Kekuatan Wire Rope dan Rasio D/d: Seling di Poros Kecil Kehilangan Kekuatannya

Oleh Suhinar El · Seri Motor Academy: Safety, Lesson 14: Tali Kawat Baja dan Sling Seling (artikel 5 dari 6)

Kekuatan tali kawat baja turun begitu ia ditekuk melingkari sesuatu, dan besarnya penurunan ditentukan oleh rasio D/d, yaitu diameter benda yang dililit dibagi diameter talinya. Pada D/d 25 atau lebih, tali masih memberi 100% kekuatannya. Pada D/d 2, misalnya tali 25 mm ditekuk di pin 50 mm, yang tersisa tinggal 65%. Dan pada seling 16 mm yang dililitkan ke poros motor 150 mm, rasionya hanya 9, sehingga kekuatannya tinggal sekitar 88%.

Kurvanya curam di sebelah kiri. Di bawah D/d 5, tiap milimeter diameter tumpuan berarti banyak.

Grade Baja Tali Kawat

Kekuatan tali ditentukan lebih dulu oleh grade kawatnya. Di sistem Amerika dipakai tiga singkatan yang masih sering muncul di katalog.

• IPS, improved plow steel.
• EIPS atau EIP, extra improved plow steel.
• EEIPS atau EEIP, extra extra improved plow steel.

Grade yang lebih lama seperti plow steel dan mild plow steel sudah tidak dipakai lagi untuk tali angkat, dan kalau nama itu masih muncul di dokumen yang kamu pegang, besar kemungkinan dokumennya memang sudah usang dan perlu diperbarui lebih dulu. Tali EIPS dan EEIPS hampir selalu dibuat dengan inti IWRC, karena kekuatan tambahan itu tidak akan tercapai dengan inti serat.

Di katalog Eropa dan Indonesia, grade ditulis sebagai angka kuat tarik kawat dalam N/mm2, umumnya 1770 dan 1960. Dua sistem ini tidak bisa dipadankan satu lawan satu, karena IPS dan EIPS sebenarnya menyatakan rentang kuat tarik kawat, bukan satu angka tunggal. Sebagai gambaran kasar, IPS mencakup rentang sekitar 1570 sampai 1960 N/mm2 dan EIPS sekitar 1770 sampai 2160 N/mm2, sehingga keduanya tumpang tindih. Kalau tag sling menyebut angka N/mm2, pakai angka itu dan jangan diterjemahkan ke IPS atau EIPS.

Bright atau Galvanis?

Tali bright adalah tali tanpa lapisan, sedangkan galvanis dilapisi seng untuk melawan karat. Lapisan seng itu ada harganya. Tali galvanis umumnya sekitar 10% lebih lemah dibanding tali bright pada ukuran dan grade yang sama, karena sebagian penampang kawat terpakai oleh lapisan yang tidak ikut menanggung beban.

Jadi pernyataan "tali bright 10% lebih lemah dari galvanis" itu terbalik, dan kekeliruan ini cukup sering muncul. Yang benar sebaliknya. Pilihannya jadi pertukaran sederhana: kalau lingkungannya lembap atau korosif, kehilangan 10% kekuatan sepadan dengan umur pakai yang jauh lebih panjang.

Tabel Kekuatan Putus Minimal

Angka berikut dihitung memakai rumus EN 12385-4, yaitu kekuatan putus minimal sama dengan faktor konstruksi dikali kuadrat diameter dikali grade, dibagi seribu. Faktornya 0,330 untuk inti serat dan 0,356 untuk inti baja.

Diameter	FC grade 1960	IWRC grade 1770	IWRC grade 1960	WLL IWRC 1960 (faktor desain 5)
10 mm	64,7 kN (6,6 t)	63,0 kN (6,4 t)	69,8 kN (7,1 t)	1,42 t
13 mm	109,3 kN (11,1 t)	106,5 kN (10,9 t)	117,9 kN (12,0 t)	2,40 t
16 mm	165,6 kN (16,9 t)	161,3 kN (16,4 t)	178,6 kN (18,2 t)	3,64 t
20 mm	258,7 kN (26,4 t)	252,0 kN (25,7 t)	279,1 kN (28,5 t)	5,69 t
26 mm	437,2 kN (44,6 t)	426,0 kN (43,4 t)	471,7 kN (48,1 t)	9,62 t

Dua hal tentang tabel ini. Pertama, ini kekuatan putus minimal talinya saja, belum dikurangi efisiensi sambungan ujung dan belum dikurangi efek tekukan. Kedua, angka di sertifikat tali yang kamu beli bisa lebih tinggi dari ini, karena pabrikan biasanya memberi margin. Yang mengikat tetap angka di sertifikat, bukan hitungan di sini. Dasar pembagian dengan faktor desain dibahas di artikel SWL, WLL, dan breaking strength.

Rasio D/d dan Efisiensi Tekukan

Saat tali ditekuk melingkari permukaan, kawat di sisi luar lengkungan harus meregang lebih panjang daripada kawat di sisi dalam, sehingga beban berhenti terbagi rata antar-kawat dan kawat yang paling tertarik akan putus lebih dulu, jauh sebelum tali secara keseluruhan mendekati kekuatan putus nominalnya. Tekukan memindahkan beban, bukan menguranginya.

Rasio D/d adalah ukuran seberapa tajam tekukan itu. D adalah diameter benda yang dililit, d adalah diameter tali. Tali 16 mm melingkari drum 400 mm memberi D/d 25.

Rasio D/d	Efisiensi	Contoh pada tali 16 mm
25 atau lebih	100%	Tumpuan 400 mm ke atas
20	97%	Tumpuan 320 mm
15	93%	Tumpuan 240 mm
10	89%	Tumpuan 160 mm
5	78%	Tumpuan 80 mm
2	65%	Tumpuan 32 mm
1	50%	Tumpuan 16 mm

Angka ini berasal dari tabel Wire Rope Technical Board dan pabrikan, bukan dari ASME B30.9 yang tidak menerbitkan persentasenya. Tabel tiap pabrikan berbeda beberapa poin, jadi untuk pekerjaan nyata pakai tabel pabrikan slingnya.

Dua Contoh Hitungan

Contoh pertama, dari modul. Tali 25 mm kelas 6x37 grade IPS berinti serat, kekuatan putus nominal 83.600 lb atau sekitar 37,9 ton.

• Dilewatkan puli 760 mm, D/d sekitar 30, efisiensi 100%, jadi tetap sekitar 37,9 ton.
• Ditekuk di pin 50 mm, D/d 2, efisiensi 65%, tinggal sekitar 24,6 ton.

Selisihnya 13 ton hanya karena titik tumpunya berubah. Tali yang sama, beban yang sama, perlakuan yang berbeda.

Contoh kedua, versi bengkel. Seling 16 mm IWRC grade 1960 dililitkan langsung ke poros motor berdiameter 150 mm.

• D/d = 150 ÷ 16 = sekitar 9.
• Efisiensi dari tabel, antara D/d 5 dan 10, sekitar 88%.
• Kekuatan putus 178,6 kN atau 18,2 ton, dikali 88% jadi sekitar 16,0 ton.
• Dengan faktor desain 5, kapasitas kerjanya turun dari 3,64 ton menjadi sekitar 3,20 ton.

Penurunan 440 kg itu tidak tertulis di mana pun. Tidak di tag sling, tidak di tabel kapasitas pabrikan, dan tidak di sertifikat riksa uji yang menyertainya, karena semua dokumen itu menggambarkan sling dalam kondisi lurus. Satu-satunya cara mengetahuinya adalah dengan menghitung sendiri rasio D/d di titik tekukan.

Satu catatan tentang data uji: angka efisiensi di tabel diperoleh dari pengujian beban statis pada pin yang diam. Tali yang bergerak melintasi puli berputar mengalami kelelahan tambahan yang tidak tercakup di situ.

Bantalan tidak cuma melindungi permukaan poros, tetapi juga mengembalikan sebagian kekuatan sling.

Tiga Tanda Kekuatan Tali Sudah Turun

Penurunan kekuatan tidak selalu datang dari tekukan. Pemakaian sehari-hari meninggalkan jejak sendiri, dan tiga di antaranya cukup jelas untuk dikenali tanpa alat ukur apa pun asal orang yang memeriksa tahu apa yang dicarinya.

• Bintik datar aus di kawat luar. Ini tanda yang paling serius di antara ketiganya. Kawat bulat yang berubah jadi gepeng berarti penampangnya sudah berkurang, dan kekuatannya ikut berkurang sebanding.
• Kawat putus. Jumlahnya dihitung per rope lay, dengan batas yang dibahas di artikel kriteria afkir sling seling.
• Diameter mengecil. Tali yang menyusut dari ukuran aslinya menandakan inti sudah rusak atau tergencet, sehingga untaian turun dan saling rapat.

Konteks Motor Academy

Poros, rotor, dan end shield adalah tiga benda bulat yang paling sering dililit sling di bengkel motor listrik, dan ketiganya berdiameter kecil. Itu persis kondisi D/d rendah.

Tiga cara memperbaikinya, berurutan dari yang paling dianjurkan:

• Pakai titik angkat bawaan. Eyebolt atau lifting lug di rumah motor dirancang untuk itu, dan tidak melibatkan tekukan tali sama sekali.
• Ganti ke round sling atau webbing. Selain tidak menggores permukaan, sling tekstil menyebar tekanan di area yang jauh lebih lebar.
• Pasang bantalan pelindung berbentuk lengkung. Bantalan yang tebal memperbesar diameter tumpuan efektif, dan itu langsung menaikkan rasio D/d.

Satu hal dihindari tanpa kecuali. Jangan menekuk seling di tepi tajam rumah motor atau sudut base frame. Tepi tajam memberi D/d mendekati nol, dan di titik itu tabel efisiensi sudah tidak relevan lagi karena yang terjadi bukan tekukan melainkan pemotongan.

Kawat bulat yang berubah gepeng berarti penampangnya sudah berkurang, dan kekuatannya ikut berkurang.

Sudut Pandang Workshop

Bantalan pelindung sling nyaris selalu dianggap barang opsional. Di banyak bengkel benda itu memang ada, tersimpan rapi di gudang, dan hampir tidak pernah ikut keluar bersama slingnya.

Cara paling sederhana mengubahnya adalah mengikat bantalan itu permanen pada slingnya dengan tali kecil, sehingga keduanya tidak bisa dipisahkan. Setelah itu tidak ada lagi keputusan yang harus diambil orang di lapangan, karena bantalannya sudah ikut terbawa tanpa perlu diingat.

Cek Pemahaman

1. Rasio D/d 2 banding 1 menggambarkan kondisi …
   Jawaban: tali berdiameter 1 satuan ditekuk melingkari permukaan berdiameter 2 satuan, misalnya tali 25 mm pada pin 50 mm.
2. Tanda kehilangan kekuatan yang paling serius pada tali kawat adalah …
   Jawaban: bintik datar aus di kawat luar.
3. Seling 20 mm dililitkan ke poros 100 mm. Berapa rasio D/d dan kira-kira berapa efisiensinya?
   Jawaban: D/d = 5, efisiensi sekitar 78%.

Baca Juga

• Mengenal Tali Kawat Baja: Arti Kode 6x19 IWRC
• Cara Menghitung Kapasitas Sling Seling 2, 3, dan 4 Kaki
• Sudut Sling dan Tegangan: Beban 1 Ton Jadi 1 Ton per Kaki
• Titik Berat Beban Saat Mengangkat Motor

Ringkasan

• D/d adalah diameter benda yang dililit dibagi diameter tali.
• Efisiensi penuh dicapai pada D/d 25 atau lebih. Pada D/d 2 tinggal 65%, pada D/d 1 tinggal 50%.
• Tali galvanis umumnya sekitar 10% lebih lemah daripada tali bright, bukan sebaliknya.
• IPS dan EIPS adalah rentang kuat tarik, bukan padanan tunggal grade 1770 atau 1960 N/mm2.
• Kekuatan putus minimal dihitung dari faktor konstruksi dikali kuadrat diameter dikali grade.
• Seling 16 mm pada poros 150 mm memberi D/d 9, dan kapasitas kerjanya turun dari 3,64 ke sekitar 3,20 ton.
• Tiga tanda kekuatan turun: bintik datar aus, kawat putus, dan diameter mengecil.
• Bantalan pelindung berbentuk lengkung menaikkan D/d sekaligus melindungi permukaan beban.

Pertanyaan yang Sering Muncul

Apa itu rasio D/d pada tali kawat baja?

Rasio D/d adalah perbandingan antara diameter benda yang dililit tali dengan diameter tali itu sendiri. Rasio ini menentukan berapa persen kekuatan tali yang masih tersisa saat ditekuk, mulai dari 100 persen pada D/d 25 ke atas sampai hanya 50 persen pada D/d 1.

Kenapa sling seling tidak boleh ditekuk tajam?

Karena saat tali ditekuk, kawat di sisi luar lengkungan harus meregang lebih panjang daripada kawat di sisi dalam, sehingga beban tidak terbagi rata dan kawat yang paling tertarik putus lebih dulu. Pada tekukan tajam dengan D/d 2, kekuatan tali tinggal sekitar 65 persen dari nominalnya.

Apakah wire rope galvanis lebih kuat dari bright?

Tidak. Pada diameter dan grade yang sama, tali galvanis umumnya sekitar 10 persen lebih lemah daripada tali bright tanpa lapisan. Keunggulan galvanis ada pada ketahanan terhadap karat, bukan pada kekuatannya.

Apa arti IPS, EIPS, dan EEIPS?

IPS adalah improved plow steel, EIPS adalah extra improved plow steel, dan EEIPS adalah extra extra improved plow steel. Ketiganya menyatakan rentang kuat tarik kawat dalam sistem Amerika dan tidak bisa dipadankan satu lawan satu dengan grade metrik 1770 atau 1960 N/mm2 yang dipakai di katalog Indonesia.

Apa tanda wire rope sudah melemah?

Ada tiga tanda utama: bintik datar mengilap bekas aus pada kawat lapis luar, adanya kawat yang putus, dan diameter tali yang mengecil dari ukuran aslinya. Bintik datar adalah tanda paling serius karena penampang kawat sudah berkurang secara permanen.

Sumber

• TPC Training, Industrial Rigging Principles and Practices, Course 318, Lesson 2 (modul internal Motor Academy).
• Wire Rope Technical Board dan tabel pabrikan untuk persentase efisiensi rasio D/d.
• EN 12385-4 untuk rumus kekuatan putus minimal dan faktor konstruksi.
• Bekaert, Rope Grade Explained, untuk hubungan grade IPS, EIPS, dan EEIPS dengan kuat tarik metrik.