Rabu, 07 Oktober 2020

TUGAS 4 Perancangan Produk Pengecoran oleh Ryan Ma'arif (G1C019080)

PERANCANGAN PRODUK PENGECORAN

PERANCANGAN METODE RING SILINDER METODE CENTRIFUGAL CASTING




                                  

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 

    Dari hasil eksperimen yang telah dilakukan diperoleh beberapa temuan. Produk cor ring silinder yang dirancang dan dibuat dengan menggunakan metode centrifugal casting pada kecepatan putar motor 600 rpm tidak terjadi cacat rongga gas. Proses pembuatan ring silinder atau produk cor berbentuk silinder berongga terbukti lebih efisien menggunakan metode centrifugal casting, karena yield yang diperoleh berkisar 95% sedangkan jika menggunakan metode gravity casting yield yang diperoleh berkisar 45%. Untuk penelitian selanjutnya disarankan melakukan pengujian kekerasan dan pengamatan struktur mikro. Hal tersebut untuk melihat hasil coran secara komprehensif. 

0 komentar:

Posting Komentar