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

Transkripsi

1 PENGARUH JUMLAH SALURAN MASUK TERHADAP CACAT CORAN PADA PEMBUATAN POROS ENGKOL (CRANKSHAFT) FCD 600 MENGGUNAKAN PENGECORAN PASIR Oleh: Muhamad Nur Harfianto Dosen Pembimbing: Dr. Ir. Soeharto, DEA

2 LATAR BELAKANG FORGING CASTING

3 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.

4 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

5 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.

6 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

7 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

8 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

9 Tambahan Penyelesaian Machining

10 Penambahan Kemiringan Pola logam membutuhkan kemiringan 1/200, pola kayu membutuhkan 1/30 sampai 1/200

11 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.

12 Perhitungan Sistem Saluran Waktu tuang (sec) = K1 W A B = d t c W 2qH Effective head, H = 2hc - p 2c 2 h1 AT = AB b A T H (tinggi efektif) A B

13 Runner Area Gate Area = 4 x A B = 4 x A B Gate area Choke Area = A1 Well Area = 5xA1 Runner depth = d Well depth = 2d Runner area

14 PENELITIAN TERDAHULU Oki lidayat, Judul, Analisa Cacat Produk Pada Pembuatan Crankshaft HC Di PT.PAKARTIRIKEN INDONESIA, 2006.

15 Sulardjaka, judul, ANALISA CACAT COR PADA PROSES PENGECORAN BURNER KOMPOR, PENYEBAB CACAT - Temperatur penuangan yang rendah - Permeabilitas pasir kurang - Kurangnya lubang angin - Pemasangan inti kurang tepat - Kelembaban pasir cetak terlalu tinggi Rongga udara Pergeseran inti Sumbat dingin

16 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 180 Analisa poros engkol pada sudut 360 Analisa poros engkol pada sudut 540

17 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 Selesai

18 Skema Percobaan 1 saluran masuk 2 saluran masuk

19 Alat dan Bahan 1) Peralatan Pembuatan Pola

20 2) Peralatan Pembuatan Cetakan dan Bahan Coran

21 Metode Pengamatan dan Pengukuran Cacat 1) Secara Visual Cacat pergeseran Micrometer Cecat flask Jangka sorong

22 2) Liquid Penetran Cacat surface crack Peralatan Langkah kerja

23 PERHITUNGAN SISTEM SALURAN - Jenis material logam = FCD Berat Jenis (ρ) = 7,2 gr/cm 3 = 0, lb/in 3 - T melt (FCD 600) = 1149 o C - Tensile strenght = 600 N/mm 2 - Yield strenght = 370 N/mm 2 - Hardness = HB - Berat crankshaft FCD = 12,5 Kg - Volume crankshaft FCD = 12500gr = 1736, 11cm 3 7,2gr / cm - Berat total coran (w) = 12,5 kg + 0,5 kg = 13 kg = gr = 28,661 lb Dimana : 0,5 kg berat total sistem saluran 3

24 Waktu tuang t = K 1. = 2. w = 10,7 sekon 28,661 Choke Area (A B ) Diketahui : d = ρ = 7,2 gr- / cm 3 C = 0,88 (round tappered sprue) g = 981 cm- / s 2 h = 15 cm p = 6 cm c = 12 cm 2 2 2hc p H = = = 13, 5cm 2c 2 12

25 w A B = d. t. c. 2. g. H = (7,2).(10,7).(0,88). 2.(981).(13,5) A B = 1,178 cm 2 = 117,8 mm 2 x 1,5 = 176,7 mm 2 ( D = 14,99 mm ) Area of the Top of Sprue (A T ) A T A B h1 b Dengan h 1 = 135 mm, b = 20 mm A T = =117, A T = 306,05 mm 2 x 1,5 = 459,08 mm 2 (D = 24,17 mm )

26 Runner Area Gate Area Well Base Area Well Base Well Depth Well Depth = 4 x A B = 4 x 117,8 = 471,2 mm 2 x 1,5 = 706,8 mm 2 ( L R = 27,18 mm, T R = 26 mm ) = 4 x A B = 4 x 117,8 = 471,2 mm 2 x 1,5 = 706,8 mm 2 ( L G = 27,18 mm, T G = 26 mm) = 5 x A B = 5 x 117,8 = 589 mm 2 x 1,5 = 883,5 mm 2 ( D = 33,5 mm ) = 2 x Kedalaman runner = 2 x 26 = 52 mm

27 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 (W F ). Pada perhitungan sistem saluran didapatkan berat benda yg akan di cor (W C ) adalah : W C = 12,5 kg Maka, dengan perhitungan akan didapatkan berat logam cair yang ada di dalam riser (W F ). W F = W C W F = 12,5 kg W F = 2,73 kg W F = 2730 gr PERHITUNGAN PENAMBAH (RISER) 100 S% C % % 3.5% 100

28 Volume riser yang dibutuhkan (V R ) : V R = W F ρ Dengan massa jenis FCD 600, ρ = 7,2 gr / cm 3 V R = V R = 379,2 cm 3 V R = 2730gr 7,2gr / cm πr 2 L πr 2 3 = 379,2 cm 3 (dengan L = 110 mm) (110 mm) = mm 3 πr r 2 2 = 3447,2 mm 2 = 1097,2 mm 2 r = 33, 12 mm 33,2mm Agar aman, Tinggi riser L = 110 mm dan Diameter riser, D = 66,4 mm

29 Casting modulus Prosentase penyusutan

30 1) Cetakan Cup PROSES PEMBUATAN CETAKAN

31 2) Cetakan Drag

32 PROSES PENGECORAN

33 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.

34 Prototipe 1

35 Prototipe 2 Prototipe 3

36 Prototipe 4 Hasil coran prototipe 4sebelum proses machining Hasil coran prototipe 4 setelah proses machining

37

38 Prototipe 5

39 Tabel (1) : Letak dan jenis cacat Sistem saluran CACAT POSISI PENYEBAB Shringkage 1 1) Pembekuan terakhir 2) Variasi luas penampang Salah alir - - 1) Kurangnya pengikat bentonit Inklusi Pasir a,b,c,d,e,f,g,h, i, j 2) Catakan kurang padat Prototipe 1 1) Udara terjebak Rongga udara 2 2) Pergeseran sistem saluran 3) Dinding cetakan basah Prototipe 2 Satu saluran Prototipe 3 Prototipe 4 Dua saluran Prototipe 5 Porositas - - Shringkage 1 1) Pembekuan terakhir 2) Variasi luas penampang Salah alir - - Inklusi Pasir 3,4 1) Kurangnya pengikat bentonit 2) Catakan kurang padat Rongga udara 2 1) Udara terjebak 2) Dindng cetakan basah Porositas - - Shringkage 1 1) Pembekuan terakhir 2) Variasi luas penampang Salah alir - - Inklusi Pasir - - salah alir - - Porositas - - Shringkage 1 1) Pembekuan terakhir 2) Variasi luas penampang Salah alir - - Inklusi Pasir A,C,D 1) Kurangnya pengikat bentonit 2) Catakan kurang padat Rongga udara a 1) Udara terjebak 2) Dinding cetakan basah Lubang jarum E 1) Udara terjebak Shringkage 1,5 1) Pembekuan terakhir 2) Variasi luas penampang Salah alir - - Inklusi Pasir 5,7 1) Kurangnya pengikat bentonit 2) Catakan kurang padat Rongga udara 2,3,4 1) Udara terjebak 2) Runner terlalu panjang Porositas - -

40 Histogram perbandingan cacat Histogram jumlah cacat sebelum proses machining Histogram jumlah cacat setelah proses machining

41 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.

42 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.

43 Mohon Saran dan Masukan Untuk Kesempurnaan Tugas Akhir ini S1 TEKNIK MESIN FTI-ITS