PENGARUH JUMLAH SALURAN MASUK TERHADAP CACAT … · Logam cair dianggap sebagai ... Sprue Base...
Transcript of PENGARUH JUMLAH SALURAN MASUK TERHADAP CACAT … · Logam cair dianggap sebagai ... Sprue Base...
PENGARUH JUMLAH SALURAN MASUK TERHADAP CACAT CORAN PADA PEMBUATAN POROS ENGKOL
(CRANKSHAFT) FCD 600 MENGGUNAKAN PENGECORAN PASIR
S1 Teknik Mesin FTI-ITS
Oleh:Muhamad Nur Harfianto
2111 105 025
Dosen Pembimbing:Dr. Ir. Soeharto, DEA
RUMUSAN MASALAH
S1 Teknik Mesin FTI-ITS
Permasalahan yang akan dibahas dalam penelitian ini adalahbagaimana pengaruh jumlah saluran masuk (ingate) terhadapcacat pada produk crankshaft dan bagaimana mengatasi cacatcoran tersebut menggunakan pengecoran pasir.
BATASAN MASALAH
Pasir cetak yang dipakai memiliki komposisi dan permeabilitas yang seragam (homogen).
Sistem saluran yang digunakan adalah Side Gating Systemdan dianggap sistem saluran sudah ideal.
Gaya gesek selama logam cair mengalir melalui saluran dan rongga cetakan dianggap konstan.
Temperatur cair dari FCD 600 yang digunakan di dalam eksperimen dianggap sama dan konstan.
Logam cair dianggap sebagai Newtonian Fluid. Untuk pembuatan cetakan tidak menggunakan vent dan
riser
S1 Teknik Mesin FTI-ITS
TUJUAN
Tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah: Mempelajari pengaruh jumlah saluran masuk terhadap adanya
cacat pada produk crankshaft. Mempelajari cara mengatasi cacat coran dengan penambahan
riser.
S1 Teknik Mesin FTI-ITS
DASAR TEORI
S1 Teknik Mesin FTI-ITS
Pola Plat Cup dan Drag
Dimana bentuk pola dengan metode belah ditempelkan disebuah pelat yang
datar, pelat untuk cup dan pelat untuk drag. Kedua pelat tersebut dijamin oleh pena-
pena agar bagian atas dan bawah dari coran menjadi cocok. Demikian juga sistem
saluran, biasanya pola ini digunakan untuk produk masal dan pola ini membutuhkan
kepresisian yang tinggi pada saat pembuatan.
Pola plat dan drag
Penambah (Riser)
Penambah (riser) adalah sebagai penyimpan logam cair yang akan
mensuplai logam cair tersebut untuk mengimbangi penyusutan dalam proses
pembekuan logam dari coran.
Penambah atas Penambah samping Penambah buta
S1 Teknik Mesin FTI-ITS
Tambahan Penyusutan Bahan
8/1.000 Besi cor, baja cor tipis
9/1.000 Besi cor, baja cor tipis yang bnyak menyusut
10/1.000 Sama dengan atas dan aluminium
12/1.000 Paduan aluminium, brons, baja cor (tebal 5-7
mm)
14/1.000 Kuningan kekuatan tinggi, baja cor
16/1.000 Baja cor (tebal dari 10 mm)
20/1.000 Coran baja yang besar
25/1.000 Coran baja besar dan tebal
Tambahan Penyusutan
S1 Teknik Mesin FTI-ITS
Penambahan Kemiringan
S1 Teknik Mesin FTI-ITS
Pola logam membutuhkan kemiringan 1/200, pola kayu membutuhkan 1/30 sampai 1/200
S1 Teknik Mesin FTI-ITS
Berdasarkan American Foundrymen’s Society (AFS)1. Sistem saluran menggunakan sistem tanpa tekanan dimana
perbandingan antara luasan saluran turun : pengalir : saluran masuk adalah 1 : 4 : 4
2. Saluran turun yang digunakan adalah saluran turun yang meruncing dengan bagian bawah saluran turun mengecil merupakan luasan penyempitan.
3. Menggunakan cawan tuang.4. Sprue Base digunakan untuk menyerap energi kinetik yang
jatuh dari saluran turun.5. Pengalir diletakkan di drag dan saluran masuk di cup.6. Perpanjangan pengalir digunakan untuk menjebak slag atau
pengotor dari logam cair.
WK (sec) tuang Waktu 1=
2cp - 2hc H head, Effective2
=
S1 Teknik Mesin FTI-ITS
Perhitungan Sistem Saluran
2qHct dW
BA =
AT
AB
bhAA 1
BT =
H (tinggi efektif)
S1 Teknik Mesin FTI-ITS
Runner Area = 4 x AB
Gate area
Runner area
Choke Area = A1Well Area = 5xA1
Runner depth = d
Well depth = 2d
Gate Area = 4 x AB
PENELITIAN TERDAHULU
S1 Teknik Mesin FTI-ITS
Oki lidayat , Judul, Analisa Cacat Produk Pada Pembuatan Crankshaft HC Di PT.PAKARTIRIKEN INDONESIA, 2006.
Sulardjaka, judul, ANALISA CACAT COR PADA PROSES PENGECORAN BURNER KOMPOR, 2010.
- Temperatur penuangan yang rendah
- Permeabilitas pasir kurang- Kurangnya lubang angin
- Pemasangan inti kurang tepat
- Kelembaban pasir cetakterlalu tinggi
PENYEBAB CACAT
Rongga udara Pergeseran inti Sumbat dingin
S1 Teknik Mesin FTI-ITS
Achmad Zainuri 2010, Tegangan Maksimum dan Faktor Keamanan Pada Poros Engkol Daihatsu Zebra Espass Berdasarkan Metode Numerik.
S1 Teknik Mesin FTI-ITS
Analisa poros engkol pada sudut 0°
Analisa poros engkol pada sudut 180°
Analisa poros engkol pada sudut 360° Analisa poros engkol pada sudut 540°
Tegangan dan gaya yang diterima poros engkol
METODOLOGI
S1 Teknik Mesin FTI-ITS
Flow Chart Mulai
Studi Literarur
Analisa Data- Penyusutan- Porositas
- Crack- Inklusi Terak
dll
Kesimpulan dan Saran
Selesai
Perumusan Masalah
1.Perencanaan dan Pembuatan Sistem Saluran2.Pembuatan Pola dan Rangka Cetak
3.Pembuatan Cetakan4.Persiapan Alat dan Bahan FCD 600
Sistem Saluran 1 Gate
Sistem Saluran 2 Gate
Pengamatan Cacat Secara Visual dan NDT- Penyusutan- Porositas
- Crack- Inklusi Terak
dll
Proses Pengecoran
Hasil Pengecoran
S1 Teknik Mesin FTI-ITS
Metode Pengamatan dan Pengukuran Cacat1) Secara Visual
Cacat pergeseran
Cecat flask
Micrometer
Jangka sorong
PERHITUNGAN SISTEM SALURAN
- Jenis material logam = FCD 600- Berat Jenis (ρ) = 7,2 gr/cm3
= 0,260117 lb/in3
- T melt (FCD 600) = 1149 o C- Tensile strenght = 600 N/mm2
- Yield strenght = 370 N/mm2
- Hardness = 170-270 HB
- Berat crankshaft FCD = 12,5 Kg
- Volume crankshaft FCD =
- Berat total coran (w) = 12,5 kg + 0,5 kg= 13 kg = 13000 gr = 28,661 lb
Dimana : 0,5 kg berat total sistem saluran
33 11,1736
/2,712500 cm
cmgrgr
=
S1 Teknik Mesin FTI-ITS
Waktu tuang t = K1 .= 2 .= 10,7 sekon
Choke Area (AB)
Diketahui : d = ρ = 7,2 gr-/cm3
C = 0,88 (round tappered sprue)g = 981 cm-/s
2
h = 15 cmp = 6 cmc = 12 cm
w661,28
cmc
phcH 5,13122
6121522
2 22
=×
−××=
−=
S1 Teknik Mesin FTI-ITS
AB = 1,178 cm2 = 117,8 mm2 x 1,5 = 176,7 mm2 ( D = 14,99 mm )
Area of the Top of Sprue (AT)
Dengan h1 = 135 mm , b = 20 mm
AT = 306,05 mm2 x 1,5 = 459,08 mm2 (D = 24,17 mm )
HgctdwAB ..2...
=
)5,13).(981.(2).88,0).(7,10).(2,7(13000
=
bhAA BT
1=
201358,117=TA
S1 Teknik Mesin FTI-ITS
Runner Area = 4 x AB= 4 x 117,8= 471,2 mm2 x 1,5 = 706,8 mm2 ( LR = 27,18 mm, TR = 26 mm )
Gate Area = 4 x AB= 4 x 117,8= 471,2 mm2 x 1,5 = 706,8 mm2 ( LG = 27,18 mm, TG = 26 mm)
Well Base AreaWell Base = 5 x AB
= 5 x 117,8= 589 mm2 x 1,5 = 883,5 mm2
( D = 33,5 mm )Well DepthWell Depth = 2 x Kedalaman runner
= 2 x 26 = 52 mm
S1 Teknik Mesin FTI-ITS
a). Menentukan nilai modulus (C%)C% = 16% dengan menggunakan natural feeder/riser (logam cair mengalir sebelummencapai rongga cetak).
b). Menentukan nilai shrinkage pada paduan yang akan dicor (S%).S% = 3.5% merujuk pada Grafik menggunakan material FCD 600 dengan komposisi 3,6% C, 2% Si, 0,8% Mn, 0,05% P dan 0,02% S.
c). Memperkirakan berat logam cair yang ada di dalam riser (WF).Pada perhitungan sistem saluran didapatkan berat benda yg akan di cor (WC) adalah: WC = 12,5 kgMaka, dengan perhitungan akan didapatkan berat logam cair yang ada di dalamriser (WF).
WF = WC
WF = 12,5 kgWF = 2,73 kg WF = 2730 gr
100%
%100 SC
××
100%5.3
%16100
××
S1 Teknik Mesin FTI-ITS
PERHITUNGAN PENAMBAH (RISER)
Volume riser yang dibutuhkan (VR) :
VR =
Dengan massa jenis FCD 600, ρ = 7,2 gr/cm3
VR =
VR = 379,2 cm3
VR = = 379,2 cm3 (dengan L = 110 mm)
(110 mm) = 379200 mm3
= 3447,2 mm2
= 1097,2 mm2
r = 33, 12 mm ≈ 33,2mm
Agar aman , Tinggi riser L = 110 mm dan Diameter riser, D = 66,4 mm
ρFW
3/2,72730
cmgrgr
Lr 2π2rπ
2rπ2r
S1 Teknik Mesin FTI-ITS
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Prototipe 1 adalah hasil coran yang menggunakan sistem satu saluran
tanpa menggunkan riser dan ventilasi.
Prototipe 2 adalah hasil coran yang menggunakan sistem satu saluran tanpa menggunkan riser dan ventilasi.
Prototipe 3 adalah hasil coran yang menggunakan sistem satu saluran menggunkan riser buta dan ventilasi.
Prototipe 4 adalah hasil coran yang menggunakan sistem satu saluran menggunkan riser terbuka dan ventilasi.
Prototipe 5 adalah hasil coran yang menggunakan sistem dua saluran tanpa menggunkan riser dan ventilasi.
S1 Teknik Mesin FTI-ITS
Prototipe 4
Hasil coran prototipe 4sebelum proses machining Hasil coran prototipe 4 setelah proses machining
S1 Teknik Mesin FTI-ITS
Sistem saluran CACAT POSISI PENYEBAB
Satu saluran
Prototipe 1
Shringkage 1 1) Pembekuan terakhir2) Variasi luas penampang
Salah alir - -
Inklusi Pasir a,b,c,d,e,f,g,h, i, j 1) Kurangnya pengikat bentonit2) Catakan kurang padat
Rongga udara 21) Udara terjebak2) Pergeseran sistem saluran3) Dinding cetakan basah
Porositas - -
Prototipe 2
Shringkage 1 1) Pembekuan terakhir2) Variasi luas penampang
Salah alir - -
Inklusi Pasir 3,4 1) Kurangnya pengikat bentonit2) Catakan kurang padat
Rongga udara 2 1) Udara terjebak2) Dindng cetakan basah
Porositas - -
Prototipe 3
Shringkage 1 1) Pembekuan terakhir2) Variasi luas penampang
Salah alir - -Inklusi Pasir - -
salah alir - -Porositas - -
Prototipe 4
Shringkage 1 1) Pembekuan terakhir2) Variasi luas penampang
Salah alir - -
Inklusi Pasir A,C,D 1) Kurangnya pengikat bentonit2) Catakan kurang padat
Rongga udara a 1) Udara terjebak2) Dinding cetakan basah
Lubang jarum E 1) Udara terjebak
Dua saluran Prototipe 5
Shringkage 1,5 1) Pembekuan terakhir2) Variasi luas penampang
Salah alir - -
Inklusi Pasir 5,7 1) Kurangnya pengikat bentonit2) Catakan kurang padat
Rongga udara 2,3,4 1) Udara terjebak2) Runner terlalu panjang
Porositas - -
Tabel (1) : Letak dan jenis cacat
Histogram jumlah cacat sebelum proses machining Histogram jumlah cacat setelah proses machining
S1 Teknik Mesin FTI-ITS
Histogram perbandingan cacat
1) Pengunaan sistim satu saluran lebih efektif dari pada sistim duasaluran. Terlihat dari banyaknya cacat yang terjadi dari keduametode tersebut. Tetapi pada satu saluran masih terdapat adanyacacat walaupun prosentasenya sedikit.
2) Penggunan penambah riser buta dan riser terbuka berpengaruhpada hasil coran terlihat tidak terdapat cacat rongga udara padabalancing sebelum dilakukan proses machining.
3) Setelah dilakukanya NDT dengan metode liquid penetrant tidakterdapat cacat surface crack pada permukaan terutama pada bagianporos crankshaft.
KESIMPULAN
S1 Teknik Mesin FTI-ITS
SARAN
Perlu mempertimbangkan variabel-variabel yang mempengaruhihasil coran dimana dijadikan batasan masalah pada penelitian. Semakinbanyak proses machining pada setiap coran, hasil analisa danpembahasan akan lebih akurat.
S1 Teknik Mesin FTI-ITS