ANALISIS KEKUATAN STRUKTUR DAN KEKAKUAN SISTEM PEMANDU GERAK BOXWAY DENGAN MEKANISME ADJUSTMENT PADA MESIN CNC FRICTION STIR WELDING MENGGUNAKAN METODE ELEMEN HINGGA

Oleh :
Muhammad Rizki Alifulana - I0422104 - Fak. Teknik

Sistem pemandu gerak boxway pada mesin CNC Friction Stir Welding (FSW) yang sedang dikembangkan belum memiliki data kuantitatif mengenai kekuatan struktur dan kekakuan sistemnya ketika menerima beban proses FSW secara bersamaan dengan gaya preload dari mekanisme adjustment, sehingga desain belum dapat diverifikasi kelayakannya sebelum mesin difabrikasi. Penelitian ini bertujuan memperoleh data kuantitatif berupa distribusi tegangan, deformasi, kekakuan sistem, faktor keamanan, dan lokasi konsentrasi tegangan pada sistem boxway sumbu Y beserta mekanisme adjustment-nya. Metode yang digunakan adalah analisis elemen hingga (finite element method) berbasis ANSYS Workbench Static Structural, dengan pemodelan kontak gesek (frictional contact) antara blok dan rel berbahan baja S45C, pembebanan berupa gaya aksial vertikal 6.000 N dan gaya preload pegas mekanisme adjustment sebesar 120 N, serta variasi celah (clearance) blok-rel sebesar 0,25 mm; 0,50 mm; dan 0,75 mm. Hasil simulasi menunjukkan bahwa clearance 0,50 mm memberikan kombinasi respons struktural terbaik, dengan tegangan von Mises rata-rata terendah (12,163 MPa, setara 3,3% tegangan luluh material), deformasi total minimum (0,0178 mm), serta kekakuan aksial dan lateral tertinggi (Kz = 337,08 kN/mm; Kx = 24,44 kN/mm) di antara ketiga variasi yang diuji. Komponen struktural utama yaiut rel, blok, dan adjustable gib memiliki faktor keamanan di atas 15, sementara elemen pengikat (baut M6 Grade 12.9 dan locknut SS304) terverifikasi aman melalui perhitungan manual (SF ≥ 35) setelah keluaran ANSYS menunjukkan singularitas pada geometri sudut tajam. Sudut dalam pada alur groove dovetail dan leher rel teridentifikasi sebagai titik konsentrasi tegangan tertinggi, sehingga radius fillet 3 mm ditambahkan pada desain rinci. Clearance 0,50 mm ditetapkan sebagai parameter operasional akhir mekanisme adjustment, dan Subsistem boxway telah difabrikasi sebagai purwarupa untuk verifikasi kesesuaian manufaktur dan perakitan. Hasil penelitian ini memberikan dasar teknis bagi verifikasi desain sistem boxway sebelum mesin CNC FSW difabrikasi secara penuh.