Upload
selvi-kusrina-putri
View
239
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
1/46
PERANCANGAN SISTEM SALURAN(DESIGN OF GATING SYSTEM)
1. FUNGSI GATING SYSTEM2. SENSITIVITAS LOGAM (SENSITIVITY OF METAL)3. COMPONENT OF GATING SYSTEM4. PRESSURIZED AND NON PRESSURIZED SYSTEMS5. AFS HORIZONTAL GATING SYSTEM6. SPRUE AND CHOOKE DESIGN7. POURING BASIN DESIGN8. PERANCANGAN SPRUE BASE(SPRUE BASE DESIGN)9. PERANCANGAN PENGALIR DAN SALURAN MASUK (RUNNER
AND GATE DESIGN)10.PERANCANGAN PENGALIR TAMBAHAN (RUNNER
EXTENSION DESIGN)11.SISTEM SALURAN VERTIKAL (VERTICAL GATING SYSTEM)
1
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
2/46
1. FUNGSI SISTEM SALURAN ( GATING SYSTEM )
Mengurangi turbulensi logam cair yang melalui sistem
saluran dan masuk ke rongga cetakan
Akibat turbulensi udara dan gas masuk logam cair cacat coran
Mengurangi kecepatan aliran logam dalam sistem salurandan rongga cetakan meminimumkan erosi cetakandan inti serta turbulensi
2
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
3/46
Fungsi GATING SYSTEM (lanjutan)
Cetakan dapat diisi cepat mencegah pembekuansebelum waktunya dan mencegah cacat coran
Membantu dalam mengembangkan perbedaan panasyang baik penambah (riser) dapat mengisipembekuan coran
3
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
4/46
2. SENSITIVITAS LOGAM (SENSITIVITY OF METAL)
Sensitivitas logam menentukan terbentuknya ampas(dross ) atau terak ( slag ) dalam penuangan logam cair
Perancangan gating system mereduksi turbulensi danaspirasi ditentukan oleh sensitivitas
Perbedaan yang besar antara berat jenis (density )logam cair dan oksida logam terak atau ampas akanmengapung dan dapat ditangkap dengan mudah dipermukaan gating system
4
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
5/46
SENSITIVITAS LOGAM (lanjutan)
Paduan Al sangat mudah bereaksi dengan oksigen membentuk oksida padat Al 2O 3 stabil
Aliran halus
(smooth)
Aliran
turbulen
Oksida terbentuk dan
tinggal di permukaanaliran
Oksida menumbuk/mengaduk ke dalam aliranlogam cair dan dapatmembawa gas + gelembungudara
5
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
6/46
Density Al dan oksida Al adalah sama oksida Al tidakmudah mengapung keluar dari logam cair terjeratdalam pembekuan logam
Dalam hal yang sama untuk paduan logam lain : Mgalloys, Silikon, Perunggu (Bronze), Al -Bronze, Mn – Al
Paduan ringan sensitif terhadap pembentukanampas/terak gating system harus dirancang dengan
perhatian penuh menghilangkan turbulensi danpenghisapan udara
SENSITIVITAS LOGAM (lanjutan)
6
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
7/46
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
8/46
3. COMPONENT OF GATING SYSTEM
NAMA KETERANGANPouring basin Bagian mulut penuangan yang diperluasSprue Saluran vertikal masuknya logam cair
dalam gating system
Sprue base orwell Perluasan yang berbentuk silinder atausegi empat pada dasar saluranRunner Saluran horisontal dimana logam cair
mengalir
Gate Saluran pendek yang menghubungkanrunner dengan mould cavityRunnerextension
Bagian runner yang diperpanjang
( Lihat gambar 3.1 ) 8
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_3/(7)PERANCANGAN%20SISTEM%20SALURAN(print).ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_3/(7)PERANCANGAN%20SISTEM%20SALURAN(print).ppt
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
9/46
Gambar 3-1. Komponen dari AFS horizontal Gating System
GAMBAR KOMPONENDARI SISTEM SALURAN (GATING SYSTEM)
a. Cawang tuang( pouring basin )
b. Saluran turun(sprue )
c. Saringan ( spruebasin )
d. Pengalir ( dragrunner )
e. Saluran masuk
(cope ingate)f. Pengalir tambahan(runner extension)
9
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
10/46
4. PRESSURIZED AND NON PRESSURIZEDSYSTEMS
PRESSURIZED SYSTEM
Choke ditempatkan pada atau dekat saluranmasuk ( ingate ) pengecoran memisahkan terak,ampas, pasir dari logam pada waktu masukrongga cetakan
Dimensi gat ing ra t io (Sprue : Runner, Ingate) S : R : G = 4 : 4 :1 dan 2 : 3 : 1
10
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
11/46
NON PRESSURIZED SYSTEM
Choke ditempatkan pada atau dekat dasar s p r u e (sprue base ) dalam hal ini membentuk dengan cepatkecepatan aliran, dan mengikuti tapered sprue untukmengisi secara cepat meminimumkan aspirasi danturbulensi
Gating ratio S : R : G = 1 : 2 : 4 dan 1 : 4 : 4
Penerapan Hukum Kontinyuitas menunjukkan bahwa :kecepatan aliran menjadi berkurang cukup besar dalamrunner dan ingate meminimumkan turbulensi danerosi cetakan
Pengurangan kecepatan efektif di dalam memisahkannon metallic yang tercampur dan melekat pada puncakpermukaan runner 11
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
12/46
5. AFS HORIZONTAL GATING SYSTEM
System optimum :System adalah Non Press ur ized gating ratio = 1 : 4 : 4
Menggunakan tapered , small down sprue dengan bottomsprue area berfungsi sebagai c h o k e
Menggunakan pour ing bas in
Sprue base/well digunakan untuk mengabsorb energikinetik dari aliran jatuh ( falling stream )
Runner ditempatkan dalam drag dan gate dalam copeRunner extension digunakan untuk menjerat kotoran,aliran logam cair yang terganggu ( disturbed metal flow )
12
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
13/46
PENEMPATAN DAERAH CHOOKE
A. Tapered sprue
B. Straight sprue with choke
Gambar 5.1. Penempatan daerah choke
13
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
14/46
6. SPRUE AND CHOOKE DESIGN
Menggunakan t apered spru e dengan penurunanpenampang yang kecil ( small area down ) mengeliminasi aspirasi udara dan gas di dalam cetakan
Luas area minimum pada puncak sprue dapat dihitungdengan rumus ( gambar 6.1 ) :
bhAA 1
BT
14
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_3/(7)PERANCANGAN%20SISTEM%20SALURAN(print).ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_3/(7)PERANCANGAN%20SISTEM%20SALURAN(print).ppt
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
15/46
6.1. PERHITUNGAN PENAMPANG SPRUE
Gambar 6.1. Ukuran untuk kalkulasi penampang sprue
AT = penampang sprue atas AB = penampang sprue bawahh1 = panjang sprueb = kedalaman logam cair dalam cawan
b
hAA 1
BT
Dalam praktek diharapkan
menggunakan luasan atas sedikitlebih besar dari hasil perhitungan untuk menjamin tekanan positif padadinding sprue
15
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
16/46
Luas daerah bagian sprue bawah berfungsi sebagaichoke luas penampang sprue bawah harus palingkecil
Pada waktu logam cair mengalir turun di dalam spruecenderung membentuk pusaran akan cenderungmenarik udara ke dalam aliran logam cair hal iniharus dihindari.
Gerakan pusaran dapat dihindari dengan merancangsprue berbentuk persegi diutamakan bentuk segiempat .
PERHITUNGAN PENAMPANG SPRUE (Lanjutan)
16
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_3/(7)PERANCANGAN%20SISTEM%20SALURAN(print).ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_3/(7)PERANCANGAN%20SISTEM%20SALURAN(print).ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_3/(7)PERANCANGAN%20SISTEM%20SALURAN(print).ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_3/(7)PERANCANGAN%20SISTEM%20SALURAN(print).ppt
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
17/46
PERHITUNGAN PENAMPANG SPRUE (Lanjutan)
Bila tidak memungkinkan dilakukan denganmenggunakan t apered spru e dapat menggunakansprue lurus (straight sprue )
Pada contoh-contoh tersebut c h o k e ditempatkan tertutup
mungkin pada sprue bawah dua metode penempatanditunjukkan pada gambar 6.2 .
Runner chok e menyebabkan penambahankecepatan di dalam runner, sehingga menambah
turbulensi dan juga erosi. Penambahan kecepatan didalam runner juga mengurangi kesempatan non logam(non metallic ) untuk berpisah dari aliran logam cair.
17
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_3/(7)PERANCANGAN%20SISTEM%20SALURAN(print).ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_3/(7)PERANCANGAN%20SISTEM%20SALURAN(print).ppt
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
18/46
CHOKE CORE RUNNER CHOKE
Gambar 6.2.
Metode alternatif penempatan daerahchooke
METODE ALTERNATIFPENEMPATAN DAERAH CHOOKE
18
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
19/46
7. POURING BASIN DESIGN
Pouring basin bentuk segi empat direkomendasi untukmenyediakan jalan masuk yang layak bagi logam cair kedalam mulut sprue (desain pouring basin digambarkanpada gambar 7.1 )
Karena pemakaian basin mengikuti penuangan tidaklangsung energi kinetik dari aliran jatuh berkurang.
Penuangan tidak langsung juga mencegah secara
langsung aliran awal ke dalam sprue yang dapatmenimbulkan aspirasi dan turbulensi.
19
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_3/(7)PERANCANGAN%20SISTEM%20SALURAN(print).ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_3/(7)PERANCANGAN%20SISTEM%20SALURAN(print).ppt
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
20/46
FLAT BOTTOM
RECTANGULARPLAN VIEW
Gambar 7.1. Perancangan pouring basin yang baik
GENEROUS FILLET
20
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
21/46
Bentuk ideal pouring basin adalah segi empat denganbagian bawah datar meminimumkan gerakan olakan(swirling ) dan pusaran ( vortex )
Kedalaman basin harus cukup untuk dapat mencegahterjadinya pusaran pada aliran logam cairBasin harus cukup luas untuk mencapai target bagicrew penuangan
Saluran masuk pada mulut sprue harus berbentuk bulat meminimumkan “ friction loss ” dan menjadikan aliran
“stream line”
POURING BASIN DESIGN (Lanjutan)
21
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
22/46
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
23/46
CHOKE CORE & STRAINER CORE
CHOKE CORE Area = 1 in 2Diameter = 1.126 inSA/V = 3.53
STRAINER CORE Area = 1 in 2Diameter = 0.504 in (each hole)SA/V = 7.95
Gambar 2.5. Choke dan Strainer Core
23
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
24/46
8. PERANCANGAN SPRUE BASE(SPRUE BASE DESIGN)
Saringan (Sprue basin/base) , merupakan perluasan yangberbentuk silinder atau segi empat pada dasar saluran penyaring logam cair
Base ini banyak menyerap energi kinetik dari aliran jatuh dan memberikan aliran turbulen minimum
Sprue base dapat berbentuk lingkaran atau segiempat yang penting pada dasar bawah harus datar
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
25/46
PERANCANGAN SPRUE BASE (SPRUE BASE DESIGN)
Bila pada dasar bawah sprue base berbentukhemispherical aliran menjadi turbulen secaraekstrim ( gambar 8.1 )
Bila sprue base berbentuk lingkaran luas dasarharus 5 kali luas sprue bottom , kedalaman harus 2kali kedalaman runner . Pojok sprue base harusbulat.
25
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_3/(7)PERANCANGAN%20SISTEM%20SALURAN(print).ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_3/(7)PERANCANGAN%20SISTEM%20SALURAN(print).ppt
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
26/46
TURBULENC
E
Gambar 8.1. Perancangan sprue base
Gambar Sprue Base
26
Runner dangkal(besi cor, non besi)Sprue base yang tidak baik
Runner dalam(baja cor)
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
27/46
9. PERANCANGAN PENGALIR DAN SALURAN MASUK(RUNNER AND GATE DESIGN)
Saluran masuk (Ingate), merupakan saluran masukke rongga cetakan dari saluran turun.
Saluran masuk suatu cetakan dapat lebih dari satu,tergantung dengan ukuran rongga cetakan yang akandiisi oleh logam cair.
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
28/46
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
29/46
Bentuk penampang runner yang ideal adalah segi empatatau mendekati trapezoidal (segi empat sembarang) meminimumkan turbulensi dan goyangan ( rocking )
Penuangan logam pada temperatur tinggi (misal : baja) yang terbaik dituang dalam runner dengan perbandinganpermukaan terhadap volume (SA/V) rendah meminimumkan kehilangan panas ( heat loss ), lihatgambar 9.1
Grey cast iron dan logam non ferrous dapat dituangdengan runner dangkal lebar (wide shallow runner )dengan memberi permukaan kup tambahan untukmenjerat ampas
PERANCANGAN PENGALIR DAN SALURAN MASUK (Lanjutan)(RUNNER AND GATE DESIGN)
29
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_3/(7)PERANCANGAN%20SISTEM%20SALURAN(print).ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_3/(7)PERANCANGAN%20SISTEM%20SALURAN(print).ppt
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
30/46
Gambar Penampang runner
WIDE SHALLOWRUNNER Area = 1 in 2
SA/V = 5.0
SQUARE RUNNER Area = 1 in 2SA/V = 4.0
Gambar 9.1.Hubungan antara daerah permukaan terhadap volume(SA/V) untuk dua jenis runner
30
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
31/46
Runner dengan perbandingan daerah permukaan terhadapvolume (SA/V) tinggi menunjukkan friction loss tinggi
Jumlah ingate yang digunakan tergantung pada bentukdan ukuran dari pengecoran yang dituang. Hal ini dibutuhkaningate berlipat ( multiple ingates ), pengecoran bersusun,panjang aliran logam cair yang uniform dan sama.
Kadang-kadang juga memerlukan r iser mengembangkangradient thermal yang baik
Luas ingate total sama dengan luas runner total dengangating ratio 1 : 4 : 4
PERANCANGAN PENGALIR DAN SALURAN MASUK (Lanjutan)(RUNNER AND GATE DESIGN)
31
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
32/46
Gambar 2.9. Aliran dari straight, steppedand tapered runner
NON UNIFORM FLOW
UNIFORM FLOW
32
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
33/46
Gambar 2.10. Jenis ingates
STRAIGHT
STREAMLINED
MODIFIED
STRAIGHT 33
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
34/46
10. PERANCANGAN PERPANJANGAN PENGALIR(RUNNER EXTENSION DESIGN)
Perpanjangan Pengalir (Runner extension), bagianrunner yang diperpanjang kotoran / terak mengendapsebelum masuk ke rongga cetakan
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
35/46
Logam pertama melalui sistem saluran seringkalirusak karena turbulensi dan aspirasi udara ataugas.
Juga logam ini dapat mengambil butir pasir yanglepas
Runner extension digunakan untuk memerangkap(menjebak) logam tersebut dan mencegahnyamasuk ke dalam rongga cetakan (mould cavity)
Runner extension harus cukup panjang untukmencegah aliran balik masuk ke dalam ingateterakhir.
35
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
36/46
36
Gambar 2.11. Perancangan Step Gate yang menggambarkan polaaliran tidak baik
Step Gating
Bottom Gating
SISTEM SALURAN VERTIKAL (VERTICAL GATING SYSTEM)
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
37/46
Gambar 2.12. Perancangan Step Gate yang menggambarkan polaaliran baik
37
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
38/46
Gambar 2.13. Perancangan Bottom Gate yang menggambarkanpola aliran baik
Sering digunakan untukpengecoran baja meminimumkan erosipada cetakan dan inti
38
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
39/46
Gambar 2.14. Web gate with vertical riser
TAPEREDSPRUE
RISERWEB
MOULD CAVITY
VENT
ENLARGEMENT RUNNEREXTENSION
Hasil eksperimen :
Web 11/32 indihubungkan dgnplat tebal 3/8 in,lebar 6 in dantinggi 12 in menghasilkan coranyg halus dan tanpacacat
GATE
39
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
40/46
Penambah (Raiser)
Penambah (Raiser) merupakan cadangan logam cair berguna dalam mengisi kembali rongga cetakan bilaterjadi penyusutan akibat pembekuan (solidification)logam cair.
Penambah terbuka
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
41/46
Penambah tertutup
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
42/46
PENAMBAH UNTUK BESI COR
Kekuatan Tarik(kgf/mm2)
Penyusutan (%)
35 5
30 325 220 0 - 1
Penyusutan besi cor dalam pembekuan lebih kecil dibanding baja cor dan paduan bukan besi
Tabel 2 : Koefisien penyusutan besi cor
42
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
43/46
PERBANDINGAN EFEKTIF DARI PENAMBAH
Macam
Penambah
Besi Kelabu (%) Besi Cor Liat
(%)Penambah Atas 30 -35 20 – 25PenambahSamping
35 – 40 25 - 30
Tabel 3. Perbandingan efektif penambah
43
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
44/46
CIL (Chill)
44
Cil (Chill) benda (terutama logam) yang diletakkan dibagian cetakan untuk mendinginkan coran secara cepat.
Bahan Cil :
Besi cor liat besi corCoran baja coran bajaCoran bukan besi besi cor
Cil dibagi menjadi 3 macam :
Cil luar Cil dalam Cetakan logam
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
45/46
CIL (lanjutan)
45
Cil luar dipasang di bagian coran yang sangat tebalatau yang tidak dapat diisi logam cair dari penambah
mendinginkan coran dari luar (gambar 21)
Cil dalam dipasang pada pertemuan bos kecil yang jauh dari penambah yang akan dikelilingi oleh logam
mencegah penyusutan di dalam coran (gambar 22)
Cetakan logam (umumnya dipakai untuk coran bukanbesi ) mendinginkan dan membekukan seluruhbagian luar coran secara cepat (gambar23)
8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran
46/46
Macam Cil
Gambar 21. Cil luar
Gambar 22. Cil dalam
Gambar 23. Cetakan logam
Cil
Cil
Cetakan logam
Cil