ABDUL MUCHLIS

Paku keling / rivet adalah salah satu metode penyambungan yang

sederhana. sambungan keling umumnya diterapkan pada

jembatan, bangunan, ketel, tangki, kapal Dan pesawat terbang.

Penggunaan metode penyambungan dengan paku keling ini juga

sangat baik digunakan untuk penyambungan pelat-pelat

alumnium. Pengembangan Penggunaan rivet dewasa ini umumnya

digunakan untuk pelat-pelat yang sukar dilas dan dipatri dengan

ukuran yang relatif kecil.

1. Kepala

2. Badan

3. Ekor

4. Kepala Lepas

BAGIAN – BAGIAN PAKU KELING

a. Kepala paku keling untuk penggunaan umum dengan

diameter kurang dari 12 mm

b. Kepala paku keling untuk penggunaan umum dengan

diameter antara (12 – 48) mm

c. Kepala paku keling untuk boiler atau ketel uap

/bejana tekan : diameter (12 – 48) mm

Jenis kepala paku keling

Bahan Paku Keling

1.Baja

2.Brass

3.Aluminium

4.Tembaga

Semua bahan itu tergantung dari jenis sambungan/ beban yang

diterima oleh sambungan.

a. Penggunaan umum bidang mesin : ductile (low carbor), steel,

wrought iron.

b. Penggunaan khusus : weight, corrosion, or material constraints

apply : copper (+alloys) aluminium (+alloys), monel, dll

Cara Pemasangan

1. Plat yang akan disambung dibuat lubang, sesuai diameter paku keling yang

akan digunakan. Biasanya diameter lubang dibuat 1,5 mm lebih besar dari

diameter pakukeling.

2. Paku keling dimasukkan ke dalam lubang plat yang akan disambung.

3. Bagian kepala lepas dimasukkan ke bagian ekor dari paku keling.

4. Dengan menggunakan alat/mesin penekan atau palu, tekan bagian kepala

lepas masuk ke bagian ekor paku keling dengan suaian paksa.

5. Setelah rapat/kuat, bagian ekor sisa kemudian dipotong dan

dirapikan/ratakan

6. Mesin/alat pemasang paku keling dapat digerakkan dengan udara, hidrolik

atau tekanan uap tergantung jenis dan besar paku keling yang akan

dipasang.

Tipe Pemasangan Paku Keling

Lap joint

Pemasangan tipe lap joint biasannya digunakan pada plat

yang overlaps satu dengan yang

lainnya.

Butt joint

Tipe butt joint digunakan untuk menyambung dua plat

utama, dengan menjepit menggunakan 2 plat lain,

sebagai penahan (cover), di mana plat penahan ikut

dikeling dengan plat utama. Tipe ini meliputi single strap

butt joint dan double strap butt joint.

Terminologi Sambungan Paku Keling

1. Pitch (p) : jarak antara pusat satu paku keling ke pusat

berikutnya diukur secara paralel.

2. Diagonal pitch (pd) : jarak antara pusat paku keling (antar

sumbu lubang paku keling) pada pemasangan secara zig –

zag dilihat dari lajur/baris/row.

3. Back pitch (pb) : jarak antara sumbu lubang kolom dengan

sumbu lubang kolom berikutnya.

4. Margin (m) : jarak terdekat antara lubang paku keling

dengan sisi plat terluar.

PENGGUNAAN PAKU KELING

1. Sambungan kuat dan rapat, pada konstruksi boiler (boiler,

tangki dan pipa-pipa tekanan tinggi).

2. Sambungan kuat, pada konstruksi baja (bangunan,

jembatan dan crane).

3. Sambungan rapat, pada tabung dan tangki (tabung

pendek, cerobong, pipa-pipa tekanan).

4. Sambungan pengikat, untuk penutup chasis (misalnya ;

pesawat terbang, kapal).

KEUNTUNGAN

1. Bahwa tidak ada perubahan struktur dari logam

disambung. Oleh karena itu banyak dipakai pada

pembebanan-pembebanan dinamis

2. Sambungan keling lebih sederhana dan murah untuk

dibuat

3. Pemeriksaannya lebih mudah

4. Sambungan keling dapat dibuka dengan memotong

kepala dari paku keling tersebut

Kelemahan

1. Hanya satu kelemahan bahwa ada pekerjaan mula

berupa pengeboran lubang paku kelingnya di samping

kemungkinan terjadi karat di sekeliling lubang tadi

selama paku keling dipasang. Adapun pemasangan paku

keling bisa dilakukan dengan tenaga manusia, tenaga

mesin dan bisa dengan peledak (dinamit) khususnya untuk

jenis-jenis yang besar.

2. Paku keling dalam ukuran yang kecil dapat digunakan

untuk menyambung dua komponen yang tidak

membutuhkan kekuatan yang besar, misalnya peralatan

rumah tangga, furnitur, alat-alat elektronika, dll

Kerusakan Sambungan Paku Keling

Beban rusak dalam geser

Kerusakan dukung

Dimana terjadi pergerakan relatif antara plat utama, yaitu dari perubahan

bentuk tetap atau pembesaran lubang paku keling yang disebabkan oleh

kelebihan tekanan dukung (paku keling bisa rusak).

· Pada prakteknya kerusakan dukung (sb) dianggap merata di sepanjang

luas persegi lubang paku keling

Tearing of the plate at an edge

Robek pada bagian pinggir dari plat yang dapat terjadi jika

margin (m) kurang dari 1,5 d

dengan d : diameter paku keling.

Kerusakan Tearing Sejajar Garis Gaya

Tearing of the plate a cross a row of rivetsRobek pada garis sumbu lubang paku keling dan bersilangan dengan garis gaya.

Kerusakan Tearing Bersilangan Garis Gaya

Jika :

p adalah picth

d : diameter paku keling,

t : tebal plat

σt : tegangan tari ijin bahan, maka :

• At : luas bidang tearing = (p – d) . t

• Tearing resistance per pitch length :

Ft = σt . At = σt (p – d) t

Shearing of the rivets

Kerusakan sambungan paku keling karena beban geser.

Kerusakan Shearing Sambungan Paku Keling

d : diameter paku keling,

τ : tegangan geser ijin bahan paku keling

n : jumlah paku keling per panjang pitch,

1. Single shear (geseran tunggal)

• Luas permukaan geser A = π/4 . d 2

• Gaya geser maksimum Fs = π/4 . d 2 . τ . n

2. Double shear theoretically (geseran ganda teoritis )

• A = 2 . π/4 d 2

• Fs = 2. π/4 d 2 . τ . n

3. Double shear actual

• A = 1.875 x π/4 . d 2

• Fs = 1.875 x π/4 . d2 . τ . n

Crushing of the rivets

Kerusakan Crushing Sambungan Paku Keling

Jika

d : diameter paku keling,

t : tebal plat,

σ C : tegangan geser ijin bahan paku keling

n : jumlah paku keling per pitch length :

• Luas permukaan crushing per paku keling AC = d. t

• Total crushing area AC tot = n . d . t

• Tahanan crushing maksimum FC = n . d t . σC

Efisiensi Paku Keling

Efisiensi dihitung berdasarkan perbandingan kekuatan sambungan

dengan kekuatan unriveted. Kekuatan sambungan paku keling

tergantung pada = Ft, Fs, Fc dan diambil harga yang terkecil.

Contoh bentuk-bentuk paku keling

Contoh standar paku keling

Dimensi paku keling

SAMBUNGAN PAKU KELING BEBAN EKSENTRIS

BEBAN EKSENTRIS : Beban pada sambungan paku keling melalui ttk.berat

kelompok paku keling, dimana distribusi beban tdk. merata disemua beban

Agar stabil dipasang 2 paku keling dengan arah berlawanan yaitu gaya kolinier (P1 &

P2), sehingga beban eksentris (Po) diganti beban terpusat (P) dan kopel torsi (T = P.e)

Efek beban terpusat (P) ditahan oleh beban langsung

Kopel torsi (T) ditahan oleh

beban torsi (Pt) yang bekerja

tegak lurus jari2 pusat

kelompok paku (P).

Resultante beban setiap paku= jumlah vector beban langsung dan torsi

paku keling

Rumus torsi

Hitung efisiensi sambungan paku keling jenis single riveted lap joint

pada plat dengan tebal 6 mm dengan diameter lubang / diameter

paku keling 2 cm dan picth 5 cm dengan

asumsi :

σt = 1200 kg/cm2 (bahan plat)

τ = 900 kg/cm2 (bahan paku keling)

σC = 1800 kg/cm2 (bahan paku keling)

SOAL

Hitung efisiensi tipe double riveted double cover

butt joint pada plat setebal 20 mm, dengan

menggunakan paku keling berdiameter 25 mm

dan pitch 100 mm.

σt = 120 MPa (bahan plat)

τ = 100 MPa (bahan paku keling)

σC = 150 MPa (bahan paku keling)

SOAL

ELEMEN MESIN 1

Elemen mesin menurut fungsinya:

General purpose: Penggunaan secara umum seperti: Pegas, mur-baut, pasak, poros dsb.

Special purpose: Penggunaan secara khusus seperti: Sayap pesawat terbang, baling2 kapal dsb.

Contoh fungsi elemen mesin:

Fungsi menyambung: Mengantarkan dan meneruskangaya yang tidak disertai gerakan. Contoh: Samb. Keling, samb. Las, dsb.

Fungsi merangkai: Mengantarkan atau memindahkangaya disertai gerakan. Contoh: Kopling-poros, roda gigi, sabuk, rantai, dsb.

Fungsi mendukung: Meneruskan gaya tanpa disertaigerakan. Contoh: Kerangka, pondasi, dsb.

Fungsi menuntun: Meneruskan gaya disertai gerakan. Contoh: Bantalan luncur/gelinding, dsb.

Fungsi melumas: Bahan pelumas padat, cair dan gas. Fungsi melindungi: Lapisan cat, lapisan tahan aus.

Macam-macam Tegangan.

Tegangan timbul akibat adanya tekanan, tarikan,bengkokan, dan reaksi. Pada pembebanan tarikterjadi tegangan tarik, pada pembebanan tekanterjadi tegangan tekan, begitu pula padapembebanan yang lain

Tegangan Normal

Tegangan normal terjadi akibat adanya reaksi yangdiberikan pada benda. Jika gaya dalam diukur dalamN, sedangkan luas penampang dalam m2, makasatuan tegangan adalah N/m2.

TEGANGAN

REGANGAN

Tegangan Lentur

Displacement

Perbandingan antara tegangan dan regangan yang menjadikan penambahan panjang suatu benda (Displacement)

Dimana: E = Modulus elastisitasL = Panjang

Untuk mengurangi besarnya konsentrasi tegangan,maka dalam mendesain komponen mesin harusdihindari bentuk-bentuk yang dapat memperbesarkonsentrasi tegangan. Sebagai contoh denganmembuat camfer dan fillet, pada bagian-bagian yangberbentuk siku atau tajam.

1. Daerah elastis merupakan daerah yang digunakan dalam desainkonstruksi mesin.

2. Daerah plastis merupakan daerah yang digunakan untuk prosespembentukan material.

3. Daerah maksimum merupakan daerah yang digunakan dalam prosespemotongan material.

4. Dalam desain komponen mesin yang membutuhkan kondisi konstruksiyang kuat dan kaku, maka perlu dipertimbangkan hal-hal sebagaiberikut:

❖ Daerah kerja: daerah elastis atau daerah konstruksi mesin.❖ Beban yang terjadi atau tegangan kerja yang timbul harus lebih

kecil dari tegangan yang diijinkan.❖ Konstruksi harus kuat dan kaku, sehingga diperlukan deformasi

yang elastis yaitu kemampuan material untuk kembali ke bentuksemula jika beban dilepaskan.

❖ Perlu safety factor (SF) atau faktor keamanan sesuai dengankondisi kerja dan jenis material yang digunakan

Faktor Keamanan

Dalam desain konstruksi mesin, besarnya angkakeamanan harus lebih besar dari 1 (satu). Faktorkeamanan diberikan agar desain konstruksi dan komponenmesin dengan tujuan agar desain tersebut mempunyaiketahanan terhadap beban yang diterima. Pemilihan SFharus didasarkan pada beberapa hal sebagai berikut : Jenis beban Jenis material Proses pembuatan / manufaktur Jenis tegangan Jenis kerja yang dilayani Bentuk komponen

Makin besar kemungkinan adanya kerusakan pada komponen mesin, maka angka keamanan diambil makin besar. Angka keamanan beberapa material dengan berbagai beban dan untuk beberapa Modulus elastisitas material yang sering dipakai sehari-hari material dapat dilihat pada Tabel 1 dan tabel 2.

Dalam desain konstruksi mesin, besarnya angka keamanan harus lebihbesar dari 1 (satu). Faktor keamanan diberikan agar desain konstruksidan komponen mesin dengan tujuan agar desain tersebut mempunyaiketahanan terhadap beban yang diterima.

SOAL

1. Hitung gaya yang diperlukan untuk membuatlubang dengan diameter 6 cm pada plat setebal ½ cm.Tegangan geser maksimum pada plat 3500 kg/cm2.

2. Sebuah batang dengan panjang 100 cm dgn profilsegi empat ukuran 2 cm x 2 cm diberi gaya tariksebesar 1000 kg. Jika modulus elastisitas bahan 2 x106 kg/cm2. Hitung pertambahan panjang yang terjadi.

3. Tabung aluminium diletakkan antara batangperunggu dan baja, diikat secara kaku. Beban aksialbekerja pada kedudukan seperti pada gambar. Carilahtegangan pada setiap bahan.

SOAL

Bejana tekan (pressure vessel) adalah wadah sebagai penampung fluida, baik cairmaupun gas. Bejana tekan merupakan salahsatu alat proses suatu industri yangpenting, khusunya untuk industri kimia, perminyakan dan pembangkit listrik sepertipada pembangkit tenag nuklir. Pada industri tersebut, bejana tekan yang digunakanbiasanya memiliki tekanan tinggi.Dalam perancangan suatu bejana tekan ada beberapa hal yang haruus diperhatikanyaitu:1.Teganagn yang muncul pada dinding bejana teakan tersebut akibat tekaanan yang dihasilkan karena fluida yang berada dalam bejana.2.Berat jenis itu sendiri.3.Tekanan akibat faktor eksternal, seperti beban angin dan gempa yang diperoleh oleh bejana.

Gaya yang diberikan kepada bajana tekan atau struktur yang terdapat padabejan tekan. Beban utama yang diterima pada bejan tekan antara lain:1.Beban akibat tekanan (internal & eksternal).2.Beban angin.3.Beban akibat gempa.4.Beban akibat termeratur.5.Beban akibat komponen yang terpasang di beja tekan.

Bentuk paling umum dari vessel dengan sambungan dikeling atau dilas

adalah silinder, seperti :pada ketel, tangki kompresor udara, tangki air bola (U/

vessel preasure).

U/ fluida gas : maka tekanan diseluruh vessel konstan

U/ fluida cair : Tekanan terkecil pada puncak dan naik secara kasar 0,5 psi-per

kaki ke dalam cairan.

Bila tekanan disebabkan oleh air (spt.pada tangki air terbuka), tekanan

pada tiap titik = berat kolom air pada setiap titik tegak sampai tinggi permukaan

air bebas. (jarak tegak ini disebut “tinggi tekan” atau “h”)

Misal :

Berat air 62,5 pcf,

maka tekanan (p) pada tiap ttk.menjadi = 62,5. h (psf)

atau 62,5 h/144 = 0,434. h (psi) .

Jika tinggi tekanan air (h) = 10 ft akan menimbulkan tekanan = 0,434 (10) = 4,34 (psi)

)• Agar sambungan pada vessel ini dirancang dengan baik, maka dalam

arah longitudinal (keliling), maka gaya yang ditahan per-sat. panjang kampuh

harus diketahui dulu.

• Jika tebal dinding tdk.melampaui 10% diameter vessel, maka dianggap

dinding tipis (u/ silinder & bola). Dan pada vessel spt. ini intensitas tegangan

permukaan luar dan dalam mendekati konstan.

• Tegangan kampuh longitudinal silinder dinding tipis, mengalami tekanan

dalam fluida (gambar 3-19a), hukum mekanika fluida menyebutkan :

“Tekanan fluida pada setiap ttk. sama ke semua arah, dan arahnya selalu

tegak lurus permukaan tahanan” .