Jig Dan Welding Fixture : Kendala Desain dan Solusinya

Dalam teknik pengelasan sering ditemui masalah-masalah general yang berdampak pada produk seperti halnya deformasi, visual, treatment dan beberapa masalah lainnya yang menjadi “PR” untuk para desainer fixture untuk dapat mengantisipasi masalah tersebut.

Kesalahan dalam mendesain fixture dapat berakibat sangat fatal karena setelah desain telah direalisasikan, repair untuk fisik fixture jauh lebih sulit dari pada repair desain itu sendiri.

Beberapa masalah utama yang menjadi concern desainer welding fixture yaitu :

1. Faktor deformasi
   Deformasi adalah efek yang ditimbulkan dari proses welding yaitu perubahan bentuk material karena perubahan temperatur yang sangat ekstrim yang dialami oleh material.
   

Mengapa deformasi menjadi kendala? 

Ketika desainer produk menuntut hasil yang presisi dari proses welding maka deformasi menjadi satu masalah yang besar yang harus dihadapi oleh tool maker (pembuat fixture dan jig). Deformasi membuat dimensi yang sudah terjaga oleh welding fixture menjadi Out Of Tolerance (OOT). Misalnya ketika membuat jarak 2 komponen 100mm pada fixture, setelah proses welding dan komponen dilepas, dimensi yang terukur bisa saja minus atau plus. Jika toleransi yang dizinkan masih lebih besar dari penyimpangan yang terjadi, maka itu aman. Namun jika toleransi yang diminta lebih kecil dari permintaan maka itu menjadi masalah.

Bagaimana mengatasi deformasi?

Sebenarnya dengan menggunakan fixture saja sudah merupakan salah satu cara untuk meminimalkan deformasi welding. Namun dalam aplikasinya, fixture saja masih belum bisa mengontrol deformasi yang terjadi. Berikut ini beberapa tips meminimalkan efek deformasi selain dengan fixture:

1. Counter
2. Parameter setting
3. Review desain

Pembahasan lebih lengkap dapat dibaca di Mengatasi Deformasi Welding : Tips dan Trik

1. Variasi part
   Yang dimaksud dengan variasi part adalah perbedaan dimensi part yang diproses terkait dengan supplier.
   Contoh : Sebuah produk terdiri dari part A dan part B. Untuk part A yang dijadikan referensi pada Welding Fixture adalah Ø20±0,2 (diameter luar). Setelah dicek ternyata part yang didapatkan adalah :
   Part A1 : Ø20,04
   Part A2 : Ø20,1
   Part A3 : Ø19,85
   Part A4 : Ø21,2
   dst.
   Toleransi yang diizinkan adalah 20±0,2. Untuk membuat locator diameter tersebut berarti haruslah memakai dimensi terbesar yang diizinkan.
   Dimensi locator = 20 + 0,2 = 20,2.
   Dengan demikian jika kemudian operator Welding menemukan part sesak dengan Welding Fixture maka sudah bisa dipastikan bahwa part tersebut over dari toleransi.
   Kendala yang terjadi adalah ketika dimensi yang diminta merupakan dimensi geometri misalnya konsentrisitas (jarak maksimal yang diizinkan antara 2 atau lebih sumbu putar)
   Setelah melihat gambar di atas sudah jelas apa yang dimaksud dengan konsentrisitas. “X” adalah nilai konsentrisitas. Semakin kecil maka semakin sulit dicapai.
   Contoh kasus :
   Komponen A memiliki diameter luar 30 ±0,5
   Komponen B memiliki diameter luar 20 ±0,2
   Keduanya harus diproses welding dengan tuntutan :
   Konsentrisitas 0,6.
   Pembahasan :

Secara teori : range diameter komponen A adalah

= 2x0,5 = 1mm

dan komponen B

= 2x0,2 = 0,4mm

Jika tanpa tuntutan konsentrisitas, maka fixture akan dibuat dengan spesifikasi sbb:
1. Locator komponen A = 30,5 (diambil maksimal)
2. Locator komponen B = 20,2 (diambil maksimal)
Maka konsentrisitas maksimal yang mungkin terjadi dengan fixture di atas adalah jika :

• komponen A -> Ø29,5 . Kekocakan antara komponen dengan fixture
  = 30,5 – 29,5 = 1mm
  Maka :
  pergeseran maksimal sumbu (konsentrisitas) adalah setengah dari pergeseran diameter
  = 1 x 0,5 = 0,5 mm

• komponen B -> Ø19,8. Berarti konsentrisitas maksimal adalah 0,2 mm. (analisa seperti komponen A)

• Sehingga dapat disimpulkan bahwa konsentrisitas (K) dari fixture ini adalah
  K =0,5 + 0,2 = 0,7
• Permintaan gambar adalah 0,6 sehingga fixture dengan desain seperti ini masih belum memenuhi qualifikasi
Opsi yang bisa dipakai :

1. mengubah toleransi part menjadi lebih presisi
   sehingga K maksimal adalah 0,6.
2. memperbesar toleransi konsentrisitas yang diminta minimal 0,7.
3. membuat adjustable fixture. Ini adalah langkah terakhir jika 2 opsi di atas sudah tidak memungkinkan karena alasan fungsional atau apapun permintaan customer. Maksudnya adalah salah satu locator dibuat adjustable menyesuaikan diameter aktual part.
   Dalam hal ini ada 2 diameter yaitu :
   • Ø 20 ± 0,2
   • Ø 30 ± 0,5
   Maka diambil yang range-nya terbesar yaitu Ø30±0,5 dengan range 1 mm yang akan memakai ajdustable locator. Sehingga diameter yang memakai adjustable locator dianggap mempunyai konsentrisitas 0,0 tergantung dari kualitas adjuster yang dipakai. Dengan demikian konsentrisitas yang bisa dicapai fixture menjadi :

K = 0 + 0,2 = 0,2 (seperti rumus di atas)
Apa itu adjuster ?
Adjuster dalam hal ini adalah clamp yang mampu melakukan clamping menyesuaikan dengan diameter aktual part sehingga garis sumbu tetap pada posisinya. Perhatikan ilustrasi gambar di bawah:
Lihat gambar Adjuster :
Berapapun diameter aktual part dengan locator adjuster, centernya tetap pada titika tengah. Karena ajduster menyesuaikan dengan diameter aktual partnya.
Sedangkan gambar locator, jika diameter aktual part ternyata lebih kecil daripada diameter locator maka akan terjadi pergeseran center/sumbu sebesar “X” yang besarnya :

X = (D – C)/2
Dengan

X = pergeseran sumbu (konsentrisitas)
D = diameter locator
C = diameter part (aktual)
Namun yang perlu diingat bahwa pembuatan fixture seperti ini memerlukan cost yang lebih mahal daripada fixture biasa sehingga langkah ini direkomendasikan menjadi langkah yang terakhir.

3. Penentuan Flow Proses
   Hal utama yang perlu diperhatikan saat mendesain Welding Fixture adalah flow process. Dari kata FLOW : aliran dan PROCESS : proses, yang berarti aliran atau urutan proses welding dari single part menjadi satu produk welding.
   Seperti apa flow proses itu?
   Perhatikan gambar dibawah ini :
   Produk di atas bisa memiliki flow proses seperti gambar berikut :
   Dengan demikian berarti dibutuhkan 2 fixture untuk membuat produk tersebut.
   Bagaimana cara menentukan flow proses?
   Tidak ada teori pasti untuk hal ini hanya beberapa pengalaman dan juga trial and error yang bisa dijadikan referensi pembuatan flow proses. Beberapa poin yang perlu diperhatikan antara lain :
1. Tuntutan desain
   Perhatikan gambar berikut :
   Contoh kasus :
   Desain produk menuntut konsentrisitas antara lubang komponen A harus safe/aman.
   Flow 1 :
   • step 1 : komponen C (2pcs) + komponen B
   • step 2 : hasil step 1 + komponen A (2pcs)
   Flow 2 :
   • step 1 : komponen B + komponen A (2pcs)
   • step 2 : hasil step 1 + komponen C (2pcs)
   Dengan mempertimbangkan faktor deformasi yang ada maka Flow 1 merupakan flow yang paling tepat untuk mengerjakan produk ini.
   Pembahasan :
   Flow 2 : Ketika pada step 1 : komponen B + komponen A (2pcs) konsentrisitas antara lubang komponen A sudah memenuhi tuntutan desain. Kemudian saat proses 2 dilakukan faktor deformasi akan membuat komponen B mengalami perubahan bentuk yang pasti juga akan berakibat pada posisi masing-masing lubang komponen A. Sehingga konsentrisitasnya akan berubah dan memiliki kemungkinan untuk melebihi batas toleransi yang diminta.
   Flow 1 : Pada Flow 1 komponen A diproses pada proses finish atau akhir sehingga konsentrisitas antara lubang tidak terpengaruh proses lain. Hal ini lebih aman karena konsentrisitas antara lubang hanya dipengaruhi dimensi fixture saja.
2. Banyaknya part yang akan diproses
   Poin ini menentukan jumlah proses yang dibutuhkan
3. Lokasi sambungan las
   Hal ini dapat berpengaruh jika posisi yang akan dilas berkebalikan, sehingga harus membuat 1 fixture tambahan hanya untuk melakuakan las balik. Walaupun sebenarnya produk tersebut sudah bisa ter-assy dengan baik hanya dengan 1 fixture saja.
   Selain itu urutan proses juga harus diperhatikan terkait dengan ruang gerak welder. Misalnya, karena kesalahan flow, ada bagian yang tidak bisa terproses karena terhalang atau bahkan tertutup part yang lain.
4. Cost / biaya
   Beberapa poin yang mempengaruhi cost dan biaya dalam pembuatan flow proses :
• jumlah proses = jumlah fixture
• dimensi fixture = kebutuhan material
• sesuai tuntutan desain = jumlah reject/repair
• tingkat kesulitan = machining cost/time

Demikian pembahasan mengenai Kendala Desain Jig dan Solusinya.. Semoga bermanfaat..