Outline: JUDUL LATAR BELAKANG RUMUSAN MASALAH BATASAN MASALAH TUJUAN PERANCANGAN METODOLOGI PERANCANGAN SPESIFIKASI PRODUK DAN SPESIFIKASI MESIN PERENCANAAN JUMLAH CAVITY DIMENSI SISTEM SALURAN PERHITUNGAN TEKANAN INJEKSI DAN GAYA PENCEKAMAN PENDINGINAN CETAKAN DAN WAKTU SIKLUS PENENTUAN LOKASI GATE ESTIMASI BIAYA PRODUKSI KESIMPULAN
Tugas Akhir Perancangan Cetakan Bagasi Sepeda Motor (Honda) Untuk Proses Injection Molding Oleh : FIRMAN WAHYUDI 2105 109 618 Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ing. I Made Londen Batan, M.Eng
Latar Belakang Adanya keinginan masyarakat yang menjadikan sepeda motor sebagai alternatif sarana angkut barang, sehingga masyarakat meminta kepada Astra Otoparts untuk memproduksi bagasi sepeda motor. Dan selama ini cetakan belum dibuat, sehingga Astra Otopart berkeinginan untuk membuat cetakan dan memproduksinya sendiri. Gambar bagasi sepeda motor yang dirancang
RUMUSAN MASALAH Bagaimana merancang sebuah unit cetakan injeksi,sehingga produk yang dihasilkan sesuai dengan spesifikasi yang ditetapkan.
BATASAN MASALAH Produk yang dibuat bagasi sepeda motor. Material yang digunakan Polypropilene (PP-7533 : Taiwan PP ) Software perancangan dan simulasi dengan Mechanical Desktop dan Mold Flow Plastic Insight 5.0. Spesifikasi mesin cetakan injeksi: Mitsubhisi Met III. Tidak dilakukan optimasi parameter proses.
TUJUAN PERANCANGAN Merancang komponen komponen utama injection mold: nozzle, runner, sprue dan gate. Menggambar hasil perancangan dalam bentuk gambar kerja. Menghitung estimasi biaya untuk proses pembuatan bagasi sepeda motor.
METODOLOGI PERANCANGAN
SPESIFIKASI PRODUK Material Produk: Polypropilene Taiwan PP -7533 Luas proyeksi 1223,8 cm 2 Volume cavity 987,08 cm 3 Massa cavity 742,74 g Spesifikasi Mesin Injeksi Max. injection speed 8.27 psi Max. injection pressure 24157 psi Max. holding pressure 21315 psi Clamping force 300 US ton Clamping stroke 23.62 in Tir-bar clearance (HxV) 28.74 x 28.74 (in)
PERENCANAAN JUMLAH CAVITY Berdasarkan gaya pencekaman (Fc) N 1.6 x 10-2 cavity Berdasarkan kapasitas injeksi maks. N 7.21 x 10-2 cavity Berdasarkan kapasitas injeksi min. Berdasarkan laju aliran plastik. N 2.88. x 10-1 cavity N 1.5 cavity Dari hasil perhitungan jumlah cavity, dapat disimpulkan: dalam sekali injeksi 1 cavity
DIMENSI SISTEM SALURAN sprue d S 6.5 mm A 2 o L 60 mm D F 8.5 mm runner W 4 742,74 D x L D x4 106, 25 3,7 3,7 D 23,6mm 24mm Pin point gate A g 742.4 0.7525.2778,6.6.53 A g 2 2 2 5.4x10 cm 5.4mm D 2.6mm 3mm
Penurunan Tekanan Injeksi Saluran HASIL PERHITUNGAN TEKANAN INJEKSI Sprue 14.43 MPa 14.5 Mpa Runner 0,12 MPa Gate 0,0014 MPa Tekanan Isi Spesifik pada Cavity Flow path (F P ) 23.62603 cm Tekanan isi spesifik Pi 15.967 Mpa Jadi, tekanan injeksi 30.58 MPa Gaya injeksi 3.74 kn Gaya pencekaman minimum 4.114 kn Sedangkan, Gaya pencekaman mesin maksimum 2668.9 kn Sehingga, kemampuan mesin memenuhi.
PENDINGINAN CETAKAN Waktu pendinginan 26 detik Laju aliran cairan pendingin 5.55x10-4 m 3 / s Diameter maksimum saluran pendingin 17 mm Waktu gerak cetakan, Gerak cetakan membuka 0,4 detik Gerak cetakan menutup 0,34 detik Waktu pendinginan 26 detik Waktu injeksi. Waktu injeksi sebenarnya 3.53 detik Holding time 6.5 detik Waktu pengeluaran produk 0,893 detik Jadi, total waktu siklus sebesar 34,163 detik
Penentuan Lokasi Gate Dengan menggunakan 2 gate (uniform flow length),
ESTIMASI BIAYA PRODUKSI Biaya produksi cavity Rp. 4.087.750,- Biaya produksi base mold Rp. 36.000.000,- Biaya produksi komponen pendukung Rp. 47.821.937,00- Total Biaya Produksi Cetakan Rp. 87.909.687,-
KESIMPULAN Dari hasil perancangan dapat diperoleh: 1. Jumlah cavity untuk kemampuan mesin adalah 1 cavity 2. Ukuran base mold 596 mm x 446 mm x 324 mm. 3. Untuk dimensi saluran: - sprue : d s 6,5 mm ; d f 8.5 mm ; L 59,91 mm (diambil dari catalog standard) -runner : penampang lingkaran, D 24 mm -gate : pin point gate 2.6 mm diameter 3mm 4. Parameter proses yang didapatkan dari hasil perhitungan adalah: Mold Temperature : 57 o C Melt Temperature : 232 o C Injection time : 3,53 s Maximum Injection Pressure : 160 Mpa 5. Jumlah biaya untuk proses pembuatan :Rp. 87.909.687
Demikian dan Terima Kasih Mohon Kritik dan Saran
PERHITUNGAN JUMLAH CAVITY Berdasarkan gaya pencekaman (Fc) Berdasarkan kapasitas injeksi maks. Berdasarkan kapasitas injeksi min. Berdasarkan laju aliran plastik. N 10. f. Fc A. Pinj 10.1,3.2668.9kN 2 N 1.6x10 cavity 2 2 1223,868cm.1698,4 kgf / cm Vs 349,04 02 N 0.2. N 0.2. N 7.21x10 Vp 967,65 N 0, 8 V V p s p N m 349,04 0.8. 967,65 N 2,88x10 01 tevel R p n. 23,6x172 4 n 1, 5 3,6V.ρ 3,6x967,65x0,75252 cavity 4 [ Menges-Mohren, 1986]:
Grow From Hasil simulasi Grow from merupakan visualisasi dari proses pengisian cairan plastik yang terjadi melalui masing-masing gate. Bahwa proses pengisian dimulai dari warna biru kemudian dilanjutkan warna merah. Meski menggunakan balancing gate, daerah yang lebih dulu terisi merupakan warna biru.
Fill Time Hasil simulasi fill time menunjukkan waktu yang dibutuhkan cairan plastik untuk mengisi semua rongga cavity dari sprue hingga produk. Pengisian paling awal dimulai dari warna biru, sedangkan akhir dari proses pengisian ditunjukkan dengan warna merah. Dari gambar dapat diketahui waktu yang dibutuhkan untuk mengisi semua komponen saluran ialah 4.032 detik
Temperature at Flow Front Hasil simulasi temperature at flow front menunjukkan tingginya temperatur cairan plastik ketika mencapai titik atau area tertentu pada rongga cavity. Untuk menghindari terjadinya cacat hesitasi, maka selisih temperatur ketika cairan plastik masuk rongga cavity dan akhir dari proses injeksi tidak boleh lebih dari 5 o C. Selisih perubahan temperatur yang tinggi menunjukkan bahwa waktu injeksi sangat lamban. Dari gambar menunjukkan temperatur cairan plastik ketika memasuki sprue ialah sebesar 232.3 o C. Sedangkan aliran plastic yang melalui sprue tetap berkisar 232.3 o C
Bulk Temperature Hasil dari simulasi bulk temperature menunjukkan besarnya temperatur rata-rata ketika cairan plastik melewati ketebalan tertentu. Dari gambar dapat dilihat pada runner berwarna kuning mendekati merah dengan temperatur 184.3 o C. Hal ini terjadi karena terjadi penyempitan pada runner menuju gate, sehingga terjadi gesekan yang besar yang menyebabkan peningkatan temperatur sesaat. Sedangkan pada produk didominasi warna biru, yang menunjukkan temperatur 57 o C. Dikuatirkan akan terjadi short shot pada cavity.
Pressure Hasil dari simulasi pressure menunjukkan distribusi tekanan pada tahap akhir proses pengisian. Tekanan merupakan energi yang digunakan untuk mendorong cairan plastik menuju rongga cavity melalui sistem saluran. Pada menunjukkan bahwa distribusi tekanan merata pada produk yang menunjukkan warna biru muda pada ujung produk. Tekanan pada ujung produk merupakan tekanan yang paling rendah.. Tekanan yang diperlukan untuk mengisi agar cavity terisi secara penuh adalah 75 Mpa.
Orientation at skin Hasil dari simulasi orientation at skin menunjukkan arah orientasi dari molekul cairan plastik yang tampak pada bagian terluar produk. Arah orientasi yang sama akan menghasilkan permukaan produk yang baik. Apabila terjadi perbedaan arah orientasi yang cukup besar, maka dapat menyebabkan terjadinya penyusutan yang tidak seragam. Disamping itu, area bertemunya arah orientasi yang berbeda akan menimbulkan cacat weldline. Tampak bahwa arah orientasi seragam dari in gate menuju daerah terluar produk, akan tetapi ada area yang memungkinkan bertemunya dua arah orientasi yang berbeda sehingga menyebabkan weld lines.
Weld line Weld lines dapat terjadi ketika bertemunya dua atau lebih arah aliran cairan plastik. Bertemunya dua atau lebih arah aliran cairan plastik dapat disebabkan karena beberapa hal, diantaranya ialah adanya lubang pada produk, lokasi in gate yang lebih dari satu, atau adanya ketebalan produk yang tidak merata. Dari gambar menunjukkan adanya kemungkinan cacat weld lines yang terjadi pada produk. Hal ini terjadi karena pada produk terdapat lubang dan adanya dua penempatan lokasi in gate.
Air Traps Hasil simulasi air traps merupakan visualisasi adanya udara terjebak dalam proses injeksi. Terjadinya udara terjebak dapat ditimbulkan karena kecepatan aliran dan tekanan yang terlalu tinggi, sehingga udara tidak sempat keluar dari rongga, serta holding pressure yang terlalu cepat. Adanya air traps dapat mengakibatkan burn marks dan short shot. Untuk menghindari cacat ini, maka perlu diletakkan venting atau celah sebagai tempat mengalirnya udara.
Time to Freeze Hasil simulasi time to freeze menunjukkan waku yang dibutuhkan untuk mendinginkan cairan plastik menjadi padat, yaitu waktu setelah proses injeksi selesai hingga mencapai temperatur pengeluaran produk. Dari gambar 5.9 dapat terlihat waktu yang dibutuhkan untuk pendinginan adalah 768.8 detik
Flow rate Hasil simulasi circuit flow rate menunjukkan besarnya debit aliran air ketika melewati saluran pendingin. Gambar 5.11 menunjukkan debit aliran air yang konstan, yaitu sebesar 3860.8 cm 3 /sec.
Penurunan Tekanan Pada Sprue P _ sprue 3 P_ sprue 1 Q kl 3 + 2 n R π R 3 2. x5,3x10. Pa. sx0,099m 0,003115m 14.43 MPa 14.5 MPa n 3 + Penurunan Tekanan Pada Runner P_ runner 3 P_ runner 1 Q kl 3 + 2 n R π R 3 2x5,3x10. Pa. sx0,2125m 0,024m P_ runner 0, 1114006341MPa n 1 m x0,000349044 0,378 s 3 3,14x0,003115m 3 + 0,12 MPa 3 1 m x0,000349044 0,378 s 3 3,14x0,024m 0,378 3 0,378 14.5 MPa + 0.12 Mpa + 0,0014 Mpa 14.62 MPa P min P i + ΔP 16.2 MPa + 14.62 MPa 30.82 MPa Gaya pencekaman Fi P tot x A F i 30.58 MPa x 0,1224 m 2 3.74 kn Fc F i (1 + 10%) 4.114 kn < 150 US Ton 23,250 kn Penurunan Tekanan Pada Gate P_ gate 3 2x5,3x10. Pa. sx0,001m 0,004m P_ gate 0, 00131577MPa 0,0014 MPa 3 + 1 m x0,000349044 0,378 s 3 3,14x0,004m 3 0,378
Perhitungan Waktu Pendinginan Cetakan tc tc tc tc π S 2 max 2 λ p 2 (0,003) π 0,67.10 2 7 13,61x 26 det 8 ln 2 π ik 8 ln π 2 T. T m e ln 6,76 T T w w 232 40. 63 40 Laju Perpindahan Panas Yang Diperlukan Q molding M produk. Cp. ( T melt T eject ) J Q molding 0,74274 kg x 2890 0 kg. C Q Cooling Q 362761,64 J molding T 362761,64J Q Cooling 26Sec C Q Cooling 13952, 3W Q lines Q lines Q x (232 0 C - 63 0 C) n cooling lines 13952,3W 6 Q lines 2325. 3W 0.5554 kcal/det Laju Aliran Fluida Pendingin Qlines Vcoolant T.ρ. C coolant coolant Pcoolant 2325.3W 2 1 C.1000kg / m.4187j / kg C V coolant 0 0 4 3 V coolant 5.55x10 m / s Gerak cetakan membuka L 40 t bb t bt V bb 40 116,67 100 0,4 det ik 0,34 det ik Waktu penginjeksian t i t i * + t h V p t i * t i * 0,8xQ mesin 987 0,8x 349.0445 ti 3,53 detik + 3 detik 6,53 detik 3,53 detik