Sidang Tugas Akhir (TM 091486)
STUDI SIMULASI DAN EKSPERIMEN PENGARUH KETEBALAN DINDING EXOTHERMIC RISER TERHADAP CACAT SHRINKAGE PADA PENGECORAN ALUMINIUM 6061 METODE SAND CASTING oleh : Rachmadi Norcahyo 2112.105.009
Dosen Pembimbing
Indra Sidharta, ST.M.Sc. 19800619 200604 1 004
Dr.Ir. Soeharto, DEA 19480911 198103 1 001
LATAR BELAKANG (lanjutan)
Industri pertahanan
Industri mobil
M aterial Industri mobil Aluminium 6061
LATAR BELAKANG (lanjutan) Sand Casting
Shrinkage
EXOTHERMIC RISER
PERUMUSAN MASALAH
Bagaimana
pengaruh
variasi
ketebalan
dinding exothermic riser terhadap volume cacat shrinkage pada pengecoran aluminium 6061 dengan metode sand casting.
BATASAN MASALAH
•
Logam cair dianggap fluida newtonian
•
Gaya gesek pada sistem saluran dan rongga cetakan dianggap konstan
•
Aluminium 6061 memiliki komposisi kimia yang sama
BATASAN MASALAH (Lanjutan)
•
Pasir cetak memiliki permeabilitas, konduktivitas thermal, dan komposisi yang homogen
•
Komposisi Exothermic riser memiliki komposisi yang sama
•
Perpindahan panas pada benda coran dianggap sama ke segala arah
•
Hasil produk exothermic terhadap aluminium 6061
tidak
berpengaruh
TUJUAN
•
Menganalisa pengaruh variasi ketebalan dinding exothermic terhadap cacat shrinkage.
MANFAAT •
Pengembangan teknologi Exothermic Riser terhadap industri pengecoran logam
•
Menambah pengetahuan penggunaan Exothermic Riser untuk mengurangi cacat shrinkage pada pengecoran aluminium metode sand casting
CACAT SHRINKAGE
•
Kecepatan pendinginan tak seragam
•
Perubahan profil ketebalan benda coran
•
Kurangnya pasokan logam cair
•
Perencanaan riser kurang baik
•
Temperatur penuangan terlalu rendah
RISER
•
Mengatasi shrinkage
•
Supply kekurangan logam cair
•
Membeku paling akhir
•
Blind Riser dan Open Riser
EXOTHERMIC RISER
•
Menahan temperatur logam cair
•
Menambahkan temperatur lewat reaksi exothermis
•
Solidifikasi searah tercapai
•
Feeding logam cair lebih baik
ALUMNIUM 6061
•
Paduan Al-Mg-Si
•
Al-Mg2Si
•
Melting Temperature 580-650 C
PENELITIAN SEBELUMNYA Richad A Hardin [12] •
Menganalisa laju pendinginan logam cair pada riser
•
Riser biasa vs Exothermic riser(kalminex 2000) vs Insulation riser(kalmin 70)
•
Logam yang digunakan adalah Steel Casting
•
Pengujian secara simulasi MAGMAsoft dan eksperimen
menggunakan
PENELITIAN SEBELUMNYA (Lanjutan)
Natural Riser
Exothermic Riser
Peletakan thermocouple pada natural riser dan exothermic riser
PENELITIAN SEBELUMNYA (Lanjutan) Pendinginan Pada logam Cair
Pendinginan exothermic riser lebih lama 1300 detik
PENELITIAN SEBELUMNYA (Lanjutan) Insulation Riser
Exothermic Riser
Pendinginan exothermic riser lebih lama 100 detik
PENELITIAN SEBELUMNYA (Lanjutan)
Kesimpulan •
Laju pendinginan logam cair pada Exothermic Riser kalminex 2000 lebih lambat daripada Riser biasa dengan selisih 1300 detik.
•
Laju pendinginan logam cair pada Exothermic Riser kalminex 2000 lebih lambat daripada Inslation Riser kalmin 70 dengan selisih 100 detik.
PENELITIAN SEBELUMNYA (Lanjutan)
Yudhi Hermawan [13] •
Menganalisa pengaruh letak penambah buta dan temperatur tuang terhadap cacat shrinkage
•
Letak riser di tengah dan di ujung benda coran
•
Temperatur tuang yang digunakan 700 °C, 750 °C, 800°C, dan 850°C
•
Logam yang digunakan adalah Aluminium 6061
•
Pengujian secara simulasi menggunakan Z-CAST dan eksperimen
PENELITIAN SEBELUMNYA (Lanjutan)
Hasil simulasi menggunakan Z-CAST
•
700°C = 1,2,3,4
•
800°C = 9,10,11,12
•
750°C = 5,6,7,8
•
800°C =13,14,15,16
PENELITIAN SEBELUMNYA (Lanjutan)
Kesimpulan •
Letak penambah buta yang paling baik meminimalisir terjadinya cacat shrinkage adalah yang diletakkan ditengah.
•
Temperatur penuangan terbaik yang meminimalisir terjadinya cacat shrinkage adalah pada 700°C
METODOLOGI PENELITIAN
METODOLOGI PENELITIAN
PENENTUAN DATA AWAL Pola Pola Kubus IS 15865 : 2009
Material Benda Coran Aluminium 6061
Pasir Cetakan Green Sand -Pasir Silica (85%) -Bentonit (10%) -Air(5%) Material Exothermic Material Jumlah Foundry Silica Sand 40% Zircon Sand 25% Aluminium Powder 25% Iron Oxide 8% Potassium Nitrat 2% US Patent no.6096253 tahun 2007
PERENCANAAN SISTEM SALURAN Berdasarkan AFS (American Foundrymen Society) Volume Benda coran Waktu Penuangan Tinggi Saluran Efektif Diameter Bawah Saluran Turun Diameter Atas Saluran Turun Tinggi Runner dan Ingate Lebar Runner dan Ingate Diameter Well Base Tinggi Well Base
456,533 cm3 4 Detik 75 mm 11,2 mm 19,7 mm 16 mm 25 mm 26,7 mm 4 cm
PERENCANAAN SISTEM SALURAN (Lanjutan)
Riser Sprue
Benda Coran
Ingate Well Base Runner
Horizontal Bottom Gate System
PERHITUNGAN RISER
Berdasarkan Foseco Non-Ferrous Handbook
SIMULASI SOFTWARE START
Temperatur 700°C
Tanpa Riser Riser Biasa Exothermic Riser Tebal 5 mm Exothermic Riser Tebal 7 mm Exothermic Riser Tebal 9 mm
Lokasi Shrinkage Presentase Shrinkage Laju pendinginan
VARIASI SIMULASI Riser
Keterangan
Tanpa Riser Riser Biasa
Tinggi = 75 mm
Diameter = 49 mm
Riser Exothermic 1
Tinggi = 75 mm
Diameter = 49 mm Tebal Dinding = 2 mm
Riser Exothermic 2
Tinggi = 75 mm
Diameter = 49 mm Tebal Dinding = 7 mm
Riser Exothermic 3
Tinggi = 75 mm
Diameter = 49 mm Tebal Dinding = 9mm
PEMBUATAN EXOTHERMIC RISER
CETAKAN EXOTHERMIC RISER (Lanjutan)
CETAKAN PASIR Tanpa Riser
Riser Biasa
Exothermic
TEMPERATUR RISER
AKUISISI DATA ADC
Skema Pengambilan Data Temperatur Riser
VOLUME CACAT SHRINKAGE
HASIL SIMULASI
SOLIDIFIKASI
Tanpa Riser
Exothermic Tebal 5 mm
Riser Biasa
Exothermic Tebal 7 mm
Exothermic Tebal 9 mm
PENDINGINAN LOGAM CAIR
Pengaruh Ketebalan Dinding Exothermic Terhadap Laju Pendinginan Logam Aluminium
LAMA SOLIDIFIKASI
600 450
424 449
522
300 150 0
Tanpa Riser Dengan Riser Biasa
544
563
SHRINKAGE
Tanpa Riser
Exothermic Tebal 5 mm
Riser Biasa
Exothermic Tebal 7 mm
Exothermic Tebal 9 mm
PENGAMATAN HASIL SIMULASI dan EKSPERIMEN
Hasil Eksperimen dan Simulasi Gambar 5.6 Perbedaan Pendinginan Logam Cair Secara Simulasi dan Eksperimen pada Benda cor dengan Riser Tanpa Exothermic
Gambar 5.7 Perbedaan Pendinginan Logam Cair Secara Simulasi dan Eksperimen pada Benda cor dengan Riser Exothermic Tebal Dinding 9 mm
Hasil Eksperimen dan Simulasi
Gambar
5.8
Perbedaan
Temperatur
Terhadap Waktu Pada Pasir Biasa dan Dinding Exothermic
Gambar 5.8 Perbedaan Temperatur Terhadap Waktu Pendinginan Pada Pasir Biasa dan Dinding Exothermic
PERBANDINGAN CACAT SHRINKAGE
24,3%
Tanpa Riser
17,4%
PERBANDINGAN CACAT SHRINKAGE
PERBANDINGAN CACAT SHRINKAGE kebocoran pasir cetak terbakar
PERBANDINGAN CACAT SHRINKAGE
20,3%
Riser Biasa
• •
Temperatur tuang terlalu tinggi, 720°C Logam cair pada riser lebih lama membeku
0,09%
PERBANDINGAN CACAT SHRINKAGE pasir cetak terbakar
benda cor terbakar
PERBANDINGAN CACAT SHRINKAGE
0%
0%
PERBANDINGAN CACAT SHRINKAGE
KESIMPULAN •
Seiring meningkatnya ketebalan dinding exothermic riser, maka cacat shrinkage akan semakin menurun
•
Seiring meningkatnya ketebalan dinding exothermic riser, maka waktu solidifikasi logam cair akan semakin lama
•
Dengan merubah material dinding riser dari pasir silika dengan bahan exothermic, logam cair pada riser akan tetap panas dalam waktu yang lebih lama
SARAN •
Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai koefisien perpindahan panas antara aluminium 6061 dengan dinding exothermic, dinding exothermic dengan cetakan pasir, dan aluminium 6061 dengan cetakan pasir
•
Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai komposisi penyusun exothermic riser agar mampu bekerja secara efektif dan efisien
•
Kemurnian pasir cetak dan temperatur logam cair sesaat sebelum dituang pada studi eksperimen perlu lebih dijaga agar mendapatkan hasil yang diinginkan
TERIMA KASIH
