1

ELEMEN MESIN (SAMBUNGAN)

Makna sambungan yang difahami dalam bidang pemesinan, tidak jauh berbeda dengan apa yang kita

jumpai dalam kehidupan sehari-hari, yaitu menghubungkan antara satu benda dengan lainnya.

Sebagaimana yang diketahui, manusia tidak dapat memproduksi sesuatu dalam sekali kerja. Hal

ini tidak lain karena keterbatasan manusia dalam menjalani prosesnya. Makanya benda yang

dibuat manusia umumnya terdiri dari berbagai komponen, yang dibuat melalui proses

pengerjaan dan perlakuan yang berbeda. Sehingga untuk dapat merangkainya menjadi sebuah

benda utuh, dibutuhkanlah elemen penyambung.

Menilik fungsinya, elemen penyambung sudah pasti akan ikut mengalami pembebanan saat

benda yang dirangkainya dikenai beban. Ukurannya yang lebih kecil dari elemen yang disambung

mengakibatkan beban terkonsentrasi padanya. Efek konsentrasi beban inilah yang harus diantisipasi

saat merancang sambungan, karena sudah tentu akan bersifat merusak.

Ada dua jenis sambungan yang dikenal secara umum :

1. Sambungan tetap (permanent joint).

Merupakan sambungan yang bersifat tetap, sehingga tidak dapat dilepas selamanya, kecuali

dengan merusaknya terlebih dahulu.Contohnya : sambungan paku keling (rivet joint) dan

sambungan las (welded joint).

2. Sambungan tidak tetap (semi permanent).

Merupakan sambungan yang bersifat sementara, sehingga masih dapat dibongkarpasang selagi masih

dalam kondisi normal. Contohnya : sambungan mur-baut / ulir (screwed joint) dan sambungan

pasak (keys joint).

SAMBUNGAN PAKU KELING (Rivet Joint)

Paku keling adalah batang silinder pendek dengan sebuah kepala di bagian

atas, silinder tengah sebagai badan dan bagian bawahnya yang berbentuk kerucut

terpancung sebagai ekor, seperti gambar di bawah. Konsruksi kepala (head) dan ekor (tail)

dipatenkan agar permanen dalam menahan kedudukan paku keling pada

posisinya. Badan (body) dirancang untuk kuat mengikat sambungan dan menahan beban kerja yang

diterima benda yang disambung saat berfungsi.

Gambar :

Digunakan untuk membuat sambungan permanen antara pelat-pelat, mulai dari konstruksi ringan

sampai konstruksi berat. Biasanya terbuat dari bahan baja, kuningan, alumunium atau tembaga sesuai

dengan bahan benda yang disambung. Gambar :

Bahan Paku Keling

Bahan yang biasanya digunakan untuk pemakaian ringan adalah alumunium, untuk pemakaian sedang

adalah baja klasifikasi IS : 1148 - 1957 dan IS : 1149 - 1957 untuk struktur konstruksi dengan gaya

tarik tinggi. Sedangkan untuk pemakaian berat termasuk yang kedap cairan dan gas adalah baja

klasifikasi IS : 1990 - 1962 seperti pada boiler.

Metode Pengelingan

Metode pengelingan (penyambungan paku keling) yang dilakukan pada umumnya tergantung dari

jenis pemakaian. Yakni :

a. Pemakaian ringan

b. Pemakaian sedang

Ditujukan untuk mendapatkan kekuatan sambungan. Setelah

pasangan pelat dilobangi dan paku keling dipasangkan pada

lobang, ekor paku dipanaskan dibawah suhu kritis dan ditekan

dengan pukulan palu tangan pada cetakan ekor. Sehingga

ekor tercetak seperti bentuk kepala. Gambar :

c. Pemakaian berat dan kedap air

2

Ditujukan untuk mendapatkan kekuatan dan kerapatan sambungan. Lobang kedudukan paku

keling dibuat lebih besar 1,5 mm dari ukuran diameter paku, agar saat ekor paku ditekan oleh

mesin pencetak kepala, bahan logam paku yang mulai luluh karena sebelumnya dipanaskan

sampai membara pada suhu kritis (600 - 800 oC), mengisi ruang antara tersebut. Logam luluh

yang tertekan tentu saja akan mengisi sampai ke celah-celah terkecil yang terdapat diantara kedua

pelat. Sehingga akhirnya diperoleh sambungan yang kedap fluida.

Tipe Paku Keling Berdasarkan Bentuk Kepala

Lembaga standarisasi India menetapkan ada beberapa bentuk kepala paku keling

yang dapat digunakan berdasarkan pada jenis pemakaiannya :

1. Kepala bulat/payung 5. Kepala rata terbenam 90o

2. Kepala panci. 6. Kepala rata terbenam 60o

3. Kepala jamur 7. Kepala bulat terbenam 60o

4. Kepala rata terbenam 120o 8. Kepala datar

Pemakaiannya :

Kepala bulat dan jamur digunakan untuk mengeling konstruksi mesin mulai dari pemakaian

ringan sampai berat, seperti pemakaian rumah tangga, jembatan, kereta api, bangunan

tingkat tinggi dan lain-lain.

Kepala rata terbenam digunakan untuk bangunan kedap air dengan permukaan rata,seperti

: kapal (laut / terbang).

Kepala bulat terbenam digunakan untuk bangunan-bangunan kedap dan tahan tekanan

tinggi fluida, seperti : ketel, tangki dan lain-lain.

Kepala panci digunakan untuk pemasangan dengan palu tangan.

SAMBUNGAN LAS

Mengelas adalah menyambung dua bagian logam dengan cara memanaskan sampai suhu

lebur dengan memakai bahan pengisi atau tanpa bahan pengisi. Sist em sambungan las ini

termasuk jenis sambungan tetap dimana pada konstruksi dan alat permesinan, sambungan

las ini sangat banyak digunakan.

Untuk menyambung baja bangunan kita mengenal 2 jenis las yaitu :

Las Karbid ( Las OTOGEN )

Yaitu pengelasan yang menggunakan bahan pembakar dari gas oksigen (zat asam) dan gas acetylene

(gas karbid). Dalam konstruksi baja las ini hanya untuk pekerjaan-pekerjaan ringan atau konstruksi

sekunder, seperti ; pagar besi, teralis dan sebagainya.

Las Listrik ( Las LUMER )

Yaitu pengelasan yang menggunakan energi listrik. Untuk pengelasannya diperlukan pesawat las yang

dilengkapi dengan dua buah kabel, satu kabel dihubungkan dengan penjepit benda kerja dan satu

kabel yang lain dihubungkan dengan tang penjepit batang las / elektrode las. Jika elektrode las

tersebut didekatkan pada benda kerja maka terjadi kontak yang menimbulkan panas yang dapat

melelehkan baja ,dan elektrode (batang las) tersebut juga ikut melebur ujungnya yang sekaligus

menjadi pengisi pada celah sambungan las. Karena elektrode / batang las ikut melebur maka lama-

lama habis dan harus diganti dengan elektrode yang lain. Dalam perdagangan elektrode / batang

las terdapat berbagai ukuran diameter yaitu 21/2 mm, 31/4 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, dan 7 mm.

Untuk konstruksi baja yang bersifat strukturil (memikul beban konstruksi)) maka sambungan las

tidak diijinkan menggunakan las Otogen, tetapi harus dikerjakan dengan las listrik dan harus

dikerjakan oleh tenaga kerja ahli yang profesional.

Keuntungan Sambungan Las Listrik dibanding dengan Paku keling / Baut :

a. Pertemuan baja pada sambungan dapat melumer bersama elektrode las dan menyatu dengan

lebih kokoh (lebih sempurna).

b. Konstruksi sambungan memiliki bentuk lebih rapi.

c. Konstruksi baja dengan sambungan las memiliki berat lebih ringan.

d. Dengan las berat sambungan hanya berkisar 1 – 1,5% dari berat konstruksi, sedang dengan

paku keling / baut berkisar 2,5 – 4% dari berat konstruksi.

e. Pengerjaan konstruksi relatif lebih cepat (tak perlu membuat lubanglubang pk/baut, tak perlu

memasang potongan baja siku / pelat penyambung, dan sebagainya ).

f. Luas penampang batang baja tetap utuh karena tidak dilubangi, sehingga kekuatannya utuh.

Kerugian / kelemahan sambungan las :

a. Kekuatan sambungan las sangat dipengaruhi oleh kualitas pengelasan. Jika pengelasannya baik

maka keuatan sambungan akan baik, tetapi jika pengelasannya jelek/tidak sempurna maka

kekuatan konstruksi juga tidak baik bahkan membahayakan dan dapat berakibat fatal. Salah

satu sambungan las cacat lambat laun akan merembet rusaknya sambungan yang lain dan

akhirnya bangunan dapat runtuh yang menyebabkan kerugian materi yang tidak sedikit bahkan

juga korban jiwa. Oleh karena itu untuk konstruksi bangunan berat seperti jembatan jalan raya

/ kereta api di Indonesia tidak diijinkan menggunakan sambungan las.

b. Konstruksi sambungan tak dapat dibongkar-pasang.

3

Jenis sambungan Las

Terdapat lima jenis sambungan yang biasa digunakan untuk menyatukan dua bagian benda logam,

seperti dapat dilihat dalam berikut:

Gambar jenis sambungan yang biasa digunakan dalam proses pengelasan

a). Sambungan tumpu (butt joint); kedua bagian benda yang akan disambung diletakkan pada bidang

datar yang sama dan disambung pada kedua ujungnya;

b). Sambungan sudut (corner joint); kedua bagian benda yang akan disambung membentuk sudut

siku-siku dan disambung pada ujung sudut tersebut;

c). Sambungan tumpang (lap joint); bagian benda yang akan disambung saling menumpang

(overlapping) satu sama lainnya;

d). Sambungan T (tee joint); satu bagian diletakkan tegak lurus pada bagian yang lain dan

membentuk huruf T yang terbalik;

e). Sambungan tekuk (edge joint); sisi-sisi yang ditekuk dari ke dua bagian yang akan disambung

sejajar, dan sambungan dibuat pada kedua ujung bagian tekukan yang sejajar tersebut.

Jenis las-an

Setiap jenis sambungan yang disebutkan di atas dapat dibuat dengan pengelasan. Proses

penyambungan yang lain dapat juga digunakan, tetapi pengelasan merupakan metode penyambungan

yang paling universal. Berdasarkan geometrinya, las-an dapat dikelompokkan sebagai berikut :

a). Las-an jalur (fillet weld); digunakan untuk mengisi tepi pelat pada sambungan sudut,

sambungan tumpang, dan sambungan T dalam gambar berikut, logam pengisi digunakan

untuk menyambung sisi melintang bagian yang membentuk segitiga siku-siku;

Gambar Beberapa bentuk las-an jalur

b). Las-an alur (groove welds); ujung bagian yang akan disambung dibuat alur dalam bentuk

persegi, serong (bevel), V, U, dan J pada sisi tunggal atau ganda, seperti dapat dilihat dalam

gambar di bawah, pengisi digunakan untuk mengisi sambungan, yang biasanya dilakukan dengan

pengelasan busur dan pengelasan gas;

c). Las-an sumbat dan las-an slot (plug and slot welds); digunakan untuk menyambung

pelat datar seperti dapat dilihat dalam gambar di bawah, dengan membuat satu lubang

atau lebih atau slot pada bagian pelat yang diletakkan paling atas, dan kemudian

mengisi lubang tersebut dengan logam pengisi sehingga kedua bagian pelat melumer

menjadi satu;

Gambar (a) Las-an sumbat dan (b) las-an slot

d). Las-an titik dan las-an kampuh (spot and seam welds); digunakan untuk sambungan

tumpang seperti dapat dilihat dalam gambar di bawah. Las-an titik adalah manik las yang kecil

antara permukaan lembaran atau pelat. Las-an titik diperoleh dari hasil pengelasan resistansi listrik.

Las-an kampuh hampir sama dengan las-an titik, tetapi las-an kampuh lebih kontinu dibandingkan

dengan las-an titik.

Gambar (a) Las-an titik dan (b) las-an kampuh

4

e). Las-an lekuk dan las-an rata (flange and surfacing welds); Las-an lekuk dibuat pada ujung

dua atau lebih bagian yang akan disambung, biasanya merupakan lembaran logam atau pelat tipis,

paling sedikit satu bagian ditekuk. Las-an datar tidak digunakan untuk menyambung bagian benda,

tetapi merupakan lapisan penyakang (ganjal) logam pada permukaan bagian dasar.

Gambar (a) Las-an lekuk dan (b) las-an rata

Ciri-ciri Penyambungan Pengelasan Lebur

Pada umumnya sambungan las diawali dengan meleburnya di daerah sekitar pengelasan. Seperti

ditunjukkan dalam gambar, sambungan las yang di dalamnya telah ditambahkan logam pengisi terdiri

dari beberapa daerah (zone) :

(1) daerah lebur (fusion zone),

(2) daerah antarmuka las (weld interface zone),

(3) daerah pengaruh panas (heat effective zone, HAZ),

(4) daerah logam dasar tanpa pengaruh panas (uneffective base metal zone).

Daerah lebur; terdiri dari campuran antara logam pengisi dengan logam dasar yang telah melebur

secara keseluruhan. Daerah ini memiliki derajat homogenitas yang paling tinggi diantara daerah-

daerah lainnya. Struktur yang dihasilkan pada daerah ini berbentuk butir kolumnar yang kasar seperti

ditunjukkan dalam gambar.

Gambar Penampang melintang penyambungan pengelasan lebur

Daerah antarmuka las; merupakan daerah sempit berbentuk pita (band) yang memisahkan antara

daerah lebur dengan Haz . Daerah ini terdiri dari logam dasar yang melebur secara keseluruhan atau

sebagian, yang segera menjadi padat kembali sebelum terjadi proses pencampuran.

HAZ (Heat Affected Zone); logam pada daerah ini mendapat pengaruh panas dengan suhu di

bawah titik lebur, tetapi cukup tinggi untuk merubah mikrostruktur logam padat. Komposisi kimia pada

HAZ sama dengan logam dasar, tetapi akibat panas yang dialami telah merubah mikrostrukturnya,

sehingga sifat mekaniknya mengalami perubahan pula dan pada umumnya merupakan pengaruh yang

negatif karena pada daerah ini sering terjadi kerusakan (mudah patah/retak).

Daerah logam dasar tanpa pengaruh panas; daerah ini tidak menagalami perubahan metalurgi,

tetapi karena dikelilingi oleh Haz maka daerah ini memiliki tegangan sisa yang besar akibat adanya

penyusutan dalam daerah lebur, sehingga mengurangi kekuatannya. Untuk menghilangkan tegangan

sisa tersebut biasa dilakukan perlakuan panas (heat treatment) yaitu memanaskan kembali daerah las-

an tersebut hingga temperatur tertentu, kemudian temperatur dipertahankan dalam beberapa waktu

tertentu, selanjutnya didinginkan secara perlahan.

SAMBUNGAN ULIR (SCREW JOINED)

Pengertian

Sambungan ulir adalah sambungan yang menggunakan kontruksi ulir untuk mengikat dua atau lebih

komponen permesinan. Sambungan Ulir merupakan jenis dari sambungan semi permanent (dapat

dibongkar pasang). Sambungan ulir terdiri dari 2 (dua) bagian, yakni Baut (Inggris=Bolt, yakni yang

memiliki ulir di bagian luar) dan Mur (Inggris = Nut , yakni yang memiliki ulir di bagian dalam).

Fungsi Sambungan Ulir

Dilihat dari kontruksi yang memiliki ulir (yang dapat di bongkar pasang) sambungan ulir memiliki fungsi

teknis utama, yaitu:

5

Digunakanu untuk bagian mesin yang memerlukan sambungan dan pelepasan tanpa

merusak bagian mesin.

Untuk memegang dan penyesuaian dalam perakitan atau perawatan.

Keuntungan dan Kerugaian Sambungan Ulir

Ditinjau dari sisi teknik sambungan ulir memiliki keuntungan dan kerugian sebagai

berikut;

Keuntungan Sambungan Ulir

1. Mempunyai reliabilitas (kehandalan) tinggi dalam operasi.

2. Sesuai untuk perakitan dan pelepasan komponen.

3. Suatu lingkup yang luas dari sambungan baut diperlukan untuk beberapa kondisi operasi.

4. Lebih murah untuk diproduksi dan lebih efisien.

Kerugian Sambungan Ulir

1. Konsentrasi tegangan yang pada bagian ulir yg tidak mampu menahan berbagai kondisi beban

Tipe Umum Penyambungan Ulir

Bentuk Kepala Sekrup/Baut

Tegangan yang terjadi pada Baut/Sekrup

Tegangan yg terjadi akibat beban statis

Tegangan dalam akibat gaya pengencangan.

Tegangan akibat gaya luar.

Kombinasi gaya (1) dan (2).

Tegangan internal akibat gaya pengencangan

Tegangan tarik disebabkan pelonggaran baut.

Tegangan geser puntir akibat tahan gesek selama pengencangan.

Tegangan geser pada ulir.

Tegangan tekan pada ulir.

Tegangan tekuk, jika permukaan dibawah kepala baut/screw tidak dalam

posisi sempurna thd sumbu baut.

6

KOMPENEN SAMBUNGAN