STUDI SIMULASI DAN EKSPERIMEN PENGARUH KETEBALAN DINDING EXOTHERMIC RISER TERHADAP CACAT SHRINKAGE PADA PENGECORAN ALUMINIUM 6061 METODE SAND CASTING

Transkripsi

1 Sidang Tugas Akhir (TM ) STUDI SIMULASI DAN EKSPERIMEN PENGARUH KETEBALAN DINDING EXOTHERMIC RISER TERHADAP CACAT SHRINKAGE PADA PENGECORAN ALUMINIUM 6061 METODE SAND CASTING oleh : Rachmadi Norcahyo Dosen Pembimbing Indra Sidharta, ST.M.Sc Dr.Ir. Soeharto, DEA

2 LATAR BELAKANG (lanjutan) Industri pertahanan Industri mobil Material Industri mobil Aluminium 6061

3 LATAR BELAKANG (lanjutan) Sand Casting Shrinkage

4 EXOTHERMIC RISER

5 PERUMUSAN MASALAH Bagaimana pengaruh variasi ketebalan dinding exothermic riser terhadap volume cacat shrinkage pada pengecoran aluminium 6061 dengan metode sand casting.

6 BATASAN MASALAH Logam cair dianggap fluida newtonian Gaya gesek pada sistem saluran dan rongga cetakan dianggap konstan Aluminium 6061 memiliki komposisi kimia yang sama

7 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 tidak berpengaruh terhadap aluminium 6061

8 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

9 CACAT SHRINKAGE Kecepatan pendinginan tak seragam Perubahan profil ketebalan benda coran Kurangnya pasokan logam cair Perencanaan riser kurang baik Temperatur penuangan terlalu rendah

10 RISER Mengatasi shrinkage Supply kekurangan logam cair Membeku paling akhir Blind Riser dan Open Riser

11 EXOTHERMIC RISER Menahan temperatur logam cair Menambahkan temperatur lewat reaksi exothermis Solidifikasi searah tercapai Feeding logam cair lebih baik

12 ALUMNIUM 6061 Paduan Al-Mg-Si Al-Mg2Si Melting Temperature C

13 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 menggunakan MAGMAsoft dan eksperimen

14 PENELITIAN SEBELUMNYA (Lanjutan) Natural Riser Exothermic Riser Peletakan thermocouple pada natural riser dan exothermic riser

15 PENELITIAN SEBELUMNYA (Lanjutan) Pendinginan Pada logam Cair Pendinginan exothermic riser lebih lama 1300 detik

16 PENELITIAN SEBELUMNYA (Lanjutan) Insulation Riser Exothermic Riser Pendinginan exothermic riser lebih lama 100 detik

17 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.

18 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

19 PENELITIAN SEBELUMNYA (Lanjutan) Hasil simulasi menggunakan Z-CAST 700 C = 1,2,3,4 750 C = 5,6,7,8 800 C = 9,10,11, C =13,14,15,16

20 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

21 METODOLOGI PENELITIAN

22 METODOLOGI PENELITIAN

23 PENENTUAN DATA AWAL Pola Pola Kubus IS : 2009 Pasir Cetakan Green Sand -Pasir Silica (85%) -Bentonit (10%) -Air(5%) Material Benda Coran Aluminium 6061 Material Exothermic Material Jumlah Foundry Silica Sand 40% Zircon Sand 25% Aluminium Powder 25% Iron Oxide 8% Potassium Nitrat 2% US Patent no tahun 2007

24 PERENCANAAN SISTEM SALURAN Berdasarkan AFS (American Foundrymen Society) Volume Benda coran 456,533 cm 3 Waktu Penuangan 4 Detik Tinggi Saluran Efektif 75 mm Diameter Bawah Saluran Turun 11,2 mm Diameter Atas Saluran Turun 19,7 mm Tinggi Runner dan Ingate 16 mm Lebar Runner dan Ingate 25 mm Diameter Well Base 26,7 mm Tinggi Well Base 4 cm

25 PERENCANAAN SISTEM SALURAN (Lanjutan) Sprue Riser Benda Coran Well Base Ingate Runner Horizontal Bottom Gate System

26 PERHITUNGAN RISER Berdasarkan Foseco Non-Ferrous Handbook

27 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

28 VARIASI SIMULASI Riser Keterangan Tanpa Riser Riser Biasa Riser Exothermic 1 Riser Exothermic 2 Riser Exothermic 3 Tinggi = 75 mm Diameter = 49 mm Tinggi = 75 mm Diameter = 49 mm Tebal Dinding = 2 mm Tinggi = 75 mm Diameter = 49 mm Tebal Dinding = 7 mm Tinggi = 75 mm Diameter = 49 mm Tebal Dinding = 9mm

29 PEMBUATAN EXOTHERMIC RISER

30 CETAKAN EXOTHERMIC RISER (Lanjutan)

31 CETAKAN PASIR Tanpa Riser Exothermic Riser Biasa

32 TEMPERATUR RISER AKUISISI DATA ADC Skema Pengambilan Data Temperatur Riser

33 VOLUME CACAT SHRINKAGE

34 HASIL SIMULASI

35 SOLIDIFIKASI Tanpa Riser Riser Biasa Exothermic Tebal 5 mm Exothermic Tebal 7 mm Exothermic Tebal 9 mm

36 PENDINGINAN LOGAM CAIR Pengaruh Ketebalan Dinding Exothermic Terhadap Laju Pendinginan Logam Aluminium

37 LAMA SOLIDIFIKASI Tanpa Riser Dengan Riser Biasa

38 SHRINKAGE Tanpa Riser Riser Biasa Exothermic Tebal 5 mm Exothermic Tebal 7 mm Exothermic Tebal 9 mm

39 PENGAMATAN HASIL SIMULASI dan EKSPERIMEN

40 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

41 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

42 PERBANDINGAN CACAT SHRINKAGE 24,3% 17,4% Tanpa Riser

43 PERBANDINGAN CACAT SHRINKAGE

44 PERBANDINGAN CACAT SHRINKAGE kebocoran pasir cetak terbakar

45 PERBANDINGAN CACAT SHRINKAGE 20,3% 0,09% Riser Biasa Temperatur tuang terlalu tinggi, 720 C Logam cair pada riser lebih lama membeku

46 PERBANDINGAN CACAT SHRINKAGE pasir cetak terbakar benda cor terbakar

47 PERBANDINGAN CACAT SHRINKAGE 0% 0%

48 PERBANDINGAN CACAT SHRINKAGE

49 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

50 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

51 TERIMA KASIH