Gambar 1 Sistem Saluran

Transkripsi

1 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 1. Sebutkan dan jelaskan komponen-komponen gating system! Sistem saluran (gating system) didefinisikan sebagai jalan masuk atau saluran bagi logam cair yang dituangkan dari ladel menuju ke dalam rongga cetakan. Pada umumnya sistem saluran dirancang untuk mengisi cetakan secepat mungkin dan tidak menimbulkan terbentuknya turbulensi. Gambar 1 Sistem Saluran Sistem saluran dari proses pengecoran mempunyai bagian-bagian seperti berikut: 1. Cawan tuang (pouring basin). 2. Saluran turun (sprue). 3. Pengalir (runner). 4. Saluran masuk (ingate) Gambar 2 Bagian-Bagian Sistem Saluran Masing-masing bagian pada sistem saluran adalah untuk memungkinkan logam cair dapat mengisi rongga cetak secepat mungkin dengan meminimalkan terjadinya turbulensi serta menyediakan logam cair yang cukup selama proses solidifikasi dan mencegah cacat shrinkage. Selain itu, sistem saluran harus didesain untuk menangkap kotoran dan terak selama proses penuangan.

2 Cawan Tuang (Pouring Basin) Cawan tuang berfungsi sebagai tempat penerima logam cair dari ladel dan juga berfungsi sebagai penyaring dari kotoran logam cair. Cawan tuang biasanya berbentuk corong atau cawan dengan saluran turun dibawahnya seperti pada gambar dibawah. Gambar 3 Cawan Tuang Saluran Turun (Sprue) Merupakan saluran yang pertama membawa logam cair dari cawan tuang ke dalam pengalir dan saluran masuk. Saluran turun dibuat lurus dan tegak dengan irisan berupa lingkaran. Saluran dengan luasan yang mengecil pada bagian bawahnya berfungsi untuk mengurangi aspirasi dari udara dan gas yang terjebak. Luas area minimal dari bagian atas saluran turun merupakan fungsi dari ketinggian saluran turun dan dapat dituliskan sebagai rumus[1] yaitu: A T = A B EMBED Equation.3 (pers 2.1) Dimana : A T = luas bagian atas saluran turun A B = luas bagian bawah saluran turun h 1 = ketinggian dari saluran turun b = kedalaman logam dalam cawan tuang Gambar 4 Saluran Turun Saluran Turun Dasar (Sprue Base) Merupakan pelebaran persegi empat atau silinder pada bagian bawah dari saluran turun. Saluran turun dasar digunakan untuk menyerap energi kinetik dan energi potensial dari logam cair ketika turun dari saluran turun.

3 Gambar 5 Saluran turun dasar Pengalir (Runner) Saluran yang membawa logam cair dari saluran turun kebagian-bagian yang telah disesuaikan dengan cetakan. Pengalir biasanya mempunyai irisan seperti trapesium atau setengah lingkaran. Saluran Masuk (Ingate) Merupakan saluran pendek yang menghubungkan antara pengalir dan rongga cetakan. Saluran masuk berfungsi untuk mengisikan logam cair dari saluran pengalir kedalam rongga cetakan. Saluran ini dibuat dengan irisan yang lebih kecil dibandingkan dengan irisan pengalir, agar dapat mencegah kotoran masuk kedalam rongga cetakan 2. Jelaskan kriteria gating yang dapat mencegah terjadinya cacat! Sistem saluran harus memiliki kriteria dibawah ini untuk dapat menghindari cacat: 1) Dapat mengurangi turbulensi pada aliran logam cair ketika melalui sistem saluran dan menuju ke rongga cetakan. 2) Dapat menghilangkan udara dan gas yang terjebak di dalam logam. 3) Dapat mengurangi kecepatan dari aliran logam ketika melalui sistem saluran dan masuk ke rongga cetakan. 4) Dapat mengikuti cetakan agar diisi secara cukup cepat untuk mencegah pembekuan terlalu dini dan menghasilkan cacat coran. 5) Dapat berperan dalam membentuk gradien temperatur yang tepat untuk menghasilkan pembekuan langsung di dalam pengecoran. 3. Apa yang dimaksud dengan drag dan cup cetakan, jelaskan serta berikan gambarnya!

4 Pada umumnya cetakan dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian atas (cup) dan bagian bawah (drag) sehingga setelah pembuatan cetakan selesai pola akan dapat dicabut dengan mudah dari cetakan. 4. Jelaskan kriteria sprue yang dapat meminimalisir terjadinya porositas! Design dari sprue sangat krusial untuk mencegah inisiasi aliran turbulent dalam gating systems. Aliran turbulent menyebabkan peningkatan daerah yang terekspos terhadap udara luar yang selanjutnya akan meningkatkan proses oksidasi logam cair dan menyebabkan erosi pada cetakan pasir. Keterangan: (a) Natural flow of a free falling liquid metal (b) Air aspiration induced by a liquid metal flow in a straight-sided sprue. (c) Liquid flow in a tapered sprue 5. Jelaskan persamaan yang digunakan untuk mendesain sprue! Menentukan Choke Area (A B ) dapat dihitung berdasarkan rumusan: w A B = d. t. c. 2. g. h Dimana: A B = Luasan penyempitan Choke Area (mm 2 ) w = Berat coran (gr)

5 ρ = Densitas logam cair (gr / cm 3 ) t = Waktu penuangan (detik) h = Ketinggian efektif saluran turun (cm) g = Percepatan gravitasi (981 cm/det 2 ) c = Faktor efisiensi dari saluran turun (0,88) Menentukan Area of the Top of Sprue (A T ) dapat dihitung dengan rumusan: h 1 A T = A B b Dimana : A B = Choke Area (mm 2 ) h 1 = Ketinggian saluran turun (mm) b = Kedalaman logam pada cawan tuang (mm) 6. Jelaskan perbandingan rasio sprue:runner: in gate untuk proses pengecoran Aluminium alloy! Dapat ditentukan dengan melihat letak pada penempatan posisi choke (flow-controlling restriction) dalam gating system. Jika diinginakan Pressurize gating system dimana choke terletak diantara runner dan gate maka ratio luas permukaan sprue : runner : gates ialah 1:2:2, 1:2:4 dan 1:4:4. Jika diinginkan Unpressurize gating system dimana choke terletak diantara sprue dan runner maka ratio luas permukaan sprue : runner : gates ialah 4:8:3 Pressurized gating system A G <A S Dimana: A G : total gate cross-sectional area of allgates A S : total sprue base cross-sectional area ketika tingkat kecepatan konstan, maka dapat dinyatakan bahwa V G >V S V : kecepatan fluida Unpressurized gating system A S <A G, V S >V G Kebanyakan logam secara umum menggunakan unpressurized gating systems. 7. Jelaskan metode perancangan bentuk riser! 1. Menganalisa perbandingan antara volume benda cord an luas permukaan pendinginan dari produk cor. Perbandingan disebut sebagai modulus. Dibawah beberapa bentuk geometri umum yang digunkan.

6 Kubus : M= a/6 Plate : M= t/2 (bidang datar harus 5x lebih luas dari t) B. Persegi : M= b/4 ( panjang harus lebih besar dari b) B. Bulat : M= b/4 ( panjang harus lebih besar dari b) Balok : M= (e+f)/(2e+2f) dimana panjang harus lebih besar dari 5x e 2. Setelah nilai modulus diketahui, dilanjutkan dengan perhitungan kecepatan pendinginan dari riser. Dianalisa dengan persamaan Chvorinov. 8. Jelaskan metode perancangan letak riser! Riser didesain dekat ke bagian yang tebal dan berfungsi sebagai umpan logam cair selama pembekuan. Riser mempunyai ukuran dan kontruksi agar dapat membeku paling akhir. 9. Jelaskan jenis-jenis material penyusun cetakan dan kegunannya! 1. Pola Kayu Kelebihan bahan pola dari kayu yaitu: -Digunakan untuk pola yang bentuk dan ukurannya rumit. -Mudah didapat. -Mudah dikerjakan (proses pengerjaannya mudah) -Harganya murah. Kekurangan bahan pola dari kayu yaitu: -Tidak bisa mengerjakan produksi massal. -Sering terjadi penyusutan. 2. Pola Logam

7 Kelebihan bahan pola dari logam yaitu: -Bisa digunakan untuk produksi massal -Mudah didapat. Kekurangan dari bahan pola logam yaitu: -Tingkat kesulitan pengerjaan -Tidak bisa mengerjakan pola yang rumit bentuk maupun ukurannya. 3. Resin sintetis Kelebihan bahan pola dari resin sintetis yaitu: -Dapat digunakan untuk bentuk dan ukuran yang rumit -Biasanya untuk produksi massal Kekurangan bahan pola dari resin sintetis yaitu: -Harganya relatif mahal dan sulit didapat 10. Jelaskan komposisi material pada pembuatan cetakan pasir! Pasir umumnya memiliki komposisi dasar silicon dioxide (SiO2) dan juga bercampur dengan mineral lain antara lain zircon (ZiSiO4), chromite (FeCr2O4), Olivine [(Mg,Fe)2SiO4], dan aluminium silikat. 11. Berapa kekuatan yang dibutuhkan cetakan pasir?

8

9 DAFTAR PUSTAKA Tata Surdia, Kenji Chijiwa, 2006, Teknik Pengecoran Logam, Pradnya Paramita, Jakarta William D Callister Jr, 1994, Materials Science and Engineering: An Introduction, Third Edition, John Wiley and Sons Tata Surdia, Shinroku Saito, 1999, Pengetahuan Bahan Teknik, Cetakan Keempat, Pradnya Paramita, Jakarta R B Gupta, Foundry Engineering, Satya Prakashan, New Delhi