Upload
pandhu-abdi-surya
View
380
Download
7
Embed Size (px)
Citation preview
7/26/2019 Perhitungan Moulding
1/26
DESIGN TRADITIONAL versus DESIGN dengan KOMPUTER
A.1. DESIGN PRODUK yang BAIK , adalah DESIGN PRODUK yang sesuai dengan
ketentuan-ketentuan sebagai berikut :
Pemakaian bahan plastik yang seminimal mungkin
Cycle time yang seminimal mungkin , dari pemadatan yang singkat ( lebih pendek )
Penyusutan yang sama pada keseluruhan proses pembentukan ( shrinkage )
Resiko yang seminimal mungkin terhadap tekanan yang diperlukan
Ketebalan produk yang harus dipertahankan setipis mungkin serta mudah /
memungkinkan untuk dibentuk , yang menjamin ketentuan-ketentuan di atas .
2. Dan KAPASITAS PRODUK , adalah :
Quantity dari produk yang diperlukan ,
Waktu pemakaian serta kualitas dari produk yang diproduksi , serta
Waktu pengiriman , yang juga menentukan dalam perencanaan dan pengerjaannya3. MATERIAL produk( jenis plastik ) : PP polyprophylene , LDPE low densitity
polyethylene , HDPE high density polyprophylene , PVC polyvinyl chloride , dan jenis-jenis
lain .
Volume produk - V_p ( mm^3 )
Berat produk - W_p ( gr )
Density ( berat jenis material ) - Bj_m ( gr / mm^3 )
Shrinkage factor material - Sh_m ( % )
4. JUMLAH CAVITY dalam menentukan CETAKAN
Untuk dapat menentukan jumlah cavity produk dibuat single atau multiple pada plastic molding, adalah tergantung dari beberapa faktor , sebagai beikut :
Kapasitas pencetakan ( pembuatan produk ) dan waktu pengiriman
Kontrol kualitas yang diperlukan
Biaya produksi ( cetakan dan jumlah produksinya )
Pembahanan plastik yang dipergunakan
Bentuk dan ukuran mold yang direncanakan dan dibuat
Kapasitas mesin produksi yang dipergunakan
Faktor yang menentukan dalam pemakaian mesin produksi :
Short capacitydari mesin produksi - Sw ( gr )
Weight of moldingadalah berat produk berikut runner dan gate - Wm ( gr )
7/26/2019 Perhitungan Moulding
2/26
Plasticizing Capacityadalah kemampuan injeksi material atau pengeluaran material dari
mesin Pc ( gr /min. )
Dengan perbandinganjumlah shortpada tiap menitnya - Q_sh qty / min., maka
jumlah cavity dapat pula ditentukan .
5. TONASE DARI MESIN PLASTIK ( INJECTION / BLOW ) yang akan
DIPERGUNAKAN
Mendasarkan kepada Clamping Force - Tons
Adalah tonase yang diperlukan untuk menjaga agar kondisi mold tetap tertutup rapat selama
proses produksi ( injection ataupun blowing ) , dan menahan tekanan material pada total area
yang diproyeksikan pada seluruh permukaan cavity dan core , pada saat injeksi , pemampatan
ataupun pembentukan .
Total Area Proyeksi - Ax mm^2
Tekanan yang diijinkan untuk bahan cetakan ( mold ) - Tx Kg / mm^2
Maka , Clamping Force - CF Tons , dapat diperhitungkan :
Semakin tinggi tekanan yang diijinkan untuk bahan cetakan ( Jenis baja yang dipergunakan ) ,
akan semakin kuat menahan tekanan dari Clamping Force mesin . Beberapa tekanan jenis yang
diijinkan dari beberapa contoh jenis baja yang sering dipergunakan :
http://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_31.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_21.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_11.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_31.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_21.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_11.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_31.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_21.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_11.jpg7/26/2019 Perhitungan Moulding
3/26
Cast Steel 38.75 Kg / mm^2
Safe Factor no.7 5.43 Kg / mm^2
Carbon Steel 8.44 Kg / mm^2
Low Carbon Steel 17.57 Kg / mm^2
Closed Condition 4.92 Kg / mm^2Dengan pertimbangan hingga 10 s/d 20 %faktor untuk tekanan sepenuhnya , maka
maksimum tonase mesin yang akan dipergunakan , dapat ditentukan .
6. KARAKTERISTIK BAHAN PLASTIK yang diperlukan :
Jenis bahan -PP , LDPE , HDPE , PVC , ABS ,dan lain-lain
Density(berat jenis) material plastik - Bj_m ( lb/in^2 )
Melting temperature, suhu pelelehan ( keluar dari screw ) - Mt ( Fahrenheit )
Poison ratio, viskositas melting material berdasarkan tabel rasio - pr ( lb. sec.
/ in^2 )
Injection Presure pada Cavity, tekanan aman yang diperlukan saat
pembentukan produk - P_cv = 10.000( psi )
Injection Presure , tekanan aman yang diperlukan pada saat proses injection masuk pada
sprue - P_sp = 15.000( psi )
Thermal diffusiondari material yang dipergunakan - Th_m ( in^3 / sec. )
7. KARAKTERISTIK BAHAN MOLD yang dipergunakan dan keadaannya :
Temperature Atmosfir - T atm ( Fahrenheit )
Specific heat, panas jenis dari bahan mold - S_heat ( BTU / m. hrs. Fahrenheit )
Density(berat jenis) bahan Mold - Bj_St ( lb / in^3 )
Mold Temperature - Mt ( Fahrenheit )
Thermal konduksibahan Molding - K ( BTU / ft^2. hrs. Fahrenheit ) Sebagai contoh untuk beberapa jenis bahan mold :
Assab 718 , Stavax atau Thysen 2312/2316 mempunyai nilai thermal koduksi yang mencapai
: 21 BTU / ft^2. hrs. Fahrenheit .
JIS S 50 C , S 45 C , Assab 760 atau Thysen 1730 mempunyai nilai thermal konduksi yang
mencapai : 28 BTU / ft^2. hrs. Fahrenheit .
B.1. SPRUE , RUNNER DAN GATE : profile , dimensi dan pembagian flow-nya
Berdasarkan profilenya , SPRUEmemiliki diameter awal yang lebih kecil dan diameter akhir
yang menuju RUNNER dibuat lebih besar , atau pada panjangnya mempunya sudut ketirusan
yang berkisar antara 0.5 s/d 8 derajat , tergantung dari kondisi awal diameter lobang
pemasukan material yang ditentukan berdasar bahan plastik dan design mold-nya . Ketirusan
dimaksudkan untuk mempermudah pelepasan produk bersamaan dengan sprue dan runner .
Sedangkan profile untuk RUNNERdan GATE, terdapat 3 kategori jenis profile yang sering
dipergunakan , yaitu :
7/26/2019 Perhitungan Moulding
4/26
Jenis yang Kurang ( POOR ), berbentuk Half Round , biasanya dibuat pada salah satu
sisi saja , pada sisi cavity atau pada sisi core , atau sesuai dengan kondisi cavity produk yang
direncanakan .
Jenis yang Lebih Bagus ( BETTER ), berbentuk Trapesium , biasanya dibuat pada salah
satu sisi saja , pada sisi cavity atau pada sisi core , atau sesuai dengan kondisi cavity produkyang direncanakan .
Jenis yang Paling Bagus ( BEST ), berbentuk Full Round yang biasanya dibuat pada
kedua belah belahan sisi core dan sisi cavity masing-masing setengah lingkaran .
Dalam merencanakan , tentunya telah diperhitungkan , profile manakah yang akan
dipergunakan , sesuai dengan kondisi dan kemungkinan yang dapat di terapkan . Sebagaimana
telah ditentukan , bahwa yang Paling Bagus-lah yang dapat memberikan hasil yang sangat
bagus dari design yang telah direncanakan . Tetapi , dapat di-implementasikan atau tidaknya
design tersebut pada saat pengerjaannya , adalah hal yang sangat menentukan . Dan dari
hasil keakuratan kalkulasidan konversi re-profile, maka dari ketiga kategory profile
tersebut , memberikan pilihan sangat menentuan dengan :AREAataupun KELILINGprofile
yang telah diketahui .
Sebagai contoh , dari suatu design , ketentuan profile runner adalah berbentuk Full Round,dan hasil kalkulasinya diperoleh ukuran diameter runner Dr =3mm . Tetapi , pada
kenyataannya pembuatan runner dengan bentuk lingkaran tidak memungkinkan pada
konstruksi mold yang sedang direncanakan tersebut . Tentunya harus menentukan pilihan
selanjutnya , Runner dengan profile Half Roundatau dengan profile Trapesium. Dan dari
hasil Dr= 3mm, maka nilai mutlak untukAreadan Keliling sudah dapat diketahui ,
maka konversi re-profiledapat ditentukan kemudian .
http://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_41.jpg7/26/2019 Perhitungan Moulding
5/26
JikaAreaDr ( Full Round ) = 1/4 x pi x Dr^2 = 1/4 x 3.14 x 3^2 =7.0686mm^2
maka konversi re-profileke Half Round, adalah : AreaDr ( Half Round ) = Area
Dr ( Full Round )= 7.0686mm^2 , maka :
AreaDr ( Half Round ) = ( 1/4 x pi x Dr^2 ) : 2 = 7.0686mm^2
( 7.0686 x 2 ) : ( 1/4 x pi ) = (14.1372 ) : ( 1/4 x 3.14 )= Dr^2 = 18mm , maka Dr = 18^1/2 = 4.243 mm .
Jadi Dr ( Half Round ), berubah atau tidak sama dengan Dr ( Full Round ), tetapi sesuai
dengan konversi kalkulasidari Dr ( Full Round ), yang semula Diameter 3mm , menjadi
Diameter 4.243 mm .
Dan jika itu masih tidak memungkinkan dan harus dirubah menjadi profile Trapesiummaka
konversinya , adalah :
AreaDr ( Trapesium ) = AreaDr ( Full Round ) = 7.0686mm^2
maka ,AreaDr ( Trapesium ) = ( 1.3125 Dr^2 ) : 2 = 7.0686mm^2
dan , ( 7.069 x 2 ) : 1.313 = Dr^2 = 10.771 mm
maka Dr = 10.771^1/2 = 3.282mm
dan tinggi profiledan lebar bawahdari Trapesiumadalah masing-masing , 0.75
Dr = 0.75 x 3.282 = 2.461 mm
atau dengan menentukan sudut kemiringdinding runner yang dikehendaki :
T Alpa : Tan ^-1 [ (( Dr - 0.75 Dr ) : 2 ) : 0.75 Dr ]
sehingga : T Alpa = Tan^-1[ { ( 3.282 - ( 0.75 x 3.282 ) ) : 2 } : (0.75 x 3.282 ) ]
Tan ^-1( 0.167 ) = 9.461 derajat , adalah sudut kemiringan Trapesium.
Mengapa konversi dan re-profileharus dilakukan ? dan mengapa tidak mengganti profile
begitu saja ? Hal ini berhubungan erat dengan prinsip tekanandan flowpada suatu ruangan
, di mana pada area yang sama besar, maka tekanan dankecepatanyangdilaluinya akan samapula . Jadi , secara prinsip jika hasil kalkulasi sudah menentukan
diameter , dan hasil area yang menentukan , maka dengan merubah memperbesar atau
memperkecil area tersebut , akan berpengaruh terhadap besar tekanan yang akan diterimanya ,
serta kecepatan dalam melaluinya .
2. PEMBAGIAN JALUR RUNNER DARI SPRUE SAMPAI KE GATE
Beberapa metode layout Sprue, Runner, dan Gate , dengan posisi penempatan cavity pada
cetakan multiple cavity , dapat dilihat pada layout berikut ini :
7/26/2019 Perhitungan Moulding
6/26
Sedangkan pada single cavity , titik injection point , di mana sprue ditempatkan atau sebagai
permulaan material diinjeksikan , ditentukan berdasarkan sumbu moment inertia dari produk ,
karena pada titik pusat yang tepat , flow material pada saat pembentukan , dapat menyebar rata
pada cavity . Dan jika hal tersebut tidak memungkinkan karena kondisi bentuk produk ,
kalkulasi secara khusus dapat dilakukan dengan mempertimbangkan faktor-faktor yang
mendukung flow dan sirkulasi sebagaimana diharapakan . Pada kondisi yang khusus ,
penggunaan Hot Runner , yang secara prinsip menghasilkan flow dan panas material mengalir
yang lebih bagus pada tiap cavity-nya , karena hantaran panas material yang tetap terjaga padasaat pembentukan produk . Untuk penggunaan System Hot Runner , akan diulas pada bagian
selanjutnya .
http://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/runner_51.jpg7/26/2019 Perhitungan Moulding
7/26
Flow material yang mengalir dalam proses pembentukan produk , pada cetakan multiple cavityberawal dari Sprue, kemudian masuk dan terbagi-bagi dalam beberapa Segmen Runner,
Segmen pertama adalahPrimary Runner, kemudian Secondary Runner, lalu Tertiary
Runnerhingga Gate , setelah itu memasuki Cavity pembentukan produk . Berikut ini adalah
contoh layout Runneryang kompleks, tetapi typical , lengkap dengan pembagian segmen-
segmennya .
http://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/recomend_runner1.jpg7/26/2019 Perhitungan Moulding
8/26
Contoh kalkulasi untuk design 8 cavity Fliptop Cap, dengan skema Runnerseperti
tampak pada gambar . Dengan jalur runner yang typical , ukuran yang diharapkan sebenarnya
sudah dapat diprediksikan ( berdasar tabel ) , sehingga flow aliran material plastikdan
kalkulasi yang akan dilakukan , serta dapat dibagi-bagi dalam beberapa tahapan segmen sebagai
berikut : Dari Nozle Injection , material plastik dialirkan ke Spruedari diameter
kecilkediameter yang lebih besar( bentuk tirus ) , flow ini membentuk Runner
Sprue.
Setelah Runner Sprue, flow material terbagi dalam dua arahsegmen Primary
Runneryang typical ( arah yang membelah ke samping kiri dan kanan ditambah arah ke
masing-masing ke kedua cavity yang dperhitungkan setengahnya atau arah Runner ke-dua
cavity ) .
Kemudian segmen Secondary Runner, adalah runner yang mengarah ke kedua cavity
, yang diperhitungkan setengah bagian pada arah yang menuju salah satu cavity
. Secondary Runner,bentuk dan penampangrunnernya lebih kecildariPrimary
Runner.
Setelah itu adalah segmen Tertiary Runner, di mana aliran runner itu kemudian menuju
ke satu arah satu cavity . Sebelum aliran masuk ke dalam cavity , masih terdapat satu
segmen lagi yang harus dilalui , yaitu Gate . Tertiory Runner,bentukdan
penampangrunnernya lebih kecildari Secondary Runner.
http://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/fliptop_runner_3d_21.jpg7/26/2019 Perhitungan Moulding
9/26
Gate, adalah bagian runner yang menerima tekanan yang paling besar setelah proses flow
runner yang melalui segmen-segmen runner . Setelah melalui Gate , flow
materialmasuk ke dalam cavityuntuk pembentukan produk .
http://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/ft_runner_3d_211.jpg7/26/2019 Perhitungan Moulding
10/26
3. LANGKAH AWAL KALKULASI
Apabila design dengan computer sudah dilakukan secara 3D , maka dengan mudah akan
didapatkan hasil volume tiap-tiap segmen flow runner tersebut , tetapi jika tidak , anda dapat
melakukan kalkulasi secara manual . Dalam contoh design Fliptop Cap tersebut di atas , hasildata volume yang dapat diperoleh dari komputer , adalah sebagai berikut :
Volume Sprue Runner ,V_Sp ( 1 segmen ) = 1.124.65 mm^3
Volume Primary Runner ,V_Pr ( 1 segmen ) = 8.660.32 mm^3
Volume Secondary Runner ,V_Sr ( 4 segmen ) = 2.388.93 x 4 = 9.555.72 mm^3
Volume Tertiary Runner ,V_Tr( 8 segmen ) = 368.48 x 8 = 2.947.84 mm^3
Volume Gate ,V_Gt( 8 segmen ) = 57.33 x 8 = 458.64 mm^3
Volume Produk , V_Prod. ( 8 cavity ) = 7.871.19 x 8 = 62.969.52 mm^3
Volume materialplastik total (V_plast ) = 85.716.69 mm^3
Dengan material plastik jenis PP, shrinkage( Sh_m )2 % , danberat jenis( Bj_m
) 0.96gr/dm^3 , maka berat material yang diperlukan untuk satu kali short ( Wm ) ,
adalah :
http://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/fliptop_runner_3d_221.jpg7/26/2019 Perhitungan Moulding
11/26
Dan berat per short-nya adalah, Wm = ( 85.716.69 x 0.96 ) : 1.000 = 82.29 gr
Berdasarkan Short weight( Sw ), maka Spesifikasi MesinInjectionyang akan
dipergunakan dapat diketahui dengan :
Sehingga , Sw = 82.29 : 0.8 = 102.86 gr ,
Dari hasil perhitungan, Sw = 102.86gr adalah sesuai dengan Spesifikasi Mesin
Injectiondengan kapasitas antara 80 s/d 100Ton .
Jika ditentukan dengan menggunakan MesinPlastic Injection 100 Tons, berdasarkan
spesifikasinya , Plasticizing Capacity( Pc )mesin tersebut berkisarantara 40 s/d 70 Kg/hrs . Jika diambil rata-rata , maka dapat ditemukan faktor
sebesar 55Kg/hrs , atau 15.28 gr/second . SehinggaVolumetric Flow-nya ( Vf )untuk
material PP, adalah :
maka ,Vf = ( 15.28 gr /second : 0.96gr/dm^3 ) x 1.000 = 15.914.58 mm^3 / second .
Konversi ke in. = 0.9712 in^3 /second .
Perhatikan cross section di bawah ini dengan dimensi pada segmen-segmen runner dan main
dimensi produk , perhatikan pula bahwa dimensi Primary runner, Dr= (7mm )
,Secondary runner( 6mm ) , dan Tertiory runner( 5mm = 3.75 / 0.75) , dari Primary
http://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_vf2.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_sw1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_wm1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_vf2.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_sw1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_wm1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_vf2.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_sw1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_wm1.jpg7/26/2019 Perhitungan Moulding
12/26
Runner , ke segmen-segmen di design mengecil , hingga lobang Gate dengan diameter
akhir Dr( 1.36mm )
Filling time yang diperlukan untuk total volume plastik dalam pembentukannya , dapat
diperhitungkan berdasar Platicising Capasity dengan spesifikasi material plastik dan mesin
yang dipergunakan , atau mendasarkan pada perkiraan yang dapat direvisi kemudian pada
saat re-kalkulasi .
Volume Total Plasticizingdengan bahan PP
adalah V_plast. : 85.716.69 mm^3 = 5.2308 in.^3 , danVolumetric Flowberdasar
spesifikasi mesin , Vf = 0.9712 in^3 / second . Meghasilkan kalkulasi waktu pengisian
material secara garis besar dari faktor kondisi mesin , dan tidak memperhatikan faktor-
faktor dalam proses yang akan berlangsung . Hasil kalkulasi ini lebih akurat dari prediksi
yang diasumsikan , sebelum aktual kalkulasi dilakukan , setelah flow material mengalami
tekanan serta adanya viskositas dalam proses aliran dan pembentukan . Maka Filling time
( Ft )yang diperlukan dalam pembentukan 8 cavity Fliptop Cap tersebut , adalah :
http://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/ft_runner_3d_241.jpg7/26/2019 Perhitungan Moulding
13/26
sehingga , Ft = 5.2308 mm3 : 0.9712 mm3/sec. = 5.39 seconds , hasil ini
dipergunakan sebagai nilai pre-kalkulasi ( dari sekedar asumsi ) , yang dapat menentukan hasil
yang diharapkan berdasarkan aliran pada segmen-segmenya .
Perhatikan ukuran , bentuk serta jarak-jarak sumbu gambar berikut di bawah ini , di mana titik
pusat antar produk direncanakan demikian , sehingga pada pembuatannya , pengadaan
material dan pengerjaannya , sudah mempertimbangkan kondisi-kondisi lubang-lubang Cavity
, baut serta rencana penempatan lobang cooling mold ( pendinginan ) pada bagian selanjutnya .Dan langkah selanjutnya untuk proses kalkulasi , adalah flow material yang terjadi pada
segmen-segmen pembentukannya .
3.a. Kalkulasi pada segmen Sprue Runner
Volume materialpada Sprue adalah, ( V_Sp ) = 1124.65 mm^3 , konversi ke
in. = 0.0686 in^3
Injection pressure ,P_Inj. = 15.000 ( psi )
http://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/ft_runner_3d_231.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_ft2.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/ft_runner_3d_231.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_ft2.jpg7/26/2019 Perhitungan Moulding
14/26
Injection pressurepadaCavity , P_Cav. = 10.000 ( psi )
Volumetric Flowyang akan melalui Sprue , Vf_Sp = Vf = 0.9712 in^3 / second
Filling timepada Sprue, Ft_Sp :
Maka , Ft _Sp = ( 0.0686 ) : ( 0.9712 ) = 0.07 second .
Shear ratepada Sprue (Sr_Sp), dari radiusdiameter awal Sprue , ( r_Sp
)= 2.455 mm= 0.0967 in ( bisa rata-rata dari bentuk tirus ) , dan panjang Spruedapat
ditentukan berdasar tebal plat mold , L_Sp= 40mm = 1.5748 in. ) , bisa pula ditentukan
berdasar tabel dan jenis material plastik yang dipergunakan . Dan formulasi Shear rate pada
sprue , adalah :
Maka, Sr_Sp = ( 4 x 0.689in^3 / second ) : ( pi x 0.0967^3 in ) = 1.369.46 sec^-1
.
Poison ratio( pr )berdasar tabel melting pointmaterial PPpada suhu280 derajat
Celcius dengan Sr_sp = 1.368.46 sec^-1 , adalah ( pr ) = 0.012420 lb. sec./in.^2 (
Lihat Chart Melting point,ViscositydanShear Rate )( Poison Ratio Table) , dan
cara perhitungannya untuk mendapatkan keakuratan hasilnya ) . Kemudian Shear Stresspada Sprue , adalah Ss_Sp :
http://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_ss_sp1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_sr_sp2.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_ft_sp2.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_ss_sp1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_sr_sp2.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_ft_sp2.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_ss_sp1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_sr_sp2.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_ft_sp2.jpg7/26/2019 Perhitungan Moulding
15/26
maka, Ss_Sp= ( 0.012420 lb. sec./in.^2 ) x ( 1.369.46 sec^-1 ) = 17.01 psi .
Dan Pressure Droppada Sprue , adalah Pd_Sp :
Maka, Pd_Sp = [ ( 17.01 psi ) x ( 1 x 1.5748 in. ) ] : ( 0.0967 in ) = 227.13 psi .
CHART MELTING POINT , VISCOSITY DAN SHEAR RATE
Chart Melting Point , Viscositas dan Shear Ratetersebut di atas , berfungsi untuk
menentukan viskositas ( poisonration ), di mana nilai poison ratio ditentukan oleh hasil
kalkulasi dari Shear rate, dengan berdasar suhu melting point material yang terbagi dalam 3
kurva untuk masing-masing kondisi melting point , karena tingkatan pada tiap kolom memiliki
perbandingan yang sangat tinggi , tidak memungkinkan menentukan hasil perbandingan
dengan hanya melihat pada Chart saja , tetapi harus memperhitungkan dan membagi tahapan
http://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/table_viscosity1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_pd_sp1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/table_viscosity1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_pd_sp1.jpg7/26/2019 Perhitungan Moulding
16/26
pada tiap kolom dan lajurnya serta membagi-bagi dalam range , tiap-tiap tingkatanya seperti
pada tabel dibawah ini . Dengan demikian ,secara presisi , hingga 6 8 angka desimal , dapat
tercapai , dan hasil perhitunganya lebih presisi .
TABEL KALKULASI SHEAR RATE DAN POISON RATIO
3.b. Kalkulasi pada segmen Primary Runner
Volume materialpada Primary runner , ( V_Pr ) = 8.660.32 mm^3 , konversi ke
in. = 0.5285 in^3 , dan dimensi Dr ( Trapesium )= 7 mm , panjang
runnerprimary (L_Pr ) = 2 x ( 47 + 87.66 ) = 269.32 mm , maka per arah
adalah , 269.32 : 2 = 134.66 mm = 5.3016 in. . Perhatikan bahwa , karena typical
design pada dua arah , maka kalkulasi di lakukan pada satu bagian atau satu arah saja (
dengan dibagi 2 ) .
Volume material total dikurangiVolume material pada Sprue ,kemudian dibagi
dua( typical design ) dan dibagi waktu pengisian , adalahvolumetric Flowyang akan
melaluiPrimary runner.
http://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/melting_tabel1.jpg7/26/2019 Perhitungan Moulding
17/26
( 5.2825 - 0.0686 ) : ( 2 x 5.39 ) = 0.48 in.^3 / second
Area Dr ( Trapesium )= ( 1.3125 Dr^2 ) : 2 = ( 1.3125 x 7^2 ) : 2
= 32.156mm^2 , konversi ke Dr ( Full roud ), Area Dr ( Full round ) = 1/4 x pi x
Dr^2 = 32.156mm^2 , maka Dr^2 = 32.156 : ( 1/4 x pi ) = 40.942 , Dr ( Full
round )= 40.942 ^ 1/2 = 6.398 mm, dan radius Primary runner , r_Pr =6.398
: 2 = 3.199 mm = 0.126 in.
Injection pressurepadaPrimary runner ( P_Pr ) , adalah tekanan aliran material
setelah keluar dari Sprue menuju Primary Runner,tekanan ini berkurang karena
terjadinyapresure dropsetelah melewati lubang Sprue ( Pd_sp )
P_Pr = P_Inj. Pd_Sp psi
P_Pr = 10.000 psi - 227.13 psi = 9.722.87 psi
Filling timepada Primary runner , adalah ( Ft_pr ) :
maka, Ft _Pr = 0.5285 : ( 2 x 0.48 ) = 0.55 second , perhatikan bahwa pada setiap
segmen , Filling time dapat terkalkulasi , dan mempunyai nilai yang lebih besar karena
viskositas yang dialami oleh aliran material . Shear ratepada Primary runner : ( Sr_Pr )
http://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_ft_pr2.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_vf_pr2.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_ft_pr2.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_vf_pr2.jpg7/26/2019 Perhitungan Moulding
18/26
Sr_Pr = ( 4 x 0.48 in^3 / second ) : ( pi x 0.126^3 in. ) = 305.33 sec^-1 .
Poison ratio: ( pr )berdasar tabel melting pointmaterial PPpada suhu280 derajat
Celcius dengan Sr_pr = 305.33 sec^-1 , adalah ( pr ) = 0.014148 lb. sec./in.^2 (
Lihat Chart Melting point,ViscositydanShear Rate )dan hasil kalkulasinya
( Poison Ratio Table) Kemudian Shear Stresspada Primary runner , Ss_Pr :
Ss_Pr= ( 0.014148 lb. sec./in.^2 ) x ( 305.33 sec^-1 ) = 4.32 psi .
Dan Pressure Droppada Primary runner , Pd_Pr :
Pd_Pr = [ (4.32 psi ) x (2 x 5.3016 in. ) ] : (0.126 in ) = 363.65 psi .
3.c. Kalkulasi pada segmen Secondary Runner
http://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_pd_pr1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_ss_pr3.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_sr_pr1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_pd_pr1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_ss_pr3.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_sr_pr1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_pd_pr1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_ss_pr3.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_sr_pr1.jpg7/26/2019 Perhitungan Moulding
19/26
Volume materialpada Secondary runner , ( V_Sr ) = 9.555.72 mm^3 , konversi ke
in. = 0.5831 in^3 , dan dimensi Dr ( Trapesium )= 6 mm , panjang
runnersecondary (L_Sr ) = ( 4 x101.12 ) = 404.47 mm, terbagi pada4jalur
cavity , maka , 404.47 : 4 = 101.12 mm = 3.9811 in. .
Volume material total dikurangiVolume material pada Sprue danPrimary runner,kemudian dibagi 8( typical design ke arah 8 cavity ) kemudian dibagi waktu
pengisian , adalahVolumetric Flowyang akan melaluiSecondary runner.
( 5.2308 - 0.0686 - 0.5285 ) : ( 4 x 5.39 ) = 0.22 in.^3 / second
Area Dr ( Trapesium )= ( 1.3125 Dr^2 ) : 2 = ( 1.3125 x 6^2 ) : 2
= 23.625mm^2 , konversi ke Dr ( Full roud ), Area Dr ( Full round ) = 1/4 x pi x
Dr^2 = 23.625mm^2 , maka Dr^2 = 23.625 : ( 1/4 x pi ) = 30.08 , Dr ( Full
round )= 30.08 ^ 1/2 = 5.485 mm, dan radius Secondary runner
, r_Sr =5.485 : 2 = 2.742 mm = 0.108 in.
Injection pressurepadaSecondary runner ( P_Sr ) , adalah tekanan aliran material
setelah keluar dari Primary runner menuju Secondary Runner,tekanan ini berkurang
karena terjadinyapressure dropsetelah melewati jalur Primary Runner ( Pd_Pr )
P_Sr = P_Pr. psi Pd_Pr psi
P_Sr = 9.722.87 psi - 363.65 psi = 9.359.22 psi
Filling timepada Secondary runner , adalah ( Ft_Sr ) :
Ft _Sr = 0.5831 : ( 4 x 0.22 ) = 0.68 second .
Shear ratepada Secondary runner , ( Sr_Sr ) :
http://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_ft_sr2.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_vf_sr2.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_ft_sr2.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_vf_sr2.jpg7/26/2019 Perhitungan Moulding
20/26
Sr_Sr = ( 4 x 0.22 in^3 / second ) : ( pi x 0.108^3 in. ) = 217.61 sec^-1 .
Poison ratio: ( pr )berdasar tabel melting pointmaterial PPpada suhu280 derajat
Celcius dengan Sr_pr = 217 217.61 sec^-1 , adalah ( pr ) = 0.014341 lb. sec./in.^2 (
Lihat Chart Melting point,ViscositydanShear Rate )dan perhitungan dari table
( Poison Ratio Table)
Kemudian Shear Stresspada Secondary runner , adalah Ss_Sr :
Ss_Sr= ( 0.014341 lb. sec./in.^2 ) x ( 217.61 sec^-1 ) = 3.12 psi .
Dan Pressure Droppada Secondary runner , Pd_Sr :
Pd_Sr = [( 3.12psi ) x ( 4 x 3.9811 in. )] : ( 0.1o8 in ) = 460.30 psi .
3.d. Kalkulasi pada segmen Tertiary Runner
http://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_pd_sr1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_ss_sr2.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_sr_sr1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_pd_sr1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_ss_sr2.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_sr_sr1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_pd_sr1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_ss_sr2.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_sr_sr1.jpg7/26/2019 Perhitungan Moulding
21/26
Volume materialpada Tertiary runner , ( V_Tr ) = 2.947.84 mm^3 , konversi ke
in. = 0.1799 in^3 , dan dimensi Dr ( Trapesium )= 5mm , panjang
runnerTertiary (L_Sr ) = ( 8 x 22.46 ) = 179.68 mm, terbagi pada8jalur
cavity , maka , 179.68 : 8 = 22.46 mm = 0.8842 in. .
Volume material total dikurangiVolume material pada Sprue , Primaryrunner dan Secondary runner ,kemudian dibagi 8( typical design ke arah 8 cavity )
kemudian dibagi waktu pengisian , adalahVolumetric Flowyang akan melaluiTertiary
runner.
Vf_Tr = ( 5.2308 - 0.0686 - 0.5285 0.5831 ) : ( 8 x 5.39 ) = 0.09 in.^3 /
second
Area Dr ( Trapesium )= ( 1.3125 Dr^2 ) : 2 = ( 1.3125 x 5^2 ) : 2
= 16.406mm^2 , konversi ke Dr ( Full roud ), Area Dr ( Full round ) = 1/4 x pi x
Dr^2 = 16.406 mm^2 , maka Dr^2 = 16.406 : ( 1/4 x pi ) = 20.889 , Dr ( Fullround )= 20.889^ 1/2 = 4.57 mm, dan radius Tertiary runner , r_Tr =4.57 :
2 = 2.29 mm = 0.09 in.
Injection pressurepadaTertiary runner ( P_Tr ) , adalah tekanan aliran material
setelah keluar dari Secondary runner menuju Tertiary Runner,tekanan ini berkurang
karena terjadinyapressure dropsetelah melewati jalurSecondary Runner ( Pd_Sr
)
P_Tr = P_Sr. psi Pd_Sr psi
P_Tr = 9359.22 psi - 460.30 psi = 8898.92 psi
Filling timepada Tertiary runner , ( Ft_Tr ) :
http://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_vf_tr2.jpg7/26/2019 Perhitungan Moulding
22/26
Ft _Tr = 0.1799 : ( 8 x 0.09 ) = 0.24 second .
Shear ratepada Tertiary runner , ( Sr_Tr ) :
Sr_Tr = ( 4 x 0.09 in^3 / second ) : ( pi x 0.09^3 in. ) = 164.35 sec^-1 .
Poison ratio: ( pr )berdasar tabel melting pointmaterial PPpada suhu280 derajat
Celcius dengan Sr_pr = 164.35 sec^-1 , adalah ( pr ) = 0.014458 lb. sec./in.^2 (
Lihat Chart Melting point,ViscositydanShear Rate )dan kalkulasi dari tabel
( Poison Ratio Table)
Kemudian Shear Stresspada Tertiary runner , Ss_Tr :
Ss_Tr = ( 0.014458 lb. sec./in.^2 ) x ( 164.35 sec^-1 ) = 2.38 psi .
Dan Pressure Droppada Tertiary runner , Pd_Tr :
http://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_ss_sr3.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_sr_tr1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_ft_tr2.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_ss_sr3.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_sr_tr1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_ft_tr2.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_ss_sr3.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_sr_tr1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_ft_tr2.jpg7/26/2019 Perhitungan Moulding
23/26
Pd_Tr = ( 2.38 psi x 8 x 0.8842 in. ) : ( 0.09 in. ) = 186.83 psi .
3.e. Kalkulasi pada segmen Gate dan Cavity
Volume materialpada Gate danCavity , ( V_Gt_Cav.
) = 458.64 +62.969.52 = 63.428.16 mm^3 , konversi ke in. = 3.8706 in^3 , dengan
dimensi Dr1 = 3.30 mm dan Dr2 = 1.0mm , kemudian ditentukan diameter gate
yang menuju Cavity , Dr ( Full Round )= 1.0 mm , dan
radiusnya , r_Gt = 1.0 : 2 = 0.5 mm = 0.0197 in. , panjang total
runnerTertiary (L_Gt2 ) = ( 8 x 12.28 ) = 97.92 mm, terbagi pada8jalur
cavity , makapanjang runner Tertiarypada tiap segmen , (L_Gt ) =
97.92 : 8 = 12.24 mm = 0.4819 in. .
Volume material total dikurangiVolume material pada Sprue , Primary runner
, Secondary runner dan Tertiary runner ,kemudian dibagi 8( typical design ke arah 8
cavity ) kemudian dibagi waktu pengisian , adalahVolumetric Flowyang akan
melaluiGate masuk ke dalamCavity .
Vf_Gt = ( 5.231 - 0.0686 - 0.5285 0.5831 - 0.1799 ) : ( 8 x 5.39
) = 0.09 in.^3 / second
Injection pressurepadaGate ( P_Gt ) , adalah tekanan aliran material setelah keluar
dari Tertiary runner menuju Gate,tekanan ini berkurang karena terjadinyapressure
dropsetelah melewati jalur Tertiary Runner ( Pd_Tr )
P_Gt = P_Tr. psi Pd_Tr psi
http://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_vf_gt_cav1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_pd_tr1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_vf_gt_cav1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_pd_tr1.jpg7/26/2019 Perhitungan Moulding
24/26
P_Gt = 8898.92 psi - 186.83 psi = 8712.09 psi
Filling timepada Gate danCavity , ( Ft_Gt ) :
Ft _Gt = ( 0.028 + 3.8426 ) : ( 8 x 0.09 ) = 5.39 second .
Shear ratepada Gate , ( Sr_Gt ) :
Sr_Gt = ( 4 x 0.09 in^3 / second ) : ( pi x 0.0197 ^3 in. ) = 14,994.16 sec^-1 .
Poison ratio: ( pr )berdasar tabel melting pointmaterial PPpada suhu280 derajat
Celcius dengan Sr_pr = 14,994.16 sec^-1 , adalah ( pr ) = 0.007449 lb.sec./in.^2 ( Lihat Chart Melting point,ViscositydanShear Rate)dan hasil kalkulasi
dari tabel ( Poison Ratio Table)
Kemudian Shear Stresspada Gate, Ss_Gt :
Ss_Gt = ( 0.007449 lb. sec./in.^2 ) x ( 14,994.16 sec^-1 ) = 111.69 psi .
Dan Pressure Droppada Gate , Pd_Gt :
http://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_sr_gt3.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_sr_gt2.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_ft_gt_cav1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_sr_gt3.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_sr_gt2.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_ft_gt_cav1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_sr_gt3.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_sr_gt2.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_ft_gt_cav1.jpg7/26/2019 Perhitungan Moulding
25/26
Pd_Gt = [ ( 111.69 psi x 8 x 0.4819 in. ) ] : ( 0.0197 in. ) = 21.872.72 psi .
Sampai perhitungan pada tahapan ini , seluruh kalkulasi runner dan segmen segmennya
sudah terpenuhi . Dan hingga pada Pressure Drop yang terjadi pada aliran gate ke cavity , maka
keseluruhan pressure drop yang dijumlahkan , Pd_Tot.:
Pd_T0t.= 277.13 + 363.65 + 460.30 + 186.83 + 21,872.72
= 23,160.63 psi
Dan karena keseluruhan pressure drop yang dikehendaki adalah
sebesar 10.000psi (Pd_Tot.(1)= 10.000psi ) , yang sesuai dengan tekanan yang
memenuhi standard pembentukan produk dengan bahan PP . Dalam hal ini , meskipun
tekanan pada Injection Screw dapat mencapai kondisi 15.000psi atau lebih , haltersebut tidak perlu dilakukan , karena dengan kondisi yang memenuhi proses pembentukan ,
akan sempurna hasilnya , dan ketahanan mesin dapat di jaga serta tidak melampaui ketentuan
yang sudah direncanakan .
Dari perhitungan yang telah di lakukan , jumlah Pd_Tot.yang tercapai adalah sebesar
=23,160.63 psi . Ternyata design runner tersebut tidak sesuai dengan tekanan yang
ditentukan , dan harus dirubah , agar hasilnya sesuai dengan ketentuan .
Dengan metode reverse atau berbalik dan berbanding, maka kalkulasi yang telah
dilakukan akan direvisi ulang berdasarkan perbandingan dengan ketentuan ukuran , dan nilai
aksen (1)dari ukuran semula . Sehingga dapat di formulasikan :
Pressure dropyang dikehendaki , Pd_Tot. (1)= 10.000psi , Pressure Drop
Total, Pd_Tot.= 23,160.63 psi dan nilai aksenmasing-masing pressure drop pada tiap
segmen di mulai dari segmen Gate, di mana :
http://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_pd_tot1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_pd_gt2.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_pd_tot1.jpghttp://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_pd_gt2.jpg7/26/2019 Perhitungan Moulding
26/26
Pd_Gt.(1) = ( 21.872.72 x 10.000 ) : 23.160.63
= 9.445.56 psi
Dengan metode Formula yang sama , maka reverse kalkulasi dapat dilaksanakan , berdasarkan
hasil perbandingan tersebut . Dalam hal ini , pergunakan nilai aksen (1)untuk membedakan
dengan formulasi yang sebelumnya .
http://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/formula_pd_gt_cav-11.jpg