PENGARUH JUMLAH SALURAN MASUK TERHADAP CACAT … · Logam cair dianggap sebagai ... Sprue Base digunakan untuk ... Pada perhitungan sistem saluran didapatkan berat benda yg akan di

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


LATAR BELAKANG

FORGING

CASTING

RUMUSAN MASALAH


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


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.


DASAR TEORI


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


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


Tambahan Penyelesaian Machining


Penambahan Kemiringan


Pola logam membutuhkan kemiringan 1/200, pola kayu membutuhkan 1/30 sampai 1/200


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

=


Perhitungan Sistem Saluran

2qHct dW

BA =

AT

AB

bhAA 1

BT =

H (tinggi efektif)


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


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


Achmad Zainuri 2010, Tegangan Maksimum dan Faktor Keamanan Pada Poros Engkol Daihatsu Zebra Espass Berdasarkan Metode Numerik.


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


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


Skema Percobaan

1 saluran masuk 2 saluran masuk

Alat dan Bahan1) Peralatan Pembuatan Pola



2) Peralatan Pembuatan Cetakan dan Bahan Coran


Metode Pengamatan dan Pengukuran Cacat1) Secara Visual

Cacat pergeseran

Cecat flask

Micrometer

Jangka sorong


2) Liquid Penetran

Cacat surface crack Peralatan Langkah kerja

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

=


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

=×

−××=

−=


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


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


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

××


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



Casting modulus Prosentase penyusutan

PROSES PEMBUATAN CETAKAN


1) Cetakan Cup

2) Cetakan Drag



PROSES PENGECORAN

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.



Prototipe 1

Prototipe 2 Prototipe 3


Prototipe 4

Hasil coran prototipe 4sebelum proses machining Hasil coran prototipe 4 setelah proses machining



Prototipe 5


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


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


Salah alir - -Inklusi Pasir - -

salah alir - -Porositas - -

Prototipe 4


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


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


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

Mohon Saran dan Masukan Untuk Kesempurnaan

Tugas Akhir ini

Documents

PENGARUH JUMLAH SALURAN MASUK TERHADAP CACAT … · Logam cair dianggap sebagai ... Sprue Base digunakan untuk ... Pada perhitungan sistem saluran didapatkan berat benda yg akan di