141772754 Tugas Makalah Piston Doc

Download 141772754 Tugas Makalah Piston Doc

Post on 28-Nov-2015

235 views

Category:

Documents

16 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

<ul><li><p>TUGAS MAKALAH</p><p>TOPIK :</p><p>PROSES PENGECORAN PISTON </p><p>Disusun Oleh :</p><p>ARIS ROMADHON 421104013</p><p>PROGRAM STUDI TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIK</p><p>UNIVERSITAS 17 AGUSTUS SURABAYAOKTOBER, 2011</p></li><li><p>KATA PENGANTAR</p><p>Mengawali penyusunan makalah proses pengecoran dalam penbuatan PISTON , maka terlebih dahulu kita panjatkan puji syukur kehadirat Tuhan Y.M.E dengan segala ridhonya. Sehingga makalah proses pengecoran dalam pembuatan piston ini dapat terselesaikan sesuai dengan waktu yang ditetapkan.</p><p>Piston dalam bahasa Indonesia juga dikenal dengan istilah torak adalah komponen dari mesin pembakaran dalam yang berfungsi sebagai penekan udara masuk dan penerima hentakan pembakaran pada ruang bakar silinder liner.</p><p>Hasil penyusunan ini diharapkan dapat memberikan informasi kepada masyarakat/ mahasiswa/mahasiswi lain untuk acuan meningkatkan ilmu pengetahuan dan proses belajar-mengajar dalam proses pengecoran dalam pembuatan piston.</p><p>Surabaya 20-10-2011</p><p>Penulis</p><p>II</p></li><li><p>BAB I. PENDAHULUAN</p><p>I.1 LATAR BELAKANG</p><p>Masalah yang dihadapi oleh masyarakat/ mahasiswa/ mahasiswi di bidang transportasi salah satunya adalah PISTON . Dimana mereka tidak bisa menyebutkan antara lain komponen-komponen piston, cetakan/mold, dan proses pengecoran pembuatan piston beserta gambarnya. Hal ini merupakan salah satu penyebab mengapa masyarakat kurang bisa membuat benda kerja seperti PISTON dengan tepat dan benar. Dengan masalah tersebut banyak masyarakat lebih memilih menggunakan produk luar negeri. Untuk mendukung hal tersebut, makalah ini saya buat dengan referensi-referensi yang sudah saya dapatkan dari alat komunikasi sesuai ISO. Salah satu usaha adalah pembuatan suku cadang berkualitas, handal dan aman digunakan beserta harga yang mudah terjangkau.</p><p>I.2 TUJUAN</p><p>Tujuan yang dapat diperoleh dari makalah ini adalah dapat menjadikan masukan bagi pengembangan bidang ilmu teknologi material, Meningkatkan pengetahuan dan wawasan serta memperkaya khasanah ilmu pengetahuan dan teknologi dibidang pengujian bahan logam dan juga memberi masukan kepada industri-industri pengecoran kecil maupun pengecoran besar dalam pembuatan piston berbasis material bekas yang kualitasnya sama dengan piston dari material baru yang memiliki daya tahan terhadap korosi, abrasi, koefisien pemuaian yang rendah, dan juga mempunyai kekuatan yang tinggi.</p><p>1</p></li><li><p>BAB II. LANDASAN TEORI</p><p>PISTON dalam bahasa Indonesia juga dikenal dengan istilah torak adalah komponen dari mesin pembakaran dalam yang berfungsi sebagai penekan udara masuk dan penerima hentakan pembakaran pada ruang bakar silinder liner. Komponen mesin ini dipegang oleh setang piston yang mendapatkan gerakan turun-naik dari gerakan berputar crankshaft. </p><p> Gambar 2.1 Bagian-bagian piston Bentuk bagian-bagian piston dapat dilihat pada </p><p>Gambar 2.1.</p><p>Piston bekerja tanpa henti selama mesin hidup. Komponen ini mengalami peningkatan temperatur dan tekanan tinggi sehingga mutlak harus memiliki daya tahan tinggi. Oleh karena itu, pabrikan kini lebih memilih paduan aluminium (Al-Si). Logam ini diyakini mampu meradiasikan panas yang lebih efisien dibandingkan material lainnya. Karena piston bekerja pada temperatur tinggi maka, pada bagian-bagian tertentu seperti antara diamater piston dan diameter silinder ruang bakar oleh para desainer sengaja diciptakan celah (Gambar 2.2). Celah ini secara otomatis akan berkurang (menjadi presisi) ketika komponen-komponen itu terkena suhu panas. Ini yang kemudian mengurangi terjadinya kebocoran kompresi. Celah piston bagian atas lebih besar dibandingkan bagian bawah. Ukuran celah piston ini bervariasi tergantung dari jenis mesinnya. Umumnya antara 0,02 hingga 0,12 mm. Memakai ukuran celah yang tepat sangat penting. Alasannya, bila terlalu kecil akan menyebabkan tidak ada celah antara piston dan silinder ketika kondisi panas. Kondisi ini akan menyebabkan piston bisa menekan silinder dan merusak mesin.Sebaliknya, kalau celahnya terlalu berlebihan, tekanan kompresi dan tekanan gas hasil pembakaran akan menjadi rendah. Akibatnya mesin kendaraan pun tidak bertenaga dan mengeluarkan asap.</p><p>2</p></li><li><p>Gambar 2.2. Celah antara piston dan silinder ruang bakar</p><p>Permasalahan yang dapat muncul pada proses peleburan Aluminium yaitu pada temperatur tinggi cepat bereaksi dengan oksigen membentuk oksida. Afinitas (kecenderungan mengikat elektron) aluminium terhadap gas hidrogen juga cukup tinggi sehingga dapat mengakibatkan timbulnya cacat-cacat gas (seperti porositas) pada produk corannya. Pembekuan aluminium pada temperatur rendah mengakibatkan laju pembekuan menjadi tidak seragam dan sifat mampu alirnya menjadi kurang baik sehingga dapat menimbulkan cacat shrinkage pada produknya. (American Foundrys Society, 1992)</p><p>Berdasar literatur (American Foundrys Society, 1992), ditemukan beberapa karakteristik unik dalam paduan slightly hyper eutectic (9.6 &lt; % Si &lt; 14) Al-Si. Keberadaan struktur kristal silikon primer pada paduan hyper eutectic mengakibatkan karakteristik berupa:1. Ketahanan aus paduan meningkat.2. Ekspansi termal yang rendah.3. Memiliki ketahanan retak panas (hot tearing) yang baik.</p><p>Unsur silikon dapat mereduksi koefisien ekspansi termal dari paduan aluminium. Selama pemanasan terjadi, pemuaian volume paduan tidak terlalu besar. Hal ini akan menjadi sangat penting saat proses pendinginan dimana akan terjadi penyusutan volume paduan aluminium (ASM International, 1993). Karakteristik ekspansi termal yang rendah menyebabkan penyusutan yang terjadi tidak terlalu besar (tegangan sisa yang terbentuk selama pembekuan rendah. Hal ini akan meminimalisir terjadinya retakan pada material selama proses pendinginan (meminimalisir terjadinya hot tearing) (Colangelo, 1995).</p><p>Peleburan paduan aluminium dapat dilakukan pada tanur krus besi cor, tanur krus dan tanur nyala api. Logam yang dimasukkan pada dapur terdiri dari sekrap ( remelt ) dan aluminium ingot. Aluminium paduan tuang ingot didapatkan dari peleburan primer dan sekunder serta pemurnian. Kebanyakan kontrol analisa didapatkan dari analisis pengisian yang diketahui, yaitu ketelitian pemisahan tuang ulang dan ingot aluminium baru. Ketika perlu ditambahkan elemen pada aluminium, untuk logam yang mempenyai titik lebur rendah seperti seng dan magnesium dapat ditambahkan dalam bentuk elemental. Sekrap dari bermacam macam logam tidak dapat dicampurkan bersama ingot dan tuang ulang apabila standar ditentukan. Praktek peluburan yang baik mengharuskan dapur dan logam yang dimasukan dalam keadaan bersih.</p><p>Untuk menghemat waktu peleburan dan mengurangi kehilangan karena oksidasi lebih baik memotong logam menjadi potongan kecil yang kemudian dipanaskan mula. Kalau bahan sudah mulai mencair, fluks harus ditaburkan untuk mengurangi oksidasi dan absorbsi gas. Selama pencairan, permukaan harus ditutup fluk dan cairan diaduk pada jangka waktu tertentu untuk mencegah segresi.</p><p>3</p></li><li><p>Piston dibuat dengan memanaskan paduan Al-Si hingga sampai mencair, kemudian cairan paduan Al-Si dituang dalam cetakan piston. Pada gambar dibawah ini disajikan tahap-tahapan dalam pembuatan piston:</p><p>a. Penuangan caiaran Al-Si kedalam cetakan b. Pengambilan Piston dari cetakanya</p><p>c. Proses machining pembentukan piston</p></li><li><p> d. Proses finising (pengerjaan akhir Piston) e. Piston yang sudah jadi dilakukan</p><p>pengecekan akhir.Gambar 2.8 Proses pembuatan piston</p><p>4GAMBAR CETAKAN PISTON DARI LOGAM</p><p>2.1 Unsur Paduan Aluminium</p><p>Aluminium dipakai sebagai paduan berbagai logam murni, sebab tidak kehilangan sifat ringan dan sifat sifat mekanisnya dan mampu cornya diperbaiki dengan menambah unsurunsur lain. Unsurunsur paduan itu adalah tembaga, silisium, magnesium, mangan, nikel, dan sebagainya yang dapat merubah sifat paduan aluminium. Macammacam unsur paduan aluminium dapat diklasifikasikan sebagai berikut :</p><p>a. Paduan Al-SiPaduan Al-Si ditemukan oleh A. Pacz tahun 1921. paduan Al-Si yang telah diperlakukan </p><p>panas dinamakan Silumin. Sifat sifat silumin sangat diperbaiki oleh perlakuan panas dan sedikit diperbaiki oleh unsur paduan. Paduan Al-Si umumnya dipakai dengan 0,15% 0,4%Mn dan 0,5 % Mg. Paduan yang diberi perlakuan pelarutan (solution heat treatment), quenching, dan agingdinamakan silumin , dan yang hanya mendapat perlakuan aging saja dinamakan silumin . Paduan Al-Si yang memerlukan perlakuan panas ditambah dengan Mg juga Cu serta Ni untuk </p></li><li><p>memberikan kekerasan pada saat panas. Bahan paduan ini biasa dipakai untuk torak motor. (Surdia, 1992).</p><p>b. Paduan Al-Cu dan Al-Cu-MgPaduan Al-Cu dan Al-Cu-Mg ditemukan oleh A. Wilm dalam usaha mengembangkan </p><p>paduan alumunium yang kuat yang dinamakan duralumin. Paduan Al-Cu-Mg adalah paduan yang mengandung 4% Cu dan 0,5% Mg serta dapat mengeras dengan sangat dalam beberapa hari oleh penuaan dalam temperatur biasa atau natural aging setalah solution heat treatment dan quenching. Studi tentang logam paduan ini telah banyak dilakukan salah satunya adalah Nishimura yang telah berhasil dalam menemukan senyawa terner yang berada dalam keseimbangan dengan Al, yang kemudian dinamakan senyawa S dan T. Ternyata senyawa S (AL2CuMg) mempunyai kemampuan penuaan pada temperatur biasa. Paduan Al-Cu dan Al-Cu Mg dipakai sebagai bahan dalam industri pesawat terbang (Surdia, 1992).</p><p>5c. Paduan Al-Mn</p><p>Mangan (Mn) adalah unsur yang memperkuat alumunium tanpa mengurangi ketahanan korosi dan dipakai untuk membuat paduan yang tahan terhadap korosi. Paduan Al-Mn dalam penamaan standar AA adalah paduan Al 3003 dan Al 3004. Komposisi standar dari paduan Al 3003 adalah Al, 1,2 % Mn, sedangkan komposisi standar Al 3004 adalah Al, 1,2 % Mn, 1,0 % Mg. Paduan Al 3003 dan Al 3004 digunakan sebagai paduan tahan korosi tanpa perlakuan panas.</p><p>d. Paduan Al-MgPaduan dengan 2 3 % Mg dapat mudah ditempa, dirol dan diekstrusi, paduan Al 5052 </p><p>adalah paduan yang biasa dipakai sebagai bahan tempaan. Paduan Al 5052 adalah paduan yang paling kuat dalam sistem ini, dipakai setelah dikeraskan oleh pengerasan regangan apabila diperlukan kekerasan tinggi. Paduan Al 5083 yang dianil adalah paduan antara ( 4,5 % Mg ) kuat dan mudah dilas oleh karena itu sekarang dipakai sebagai bahan untuk tangki LNG (Surdia, 1992).</p><p>e. Paduan Al-Mg-SiSebagai paduan Al-Mg-Si dalam sistem klasifikasi AA dapat diperoleh paduan Al 6063 </p><p>dan Al 6061. Paduan dalam sistem ini mempunyai kekuatan kurang sebagai bahan tempaan dibandingkan dengan paduan paduan lainnya, tetapi sangat liat, sangat baik mampu bentuknya untuk penempaan, ekstrusi dan sebagainya. Paduan 6063 dipergunakan untuk rangka rangka konstruksi , karena paduan dalam sistem ini mempunyai kekuatan yang cukup baik tanpa mengurangi hantaran listrik, maka selain dipergunakan untuk rangka konstruksi juga digunakan untuk kabel tenaga (Surdia, 1992).</p><p>f. Paduan Al-Mn-ZnDi Jepang pada permulaan tahun 1940 Iragashi dan kawan-kawan mengadakan studi dan </p><p>berhasil dalam pengembangan suatu paduan dengan penambahan kira kira 0,3 % Mn atau Cr dimana butir kristal padat diperhalus dan mengubah bentuk presipitasi serta retakan korosi tegangan tidak terjadi. Pada saat itu paduan tersebut dinamakan ESD atau duralumin super ekstra. Selama perang dunia ke dua di Amerika serikat dengan maksud yang hampir sama telah dikembangkan pula suatu paduan yaitu suatu paduan yang terdiri dari: Al, 5,5 % Zn, 2,5 % Mn, 1,5% Cu, 0,3 % Cr, 0,2 % Mn sekarang dinamakan paduan Al7075. Paduan ini mempunyai kekuatan tertinggi diantara paduan Pengggunaan paduan ini paling besar adalah untuk bahan konstruksi pesawat udara, disamping itu juga digunakan dalam bidang konstruksi </p><p>2.2. Desain Piston</p></li><li><p>Pengetahuan mengenai desain piston merupakan bagian penting dalam proses pembuatan piston geometris dan dimensi piston dilakukan dengan menggunakan beberapa formulasi rumus atau persamaan sebagai berikut:</p><p>a. Desain ketebalan kepala Piston Kepala piston harus memiliki kekuatan yang yang ditimbulkan tekanan ledakan di dalam </p><p>silinder mesin. Diharapkan penghamburan panas pembakaran ke dinding silinder secepat mungkin supaya aliran panas menyebar keselur dibuat flat pada mahkota piston supaya beban terdistribusi seragam pada intensitas maksimum tekanan gas. Pengitungan ketebalan kepala piston didasarkan pada besarnya tegangan yang berkaitan dengan tekanan fluida, sehingga ketebalan kepala (Trimble, 1989) berikut ini: gb. Kepala piston ( piston head )</p><p>6b. Desain kedalaman alur ring piston (h1)</p><p>Grovee atau alur piston yang digunakan sebagai dudukan ring piston dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.3 (Trimble, 1989) berikut ini:</p><p>h1 = 0.7 tr atau h1 = 1.0 trketerangan :h1 = kedalaman alur ring piston (inchi)tr = ketebalan radial alur ring piston (inchi)</p><p>c. Desain jarak antara kepala piston dengan alur pertama (t land 1)Jarak antara kepala piston dengan alur pertama (t land) seperti pada Gambar 2.4 dapat </p><p>dihitung dengan menggunakan persamaan 2.4 (Trimble, 1989) berikutini:</p><p>Gambar 2.4. Ketinggian t land kepala piston (piston head)</p><p>t land 1 = 1.0 t1 atau t land = 1.2 t1Keterangan:t land 1 = jarak antara kepala piston dengan alur pertama (inchi)t1 = ketebalan kepala piston (inchi)</p><p>d. Desain jarak anatara t land dengan alur ring (h2)Jarak anatara t land dengan alur ring (h2) Gambar 2.6 dapat dihitung dengan menggunakan </p><p>persamaan 2.5 (Trimble,1989) berikut ini: Gambar 2.5 jarak anatara t land dengan alur ring</p></li><li><p>h2 = h1 atau &lt; h (2.5)</p><p>e. Desain ketebalan maksimum pada skirt piston (t3)Skirt piston berfungsi untuk menyangga piston pada silinder supayakebisingan yang terjadi ketika piston bergerak di dalam silinder dapat diredam.Ketebalan maksimum skirt piston dapat didapatkan dihitung dengan persamaan2.6 . (Trimble, 1989) berikut ini:</p><p>t3 = 0.03 D + h1 + 4.5 (2.6)</p><p>Dari semua perhitungan diatas dapat dibuat desain piston dan ditemukandimensi pada bagian-bagian piston Gambar 2.6.</p><p>7</p><p>2.3 Standarisasi piston</p><p>Keausan yang paling banyak pada piston adalah pada alur ring piston terjadi diantaranya langkah torak atau langkah torak yang ditunjukan pada gambar 2.9. Karena besar sudut antara connecting rod dan sumbu silinder juga mempengaruhi. Apabila sudut </p><p>L</p></li><li><p>yang dibentuk oleh connecting rod dengan sumbu silinder kecil maka keausan yang terjadi pada piston akan kecil, apabila sudut yang dibentuk besar maka keausan pada dinding piston besar pula. Maka material piston harus mempunyai persyaratan umum yang harus dipenuhi sebelum dibentuk menjadi piston, antara lain:</p><p>a. Konduktifitas panas yang tinggib. Densitas rendahc. Memiliki kekuatan tinggi dibawah variasi temperaturd. Tahan ause. Ekspansi panas yang baikf. Ketahanan tinggi terhadap deformation dan fatikg. Memiliki sifat luncur yang bagus</p><p>Jenis material piston bermacam-macam dari paduan ringan, besi cor, besi cornodular dan baja paduan, tetapi untuk piston y...</p></li></ul>