila 23 Tangkai eksentrik

9 Tangkai penghubung pedal

24 Tangkai pemegang pegas

10 Motor penggerak 25 Baut pengikat

rangka dengan pondasi

11 Pegas 26 Roda beralur

12 Pondasi 13 Sabuk

14 Baut Pemegang

Motor memutar kopling betina yang

sekaligus berfungsi sebagai puli yang akan

memutar poros penggerak spring. Kopling

yang digunakan pada mesin ini yaitu

kopling gesek, yang berfungsi sebagai

pemutus dan sekaligus pengatur putaran,

bentuk kopling seperti Gambar 2.


3

Gambar 2. Sistem kopling pengatur putaran

Kopling terdiri dari dua komponen

jantan dan betina. Kopling betina

digerakkan maju mundur oleh pedal

pengerak sedangkan kopling jantan tetap.

Pada ujung permukaan kopling jantan

mempunyai kemiringan 150 arah kedalam

dan betina 150 arah keluar, dan kedua

permukaan miring tersebut dilapisi dengan

karet gesek. Dengan adanya kemiringan ini

maka pada saat pedal ditekan kebawah,

kopling betina bergerak kekiri, maka

permukaan kedua kopling yang bersudut

150 akan saling mencekam sehingga poros

pengerak spring akan berputar, dan saat

pedal dilepas maka kopling betina bergerak

ke kanan dan putaran poros penggerak akan

terhenti sedangkan putaran kopling betina

tetap.

Diujung poros penggerak terdapat

roda yang ditengahnya beralur eksentrik,

dan dialur tersebut diletakkan tangkai

pemegang pegas yang bergerak mengikuti

alur. Palu (hammer) berada pada peluncur

yang berhubungan dengan spring melalui

tangkai penghubung. Dan pada saat alur

berada pada posisi vertikal maka pegas

akan turun bersamaan dengan palu. Palu

mempunyai berat 30 kg, pada saat turun

kecepatan palu akan bertambah besar

sehingga tenaganya untuk menghantam

kebawah juga besar, dengan adanya spring

tenaga ini akan diperbesar lagi. Dalam satu

pukulan mesin tempa sistem spring hammer

ini mampu menekan benda kerja sampai

kedalaman 3 mm, jumlah pukulan yang

dihasilkan ± 250 pukulan/menit. Palu

terpasang pada peluncur dengan sistem

bongkar pasang, sehingga dengan posisi ini

memudahkan dalam menganti palu.

Diujung sebelah kanan poros

penggerak terdapat roda gila, yang

berfungsi untuk memberikan beban penuh

agar poros tidak berhenti berputar pada saat

spring tertarik keatas, bentuk roda gila

dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Roda gila

Roda gila ini akan memberikan

bantingan yang lebih kuat terhadap palu.

Ukuran roda gila ini dengan diameter 26

cm, dan ditengahnya dengan ukuran

diameter 21 cm dibagi kedalam 3 bagian.

Rangka terdiri dari besi L dengan

ukuran 5x6 cm dengan ketebalan 3mm,

yang terpasang kokoh pada pondasi.

Disamping itu juga terpasang kokoh pada

lantai pondasi landasan tempat kedudukan

dari dies. Dies ini posisinya bongkar

pasang dan sama dengan posisi palu. Mesin

tempa sistem spring hammer ini bentuk dan

modelnya sangat sederhana, bagian-bagian

yang diperkirakan lebih awal rusak dapat

dibuat sendiri oleh pandai besi ataupun

bengkel-bengkel sederhana. Dengan

pemakaian mesin ini maka waktu tempa

banyak dihemat, dimana permukaan benda

tempa yang dihasilkan jauh lebih rata bila

dibandingkan dengan hasil pukulan tenaga

manusia. Dengan penghematan waktu

tempa berarti penambahan jumlah produk

dan penghematan pemakaian bahan bakar

atau arang.

Pembuatan Mesin Tempa Sistem Spring

Hammer

Pembuatan mesin tempa sistem spring

hammer ini dilakukan di Bengkel Mesin

Politeknik Negeri Padang. Bahan yang akan

digunakan untuk pembuatan mesin yakni

plat siku, besi silinder, spring / pegas, besi

balok, baut, pully, sabuk, pegas, dan motor

listrik. Sedangkan alat/mesin yang

digunakan untuk pembuatan prototipe

antara lain adalah mesin bubut, mesin

milling, mesin gerinda, mesin potong,


4

CNC, mesin Scrap, dan mesin bor, dan

untuk pengujian kinerja prototipe

digunakan tachometer, stop wach, jangka

sorong, dan mistar.

Evaluasi teknis

- Kapasitas Mesin

- Kedalaman penekanan

- Jumlah pukulan/menit

HASIL

Hasil Perhitungan Rancangan Mesin

Daya motor didapatkan dari hasil

perhitungan sebesar 2 KW dengan putaran

1400 RPM, dan dipilih motor 2,5 HP dari

standar motor yang ada dipasaran. Untuk

mendapatkan daya motor harus diketahui

kemampuan mesin dalam menghasilkan

tekanan untuk menipiskan ukuran benda,

sehingga semakin kuat tekanan palu tempa

maka semakin banyak berkurang ketebalan

benda.

Agar kecepatan turunnya palu

semakin cepat dan tekanan palu semakin

bertambah sangat dipengaruhi oleh

kekuatan pegas daun yang digunakan.

Lebar pegas daun adalah 50 mm, tebal 6

mm, dan jumlah 5 buah. Rangka didapatkan

dengan ukuran tinggi panjang dan lebar

adalah 169 cm x 79 cm x 79 cm dengan

menggunakan pelat siku 6 cm x 6 cm x 0,3

cm.

Gambar 3. Rangka mesin

Komponen utama yang lain yaitu poros

pemutar penggerak tempat dudukan kopling

dan roda gila dengan ukuran Ø 5 cm x 85

cm. Poros pemegang pegas daun Ø 5,9 cm

x 54,7 cm.

Gambar 4. Poros I pemutar kopling

Gambar 5. Poros II pemegang pegas daun

Begitu juga beberapa komponen lain yang

telah dihasilkan seperti sliding holder

sebagai dudukan palu, dudukan pegas daun,

palu dengan pemegangnya, penghubung

poros I dengan poros II, kopling,

Gambar 6. Sliding Holder

Gambar 7. Dududkan Pegas Daun


5

Gambar 8. Palu dengan Pemegang

Gambar 9. Penghubung Poros I dengan

Poros II

Gambar 10. Kopling

Hasil Pembuatan Prototipe Mesin

Tempa Sistem Spring hammer

Gambar 11. Rangka

Gambar 12. Poros Penggerak

Gambar 13. Roda gila dan kopling

terpasang

Gambar 14. Roda pemegang poros pegas

Gambar 15. Bagian Penekan

Evaluasi Teknis

1. Hasil evaluasi kinerja mesin tempa sistem spring hammer ini adalah diperoleh kapasitas mesin dalam menempa besi berbentuk parang secara kasar 3 buah/jam

Poros penggerak

Roda gila

Kopling

Roda pemegang poros

pegas

Pegas daun

Pegangan

peluncur

Peluncur

Pemegang

pegas

Palu tempa


6

2. Dalam satu kali penekanan kedalam benda yang tertekan ± 2-3 mm.

3. Jumlah pukulan yang dihasilkan ± 200-250 pukulan/menit dengan penekanan maksimal.

PEMBAHASAN

Dari proses perancangan dan

pembuatan mesin tempa didapatkan jumlah

pegas daun yang digunakan 5 buah, daya

mesin 2,5 HP dengan putaran 1400 RPM,

Rangka didapatkan dengan ukuran tinggi

panjang dan lebar adalah 169 cm x 79 cm x

79 cm dengan menggunakan pelat siku 6

cm x 6 cm x 0,3 cm.

Dari hasil pengujian dengan putaran

1400 RPM didapatkan jumlah pukulan palu

/ menit adalah 200-250 pukulan. Kemudian

dalam satu pukulan kali penekanan

kedalaman benda yang tertekan ± 2-3 mm.

Proses penekanan dilakukan secara

berulangkali dengan menekan pedal kopling

gesek, sehingga kopling jantan akan

menekan kopling betina, akibatnya poros 1

berputar dan sekaligus menaik turunkan

poros 2, dan palu akan melakukan

pemukulan. Proses pemukulan secara

berulangkali tergantung lamanya pedal

kopling ditekan. Besarnya tekanan dari palu

sangat dipengaruhi oleh kekuatan pegas,

jarak defleksi dari pegas dan bantingan dari

roda gila yang dipasang pada belakang

poros 1. Jarak dfleksi dari pegas tergantung

dari setelan pegas pada pemegang pegas.

SIMPULAN

1. Telah dihasilkan mesin tempa secara mekanis dengan sistem spring hammer.

Sehingga proses penenpaan menjadi

lebih cepat dan kontinyu.

2. Mesin yang dihasilkan menggunakan

kopling gesek sebagai penerus dan

penghenti putaran, dan mesin

menggunakan roda eksentrik sebagai

pemegang poros pegas, sehingga pegas

akan menggerakan turun naik palu

tempa. Semakin cepat tarikan pegas turun

naik maka akan semakin besar tekanan

yang diberikan palu tempa.

3. Kemampuan dari mesin tempa ini adalah dalam satu kali tekan dapat menekan

produk dengan kedalaman 2-3 mm, dan

dapat menghasilkan ± 200-250 pukulan

per menit.

SARAN

Dari keterbatasan yang ada pada

penelitian perlu dikemukakan beberapa

saran: kegiatan ini hanya baru berupa

rancang bangun mesin tempa sistem spring

hammer. Proses pengujian hanya baru

sebatas untuk melihat kemampuan mesin

menipiskan benda kerja dengan pukulan

palu dibandingkan dengan secara manual

dengan pemukulan palu menggunakan

gerakan tangan. Untuk lebih mendapatkan

gambaran kemampuan mesin yang

maksimal perlu dilakukan pengujian

dengan memvariasikan jarak defleksi pegas

dengan beberapa putaran mesin dan

beberapa berat roda gila pada saat

melakukan bantingan. Dari pengujian awal

yang telah dilakukan jarak defleksi pegas,

putaran dan berat roda gila sangat

mempengaruhi kecepatan palu menipiskan

benda sampai ukuran yang diinginkan.

UCAPAN TERIMA KASIH

Terima kasih kepada DP2M Dikti

yang telah mendanai kegiatan ini dalam

bentuk program Vucer dengan no. kontrak

058 A / K3.1-PG / 2008. Kemudian juga

terima kasih kepada Bapak Tim Reviwer

dan teman-teman Jurusan Teknik Mesin

Politeknik Negeri Padang yang telah

membantu dalam perbaikan dan pembuatan

serta pengujian mesin ini.

DAFTAR PUSTAKA

Amstead B.H, 1993. Teknologi Mekanik.

Penerbit Erlangga. Jakarta.

Dieter. G, 1992. Metalurgi Mekanik.

Penerbit Erlangga. Jakarta.


7

Pardede. P, 2002. Proses Mekanisasi Untuk

Industri Kecil Pandai Besi. Balai

Penelitian dan Pengembangan Industri

Medan.

Newman. G, 1990. Engineering Economic

Analysis, Third Edition, Binarupa

Aksara Engineering Press, Inc.

Sularso, MSME, dan Kiyotkat suga, 1987.

Dasar Perencanaan dan Pemilihan

Elemen Mesin. Penerbit Pradyana

paramita.

Umar Sukrisno, 1983. Bagian-bagian

Mesin dan Merencana. Penerbit

Airlangga.

Van Vlack Laurence, 1994, Ilmu dan

Teknologi Bahan, Jakarta Penerbit

Erlangga.

Junaidi. 2008. Rancang Bangun Mesin

Tempa Sistem Spring Hammer Untuk

Peningkatan Kwalitas dan Produksi

Logam Tempa Pada Industri Kecil

Pandai Besi. Laporan Program Vucer

Dikti.

rancang bangun mesin tempa sistem spring hammer untuk

Documents