Pengaruh pelepasan tegangan sisa dengan metode getaran terhadap frekuensi nada dasar bilah perunggu gamelan

WIBOWO, Ari, Moch. Noer Ilham, ST., M.Sc., Ph.D

2008 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Perunggu merupakan material yang banyak digunakan sebagai bahan baku pembuatan alat musik. Saxophone, terompet, simbal drum termasuk juga gamelan, alat musik tradisional Indonesia, mengunakan perunggu untuk menghasilkan kualitas bunyi yang terbaik. Pada alat musik yang perlu pengaturan nada yang ketat, sepeti pada gamelan, ternyata ditemukan perubahan nada setelah digunakan dalam jangka waktu tertentu. Melihat dari proses pembuatan gamelan yang ditempa, maka dapat diduga bahwa perubahan nada tersebut diakibatkan adanya tegangan sisa yang sedikit demi sedikit dilepaskan saat gamelan tersebut digunakan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh tegangan sisa terhadap frekuensi nada sehingga dugaan perubahan nada pada gamelan dapat dibuktikan. Selain itu penelitian ini juga menguji efektivitas pelepasan tegangan sisa dengan metode getaran. Serangkaian penelitian secara eksperimental dilakukan untuk membuktikan hipotesis tersebut. Specimen terdiri dari tiga jenis yaitu tanpa tempa, tempa dengan reduksi ketebalan 30% dan tempa dengan reduksi ketebalan 50%. Pelepasan tegangan sisa dengan metode getaran (vibratory stress release). Setiap tahap diukur perubahan frekuensi nada yang terjadi. Tegangan sisa diukur dengan metode hamburan neutron pada dua kondisi, sebelum dan setelah perlakuan penggetaran. Hasil penelitian menunjukkan frekuensi nada dasar naik setelah tegangan sisa dilepaskan. Specimen tempa dengan reduksi 50% frekuensi naik hingga 3,5 Hz dan tetap setelah empat jam penggetaran. Sedang kenaikan pada specimen tempa dengan reduksi ketebalan 30% sebesar 1 Hz dan tetap setelah 4 jam penggetaran. Specimen tanpa tempa naik 0,5 Hz pada satu jam penggetaran, namun kembali stabil pada frekuensi semula. Pengujian tegangan sisa menunjukkan penurunan tegangan sisa setelah digetarkan, specimen tempa dengan reduksi ketebalan 50% tegangan sisa turun rata-rata 81%. Specimen dengan reduksi ketebalan 30% tegangan sisa turun rata-rata 69,9%, sedang pada specimen tanpa tempa penurunan tegangan sisa rata-rata 39,6%. Dengan demikian dapat disimpulkan perubahan frekuensi nada pada gamelan terjadi akibat dari adanya tegangan sisa. Pelepasan tegangan sisa dengan metode getaran menunjukkan efektivitas yang tinggi.

Bronze is the material that is usually used to make musical instruments. Saxophone, trumpet, cymbal of drum and gamelan - Indonesian traditional orchestra - are the common examples. Unfortunately, it’s known that the tone of some instruments will change after several times of usage, like in gamelan. The theory that underlies the change of the tone is residual stress. Residual stress is resulted from some forging activities during the production of gamelan. The objective of this research is to prove that the residual stress release will affect the change of the tone frequency of bronze; therefore, the change of the tone frequency of gamelan could be known. Another objective is to prove that vibratory stress release is effective enough. Experimental analysis was employed to prove the hypothesis. The specimens consisted of three beams of bronze (without forging, 30% thickness reduction forging and 50% thickness reduction forging). Than the residual stress was released from the beams by vibratory stress release method and the change of the tone frequency was measured. The amount of residual stress was measured at the beginning and at the end of the vibratory treatment with neutron diffraction method. The result showed that the tone frequency increased after the residual stress was released. The tone frequency changed 1 Hz for non-reduction specimen. While the 30% thickness reduction and 50% reduction changed 1 Hz and 3.5 Hz in frequency. Residual stress measurement showed that the residual stress decreased after vibratory stress release. The average reduction of residual stress could attain 39,6% for non-reduction specimen, 69,9% for 30% thickness reduction specimen and 81% for 50% thickness reduction specimen. It could be concluded that the change in gamelan tone caused by residual stress. Residual stress release with vibration method was effective enough.

Kata Kunci : Tegangan sisa,Frekuensi nada,Hamburan neutron,Pelepasan tegangan dengan getaran,Perunggu,Gamelan,residual stress, tone frequency, neutron diffraction, vibratory stress release, bronze, gamelan