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.
