ANALISA PERBANDINGAN PEMAKAIAN RISER RING DAN CROWN PADA PENGECORAN VELG TIPE MS 366 DENGAN UJI SIMULASI MENGGUNAKAN CAE ADSTEFAN

ANALISA PERBANDINGAN PEMAKAIAN RISER RING DAN CROWN PADA PENGECORAN VELG TIPE MS 366 DENGAN UJI SIMULASI MENGGUNAKAN CAE ADSTEFAN

Oleh: M.Nawarul Fuad Shibu lijack

LATAR BELAKANG  Fungsi velg  sebagai roda dan penambah nilai keindahan

 Cacat pada coran dapat dihindari  sistem saluran yang tepat

 Hasil coran velg tipe MS 366  cetakan dengan riser bentuk ring masih terdapat cacat

PERUMUSAN MASALAH  Diperlukan simulasi pemakaian cetakan dengan bentuk riser ring pada pengecoran velg tipe MS 366

ini.

 Diperlukan analisa hasil simulasi sistem saluran yang telah ada.

 Diperlukan perancangan sistem saluran baru, modifikasi riser  crown.

TUJUAN PENELITIAN  Mengadakan simulasi  sistem saluran yang telah ada.

 Merancang sistem saluran baru  memodifikasi riser bentuk crown

 Melakukan analisa secara menyeluruh terhadap perbedaan pemakaian riser bentuk ring dan crown

BATASAN MASALAH • Komposisi kimia bahan coran sama. • Logam cair mengalir dalam sistem saluran akibat gaya gravitasi.

• Aliran logam cair bersifat incompressible. • Volume logam cair setiap kali penuangan adalah sama  berat tiap produk sama.

BATASAN MASALAH (LANJUTAN)

• Logam cair merupakan newtonian fluid. • Cetakan yang digunakan adalah cetakan logam dengan bahan dan kehalusan permukaan yang sama.

• Sistem saluran yang digunakan dianggap sudah ideal.

MANFAAT PENELITIAN

• Dengan uji simulasi  sistem saluran  meminimumkan cacat tanpa tahap try and error

• Meningkatkan produktivitas proses produksi. • Sebagai sarana belajar mahasiswa dalam memahami proses pengecoran, tanpa harus melakukan pengecoran secara langsung.

TINJAUAN PUSTAKA  Pengecoran logam  mencairkan logam hingga temperatur lelehnya  dituangkan ke dalam rongga cetakan.

 Proses dalam pengecoran  perancangan sistem saluran, pembuatan cetakan, pencairan logam  penuangan kedalam cetakan, pembongkaran cetakan, dan pembersihan cetakan.

TINJAUAN PUSTAKA (LANJUTAN)

 Proses pengecoran berdasarkan pada cetakan yang digunakan  Pengecoran dengan cetakan non permanen  Pengecoran dengan cetakan permanen

Shibu lijack


SISTEM SALURAN (GATING SYSTEM)


Waktu Tuang

t = R√W t = Waktu tuang (sekon) R = Pouring Rate (lb/s) W = Berat coran (lb)

Saluran Turun 

Saluran Turun Bawah

AB = W d t C √2 g H AB = Luasan saluran turun bawah (in2) W = Berat coran (lb) d = Densitas logam cair (lb / in3 ) t = Waktu penuangan ( detik )

C = Faktor efisiensi dari saluran turun ( 0,88 ) g = Percepatan gravitasi (386,4 in/det2) H = Ketinggian efektif saluran turun (in)


Luasan saluran turun atas (AT ) AT = AB √(h1/b) AT = Luasan saluran turun atas AB = Luasan saluran turun bawah h1 = Ketinggian dari saluran turun b = Kedalaman logam dalam cawan tuang

Luasan saluran turun bawah (AB )


Riser  Fungsi  mengimbangi penyusutan  selama proses pembekuan

 Penggolongan riser :  Riser atas  Riser samping


(a) Keterangan : (a) Gambar riser atas (b) Gambar samping

(b)


BENDA COR  Paduan aluminium A 356 dengan komposisi kimia paduan sebagai berikut : PADUAN

PERSENTASE

PADUAN

PERSENTASE

Si

6.6

%

Sb

0.000673 %

Mg

0.324

%

Cu

0.001695 %

Fe

0.121

%

Mn

0.00183

Sr

0.005769 %

Zn

0.005872 %

Ti

0.102539 %

Pb

0.001159 %

%

 Pengecoran dilakukan dengan menggunakan cetakan logam dan penuangan dilakukan hanya dengan gaya gravitasi


CETAKAN

 Terdiri dari beberapa bagian utama, yaitu :      

Bottom Ring Side Mold Top Mold Top Ring Top Core Steel Core


KURVA CAINE

 Terdiri dari beberapa bagian utama, yaitu :      

Bottom Ring Side Mold Top Mold Top Ring Top Core Steel Core

GAMBAR BENDA HASIL PENGECORAN

Riser ring

Produk cor Riser bagian tengah

Foto Benda hasil pengecoran dengan sistem saluran menggunakan riser ring

GAMBAR BENDA HASIL PENGECORAN (LANJUTAN)

Riser crown

Produk cor Riser bagian tengah

Foto Benda hasil pengecoran dengan sistem saluran menggunakan riser crown


Software Yang Digunakan:

 AutoCAD 2008 3D Modeling  CAE Adstefan terdiri dari tiga modul :  Pre Processor  Solver  Post Processor

METODOLOGI PENELITIAN  Pengamatan Lapangan  Studi Literatur  Perumusan Masalah

 Pengambilan Data Awal  Tahap Perancangan  Tahap Percobaan dengan Simulasi

 Analisa Data dan Pembahasan  Kesimpulan dan Saran

FLOWCHART PENELITIAN

FLOWCHART PENELITIAN (LANJUTAN)

MODELING 3D RANCANGAN ASLI

HASIL MODELING 3D RANCANGAN DENGAN RISER AFS

HASIL MODELING 3D RANCANGAN DENGAN RISER AFS

SIMULASI PENGISIAN LOGAM CAIR PADA RANCANGAN ASLI RING

SIMULASI PEMBEKUAN LOGAM CAIR PADA RANCANGAN ASLI (RING)

PERPINDAHAN PANAS PADA RISER RING

Rancangan dengan:

Riser Ring

Suhu Cetakan (˚C)

q vertikal (Watt)

q horizontal (Watt)

q total (Watt)

510

15572,98811

237447,2594

253020,2475

450

20022,41382

305289,3365

325311,7486

300

31145,97621

474894,5188

506040,4905

PERPINDAHAN PANAS PADA RISER CROWN

suhu cetak-an

Rancangan dengan:

q vertikal (Watt)

q horizontal (Watt)

q tiap riser (Watt)

q total (Watt)

4 riser

1104,442

14988,869

16093,312

64373,247

5 riser

1243,52

14000,684

15244,205

76221,023

6 riser

1498,886

12663,728

14162,614

84975,683

7 riser

1763,395

11687,168

13450,564

94153,945

4 riser

1419,997

19271,404

20691,401

82765,604

5 riser

1598,812

18000,88

19599,692

97998,458

6 riser

1927,139

16281,936

18209,075

109254,45

7 riser

2267,223

15026,359

17293,582

121055,07

4 riser

2208,885

29977,739

32186,624

128746,50

5 riser

2487,04

28001,369

30488,409

152442,05

6 riser

2997,772

25327,456

28325,228

169951,37

7 riser

3526,791

23374,336

26901,127

188307,89

510˚C

450˚C

300˚C

PERPINDAHAN PANAS PADA RISER CROWN Suhu Cetakan

Rancangan dengan

q vertikal (Watt)

q horizontal (Watt)

q total (Watt)

4 Riser Crown

18440,86900

241468,5225

259909,3915

5 Riser Crown

17110,46459

243791,7538

260902,4184

6 Riser Crown

16643,12781

244852,4624

261495,5902

7 Riser Crown

21586.36216

240953,0924

262539,4545

4 Riser Crown

23767,92435

309796,833

333564,7574

5 Riser Crown

23709,68871

310459,5289

334169,2176

6 Riser Crown

21999,16876

313446,7977

335445,9665

7 Riser Crown

21398,30719

314810,3088

336208,6160

4 Riser Crown

29221,82982

481906,1847

511128,0146

5 Riser Crown

36881,73799

482937,0450

519818,7830

6 Riser Crown

34220,92919

487583,9706

521804,6387

7 Riser Crown

33286,25562

489704,9249

521991,1805

510˚C

450˚C

300˚C

TABEL PERBANDINGAN PANAS PADA RISER

KESIMPULAN  Dengan volume riser yang konstan untuk seluruh rancangan, semakin   



besar luas permukaan riser, maka perpindahan panas yang terjadi juga semakin besar sehingga logam cair lebih cepat membeku. Untuk jenis rancangan yang sama, semakin rendah suhu cetakan, maka semakin berkurang pula shrinkage yang terjadi pada benda kerja. Temperatur ideal dari cetakan adalah sebesar 300˚C. Bentuk optimum dari keseluruhan jenis riser adalah bentuk riser pada rancangan dengan 7 riser crown. Dengan semakin banyaknya jumlah riser, maka kemungkinan shrinkage yang terjadi juga semakin berkurang, ini dikarenakan rancangan dengan riser yang banyak hampir menyerupai riser ring.

MOHON KRITIK DAN SARAN

KURVA CAINE Fungsi  memprediksikan terjadinya cacat pada coran, dengan menghitung: freezing ratio (FR) dan volume ratio (VR)  FR = (Luas perm. benda cor/vol.benda cor) (luas perm. riser/vol. riser)  VR = Vol.riser Vol.benda cor Jika hasil plot berada dibawah kurva caine shrinkage

KURVA CAINE (LANJUTAN)

RUMUSAN KURVA CAINE:

X= L /(Y- B) + C Y= Volume Ratio B= Kontraksi relatif pada saat freezing L, C= konstan, tergantung pada logam casting yang dipakai Nilai L, B, dan C dapat dilihat pada tabel dibawah ini: Cast Metal Aluminium

L

0.1

Grey Cast iron

0.33

1

0.03

Steel

0.12

0

0.05

1.08

C

0.06

B



Hasil Perhitungan untuk kurva caine pada Velg MS 366 :  Riser AFS Jumlah riser

Luas total benda cor/ vol. total benda cor

Luas total riser/ volume total riser

freezing ratio (X)

volume ratio (Y)

4

0.14523928

0.078301482

1.85487273

0.21768935

5

0.14523928

0.080606796

1.80182432

0.23933146

6

0.14523928

0.085111372

1.70646156

0.24023044

7

0.14523928

0.089764897

1.61799645

0.23994409

Luas total benda cor/ vol. total benda cor

Luas total riser/ volume total riser

freezing ratio (X)

volume ratio (Y)

4

0,146432281

0,095761388

1,529136987 0,189948965

5

0,146817353

0,097683767

1,502986188 0,18962044

6

0,146926153

0,098389014

1,493318679 0,190036451

7

0,147367183

0,100492126

1,466455019 0,189321113

 Riser Crown Jumlah riser

FLOWCHART CAE ADSTEFAN

ANALISA DATA Pola Pengisian Logam Cair  Berdasarkan hasil simulasi pengisian (mold filling) dapat dilihat bahwa mula-mula logam cair  memenuhi saluran turun yang berbentuk straight mengalir melalui runner, logam cair mengisi rongga cetak sedikit demi sedikit mengisi riser hingga penuh.  Waktu pengisian (pouring time) hasil simulasi 5.89917.2 sekon., waktu tuang minimum standar AFS 9.6436 sekon. Terdapat selisih yang besar antara waktu tuang perhitungan standar AFS dan waktu tuang hasil simulasi Perubahan bentuk riser menyebabkan terjadinya perbedaan waktu tuang waktu tuang.

ANALISA DATA (LANJUTAN)

Pola Pembekuan Logam Cair  Bagian yang lebih dahulu membeku bagian benda kerja yang tipissprue, daerah sekitar ingatepola bintangbagian atas saluran turunbagian samping benda kerja mulai membeku terus naik keatas riser atas bagian samping membeku.  Saat riser sudah membeku sepenuhnyabenda kerja yang terletak dibawah riser tengah  belum membeku seluruhnya  terjadi cacat shrinkage pada hampir seluruh rancangan baik riser ring, riser AFS maupun riser crown hasil modifikasi.  Pada simulasi pembekuan ini terdapat perbedaan waktu pembekuan antara rancangan asli, rancangan standar AFS dan rancangan modifikasi geometriwaktu pembekuan rancanganrancangan ini membentuk pola yang tidak teratur dihasilkan proses simulasi secara otomatis.

ANALISA DATA (LANJUTAN)

Perpindahan panas  Jenis rancangan yang sama perbedaan pemakaian suhu cetakan perbedaan besarnya perpindahan panassuhu cetakan semakin rendahperpindahan panas semakin besarpanas lebih cepat berpindah dari logam cair menuju cetakan logam cair akan semakin cepat membeku.  penggunaan cetakan yang bersuhu sama, yaitu 450˚C bentuk riser berbedasemakin besar luas permukaan riserperpindahan panas semakin besar panas yang berada dalam logam cair cepat berpindah menuju cetakanlogam cair semakin cepat membeku.  Perpindahan panas semakin besar beda temperatur antara 2 permukaan yang berlainan dan luas permukaan semakin besar tidak menjamin coran terbebas dari cacat,terjadi retak ataupun porositas.

SIMULASI PENGISIAN LOGAM CAIR PADA RANCANGAN AFS 4 RISER

SIMULASI PEMBEKUAN LOGAM CAIR PADA RANCANGAN AFS 4 RISER SUHU 510˚C












SIMULASI PENGISIAN LOGAM CAIR PADA RANCANGAN CROWN 4 RISER

SIMULASI PEMBEKUAN LOGAM CAIR PADA RANCANGAN CROWN 4 RISER SUHU 450˚C








ANALISA PERBANDINGAN PEMAKAIAN RISER RING DAN CROWN PADA PENGECORAN VELG TIPE MS 366 DENGAN UJI SIMULASI MENGGUNAKAN CAE ADSTEFAN

Recommend Documents