Disusun Oleh :
Nama : Ryan Ma'arif
NPM : G1C019080
Dosen Pengampu : 1. A.Sofwan FA,S.T,M.Tech.,Ph.D
2. Putra Bismantolo, S.T.,M.T.
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS BENGKULU
2020
1. PENDAHULUAN
Ring silinder merupakan bahan untuk membuat ring
piston, dimana ring piston merupakan salah satu komponen mesin yang banyak
diproduksi oleh industri otomotif. Ring piston diciptakan oleh John Ramsbottom pada Institution of
Mechanical Engineers pada tahun 1854. Diameter ring piston sedikit lebih besar
dari pada diameter luar piston. Ring piston dipasang pada alur dan permukaannya
berhubungan dengan dinding silinder seperti pada gambar 1.
Gambar
1. Ring piston
Saat ini, ring silinder dibuat menggunakan proses
pengecoran logam metode gravity casting.
Namun ketika proses pembuatan produk silinder menggunakan metode gravity casting dibutuhkan sistem
saluran sehingga yield yang
dihasilkan begitu rendah. Selain itu produk cor yang dihasilkan oleh metode ini
sering terjadi cacat berupa cacat rongga gas akibat penggunaan core/ inti dan
cacat sirip yang diakibatkan oleh belahan (parting
line).
Metode centrifugal
casting ini dipilih karena memiliki banyak kelebihan untuk pembuatan produk
cor berbentuk silinder dibandingkan metode gravity
casting atau metode-metode lainnya dalam proses pengecoran logam. Centrifugal
casting adalah proses pengecoran logam di mana logam cair
dituangkan ke dalam cetakan yang berputar pada suhu tertentu. Putaran yang
diberikan akan menghasilkan gaya sentrifugal yang akan mempengaruhi hasil
pengecoran (Kusnowo dan Gunara, 2017; Ebhota dkk., 2016; Das dkk., 2015;
Santoso dan Setiawan, 2015). Berdasarkan keunggulan metode diatas, maka
dilakukan penelitian mengenai perancangan dan pembuatan ring silinder
menggunakan metode centrifugal casting
sebagai alternatif peningkatan kualitas produk cor.
Bintoro dkk.. (2014)
melakukan penelitian tentang penerapan metoda sentrifugal pada proses
pengecoran produk komponen otomotif velg sepeda motor dimana pada penelitian
ini menggunakan metoda semi vertikal centrifugal
casting dan material coran yang digunakan adalah alumunium (non ferro). Metoda semi vertical centrifugal casting adalah metoda dimana benda kerja
diputar pada posisi vertikal, seperti pada gambar dibawah ini
1.
Meja berputar
2.
Penepat cetakan
3.
Cetakan bagian bawah
4.
Rangka cetak
5.
Cetakan bagian atas
6.
Cawan tuang
7.
Pasir inti
8.
Inti penyaring
9.
Penambah
10. Benda cor
Gambar 2. Proses semi vertical centrifugal casting
penelitian ini, menggunakan metoda yang berbeda,
dimana metoda yang selama ini digunakan adalah semi vertikal, metoda yang
gunakan untuk pembuatan ring silinder menggunakan horisontal centrifugal casting dan material ferro casting.
Gambar
3. Proses horisontal centrifugal casting
Pada gambar 3. Posisi benda horisontal dan diputar
terhadap sumbunya, pada horisontal centrifugal
casting tidak memerlukan sistem saluran dan penambah (riser). Cairan yang
dituangkan kedalam cetakan merupakan riser juga. Dengan demikian, yield centrifugal casting yang dihasilkan akan
lebih tinggi dibandingkan dengan yield
hasil dari proses gravity casting.
Benda cor yang dihasilkan pun akan lebih padat dari benda cor hasil gravity casting dan memiliki mechanical properties yang lebih baik
(Kamlesh, 2016)
Pada mesin sentrifugal metode horisontal centrifugal casting terdiri dari komponen utama; cetakan
logam berbentuk silinder (mold),
saluran masuk (pouring basin), dan
motor (driver). Selain itu bagian
lainnya terdapat; rangka mesin, drive
roller, free roller, shaft, pulley, bearing, dan V-belt.
Centrifugal
casting memiliki beberapa kelebihan di bandingkan gravity casting. Berikut ini merupakan
kelebihan centrifugal casting
(Nathan, 1988) yaitu:
• Efek
dari penyusutan akan ditransfer kebagian dalam benda.
• Dikarenakan
tidak menggunakan sistem saluran memungkinkan untuk temperatur pouring yang lebih rendah dibandingkan gravity casting.
• Memiliki
yield yang tinggi karena tidak
menggunakan penambah dan sistem saluran. Yield
dapat mencapai 96% bahkan lebih untuk kasus tertentu.
• Dibandingkan
dengan gravity casting, laju pendinginan
yang terjadi searah sehingga menghasilkan karakter butiran columnar,
dibandingkan dengan butiran yang dihasilkan pasir cetak.
• Laju
pendinginan yang cepat, karena menggunakan cetakan berbahan logam pembekuan
lebih cepat dan ukuran butiran yang baik.
• Menghasilkan
Logam yang bersih. Gas, slag, dan kotoran memiliki berat yang lebih ringan
dibanding cairan logam, sehingga akan terkumpul di bagian dalam dari benda cor
dan dapat dihilangkan dengan proses pemesinan.
• Mengeliminasi
penggunaan inti pada bagian tengah.
• Dapat
digunakan untuk produksi masal.
Berdasarkan pemaparan di atas, maka tujuan dari
penelitian ini adalah untuk merancang dan membuat ring silinder menggunakan
metode horisontal centrifugal casting
sebagai alternatif peningkatan kualitas produk cor.
2. METODE
PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan dengan tahapan proses
perancangan yaitu merancang pola yang menghasilkan produk cor ring silinder
dengan ukuran panjang 200 mm, diameter luar 70 mm dan tebal 10 mm, merancang
rangka cetak berbentuk silinder berongga, dan merancang saluran masuk sebagai
tempat menampung dan jalur masuk cairan ke cetakan.
Selanjutnya proses pembuatan pola, dimana pola
centrifugal terdiri dari pola hilang berbahan styrofoam dengan ukuran
penyusutan sebesar 1% dan pola pendukung berbahan kayu mahoni dan
multiplek.Persiapan rangka cetak berbahan logam berbentuk silinder seperti pipa
atau tube dengan panjang 260 mm, diameter luar 140 mm, dan tebal 5 mm serta
diberikan penutup berlubang diameter 50 mm disalah satu sisinya (end plate).
Pembuatan cetakan dan saluran masuk menggunakan bahan pasir silika berpengikat
water glass.
Dilanjutkan tahapan persiapan material peleburan,
dalam hal ini material yang digunakan adalah FCD 500 (Ferro casting ductile).
Material baja low mangan dan besi daur ulang FCD dilebur menggunakan tanur
induksi, setelah cair, material dilakukan pengecekan komposisi dengan
spektrometer, dilakukan penambahan komposisi
C, Si, Mangan, dan carburiser dengan target range komposisi karbon
3,6-3,8%, silikon 1,8-2,8%, mangan max 0,3%.
Mesin centrifugal kita siapkan di depan tanur
induksi pada kondisi cetakan berputar tanpa beban cetakan yang diputar adalah
cetakan dengan bahan pasir silika berpengikat water glass. Pada gambar 4,
dilakukan persiapan mesin centrifugal yaitu mengecek performa motor ditinjau
dari putaran motor tanpa beban dan menggunakan beban cetakan, menghitung
kecepatan motor, mengecek perlengkapan mesin seperti; roller, shaft, transmisi
sabuk, dan pulley.Perhitungan kecepatan motor menggunakan rumus w=√(Fc/(r.m)),
dimana gaya centrifugal (Fc) : 80G = 784m/s2, radius luar benda (r) : 35mm =
0,035m dan massa benda (m) : 5,6Kg, didapatkan putan mesin 600 rpm
Gambar
4. Mesin centrifugal casting
Penuangan dari tanur induksi menggunakan ladel, pada saat penuangan ke ladel
ditambahkan inokulandan FeSiMg untuk
inisiasi pembulatan grafit. Cairan yang sudah siap akan kita tuang di saluran masuk pada cetakan
yang diputar menggunakan mesin centrifugal casting pada tempetarur 1350oC-1280oC
seperti gambar 5.
Gambar
5 Proses penuangan centrifugal casting
Setelah proses penuangan selesai ditunggu beberapa
saat untuk proses pendinginan, Proses pendinginan yaitu proses menahan cairan
dalam cetakan dengan keadaan motor masih berputar, waktu penahanan (lead time) yang dilakukan beberapa menit
lalu dibiarkan dalam pendinginan normal. Selanjutnya dilakukan pembongkaran
benda cor dari cetakannya. Selanjutnya proses permesinan hasil coran dengan mengacu pada gambar teknik seperti gambar 7.
Gambar
6. Ring piston
Gambar
7. Ring silinder
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Analisa visual
Proses centrifugal
casting dilakukan beberapa kali percobaan hingga mendapatkan hasil yang
sesuai dengan perancangan. Pada gambar 8 merupakan produk cor hasil proses centrifugal casting. Produk cor terlihat
mulus tanpa cacat dan yield yang dihasilkan berkisar 95%.
Sedangkan
hasil proses gravity casting produk
cor terjadi cacat rongga gas dan timbul sirip seperti pada gambar 8 hasil
proses gravity casting. Yield yang
dihasilkan berkisar 45%.
Gambar
8. Hasil proses centrifugal casting
Gambar
9. Hasil proses gravity casting
3.2 Hasil proses pemesinan
Produk cor hasil proses pengecoran centrifugal dan gravity dilanjutkan untuk diproses pemesinan. Tujuannya untuk
mengamati cacat yang terdapat pada permukaan setelah proses pemesinan. Sampel
yang digunakan untuk diproses pemesinan pada produk cor hasil centrifugal adalah sempel percobaan
keenam sedangkan pada proses pengecoran gravity
sampel percobaan pertama.
Gambar
10. Hasil proses pemesinan
Pada gambar 10 menunjukkan hasil proses pemesinan
pada permukaan produk cor metode centrifugal
tidak terdapat cacat rongga gas, permukaan benda dalam keadaan padat dan tanpa
cacat hal ini karena gaya sentrifugal yang mendorong logam cair ke arah luar
cetakan. Berbeda dengan hasil metode gravity
casting terdapat banyak rongga gas, pada metoda gravity casting gas muncul dari inti yang terbuat dari pasir silika
berpengkat water glass, gas keluar
ketika cairan logam masuk pada temperatur 1350oC-1280oC.
Temuan ini sejalan dengan temuan penelitian Bintoro dkk. (2014) yang menyatakan bahwa produk yang dibuat
dengan menggunakan metoda sentrifugal bebas cacat, sisi terluar dari produk
sentrifugal akan memiliki sifat mekanis yang baik dibandingkan dengan sisi
tengah produk akibat tekanan gaya sentrifugal.
4. KESIMPULAN
0 komentar:
Posting Komentar