ANALISA PERBANDINGAN PEMAKAIAN RISER RING DAN CROWN PADA PENGECORAN VELG TIPE MS 366 DENGAN UJI SIMULASI MENGGUNAKAN CAE ADSTEFAN

ANALISA PERBANDINGAN PEMAKAIAN RISER RING DAN CROWN PADA PENGECORAN VELG TIPE MS 366 DENGAN UJI SIMULASI MENGGUNAKAN CAE ADSTEFAN Oleh: M.Nawarul Fuad Shibu lijack

LATAR BELAKANG Fungsi velg sebagai roda dan penambah nilai keindahan Cacat pada coran dapat dihindari sistem saluran yang tepat Hasil coran velg tipe MS 366 cetakan dengan riser bentuk ring masih terdapat cacat

PERUMUSAN MASALAH Diperlukan simulasi pemakaian cetakan dengan bentuk riser ring pada pengecoran velg tipe MS 366 ini. Diperlukan analisa hasil simulasi sistem saluran yang telah ada. Diperlukan perancangan sistem saluran baru, modifikasi riser crown.

TUJUAN PENELITIAN Mengadakan simulasi sistem saluran yang telah ada. Merancang sistem saluran baru memodifikasi riser bentuk crown Melakukan analisa secara menyeluruh terhadap perbedaan pemakaian riser bentuk ring dan crown

BATASAN MASALAH Komposisi kimia bahan coran sama. Logam cair mengalir dalam sistem saluran akibat gaya gravitasi. Aliran logam cair bersifat incompressible. Volume logam cair setiap kali penuangan adalah sama berat tiap produk sama.

BATASAN MASALAH (LANJUTAN) Logam cair merupakan newtonian fluid. Cetakan yang digunakan adalah cetakan logam dengan bahan dan kehalusan permukaan yang sama. Sistem saluran yang digunakan dianggap sudah ideal.

MANFAAT PENELITIAN Dengan uji simulasi sistem saluran meminimumkan cacat tanpa tahap try and error Meningkatkan produktivitas proses produksi. Sebagai sarana belajar mahasiswa dalam memahami proses pengecoran, tanpa harus melakukan pengecoran secara langsung.

TINJAUAN PUSTAKA Pengecoran logam mencairkan logam hingga temperatur lelehnya dituangkan ke dalam rongga cetakan. Proses dalam pengecoran perancangan sistem saluran, pembuatan cetakan, pencairan logam penuangan kedalam cetakan, pembongkaran cetakan, dan pembersihan cetakan.

TINJAUAN PUSTAKA (LANJUTAN) Proses pengecoran berdasarkan pada cetakan yang digunakan Pengecoran dengan cetakan non permanen Pengecoran dengan cetakan permanen Shibu lijack

TINJAUAN PUSTAKA (LANJUTAN) SISTEM SALURAN (GATING SYSTEM)

TINJAUAN PUSTAKA (LANJUTAN) Waktu Tuang t = Waktu tuang (sekon) R = Pouring Rate (lb/s) W = Berat coran (lb) t = R W Saluran Turun Saluran Turun Bawah A B = W d t C 2 g H AB = Luasan saluran turun bawah (in 2 ) C = Faktor efisiensi dari saluran turun ( 0,88 ) W = Berat coran (lb) g = Percepatan gravitasi (386,4 in/det 2 ) d = Densitas logam cair (lb / in 3 ) t = Waktu penuangan ( detik ) H = Ketinggian efektif saluran turun (in)

TINJAUAN PUSTAKA (LANJUTAN) Luasan saluran turun atas (AT ) AT = AB (h1/b) AT = Luasan saluran turun atas AB = Luasan saluran turun bawah h1 = Ketinggian dari saluran turun b = Kedalaman logam dalam cawan tuang Luasan saluran turun bawah (AB )

TINJAUAN PUSTAKA (LANJUTAN) Riser Fungsi mengimbangi penyusutan selama proses pembekuan Penggolongan riser : Riser atas Riser samping

TINJAUAN PUSTAKA (LANJUTAN) (a) (b) Keterangan : (a) Gambar riser atas (b) Gambar samping

TINJAUAN PUSTAKA (LANJUTAN) BENDA COR Paduan aluminium A 356 dengan komposisi kimia paduan sebagai berikut : PADUAN PERSENTASE PADUAN PERSENTASE Si 6.6 % Sb 0.000673 % Mg 0.324 % Cu 0.001695 % Fe 0.121 % Mn 0.00183 % Sr 0.005769 % Zn 0.005872 % Ti 0.102539 % Pb 0.001159 % Pengecoran dilakukan dengan menggunakan cetakan logam dan penuangan dilakukan hanya dengan gaya gravitasi

TINJAUAN PUSTAKA (LANJUTAN) CETAKAN Terdiri dari beberapa bagian utama, yaitu : Bottom Ring Side Mold Top Mold Top Ring Top Core Steel Core

TINJAUAN PUSTAKA (LANJUTAN) KURVA CAINE Terdiri dari beberapa bagian utama, yaitu : Bottom Ring Side Mold Top Mold Top Ring Top Core Steel Core

GAMBAR BENDA HASIL PENGECORAN Riser ring Produk cor Riser bagian tengah Foto Benda hasil pengecoran dengan sistem saluran menggunakan riser ring

GAMBAR BENDA HASIL PENGECORAN (LANJUTAN) Riser crown Produk cor Riser bagian tengah Foto Benda hasil pengecoran dengan sistem saluran menggunakan riser crown

TINJAUAN PUSTAKA (LANJUTAN) Software Yang Digunakan: AutoCAD 2008 3D Modeling CAE Adstefan terdiri dari tiga modul : Pre Processor Solver Post Processor

METODOLOGI PENELITIAN Pengamatan Lapangan Studi Literatur Perumusan Masalah Pengambilan Data Awal Tahap Perancangan Tahap Percobaan dengan Simulasi Analisa Data dan Pembahasan Kesimpulan dan Saran

FLOWCHART PENELITIAN

FLOWCHART PENELITIAN (LANJUTAN)

MODELING 3D RANCANGAN ASLI

HASIL MODELING 3D RANCANGAN DENGAN RISER AFS

SIMULASI PENGISIAN LOGAM CAIR PADA RANCANGAN ASLI RING

SIMULASI PEMBEKUAN LOGAM CAIR PADA RANCANGAN ASLI (RING)

PERPINDAHAN PANAS PADA RISER RING Rancangan dengan: Suhu Cetakan ( C) q vertikal (Watt) q horizontal (Watt) q total (Watt) 510 15572,98811 237447,2594 253020,2475 Riser Ring 450 20022,41382 305289,3365 325311,7486 300 31145,97621 474894,5188 506040,4905

PERPINDAHAN PANAS PADA RISER CROWN suhu cetak-an Rancangan dengan: q vertikal (Watt) q horizontal (Watt) q tiap riser (Watt) q total (Watt) 4 riser 1104,442 14988,869 16093,312 64373,247 510 C 5 riser 1243,52 14000,684 15244,205 76221,023 6 riser 1498,886 12663,728 14162,614 84975,683 7 riser 1763,395 11687,168 13450,564 94153,945 4 riser 1419,997 19271,404 20691,401 82765,604 450 C 5 riser 1598,812 18000,88 19599,692 97998,458 6 riser 1927,139 16281,936 18209,075 109254,45 7 riser 2267,223 15026,359 17293,582 121055,07 4 riser 2208,885 29977,739 32186,624 128746,50 300 C 5 riser 2487,04 28001,369 30488,409 152442,05 6 riser 2997,772 25327,456 28325,228 169951,37 7 riser 3526,791 23374,336 26901,127 188307,89

PERPINDAHAN PANAS PADA RISER CROWN Suhu Cetakan Rancangan dengan q vertikal (Watt) q horizontal (Watt) q total (Watt) 4 Riser Crown 18440,86900 241468,5225 259909,3915 510 C 5 Riser Crown 17110,46459 243791,7538 260902,4184 6 Riser Crown 16643,12781 244852,4624 261495,5902 7 Riser Crown 21586.36216 240953,0924 262539,4545 4 Riser Crown 23767,92435 309796,833 333564,7574 450 C 5 Riser Crown 23709,68871 310459,5289 334169,2176 6 Riser Crown 21999,16876 313446,7977 335445,9665 7 Riser Crown 21398,30719 314810,3088 336208,6160 4 Riser Crown 29221,82982 481906,1847 511128,0146 300 C 5 Riser Crown 36881,73799 482937,0450 519818,7830 6 Riser Crown 34220,92919 487583,9706 521804,6387 7 Riser Crown 33286,25562 489704,9249 521991,1805

TABEL PERBANDINGAN PANAS PADA RISER

KESIMPULAN Dengan volume riser yang konstan untuk seluruh rancangan, semakin besar luas permukaan riser, maka perpindahan panas yang terjadi juga semakin besar sehingga logam cair lebih cepat membeku. Untuk jenis rancangan yang sama, semakin rendah suhu cetakan, maka semakin berkurang pula shrinkage yang terjadi pada benda kerja. Temperatur ideal dari cetakan adalah sebesar 300 C. Bentuk optimum dari keseluruhan jenis riser adalah bentuk riser pada rancangan dengan 7 riser crown. Dengan semakin banyaknya jumlah riser, maka kemungkinan shrinkage yang terjadi juga semakin berkurang, ini dikarenakan rancangan dengan riser yang banyak hampir menyerupai riser ring.

MOHON KRITIK DAN SARAN

KURVA CAINE Fungsi memprediksikan terjadinya cacat pada coran, dengan menghitung: freezing ratio (FR) dan volume ratio (VR) FR = (Luas perm. benda cor/vol.benda cor) (luas perm. riser/vol. riser) VR = Vol.riser Vol.benda cor Jika hasil plot berada dibawah kurva caine shrinkage

KURVA CAINE (LANJUTAN) RUMUSAN KURVA CAINE: X= L /(Y- B) + C Y= Volume Ratio B= Kontraksi relatif pada saat freezing L, C= konstan, tergantung pada logam casting yang dipakai Nilai L, B, dan C dapat dilihat pada tabel dibawah ini: Cast Metal L C B Aluminium 0.1 1.08 0.06 Grey Cast iron 0.33 1 0.03 Steel 0.12 0 0.05

KURVA CAINE (LANJUTAN)

KURVA CAINE (LANJUTAN) Hasil Perhitungan untuk kurva caine pada Velg MS 366 : Riser AFS Jumlah riser Riser Crown Luas total benda cor/ vol. total benda cor Luas total riser/ volume total riser freezing ratio (X) volume ratio (Y) 4 0.14523928 0.078301482 1.85487273 0.21768935 5 0.14523928 0.080606796 1.80182432 0.23933146 6 0.14523928 0.085111372 1.70646156 0.24023044 7 0.14523928 0.089764897 1.61799645 0.23994409 Jumlah riser Luas total benda cor/ vol. total benda cor Luas total riser/ volume total riser freezing ratio (X) volume ratio (Y) 4 0,146432281 0,095761388 1,529136987 0,189948965 5 0,146817353 0,097683767 1,502986188 0,18962044 6 0,146926153 0,098389014 1,493318679 0,190036451 7 0,147367183 0,100492126 1,466455019 0,189321113

FLOWCHART CAE ADSTEFAN

ANALISA DATA Pola Pengisian Logam Cair Berdasarkan hasil simulasi pengisian (mold filling) dapat dilihat bahwa mula-mula logam cair memenuhi saluran turun yang berbentuk straight mengalir melalui runner, logam cair mengisi rongga cetak sedikit demi sedikit mengisi riser hingga penuh. Waktu pengisian (pouring time) hasil simulasi 5.899-17.2 sekon., waktu tuang minimum standar AFS 9.6436 sekon. Terdapat selisih yang besar antara waktu tuang perhitungan standar AFS dan waktu tuang hasil simulasi Perubahan bentuk riser menyebabkan terjadinya perbedaan waktu tuang waktu tuang.

ANALISA DATA (LANJUTAN) Pola Pembekuan Logam Cair Bagian yang lebih dahulu membeku bagian benda kerja yang tipis sprue, daerah sekitar ingate pola bintang bagian atas saluran turun bagian samping benda kerja mulai membeku terus naik keatas riser atas bagian samping membeku. Saat riser sudah membeku sepenuhnya benda kerja yang terletak dibawah riser tengah belum membeku seluruhnya terjadi cacat shrinkage pada hampir seluruh rancangan baik riser ring, riser AFS maupun riser crown hasil modifikasi. Pada simulasi pembekuan ini terdapat perbedaan waktu pembekuan antara rancangan asli, rancangan standar AFS dan rancangan modifikasi geometri waktu pembekuan rancanganrancangan ini membentuk pola yang tidak teratur dihasilkan proses simulasi secara otomatis.

ANALISA DATA (LANJUTAN) Perpindahan panas Jenis rancangan yang sama perbedaan pemakaian suhu cetakan perbedaan besarnya perpindahan panas suhu cetakan semakin rendah perpindahan panas semakin besar panas lebih cepat berpindah dari logam cair menuju cetakan logam cair akan semakin cepat membeku. penggunaan cetakan yang bersuhu sama, yaitu 450 C bentuk riser berbeda semakin besar luas permukaan riser perpindahan panas semakin besar panas yang berada dalam logam cair cepat berpindah menuju cetakan logam cair semakin cepat membeku. Perpindahan panas semakin besar beda temperatur antara 2 permukaan yang berlainan dan luas permukaan semakin besar tidak menjamin coran terbebas dari cacat, terjadi retak ataupun porositas.

SIMULASI PENGISIAN LOGAM CAIR PADA RANCANGAN AFS 4 RISER

SIMULASI PEMBEKUAN LOGAM CAIR PADA RANCANGAN AFS 4 RISER SUHU 510 C

SIMULASI PENGISIAN LOGAM CAIR PADA RANCANGAN CROWN 4 RISER

SIMULASI PEMBEKUAN LOGAM CAIR PADA RANCANGAN CROWN 4 RISER SUHU 450 C