PENGARUH JUMLAH SALURAN MASUK TERHADAP CACAT CORAN PADA PEMBUATAN POROS ENGKOL (CRANKSHAFT) FCD 600 MENGGUNAKAN PENGECORAN PASIR

PENGARUH JUMLAH SALURAN MASUK TERHADAP CACAT CORAN PADA PEMBUATAN POROS ENGKOL (CRANKSHAFT) FCD 600 MENGGUNAKAN PENGECORAN PASIR Oleh: Muhamad Nur Harfianto 2111 105 025

Dosen Pembimbing: Dr. Ir. Soeharto, DEA

S1 Teknik Mesin FTI-ITS

LATAR BELAKANG FORGING

CASTING


RUMUSAN MASALAH

Permasalahan yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah bagaimana pengaruh jumlah saluran masuk (ingate) terhadap cacat pada produk crankshaft dan bagaimana mengatasi cacat coran tersebut menggunakan pengecoran pasir.


BATASAN MASALAH  Pasir cetak yang dipakai memiliki komposisi dan permeabilitas yang seragam (homogen).  Sistem saluran yang digunakan adalah Side Gating System dan 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.


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 penapena 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 S1 Teknik Mesin FTI-ITS

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 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 Penyelesaian Machining


Penambahan Kemiringan

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. S1 Teknik Mesin FTI-ITS

Perhitungan Sistem Saluran AB =

Waktu tuang (sec) = K 1 W

Effective head, H =

2hc - p2

W d t c 2qH

A T = AB

2c

h1 b

AT

H (tinggi efektif)

AB S1 Teknik Mesin FTI-ITS

Runner Area

= 4 x AB

Gate Area

= 4 x AB Gate area

Choke Area = A1 Well Area = 5xA1 Runner depth = d

Runner area Well depth = 2d


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. PENYEBAB CACAT

- Temperatur penuangan yang rendah - Permeabilitas pasir kurang - Kurangnya lubang angin

Rongga udara S1 Teknik Mesin FTI-ITS

- Pemasangan inti kurang tepat

Pergeseran inti

- Kelembaban pasir cetak terlalu tinggi

Sumbat dingin

Achmad Zainuri 2010, Tegangan Maksimum dan Faktor Keamanan Pada Poros Engkol Daihatsu Zebra Espass Berdasarkan Metode Numerik. Tegangan dan gaya yang diterima poros engkol

Analisa poros engkol pada sudut 0°


Analisa poros engkol pada sudut 360° S1 Teknik Mesin FTI-ITS


METODOLOGI Flow Chart

Mulai

Studi Literarur

Perumusan Masalah

1.Perencanaan dan Pembuatan Sistem Saluran 2.Pembuatan Pola dan Rangka Cetak 3.Pembuatan Cetakan 4.Persiapan Alat dan Bahan FCD 600

Sistem Saluran 1 Gate

Sistem Saluran 2 Gate

Proses Pengecoran

Hasil Pengecoran Pengamatan Cacat Secara Visual dan NDT - Penyusutan - Porositas - Crack - Inklusi Terak dll Analisa Data - Penyusutan - Porositas - Crack - Inklusi Terak dll Kesimpulan dan Saran

S1 Teknik Mesin FTI-ITS Selesai

Skema Percobaan

1 saluran masuk S1 Teknik Mesin FTI-ITS

2 saluran masuk

Alat dan Bahan 1) Peralatan Pembuatan Pola


2) Peralatan Pembuatan Cetakan dan Bahan Coran


Metode Pengamatan dan Pengukuran Cacat 1) Secara Visual

Cacat pergeseran

Cecat flask S1 Teknik Mesin FTI-ITS

Micrometer

Jangka sorong

2) Liquid Penetran

Cacat surface crack


Peralatan

Langkah kerja

PERHITUNGAN SISTEM SALURAN - Jenis material logam - Berat Jenis (ρ) - T melt (FCD 600) - Tensile strenght - Yield strenght - Hardness

= FCD 600 = 7,2 gr/cm3 = 0,260117 lb/in3 = 1149 o C = 600 N/mm2 = 370 N/mm2 = 170-270 HB

- Berat crankshaft FCD = 12,5 Kg - Volume crankshaft FCD =

12500 gr = 1736,11cm3 3 7,2 gr / cm

- 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


Waktu tuang

w t = K1 . = 2 . 28,661 = 10,7 sekon

Choke Area (AB) Diketahui : d = ρ = 7,2 gr/cm3 C = 0,88 (round tappered sprue) g = 981 cm/s2 h = 15 cm p = 6 cm c = 12 cm

2hc − p 2 2 ×15 ×12 − 6 2 = = 13,5cm H= 2c 2 ×12 S1 Teknik Mesin FTI-ITS

AB = =

w d .t.c. 2.g .H

13000 (7,2).(10,7).(0,88). 2.(981).(13,5)

AB = 1,178 cm2 = 117,8 mm2 x 1,5 = 176,7 mm2 ( D = 14,99 mm ) Area of the Top of Sprue (AT)

AT = AB

h1 b

Dengan h1 = 135 mm , b = 20 mm 135 AT = 117,8 20 AT = 306,05 mm2 x 1,5 = 459,08 mm2 (D = 24,17 mm )


= = = = = =

Runner Area

Gate Area

4 x AB 4 x 117,8 27,18 mm, TR = 26 mm ) 471,2 mm2 x 1,5 = 706,8 mm2 ( LR = 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 Area Well Base

= 5 x AB = 5 x 117,8 = 589 mm2 x 1,5 = 883,5 mm2 ( D = 33,5 mm )

Well Depth Well Depth

= 2 x Kedalaman runner = 2 x 26 = 52 mm


PERHITUNGAN PENAMBAH (RISER) a). Menentukan nilai modulus (C%) C% = 16% dengan menggunakan natural feeder/riser (logam cair mengalir sebelum mencapai 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 kg Maka, dengan perhitungan akan didapatkan berat logam cair yang ada di dalam riser (WF). WF = WC

×

100 S % × C % 100

WF = 12,5 kg × 100 × 3.5% 16% 100 WF = 2,73 kg WF = 2730 gr S1 Teknik Mesin FTI-ITS

Volume riser yang dibutuhkan (VR) : WF VR =

ρ

Dengan massa jenis FCD 600, ρ = 7,2 gr/cm3 VR =

2730 gr 7,2 gr / cm 3

VR = 379,2 cm3 VR = πr 2 L = 379,2 cm3 (dengan L = 110 mm)

πr 2 (110 mm) = 379200 mm3 πr 2 = 3447,2 mm2 r2

= 1097,2 mm2

r = 33, 12 mm ≈ 33,2mm Agar aman , Tinggi riser L = 110 mm dan Diameter riser, D = 66,4 mm S1 Teknik Mesin FTI-ITS

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. S1 Teknik Mesin FTI-ITS

Prototipe 1


Prototipe 2


Prototipe 3

Prototipe 4

Hasil coran prototipe 4sebelum proses machining


Hasil coran prototipe 4 setelah proses machining


Prototipe 5


Tabel (1) : Letak dan jenis cacat

Sistem saluran

CACAT

POSISI

Shringkage

1

Salah alir

-

Inklusi Pasir

a,b,c,d,e,f,g,h, i, j

Rongga udara

2

Porositas

-

Shringkage

1

Salah alir

-

Inklusi Pasir

3,4

Rongga udara

2

Porositas

-

Shringkage

1

Salah alir Inklusi Pasir salah alir Porositas

-

Shringkage

1

Salah alir

-

Inklusi Pasir

A,C,D

Rongga udara

a

Lubang jarum

E

Shringkage

1,5

Salah alir

-

Inklusi Pasir

5,7

Rongga udara

2,3,4

Porositas

-

Prototipe 1

Prototipe 2 Satu saluran

Prototipe 3

Prototipe 4

Dua saluran

Prototipe 5

PENYEBAB 1) Pembekuan terakhir 2) Variasi luas penampang 1) Kurangnya pengikat bentonit 2) Catakan kurang padat 1) Udara terjebak 2) Pergeseran sistem saluran 3) Dinding cetakan basah 1) Pembekuan terakhir 2) Variasi luas penampang 1) Kurangnya pengikat bentonit 2) Catakan kurang padat 1) Udara terjebak 2) Dindng cetakan basah 1) Pembekuan terakhir 2) Variasi luas penampang 1) Pembekuan terakhir 2) Variasi luas penampang 1) Kurangnya pengikat bentonit 2) Catakan kurang padat 1) Udara terjebak 2) Dinding cetakan basah 1) Udara terjebak 1) Pembekuan terakhir 2) Variasi luas penampang 1) Kurangnya pengikat bentonit 2) Catakan kurang padat 1) Udara terjebak 2) Runner terlalu panjang -

Histogram perbandingan cacat

Histogram jumlah cacat sebelum proses machining


Histogram jumlah cacat setelah proses machining

KESIMPULAN 1) Pengunaan sistim satu saluran lebih efektif dari pada sistim dua saluran. Terlihat dari banyaknya cacat yang terjadi dari kedua metode tersebut. Tetapi pada satu saluran masih terdapat adanya cacat walaupun prosentasenya sedikit. 2) Penggunan penambah riser buta dan riser terbuka berpengaruh pada hasil coran terlihat tidak terdapat cacat rongga udara pada balancing sebelum dilakukan proses machining. 3) Setelah dilakukanya NDT dengan metode liquid penetrant tidak terdapat cacat surface crack pada permukaan terutama pada bagian poros crankshaft. S1 Teknik Mesin FTI-ITS

SARAN Perlu mempertimbangkan variabel-variabel yang mempengaruhi hasil coran dimana dijadikan batasan masalah pada penelitian. Semakin banyak proses machining pada setiap coran, hasil analisa dan pembahasan akan lebih akurat.


Mohon Saran dan Masukan Untuk Kesempurnaan Tugas Akhir ini

S1 TEKNIK MESIN FTI-ITS

PENGARUH JUMLAH SALURAN MASUK TERHADAP CACAT CORAN PADA PEMBUATAN POROS ENGKOL (CRANKSHAFT) FCD 600 MENGGUNAKAN PENGECORAN PASIR

Recommend Documents