Materi I: Teknik Mesin M6 KB2:Sambungan keling

1. i
No Kode: DAR@/Profesional/1/4/2019
PENDALAMAN MATERI TEKNIK MESIN
MODUL 6: FABRIKASI LOGAM DAN MANUFAKTUR
KEGIATAN BELAJAR 2
SAMBUNGAN KELING
Nama Penulis:
Didik Nurhadiyanto
Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan
2019

2. ii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL i
DAFTAR ISI ii
A. PENDAHULUAN 1
1. Deskripsi Singkat 1
2. Relevansi 1
3. Panduan Belajar 1
B. INTI 2
1. Capaian Pembelajaran 2
2. Sub Capaian Pembelajaran 2
3. Pokok-pokok Materi 2
4. Uraian Materi 2
a. Penyambungan Keling 2
b. Sambungan Pop 10
c. Kerusakan dan Perhitungan Kekuatan Keling 13
5. Forum Diskusi 19
C. PENUTUP 19
1. Rangkuman 19
2. Tes Formatif 20
DAFTAR PUSTAKA 23

3. 1
A. PENDAHULUAN
1. Deskripsi Singkat
Modul pada kegiatan belajar ini mempelajari pengertian penyambungan keling,
penggunaan sambungan keling, bagaimana proses sambungan keling, macam-macam
sambungan keling, gambar manufaktur, dan perhitungan kekuatan keling. Setelah
mempelajari kegiatan belajar ini peserta dapat memahami sambungan keling,
merencanakan sabungan keling dan menghitung kekuatan sambungan keling.
Kompetensi diperlukan sebagai guru pada program keahlian teknik mesin.
2. Relevansi
Kedalaman materi modul ini setara dengan KKNI level 5. Capaian pembelajaran
modul dalam lingkup pengetahuan dan ketrampilan PPG Vokasi Teknik Mesin yang
relevan dengan struktur kurikulum SMK. Kegiatan-kegiatan belajar yang disajikan
relevan dengan kompetensi inti dan kompetensi dasar bidang keahlian teknologi dan
rekayasa, program keahlian teknik mesin. Dengan dikuasainya materi sambungan
keling maka cukup signifikan dengan pekerjaan di industri bidang fabrikasi logam dan
manufaktur.
3. Panduan Belajar
Proses pembelajaran materi fabrikasi logam dan manufaktur yang sedang diikuti
sekarang ini, dapat berjalan dengan lebih lancar bila Anda mengikuti langkah-langkah
belajar sebagai berikut :
a. Bacalah dan pahami capaian pembelajaran dan sub capaian pembelajaran kemudian
catat bagian yang belum Anda kuasai dan yang sudah Anda kuasai.
b. Bacalah uraian materi pada bagian yang belum Anda kuasai dan apabila belum
cukup dapat ditambah dengan sumber belajar lain dari buku bacaan di daftar
pustaka. Lakukan kajian terhadap proes pengecoran yang telah ada dan yang telah
dilakukan di tempat kerja Anda.
c. Setelah Anda menguasai semua tugas dan tes formatif pada keempat kegiatan
belajar, silahkan Anda lanjutkan dengan mengerjakan tugas akhir dan tes akhir.

4. 2
B. INTI
1. Capaian Pembelajaran
Setelah mempelajari kegiatan belajar 2 ini, Anda peserta PPG akan mampu menganalisis
dan menerapkan sambungan keling
2. Sub Capaian Pembelajaran
Setelah melakukan kegiatan belajar sambungan keling peserta PPG akan mampu
a. Menganalisis sambungan keling
b. Menerapkan sambungan keling
3. Pokok-pokok Materi
a. Penyambungan Keling
b. Sambungan Pop
c. Kerusakan dan Perhitungan Kekuatan Keling
4. Uraian Materi
a. Penyambungan Keling
Menyambung pelat dengan tersebut berfungsi untuk menyambung bagian pelat satu
dengan pelat lainnya atau pelat dengan profil. Pelat disatukan satu sama lain dengan cara
ditumpangkan, kemudian dibor dan dipasang paku keling.
Macam sambungan keling dilihat dari kekuatan sambungan dapat dibedakan menjadi
sambungan ringan, sambungan kuat, sambungan rapat, sambungan kuat dan rapat.
Sambungan ringan yaitu sambungan yang berfungsi untuk menyambung dua bagian dari
suatu produk dengan sambungan yang tidak mempunyai beban besar , misalnya peralatan
rumah tangga, furnitur dan alat-alat elektronika. Sambungan kuat yaitu sambungan pada
pekerjaan pelat yang mendapatkan beban sehingga memerlukan kekuatan tertentu. Contoh
sambungan kuat antara lain konstruksi jembatan dan kendaraan. Sambungan rapat, yaitu
sambungan yang memerlukan kerapatan dan tidak bocor. Contoh sambungan ini antara
lain pada bak air terbuka atau tangki air bertekanan kecil. Sambungan kuat dan rapat, yaitu
sambungan keling yang selain kuat juga memerlukan kerapatan tinggi. Sambungan ini
biasanya dilakukan pada tangki gas bertekanan tinggi, ketel, pesawat terbang dan boiler.
Proses penyambungan pelat dengan paku keling/rivet yaitu proses penggabungan dua
atau lebih pelat dengan melubangi pelat-pelat tersebut dan memasangkan paku keling

5. 3
sebagai pengikatnya. Sambungan keling termasuk metoda penyambungan yang sederhana.
Sambungan paku keling sangat kuat dan tidak dapat dilepas lagi, jika dilepas maka akan
terjadi kerusakan pada sambungan tersebut. Bagian utama paku keling meliputi kepala
(head), badan (shank/body), ekor (tail) dan kepala lepas. Gambar 1.1 menunjukkan bagian-
bagian dari paku keling.
Gambar 2.1. Bagian-bagian paku keling
Penggunaan metoda penyambungan dengan paku keling banyak digunakan untuk
penyambungan pelat-pelat alumnium, yang sulit disolder atau dilas. Macam paku keling
yang digunakan diantaranya yaitu solid, tubular, split dan compression, seperti pada
Gambar 2.2.
Gambar 2.2. Contoh macam-macam paku keling (a) solid, (b) tubular, (c) split dan (d)
compression (Kalpakjian, 2009: 940)

6. 4
Bahan paku keling yang banyak digunakan antara lain baja, brass, alumunium dan
tembaga tergantung jenis sambungan atau beban yang harus diterima sambungan.
Penggunaan paku keling secara umum pada bidang mesin antara lain ductile (low carbon),
steel dan wrought iron, sedangkan penggunaan khusus antara lain weight, corrosion,
copper (+alloys), allumunium (+alloys), dan monel.
Bentuk kepala paku keling solid ada beberapa macam seperti (a) setengah bola
(round), (b) datar (flat) (c) kerucut (countersunk), (d) payung (truss) dapat di lihat pada
Tabel 1.1.
Tabel 1.1. Macam bentuk kepala dan ukuran paku keling solid (Rivetking, 2011)
Bentuk kepala keling Ukuran
Kepala round
Kepala flat
Kepala countersunk

7. 5
Bentuk kepala keling Ukuran
Kepala truss
Jenis paku keling cukup beragam dan bisa dilakukan dengan cara atau alat yang
beragam pula. Contoh sambungan keling antara lain keling pejal dan keling pop. Paku
keling pejal merupakan salah satu penyambungan yang sederhana. Sambungan ini
diterapkan seperti pada jembatan dan pesawat terbang, dan biasanya digunakan pada
sambungan pelat-pelat alumunium, durauminium dan baja lunak. Pengembangan
pembuatan paku keling pejal dengan rivet set dewasa ini umumnya untuk pelat-pelat yang
sukar dilas dan dipatri dengan ukuran yang relatif kecil. Setiap bentuk kepala rivet ini
memiliki kegunaan tersendiri. Peralatan untuk membuat paku keling pejal bisa dilihat pada
Gambar 2.2. Penggunaan paku keli3g pejal bisa dilihat pada Gambar 2.4.
Gambar 2.2. Alat paku keling pejal
Gambar 2.4. Penggunaan paku keling pejal

8. 6
Desain sambungan pelat dengan paku keling, struktur sambungannya didesain sesuai
dengan tuntutan konstruksi dan kondisi pelat yang akan disambung. Desain sambungan
paku keling dapat berupa sambungan lap joint, joggled lap joint, single strap butt joint
atau double strap butt joint. Contoh sambungan pelat dengan paku keling seperti
ditunjukkan oleh Gambar 2.5.
Gambar 2.5. Contoh desain sambungan pelat dengan paku keling.
Cara pemasangan paku keling meliputi beberapa langkah. Langkah pemasangan
dapat dilihat pada Gambar 2.6 dan diuraikan sebagai berikut:
1) Menentukan desain sambungan dan menentukan posisi penempatan paku keling.
Menandai dan membuat lubang pada pelat sesuai diameter paku keling yang akan
digunakan dengan menggunaakan bor atau punch. Biasanya diameter lubang dibuat 1,5
mm lebih besar dari diameter paku keling.
2) Memasang paku keling pada lubang yang telah dibuat. Bagian kepala lepas
dimasukkan ke bagian ekor dari paku keling.
3) Membentuk kepala paku keling dengan batang pembentuk hingga bentuk kepala
sempurna. Bagian kepala lepas masuk ke bagian ekor paku keling dengan suaian
paksa.
4) Setelah rapat/kuat, bagian ekor sisa dipotong dan dirapikan/ratakan.
5) Mesin/alat pemasang paku keling bisa digerakkan dengan udara, hidrolik atau tekanan
uap tergantung jenis dan besar paku keling yang akan dipasang.

9. 7
Gambar 2.6. Proses penyambungan pelat dengan paku keling
Sementara itu persyaratan paku keling pejal adalah sebagai berikut.
1) Tidak terlalu berdekatan dan berjauhan jaraknya
2) Jika jarak antar paku terlalu besar dapat terjadi buckling, jarak pemasangan paku
keling bisa dilihat pada Gambar 2.7.
3) Jarak maksimumnya biasanya adalah 16 x tebal plat
4) Jarak dan pusat paku keling sisi pelat tidak boleh terlalu kecil, sebab bisa terjadi
kegagalan.
Gambar 2.7. Jarak pemasangan paku keling
Tipe pemasangan paku keling dilihat dari posisi pelat yang disambung dengan bahan
penyambung meliputi 4 macam, yaitu sambungan berimpit, sambungan bilah tunggal,
sambungan bilah ganda dan sambungan rowe.
Sambungan berimpit ,yaitu menyambung dua buah pelat yang dilakukan ujung pelat
satu dengan ujung pelat lainnya berimpit satu sama lainnya. Selanjutnya kedua ujung
dibor, dipasangi paku keling dan dibentuk kepala paku sehingga membentuk sambungan
keling. Gambar 2.8 merupakan contoh sambungan keling berimpit.

10. 8
Gambar 2.8. Sambungan keling berimpit
Pada sambungan keling berimpit dapat dilakukan dengan cara memasang satu baris
paku keling dan disebut sambungan berimpit keling tunggal. Apabila dipasang dua baris
paku keling dinamakan sambungan berimpit keling ganda dan tiga baris paku keling
dinamakan sambungan berimpit keling triple. Gambar 2.9 menunjukkan sambungan
berimpit keling tunggal, ganda dan triple.
Gambar 2.9. Sambungan berimpit keling tunggal, ganda dan triple
Sambungan bilah, jika ujung pelat disambung dengan menggunakan pelat dan
berbentuk bilah. Ditinjau dari jumlah bilah yang digunakan untuk menyambungnya,
sambungan bilah dibedakan menjadi sambungan bilah tunggal dan sambungan bilah
ganda. Sambungan bilah tunggal, yaitu sambungan keling yang menggunakan satu buah
bilah yang dipasang pada satu sisi atas pelat. Sambungan bilah tunggal dapat dilaksanakan
dengan memasang satu baris paku keling, dua baris atau tiga baris paku keling. Gambar
2.10 menunjukkan sambungan bilah tunggal.

11. 9
Gambar 2.10. Sambungan bilah tunggal
Sambungan bilah ganda jika ujung-ujung pelat disambung dengan menggunakan dua
buah pelat lain yang berbentuk bilah dan dipasangpada bagian atas dan bawah kemudian
disambung dengan paku keling. Sambungan keling tersebut merupakan sambungan keling
ganda. Gambar 2.11 menunjukkan sambungan keling ganda
Gambar 2.11. Sambungan bilah ganda
Sambungan rowe adalah sambungan keling kombinasi antara sambungan keling
tunggal dan keling ganda dengan ukuran bilah bawah lebih lebar dari pada bilah atas.
Sambungan rowe dibedakan atas kampuh ganda dan kampuh triple. Gambar 2.12
menunjukkan sambungan rowe.

12. 10
Gambar 2.12. Sambungan rowe
Terdapat beberapa istilah terminologi sambungan paku keling. Beberapa istilah
sambungan paku keling bisa dijelaskan sebagai berikut.
1) Pitch (p) adalah jarak antara pusat satu paku keling ke pusat berikutnya diukur
secara paralel.
2) Diagonal pitch (pd) adalah jarak antara pusat paku keling pada pemasangan secara
zig zag dilihat dari lajur atau baris.
3) Back pitch (pb) adalah jarak antara sumbu kolom dengan sumbu kolom berikutnya.
4) Margin (m) adalah jarak terdekat antara luang paku keling dengan sisi pelat terluar.
b. Sambungan Pop
Pengeling pop atau blint riveter adalah rivet yang pemasangan kepala bawahnya
tidak memungkinkan menggunakan buckling bar. Penggunaan rivet jenis ini dikarenakan
terlalu sulit kondisi tempat pemasangan buckling bar pada sisi shop head-nya. Sewaktu
pembentukan kepala shop-nya tidak dapat menggunakan buckling bar. Kenyataan inilah
diperlukan rivet spesial yang pemasangannya hanya dilakukan pada salah satu sisi saja.
Alat rivet pop manual bisa dilihat pada Gambar 2.13 dan alat rivet pneumatik bisa dilihat
pada Gambar 2.14. Sedangkan bentuk paku tembak bisa dilihat pada Gambar 2.15.

13. 11
Gambar 2.13. Alat rivet manual
Gambar 2.14. Alat rivet pneumatik

14. 12
Gambar 2.15. Bentuk paku tembak keling pop
Kekuatan rivet spesial ini tidak sepenuhnya diperlukan. Rivet tipe ini lebih ringan
daripada rivet-rivet lainnya. Untuk pemasangan dan pembongkaran memerlukan peralatan
yang khusus. Komposisi rivet spesial ini mengandung 99,45% alumunium murni, sehingga
kekuatannya tidak melebihi faktor utama.
Cara menggunakan keling pop bisa dilihat pada Gambar 2.16. Langkah-langkahnya
adalah sebagai berikut ini.
1) Tempatkan/masukkan paku keling pop ke lubang sambungan keling dan pasangkan
pengeling pop sampai rapat dengan permukaan paku keling (lihat Gambar 2.16(a)).
2) Tekan tuas pengeling pop beberapa kali sambil tekan pengeling sampai paku
penariknya putus (lihat Gambar 2.16(b))
3) Tarik tuas pengeling dan keluarkan paku penariknya yang telah putus (lihat Gambar
2.16(c)).
(a) (b)

15. 13
(c)
Gambar 2.16. Langkah-langkah pemasangan paku keling pop
c. Perhitungan Kekuatan Keling
Kerusakan dapat terjadi pada sambungan paku keling akibat menerima beberapa
beban antara lain sebagai berikut.
1) Robek (tearing) pada bagian pinggir dari pelat. Robek ini biasanya disebabkan karena
gaya tarik pada pelat. Pelat tidak sanggup menahan gaya tarik tersebut pada arah yang
sama dengan arah gaya.
2) Robek pada garis sumbu lubang paku keling
Robek pelat pada garis sumbu lubang paku keling dan bersilangan dengan garis gaya.
Robek ini juga disebabkan karena gaya tarik pada pelat. Pelat tidak sanggup menahan
gaya tarik tersebut pada arah yang tegak lurus dengan arah gaya
Jika:
p = pitch
d = diameter paku keling
T = tebal pelat
t = tegangan tarik ijin bahan, maka
At = luas bidang robekan = (p – d) t
Resistensi robekan per pitch height adalah seperti terlihat pada persamaan (2.1)

16. 14
F σ . A F σ p d t (2.1)
3) Beban geser paku keling
Kerusakan sambungan paku keling bisa terjadi karena beban geser oleh gaya yang
bekerja pada pelat.
Jika
d = diameter paku keling
t = tegangan geser ijin bahan paku keling
n = jumlah paku keling per panjang pitch, maka
a) Geseran tunggal
Luas permukaan geser A = d
Gaya geser maksimum FS = d . t . n
b) Geseran ganda teoritis
Luas permukaan geser A = 2 . d
Gaya geser maksimum FS = 2 . d . t . n
c) Geseran ganda aktual
Luas permukaan geser A = 1,875 . d
Gaya geser maksimum FS = 1,875 . d . t . n
4) Crushing paku keling. Kerusakan ini terjadi pada paku keling karena beban gaya yang
terjadi pada pelat.
Jika
d = diameter paku keling
t = tebal plat
g = tegangan geser ijin bahan paku keling
n = jumlah paku keling per panjang pitch, maka

17. 15
Luas permukaan crushing per paku keling Ac = d . t
Total crushing area AC tot = n . d . t
Tahanan crushing maksimum FC = n . d . t . t
Efisiensi paku keling dihitung berdasarkan perbandingan kekuatan sambungan
dengan kekuatan unriveted. Kekuatan sambungan paku keling tergantung pada harga
terkecil dari Ft, FS, FC.
Kekuatan unriveted F = p . .t . t
Efisiensi sambungan paku keling, seperti terlihat pada (1.2)

, ,
. .
(2.2)
Harga efisiensi sambungan keling untuk tunggal, ganda dan triple bisa dilihat pada
Tabel 2.2. Sedangkan diameter paku keling standar bisa di lihat pada Tabel 2.3.
Tabel 2.2. Harga efisiensi sambungan paku keling

18. 16
Tabel 2.3. Diameter paku keling standar
d. Perhitungan Sambungan Keling
Perhitungan sambungan keling untuk mengetahui dan menentukan ukuran paku
keling supaya sambungan paku keling aman terhadap beban tertentu atau untuk memeriksa
besarnya beban yang diijinkan pada sambungan kelingan itu sendiri.
Perhitungan sederhana untuk sambungan kelingan yang mendapatkan beban sentris
dapat dilaksanakan pada kekuatan geser pada paku keling bisa dilihat pada persamaan
(2.3).
τ (2.3)
Jika sambungan kelingan berimpit dengan kampuh tunggal mendapatkan beban sentris F
(N), paku keling yang terpasang berjumlah n (buah) dengan ukuran d (mm) seperti terlihat
pada Gambar 2.17, maka tegangan geser yang terjadi adalah seperti pada persamaan (2.1)
di mana A adalah jumlah seluruh paku keling, sehingga menjadi persamaan (2.4).
τ

19. 17
A d n
τ (2.4)
Gambar 2.17 Sambungan berimpit
Contoh Soal 2.1
Suatu konstruksi sambungan keling seperti terlihat pada gambar di bawah. Diketahui
diameter paku keling 20 mm dan gaya F = 4000 N. Hitung tegangan geser yang terjadi
pada paku keling!

20. 18
Jawab:
Tegangan yang terjadi menggunakan rumus
τ
Luas penampang paku keling yang tergeser terdapat di dua tempat, yaitu
A 2 x d
A = 2 x 0,785 x 202
= 628 mm2
Jadi
τ 6,4
Contoh Soal 2.2
Hitung efisiensi sambungan paku keling jenis single riveted lap joint pada plat dengan
tebal 6 mm dengan diameter lubang 2 cm dan pitch 5 cm dengan asumsi:
t = 1200 kg/cm2
(bahan plat)
t = 900 kg/cm2
(bahan paku keling)
g = 1800 kg/cm2
(bahan paku keling)
Jawab:
T = 6 mm = 0,6 cm
D = 2 cm
t = 1200 kg/cm2
= 12.000 N/cm2
(bahan plat)
t = 900 kg/cm2
= 9.000 N/cm2
(bahan paku keling)
g = 1800 kg/cm2
= 18.000 N/cm2
(bahan paku keling)
Ketahanan plat terhadap robekan (tearing):
Ft = (p – d) . t . t

21. 19
(5 – 2) . 0,6 . 12.000 = 21.600 N
Shearing resistence of the rivet
Fs = /4 d2
. t = /4 (2)2
. 900 = 28.270 N
Crushing resistence of the rivet
FC = d . t . g = 25 (0,6) 18.000 = 21.600 N
Efisiensi dihitung dari ketahanan yang paling kecil, yaitu ketahanan terhadap tearing Ft
atau FC.
Beban maksimum yang boleh diterima plat adalah
Fmax = p . t . t = 5 (0,6) 12.000 = 36.000 N
Efisiensi sambungan keling

. .
.
.
0,6 60%
5. Forum Diskusi
Kerusakan yang terjadi pada sambungan keling antara lain:
 Robek pada bagian pinggir pelat
 Robek pada garis sumbu lubang paku keling
 Beban gesek paku keling
 Chrushing paku keling
Kerusakan pada sambungan keling ini terjadi pada pelat maupun paku kelingnya.
Diskusikan di antara peserta PPG terkait penyebab apa dan kondisi yang bagaimana saja
paku keling bisa terjadi kerusakan seperti itu?

22. 20
C. PENUTUP
1. Rangkuman
Proses penyambungan pelat dengan paku keling/rivet yaitu proses penggabungan
dua atau lebih pelat dengan menggunakan paku keling sebagai pengikatnya.
Penyambungan dengan paku keling banyak digunakan untuk penyambungan pelat-pelat
alumnium, yang sulit disolder atau dilas. Macam paku keling dibedakan:
 Sambungan ringan
 Sambungan kuat
 Sambungan rapat
 Sambungan kuat dan rapat
Berdasarkan bentuk sambungan, keling dibedakan:
 Sambungan berimpit
 Sambungan bilah tunggal
 Sambungan bilah ganda
 Sambungan rowe