STUDI EKSPERIMEN PENGARUH VARIASI DIMENSI CIL DALAM (INTERNAL CHILL) TERHADAP CACAT PENYUSUTAN (SHRINKAGE) PADA PENGECORAN ALUMINIUM 6061 Oleh: NURHADI GINANJAR KUSUMA NRP. 2111106036 Dosen Pembimbing : Indra Sidharta, ST, M.Sc JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2014 CompanyName
PENDAHULUAN 2 LATAR BELAKANG Index Of World Metal Consumption Sumber : http://www.rusal.ru/en/
PENDAHULUAN 3 LATAR BELAKANG Cacat Shrinkage Pengecoran Produk hasil coran Cacat shrinkage Cil dalam Penambahan chiller Mengubah dimensi hasil benda
PENDAHULUAN (Lanjutan) 4 RUMUSAN MASALAH Permasalahan yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah bagaimana pengaruh variasi dimensi cil dalam (internal chill) terhadap cacat shrinkage pada pengecoran aluminium 6061.
PENDAHULUAN (Lanjutan) 5 TUJUAN PENELITIAN Tujuan penelitian ini adalah untuk menganalisa pengaruh variasi dimensi material cil dalam (internal chill) terhadap cacat shrinkage pada pengecoran aluminium 6061.
PENDAHULUAN (Lanjutan) 6 BATASAN MASALAH Batasan masalah yang digunakan dalam penelitian ini yaitu : Pasir cetak memiliki komposisi dan permeabilitas yang seragam (homogen). Temperatur ruangan dianggap konstan. Temperatur tuang logam cair dianggap konstan. Logam cair dianggap sebagai Newtonian Fluid. Aliran logam cair pada saat melalui saluran dan rongga cetakan adalah aliran yang tidak mampu mampat (incompressible). Gaya gesek selama logam cair mengalir melalui saluran dan rongga cetakan dianggap sama.
PENDAHULUAN (Lanjutan) 7 MANFAAT PENELITIAN Mengembangkan teori dan teknologi penambahan sistem pendingin (chiller) yang dapat diaplikasikan pada industri pengecoran logam. Meningkatkan produktifitas industri pengecoran serta dapat menghasilkan benda coran yang berkualitas baik.
DASAR TEORI 8 SISTEM SALURAN Sistem saluran yang optimal berdasarkan American Foundrymen s Society (AFS) dapat dibuat berdasarkan ketentuan sebagai berikut : 1. Non pressurized dan gating ratio sprue : runner : gate adalah 1 : 4 : 4 2. Saluran turun yang digunakan adalah square tapered sprue 3. Menggunakan cawan tuang. 4. Menggunakan sprue base. 5. Pengalir diletakkan di drag dan saluran masuk di kup. 6. Menggunakan runner extension.
DASAR TEORI (Lanjutan) 9 SISTEM SALURAN Keterangan a) Cawan tuang (pouring basin). b) Saluran turun (sprue). c) Saluran turun dasar (sprue base) d) Pengalir (runner). e) Saluran masuk (ingate) f) Pengalir tambahan (runner extention)
DASAR TEORI (Lanjutan) 10 CIL Cil adalah benda (terutama logam) yang diletakkan di bagian cetakan untuk mendinginkan coran secara cepat pada bagian tertentu. Macam-macam cil : Cil luar (external chill) Cil dalam (internal chill) Cetakan logam Cil luar Cil dalam Cil luar Cil dalam Cetakan logam
DASAR TEORI (Lanjutan) 11 BAHAN CORAN ALUMINIUM 6061 Sifat-sifat : Ringan Tahan terhadap korosi Mudah dalam pembentukannya Konduktifitas listrik tinggi Tangguh pada temperatur rendah Tidak beracun Mudah didaur ulang Klasifikasi aluminium Elemen Paduan Aluminium (min 99% atau lebih) Tembaga (Cu) Mangan (Mn) Silikon (Si) Magnesium (Mg) Magnesium dan Silikon (Mg dan Si) Seng (Zn) Elemen lain Seri yang belum digunakan Titik lebur = 660,2 0 C Berat jenis = 2,7 gr/cm 3 Kelompok 1xxx 2xxx 3xxx 4xxx 5xxx 6xxx 7xxx 8xxx 9xxx
DASAR TEORI (Lanjutan) 12 BAHAN CIL BAJA ST 41 Komposisi kimia Jumlah (%) Karbon (C) 0,1149 Silikon (Si) 0,1816 Mangan (Mn) 0,5361 Phospor (P) 0,0152 Sufur (S) 0,0355
DASAR TEORI (Lanjutan) 13 Ilustrasi shrinkage tiap fase
TINJAUAN PUSTAKA 14 Penelitian yang dilakukan oleh Eko Sugiyarto yang berjudul STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH PENGGUNAAN CIL LUAR (EXTERNAL CHILL) ATAU FIN PADA PENGECORAN ALUMINIUM TERHADAP PRESENTASE CACAT SHRINKAGE. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan efektifitas penggunaan dari cil luar (external chill) atau fin terhadap besarnya prosentase cacat shrinkage. Penggunan cil luar (external chill) lebih efektif dibandingkan dengan fin. Terlihat dari besarnya prosentase cacat shrinkage yang dihasilkan (0,070-0,0674%) oleh penggunan cil luar (external chill) jauh lebih kecil jika dibandingkan dengan penggunaan fin (0,0141-0,0870%).
METODOLOGI PENELITIAN 15 DIAGRAM ALIR PENELITIAN
METODOLOGI PENELITIAN (Lanjutan) 16 DIAGRAM ALIR PENELITIAN (Lanjutan)
METODOLOGI PENELITIAN (Lanjutan) 17 PERENCANAAN SISTEM SALURAN PERISAPAN DATA AWAL Bentuk dan dimensi pola
METODOLOGI PENELITIAN (Lanjutan) 18 PERENCANAAN SISTEM SALURAN (Lanjutan) Dimensi sistem saluran berdasarkan perhitungan sesuai dengan perencanaan American Foundrymen s Society (AFS) Sprue Sisi atas = 1,4 cm Sisi bawah = 1,1 cm Tinggi= 10 cm Well base Ø = 2,8 cm Tinggi= 4 cm Termokopel Internal chill Ø = 2 cm Tinggi = 7 cm Runner Panjang = 10 cm Tinggi= 2 cm Sisi 1 = 2,8 cm Sisi 2 = 2 cm Ingate Panjang = 5,5 cm Tinggi= 2 cm Sisi 1 = 2,8 cm Sisi 2 = 2 cm
METODOLOGI PENELITIAN (Lanjutan) 19 ALAT DAN BAHAN PROSES PENGECORAN Pola benda dan sistem saluran Peralatan pembuat cetakan Pasir cetak, bahan coran dan bahan cil Instalasi dapur pengecoran
METODOLOGI PENELITIAN (Lanjutan) 20 PROSES PENGECORAN (Lanjutan) PEMBUATAN CETAKAN Pola benda, Pasir muka cil dalam Runner, Pasir well kasar base Pasir muka Pasir kasar Penyaringan dan pencampuran pasir cetak Pembuatan cetakan bagian drug Pola benda dan cil Sprue Pengeringan selama 2 minggu Pembuatan cetakan bagian kup
METODOLOGI PENELITIAN (Lanjutan) 21 PROSES PENGECORAN (Lanjutan) Termokopel Cawan tuang Temp. Peleburan (750 0 C) Pembuatan cawan tuang dan penempatan termokopel Peleburan aluminium Pembongkaran cetakan Pengambilan data temperatur Penuangan logam
HASIL PERCOBAAN 22 PENGAMATAN CACAT PENGAMATAN VISUAL Lokasi Cacat Cacat terletak pada bagian benda coran bagian tengah dan dekat dengan saluran masuk Cacat Shrinkage Tanpa penggunaan internal chill
HASIL PERCOBAAN 23 PENGAMATAN CACAT PENGAMATAN VISUAL (Lanjutan) Lokasi Cacat Cacat terletak pada bagian yang dekat dengan internal chill dan dekat dengan saluran masuk Cacat Shrinkage Internal chill Ø 15 mm Internal chill diameter 15 mm
HASIL PERCOBAAN 24 PENGAMATAN CACAT PENGAMATAN VISUAL (Lanjutan) Lokasi Cacat Cacat terletak pada 2 bagian, masing-masing memiliki jarak yang tidak terlalu jauh dari internal chill dan salah satunya dekat ingate Cacat Shrinkage Internal chill Ø 20 mm Internal chill diameter 20 mm
HASIL PERCOBAAN (Lanjutan) 25 PENGAMATAN CACAT (Lanjutan) PENGAMATAN VISUAL (Lanjutan) Lokasi Cacat Cacat teletak pada 3 bagain, yang masing-masing memiliki jarak yang tidak terlalu jauh dari internal chill Cacat Shrinkage Internal chill Ø 25 mm Internal chill diameter 25 mm
HASIL PERCOBAAN (Lanjutan) 26 PENGAMATAN CACAT (Lanjutan) PENGUKURAN VOLUME SHRINKAGE VolumeShrinkage Volumebenda x100% Malam No Metode Pengecoran Prosentase volume shrinkage (%) 1 Tanpa cil dalam (internal chill) 3,172% 2 Internal chill dengan dimensi diameter 15 mm 7,932% 3 Internal chill dengan dimensi diameter 20 mm 4,759% 4 Internal chill dengan dimensi diameter 25 mm 2,379%
HASIL PERCOBAAN (Lanjutan) 27 PENGAMATAN CACAT (Lanjutan) HASIL PENGUKURAN TEMPERATUR 700 600 Temperatur (C) 500 400 300 200 100 cil Ø 15 mm cil Ø 20 mm cil Ø 25 mm 0 0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 Waktu (detik) Grafik pengukuran temperatur
KESIMPULAN DAN SARAN 28 KESIMPULAN Dari hasil percobaan dan analisa yang telah dilakukan, didapatkan beberapa kesimpulan antara lain : Pada pengujian prosentase cacat shrinkage (penyusutan), didapatkan nilai terkecil pada dimensi cil dalam (internal chill) diameter 25 mm sebesar 2,379% dan terbesar pada dimensi 15 mm sebesar 7,932%. Nilai prosentase cacat cenderung berkurang seiring dengan bertambahnya diameter. Penggunaan internal chill kurang efektif pada benda hasil coran dibandingkan dengan tanpa menggunakan internal chill karena benda cor memiliki ketebalan yang sama. Hal ini dapat dilihat dari perbedaan prosentase cacat yang dihasilkan tanpa internal chill sebesar 3,172%, sedangkan dengan menggunakan internal chill diameter 15 dan 20 sebesar 7,932 dan 4,759%.
METODOLOGI PENELITIAN (Lanjutan) 29 SARAN Benda yang akan dibuat produk cor sebaiknya diberi perbedaan ketebalan. Perlu dilakukan pengukuran temperatur pada benda coran mulai saat penuangan sampai dengan temperatur kamar. Hasil percobaan yang dilakukan dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi jenis material dari internal chill.