analisa perbandingan pemakaian riser ring dan … · fungsi velg ... proses dalam pengecoran...

Shibu lijack

ANALISA PERBANDINGAN PEMAKAIAN RISER RING DAN CROWN PADA PENGECORAN VELG TIPE MS 366

DENGAN UJI SIMULASI MENGGUNAKAN CAE ADSTEFAN

Oleh: M.Nawarul Fuad

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 simulasipemakaian 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

riserbentuk 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


SISTEM SALURAN (GATING SYSTEM)


Waktu Tuang

t = R√Wt = Waktu tuang (sekon)

R = Pouring Rate (lb/s)

W = Berat coran (lb)

Saluran Turun Saluran Turun Bawah

AB = W

d t C √2 g HAB = Luasan saluran turun bawah (in2) C = Faktor efisiensi dari saluran turun ( 0,88 )

W = Berat coran (lb) g = Percepatan gravitasi (386,4 in/det2)

d = Densitas logam cair (lb / in3 ) H = Ketinggian efektif saluran turun (in)

t = Waktu penuangan ( detik )


Luasan saluran turun bawah

(AB )

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


Riser

Fungsi mengimbangi penyusutan selama proses

pembekuan

Penggolongan riser :

Riser atas

Riser samping


(a) (b)

Keterangan :

(a) Gambar riser atas

(b) Gambar samping


BENDA COR

Paduan aluminium A 356 dengan komposisi kimia paduan

sebagai berikut :

Pengecoran dilakukan dengan menggunakan cetakan logam dan

penuangan dilakukan hanya dengan gaya gravitasi

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 %


CETAKAN

Terdiri dari beberapa bagian utama, yaitu :

Bottom Ring

Side Mold

Top Mold

Top Ring

Top Core

Steel Core


KURVA CAINE

Terdiri dari beberapa bagian utama, yaitu :

Bottom Ring

Side Mold

Top Mold

Top Ring

Top Core

Steel Core

GAMBAR BENDA HASIL PENGECORAN

Foto Benda hasil pengecoran dengan

sistem saluran menggunakan riser ring

Riser ring

Produk cor

Riser bagian tengah

GAMBAR BENDA HASIL PENGECORAN (LANJUTAN)

Foto Benda hasil pengecoran dengan

sistem saluran menggunakan riser crown

Riser crown

Produk cor

Riser bagian tengah


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)

Riser Ring

510 15572,98811 237447,2594 253020,2475

450 20022,41382 305289,3365 325311,7486

300 31145,97621 474894,5188 506040,4905

PERPINDAHAN PANAS PADA RISER CROWN

suhu cetak-anRancangan

dengan:

q vertikal

(Watt)

q horizontal

(Watt)

q tiap riser

(Watt)

q total (Watt)

510˚C

4 riser 1104,442 14988,869 16093,312 64373,247

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

450˚C

4 riser 1419,997 19271,404 20691,401 82765,604

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

300˚C

4 riser 2208,885 29977,739 32186,624 128746,50

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)

510˚C

4 Riser Crown 18440,86900 241468,5225 259909,3915

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

450˚C

4 Riser Crown 23767,92435 309796,833 333564,7574

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

300˚C

4 Riser Crown 29221,82982 481906,1847 511128,0146

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


Hasil Perhitungan untuk kurva caine pada Velg MS 366 :

Riser AFS

Riser Crown

Jumlah riser 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 simulasi5.899-

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

tipissprue, daerah sekitar ingatepola bintangbagian atas

saluran turunbagian samping benda kerja mulai membeku

terus naik keatas riser atas bagian samping membeku.

Saat riser sudah membeku sepenuhnyabenda 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 geometriwaktu pembekuan rancangan-

rancangan ini membentuk pola yang tidak teratur dihasilkan

proses simulasi secara otomatis.

ANALISA DATA (LANJUTAN)

Perpindahan panas

Jenis rancangan yang sama perbedaan pemakaian suhu

cetakanperbedaan besarnya perpindahan panassuhu cetakan

semakin rendahperpindahan panas semakin besarpanas lebih

cepat berpindah dari logam cair menuju cetakanlogam cair

akan semakin cepat membeku.

penggunaan cetakan yang bersuhu sama, yaitu 450˚C bentuk

riser berbedasemakin besar luas permukaan riserperpindahan

panas semakin besar panas yang berada dalam logam cair

cepat berpindah menuju cetakanlogam cair semakin cepat

membeku.

Perpindahan panassemakin besarbeda temperatur antara 2

permukaan yang berlainan dan luas permukaan semakin besar

tidak menjamin coranterbebas dari cacat,terjadi retak

ataupun porositas.


RANCANGAN AFS 4 RISER

SIMULASI PEMBEKUAN LOGAM CAIR PADA

RANCANGAN AFS 4 RISER SUHU 510˚C


RANCANGAN CROWN 4 RISER


RANCANGAN CROWN 4 RISER SUHU 450˚C

analisa perbandingan pemakaian riser ring dan … · fungsi velg ... proses dalam pengecoran...

Documents