Transcript
Page 1: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

PEMILIHAN MATERIAL DAN PROSES PADA CAMSHFT

OLEH :

ROMIYADI

YENY PUSPITA

Page 2: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

2

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kemajuan teknologi dibidang otomotif selalu berkembang dan

berkelanjutan, baik model maupun kinerja mesin agar motor memenuhi

syarat layak jalan (berjalan, berbelok,berhenti) dengan sempurna dan

aman. Kinerja motor sangat ditentukan oleh :

a. Kecepatan dimana kemampuan kendaraan melaju dengan jarak

tempuh dan waktu tertentu.

b. Akselarasi dimana kemampuan kendaraan melaju dengan mendahului

kecepatan optimum pada awal dan variasi putaran.

c. Kebutuhan bahan bakar, dimana kebutuhan bahan bakar kendaraan

pada kecepatan tetap atau bervariasi.

d. Jarak pengeraman, dimana kemampuan kendaraan mampu berhenti

pada jarak pengereman tertentu.

Salah satu bagian penting pada mesin kendaraan yang berpengaruh

terhadap karakter dan power, terutama untuk mesin yang berjenis 4

langkah, adalah Camshaf (poros nok). Camshaft merupakan salah satu

komponen mesin yang memiliki tugas untuk mengatur open-close engine

valve (buka-tutup katup) saluran masuk dan buang pada ruang bakar

sebuah mesin kendaraan. Camshaft akan berputar didalam mesin secara

terus menerus selama mesin mobil dalam keadaan hidup. Bentuk

camshaft berupa batangan besi dengan panjang tertentu yang memiliki

bentuk khusus dan terdapat beberapa tonjolan landai pada badannya

yang disebut Lobe.

Untuk menghasilkan suatu camshaf yang dapat berfungsi optimal,

pemilhan material yang digunakan dan proses pembuatannya merupakn

bagian yang sangat penting. Untuk itu, diperlukan suatu proses pemilihan

Page 3: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

3

material dan proses yang tepat untuk menghasilkan suatu produk

camshaft yang berkualitas.

1.2 Tujuan

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah :

a. Mengetahui pemilihan material yang sesuai untuk camshaft.

b. Mengetahui proses manufaktur camshaft

1.3 Batasan Masalah

Dalam mengerjakan makalah ini diperlukan pembatasan masah

agar pembahasannya lebih dalam dan juga tidak meluas ke objek-objek

yang lain. Batasan Masalah pada makalah ini adalah sebagai

berikut:

a. Proses pemilihan material camshaft

b. Proses manufaktur camshaft

1.4 Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah penulis dan para pembaca maka penulisan

makalah ini menggunakan sistematika sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini dijelaskan tentang latar belakang, tujuan, dan

batasan masalah pada proses pemilihan material dan proses

manufaktur pembuatan camshaft.

BAB II TEORI DASAR

Teori dasar merupakan bagian yang berisikan dasar-dasar teoritis

atau konsep-konsep yang digunakan sebagai dasar pemikiran

untuk membahas dan menjelaskan tentang sesuatu hal yang

ada hubungannya dengan proses pemilihan material dan

manufaktur camshaft.

Page 4: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

4

BAB III PROSES PEMILIHAN MATERIAL DAN MANUFAKTUR

Pada bab ini dijelaskan tentang proses pemilihan material dan

proses manufaktur untuk pembuatan camshaft.

BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN

Dalam bab ini penulis menjelaskan tentang kesimpulan dan saran

dari hasil penelitian yang telah dilakukan.

Page 5: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

5

BAB II

TEORI DASAR

2.1 Mekanisme Katup

Proses pembakaran gas pada mesin 4 langkah dikendalikan oleh

mekanisme katup. Mekanisme katup merupakan suatu mekanisme dalam

engine yang memiliki tugas untuk mengatur open-close engine valve

(buka-tutup katup) saluran masuk dan buang pada ruang bakar sebuah

engine (motor bakar).

Struktur kerja mekanisme katup dan urutan kerja dimulai saat poros

engkol berputar, maka akan mengakibatkan berputarnya camshaft yang

dihubungkan melalui timing chain dan roda gigi/sprocket. Camshaft akan

menggerakan rocker arm dan rocker arm akan menekan batang katup

sehingga terjadi pergerakan katup.

Page 6: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

6

Gambar 2.1. Mekanisme Katup

Page 7: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

7

a. Katup

Katup berfungsi sebagai pintu gerbang pemasukan bahan bakar

dan pembuangan gas sisa pembakaran, yang mana waktu pembukaan

dan penutupan katup-katup tersebut diatur sesuai dengan prinsip kerja

mesin. Kontruksi katup terdiri dari kepala katup (valve head), batang

katup (valve stem) berbentuk seperti jamur. Bagian katup yang

berhimpit disebut permukaan katup (valve face) yang dibuat miring

sesuai dengan kemiringan permukaan dudukan katup. Kepala katup

atau daun katup, pada katup hisap berdiameterlebih besar

dibandingkan dengan katup buang, karena perbedaan tekanan antara

gasyang masuk kedalam silinder dan gas yang keluar dari dalam

silinder. Katup hisap mengandalkan perbedaan tekanan udara luar

dengan penurunan tekanan dalam silinder yang disebabkan oleh

hisapan torak, sedangkan pada katup buang gas bekas pembakaran

akan keluar dari silinder dengan tekanan sisa pembakaran sehingga

cukup kuat untuk mendorong gas bekas pembakaran keluar dari

silinder. Disamping itu juga dimaksudkan agar pemasukan bahan

bakar udara lebih sempurna.

Page 8: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

8

Gambar 2.2. Katup

b. Dudukan katup

Dudukan katup berfungsi sebagai tempat dudukan kepala katup.

Antara kepala katup dengan dudukan katup harus membuat

persinggungan yang rapat agar tidak terjadi kebocoran gas pada saat

kompresi atau kerja. Sudut kemiringan persinggungan katup dengan

dudukan katup untuk katup masuk dan katup buang adalah 45º, lebar

persinggungan katup dengan dudukan katup dimaksudkan agar

ekanan katup dan dudukan katup dapat sebesar mungkin, agar

persinggungan katup dengan dudukan katup tidak mudah terbakar dan

tidak mudah terselip kotoran yang menyebabkan kebocoran gas pada

langkah kompresi atau kerja.

Page 9: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

9

Gambar 2.3. Dudukan katup

c. Pengantar katup/bos katup

Pemasangan pegas katup belum tentu menjamin katup tersebut

akan baik kedudukannya, agar katup dapat stabil pada kedudukannya,

baik pada saat menutup ataupun saat membuka, maka katup

dilengkapi dengan penghantar katup (valve guide) atau bos katup

d. Pegas katup

Fungsi dari pegas katup yaitu untuk mengembalikan katup agar

tetap dalam keadaan rapat-rapat dalam kedudukannya. Telah

diketahui bahwa kerja katup adalah membuka dan menutup

disesuaikan dengan langkah torak. Pada saat membuka, katup

digerakan oleh sumbu nok dan pada saat menutup katup digerakan

oleh pegas katup. Jumlah pegas yang dipasang pada sebuah katup

ada yang satu katup dan ada yang dua buah.

Gambar 2.4. Pegas Katup

Page 10: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

10

e. Rocker arm

Rocker arm dipasang pad rocker shaft. Bila rocker arm ditekan

keatas oleh poros hubungan, katup akan tertekan dan membuka.

Rocker arm dilengkapi dengan sekrup dan mur pengunci untuk

penyetelan katup.

Gambar 2.5. Rocker arm

f. Poros engkol

Poros engkol berfungsi mengubah gerak torak menjadi gerakan

putar dan meneruskan gaya tersebut ke alat pemindah tenaga sampai

ke roda.

g. Camshaft

Camshaft atau poros bubungan atau poros nok berfungsi untuk

mengatur membuka dan menutupnya katup hisap maupun katup

buang pada kepala silinder. Camshaft berputar lebih lambat dari poros

engkol karena jumlah gigi sprocket poros bubungan dua kali lebih

banyak dari pada jumlah gigi sprocket poros engkol.

h. Timing chain

Timing chain berguna untuk menghubungkan gigi poros engkol

dengan gigi camshaft, sehingga putaran poros engkol dapat diteruskan

ke camshaft dan terjadilah persesuaian antara gerak naik turunnya

piston dengan terbuka dan tertutupnya katup alam melakukan proses

Page 11: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

11

kerja. Roda gigi/sprocket adalah roda gigi berfungsi menerima putaran

dari gigi poros engkol dan meneruskannya ke camshaft.

2.2 Mekanisme Kerja Camshaft

Camshaft atau sering disebut poros bubungan atau poros nok adalah

sebuah alat yang digunakan dalam mesin torak untuk menjalankan valve

poppet (buka tutup katup). Bentuk camshaft berupa batangan silinder

dengan panjang tertentu yang memiliki bentuk khusus dan terdapat

beberapa tonjolan landai seperti telur pada badannya yang disebut cam

atau biasa juga disebut lobe atau bubungan. Bagian yang bernama

cam/lobe inilah yang akan bertugas menggerakkan katup mesin sehingga

mampu membuka lubang masuk dan keluar ruang bakar mesin dan waktu

buka-tutup inilah yang dapat mempengaruhi tenaga pada sebuah mesin.

Tiap pabrikan mesin mobil membuat bentuk sebuah camshaft yang

berbeda-beda, meskipun itu original, terutama pada bagian lobe-nya.

Oleh karena itu setiap jenis mesin pada mobil dari berbagai merk,

pastinya memiliki tenaga dan torsi yang berbeda-beda pula.

Page 12: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

12

Gambar 2.6. Camshaft

Gambar 2.7. Cam/Bubungan

Page 13: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

13

Hubungan antara perputaran camshaft dengan perputaran poros

engkol sangat penting. Karena katup mengontrol aliran masukan bahan

bakar dan pengeluaran, mereka harus dibuka dan ditutup pada saat yang

tepat selama stroke piston. Untuk alasan ini, camshaft dihubungkan

dengan crankshaft secara langsung, atau melalui mekanisme "gear", atau

secara tidak langsung melalui rantai yang disebut rantai waktu. Dalam

beberapa rancangan camshaft juga menggerakkan distributor, minyak

dan pompa bahan bakar. Juga dalam sistem injeksi bahan bakar dahulu,

cam di camshaft akan mengoperasikan penginjeksi bahan bakar tersebut.

Dalam sebuah mesin dua-langkah yang menggunakan sebuah

camshaft, setiap valve membuka sekali untuk setiap rotasi crankshaft;

dalam mesin ini, camshaft berputar pada kecepatan yang sama dengan

crankshaft. Dalam mesin empat langkah, katup-katup akan membuka

setengah lebih sedikit, oleh karena itu dua putaran penuh crankshaft

terjadi di setiap putaran camshaft.

Tergantung lokasi dari camshaft tersebut, cam menggerakkan katup

secara langsung ataupun melalui hubungan antara pushrods dan pelatuk

katup. Cara kerja yang langsung menghasilkan mekanisme sederhana

dan kesalahan yang sedikit, tetapi camshaft harus diposisikan di atas

silinder. Dahulu, ketika mesin tidak secanggih sekarang, kelihatannya

mekanisme tersebut sangat mengganggu, akan tetapi di era mesin

modern, sistem cam overhead, dimana camshaft di atas cylinder head,

adalah sangat umum. Beberapa mesin menggunakan satu camshaft

untuk setiap katup masukan dan katup keluaran; sama dengan yang

dikenal sebagai double atau dual overhead cam (DOHC) atau cam ganda

yang ditempatkan di atas silinder, lalu sebuah V Engines membutuhkan

empat camshaft.

Page 14: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

14

Gear Valve Timing pada sebuah mesin Ford Taunus V4 — gear yang

kecil ada di crankshaft, gear yang lebih besar ada pada camshaft.

Perbandingan gear menyebabkan camshaft bekerja setengah RPM dari

crankshaft. Gesekan luncur antara bagian muka cam dengan follower

tergantung kepada besarnya gesekan. Untuk mengurangi aus ini, cam

dan follower mempunyai permukaan yang keras, dan minyak pelumas

modern mengandung bahan yang secara khusus mengurangi gesekan

luncur. Lobe (daun telinga) dari camshaft biasanya meruncing,

mengakibatkan follower atau pengangkat katup berputar sedikit dalam

setiap tekanan, dan membuat aus komponen. Bagian muka dari cam dan

follower dirancang untuk aus bersamaan, jadi ketika salah satu telah aus

maka keduanya harus diganti untuk mencegah aus yang berlebihan.

Selain gesekan mekanik, dorongan besar juga diperlukan untuk

mengatasi pegas katup yang selalu mendekati katup mesin. Hal ini akan

mengakibatkan 25% dari keluaran total mesin menjadi kosong,

mengurangi efisiensi keseluruhan. Ada dua pendekatan yang telah dicoba

untuk mengatasi energi yang terbuang tersebut, akan tetapi nyatanya sulit

untuk diterapkan.

Page 15: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

15

BAB III

PROSES PEMILIHAN MATERIAL DAN MANUFAKTUR

3.1 Metode Pemilihan Material

Secara garis besar material dibagi dalam beberapa kelompok

besar. Fungsi yang spesifik dari material bisa di tentukan apabila

induk materialnya sudah di ketahui. Setiap material mempunyai

struktur, mechanical properties, physical properties, dan

modification properties yang berbeda-beda.

Gambar 3.1. Klasifikasi material

Page 16: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

16

Tabel 3.1 Mechanical Properties

Tabel 3.2 Physical Properties

Page 17: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

17

Dalam pengembangan sebuah model (part) baru pasti akan

diikuti oleh beberapa pertanyaan seperti : Benda seperti apa itu? Apa

fungsinya? dan bagaimana cara kerja mesin itu?. Untuk menjawab

semua pertanyaan itu diperlukan penetapan sifat-sifat kerja dari part

yang sesuai dengan desain, kemampuan material yang digunakan

secara garis besar dan proses yang akan digunakan. Cara ini bisa

dilakukan untuk menyaring kelas material dan proses mana yang akan

digunakan.

Pemilihan dari kemampuan material dibagi menjadi 5 kategori yaitu :

1. Sifat operasi (functional requirement) dari part

Sifat operasi berhubungan langsung dengan karakteristik dari

pembebanan yang diterima part secara langsung. Apakah part itu

menerima beban gesek, beban tarik, beban geser, beban kejut, dll.

2. Kondisi operasi part (resistance to service condition)

Kondisi lingkungan tempat beroperasi mempunyai peran yang

sangat penting dalam menentukan suatu material. Contohnya

lingkungan yang memungkinkan terjadinya korosi, seperti

lingkungan bertemperatur rendah, berdampak merugikan bagi

kebanyakan material.

3. Kemampuan Proses (process ability requirement)

Kemampuan proses suatu material bisa dinilai dari

kemampuan part tersebut untuk dikerjakan dan dibentuk menjadi

barang jadi. Contohnya part tersebut memiliki sifat castability,

formability, machinability, weldability, dan hardenability.

4. Cost

Harga biasanya menjadi faktor penting dalam evaluasi

material karena tidak sedikit aplikasi yang mempunyai batasan

budget. Penentuan harga biasanya dibandingkan dengan aplikasi

yang akan di gunakan.

Page 18: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

18

Gambar 3.2. Cost

5. Ketahanan uji (reliability requirement)

Ketahanan uji bisa diartikan kemungkinan akan ketahanan

suatu material terhadap fungsi tanpa adanya kerusakan atau

kegagalan proses.

3.2 Proses Pemilihan Material

a. Analisis Produk

Dari bab sebelumnya sudah dijelaskan bahwa proses

pembakaran gas pada engine dikendalikan oleh mekanisme

katup. Mekanisme katup merupakan suatu mekanisme dalam

engine yang memiliki tugas untuk mengatur open-close engine

valve (buka-tutup katup) saluran masuk dan buang pada ruang

bakar sebuah engine (motor bakar).

Camshaft merupakan salah satu kompenen dalam system

mekanisme katup. Camshaft bertugas untuk mengatur membuka

dan menutupnya katup hisap maupun katup buang pada kepala

silinder. Dalam proses kerjanya, camshaft berputar seiring

dengan putaran mesin. Camshaft berputar lebih lambat dari

poros engkol karena jumlah gigi sprocket poros bubungan dua kali

lebih banyak dari pada jumlah gigi sprocket poros engkol. Cam

atau lobe merupakan bagian dari camshaft yang akan membuka

Page 19: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

19

dan menutup katup. Cam sendiri berbentuk seperti telur dimana

pada saat katup menyentuh bagian yang paling lonjong, maka

katup akan terbuka. Dan apabila katup bertemu dengan bagian

yang paling datar maka katup akan terbuka.

Berdasarkan hal diatas, maka untuk menentukan material

camshaft harus mempertimbangkan hal-hal sebagi berikut :

Tahan putaran tinggi

Material camshaft haruslah yang tahan putaran tinggi karena

dalam melakukan tugasnya, camshaft berputar dengan

kecepatan tinggi.

Tahan gesekan / aus

Untuk membuka dan menutup katup, terjadi kontak langsung

antara cam/lobe dengan katup. Oleh sebab itu material yang

dipilih haruslah tahan terhadap gesekan/aus.

Tahan panas

Camshaft merupakan bagian dari suatu engine dimana terjadi

pembakaran dan menimbulkan panas. Oleh sebab itu material

yang dipilih merupakan material yang tahan terhadap panas.

Tahan defleksi

Ductile

Efisiensi,durability, environment, manufacturability

Harga

Dibawah ini adalah tabel daftar kebutuhan dan gambar hirarki

kebutuhan yang dinginkan untuk menentukan material camshaft.

Page 20: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

20

Tabel 3.3 Tabel Kebutuhan Dalam Menentukan Material Camshaft

• Fungsi : Camshaft (Camshaft terdiri shaft berputar yang meneruskan gaya dari crankshaft dimana pada shaft tersebut terdapat cam yang berfungsi mengatur mekanisme katup pada mesin dan mengubah gerakan berputar menjadi gerak bolak balik)

Constraint

Cam Shaft

• Tahan aus/ beban geser • Tahan putaran tinggi (7500

rpm) • Tahan suhu tinggi (150 – 200

oC) • Stiff • Tought • Mampu proses • Kekasaran 0.2-0.5

• Tahan beban puntir (torsi) • Tahan putaran tinggi (7500 rpm) • Tahan suhu tinggi (150 – 200 oC) • Strength • Tahan defleksi • Mampu proses • Dimensi (diameter shaft 25 mm

panjang shaft 25cm) • Kekakuan S=50 N/m

• Tujuan : Minimalisasi biaya

• Variabel bebas : Pemilihan material dan proses

Gambar 3.3. Hirarki kebutuhan untuk camshaft

Page 21: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

21

b. Kondisi Pembebanan Pada Camshaft Dan Perhitungan

Shaft adalah elemen mesin berputar yang digunakan untuk

memindahkan gaya dari satu tempat ke tempat lain

Gaya yang dialami shaft :

1. Gaya tangensial

2. Torsi resultan (momen puntir)

Stress pada camshaft :

1. Shear stress (pada nouse lobe)

2. Kombinasi beban torsi dan bending

Shaft yang mengalami beban fluktuatif yaitu momen torsi (T)

dan momen bending (M), maka momen torsi ekivalen adalah :

Momen bending ekivalen

Dimana :

Km = kombinasi kejut dan faktor fatik untuk bending

Kt = kombinasi kejut dan faktor fatik untuk torsi

Tabel 3.3. Faktor pembebanan pada shaft

Page 22: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

22

Gambar 3.4. Camshaft

Shaft terbuat dari mild steel mentransmisi gaya 10 KW pada

7500 rpm. Panjang shaft 25 cm. Pada shaft terdapat 2 cam

dengan berat 1 N pada jarak 10 cm dari tepi shaft. Asumsikan

nilai keamanan tegangan, hitung diameter shaft ?

P = 10 KW; N = 7500 rpm; L = 25 cm = 0,25 m; m = 0,1 kg;

W=m.g = 0,1 . 10 m/s2 = 1 N

Torsi yang ditransmisikan oleh shaft :

𝑇 =𝑃 𝑥 60

2𝜋𝑁=

10000 𝑥 60

2. 3,14 .7500= 12, 739

𝐹𝑦 = 0

RA + RB = 2 x 1 N

Page 23: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

23

𝑀𝐴 = 0

0.1.RC + 0,15.RD - 0,25 . RB = 0

0,1(1) + 0,15.(1) - 0,25 . (2 – RA) = 0

0,25 – 0,5 + 0,25RA = 0

RA = 1 N, RB = 1 N

Momen bending maksimum

M = 1 x 0,1 = 0,1 Nm

Momen punter (twisting) ekivalen :

𝑇𝑒 = 𝑀2 + 𝑇2 = 0,12 + 12,7392 = 12,739 Nm = 12, 739 . 103

12, 739 . 103 = 𝜋

16 𝑥 𝜏 𝑥 𝑑3 =

𝜋

16 𝑥 60 𝑥 𝑑3 (𝜏 = 60 N/mm2)

d3 = 10,81868 x 102mm = 10,2658 mm

Untuk shaft yang menahan beban katup dan pegas , jika

dianggap beban katup dan pegas sebesar masing masing

sebesar 9 Newton, maka beban shaft menjadi ;

Dengan perhitungan yang sama maka didapat ;

RA = RB = 10 N

Momen bending maksimum M = 10 x 0,1 = 1 Nm

𝑇𝑒 = 𝑀2 + 𝑇2 = 0,12 + 12,7392 = 12,739 Nm = 12, 778. 103

12, 778 . 103 = 𝜋

16 𝑥 𝜏 𝑥 𝑑3 =

𝜋

16 𝑥 60 𝑥 𝑑3 (𝜏 = 60 N/mm2 )

d3 = 10,85180 x 102mm = 10,276 mm

Page 24: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

24

Jadi diameter minmum yang diijinkan untuk shaft adalah 11

mm.

Untuk perancangan shaft dengan diameter 25 mm, kondisi

pembebanan tersebut memenuhi.

Momen puntir (twisting) ekivalen pada cam :

Km = 1,5 dan Kt = 1,5

Untuk beban 1 N;

𝑇𝑒 = 𝑀 + 𝐾𝑚 2 + 𝑇 + 𝐾𝑡 2 =

0 + 1,5 2 + 12,739 + 1,5 2 = 5,874 Nm

Untuk beban 10 N;

𝑇𝑒 = 𝑀 + 𝐾𝑚 2 + 𝑇 + 𝐾𝑡 2 =

0 + 1,5 2 + 12,778 + 1,5 2 = 14,278 Nm

Gambar 3.4. Cam / Lobe

Km = 1,5 dan Kt = 1,5

𝑇𝑒 = 𝑀 + 𝐾𝑚 2 + 𝑇 + 𝐾𝑡 2 = 0 + 1,5 2 + 12,739 + 1,5 2

= 5,874 Nm

Gambar. 3. 5 .Faktor bentuk shaft

Page 25: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

25

Luas penampang shaft berdiamter 25 mm:

𝐴 = 𝜋𝑟2 = 3,14 . 12,52 = 490,625 mm2 = 4,90625 . 10-4 m2

Tegangan pada shaft :

𝜍 = 𝐹

𝐴=

10 𝑁

4,90625 . 10−4𝑚2= 2,0382 . 104 𝑁 𝑚2

= 0,020382 𝑁 𝑚𝑚2

𝜍𝑓 ≥ 𝐹

𝐴

Jika massa shaft ditentukan berkisar antara 0,5 hingga 1,5 kg ,

maka density shaft:

𝜌 =𝑚

𝑉

𝜌𝑚𝑖𝑛 =0,5 𝑘𝑔

490,625 mm2 .250 mm= 4,07843. 10−6 𝑘𝑔 𝑚𝑚3

= 4,078 𝑀𝑔 𝑚3

𝜌𝑚𝑎𝑥 =1,5 𝑘𝑔

490,625 mm2 .250 mm= 1,222929. 10−5 𝑘𝑔 𝑚𝑚3

= 12,2293 𝑀𝑔 𝑚3

Page 26: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

26

Gambar. 3. 6 Grafik kekuatan dan massa jenis shaft

Indeks material jika diambil 𝜍𝑓 = 0,5 . 104 𝑁 𝑚2 :

𝑀 = 𝜍𝑓

𝜌=

0,5 . 104 𝑁 𝑚2

12,2293 𝑀𝑔 𝑚3 = 0,408854

𝑚2

𝑠2

Momen I untuk ketahanan terhadap bending :

I = 𝜋𝑟4 = 3,14 . 12,54 = 7,66602 . 10−8𝑚4

Page 27: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

27

𝑆 ≥48. 𝐸. 7,66602 . 10−8𝑚4

0,25 𝑚 3= 2,3555 . 10−4 (𝑚 ).𝐸

Tabel .3.4 Kekakuan

Untuk S = 50 N/m

E 50 𝑁 𝑚

2,3555 .10−4 𝑚

E 2,122691573. 105 N/m2

E 212,2692 GPa

E diambil 130 GPa

c. Pemilihan Material

Sebagai pertimbangan dalam pemilihan material untuk

camshaft, maka diambil 3 jenis material biasa yang umum dipakai

dan akan dipertimbangkan sebagai material untuk camshaft

yaitu :

Baja (steel)

Besi Tuang (cast iron)

Aluminium

1. Sifat –sifat material

Page 28: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

28

Sebelum melaksanakan proses seleksi material, perlu

diketahui properties dari material dari material-material yang

jadi pertimbangan sehingga sesuai dengan properties material

yang diinginkan.

Tabel 3.5. Requrement properties dan kisaran nilai

Berikut ini adalah sifat-sifat dari material yang dipertimbangkan untuk material

camshaft.

Alumunium

Keuntungan penggunaan material alumunium :

1/3 masa jenis (density) baja

Page 29: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

29

Strength tinggi untuk rasio berat

Dapat menerima pengerasan permukaan dengan

anidizing dan hard coating

Al-alloy dapat di las

Kerugian penggunaan material alumunium :

Hampir semual alumunium kehilangan kekuatan

(strength) pada suhu elevasi , sebagian bisa menahan

kekuatan (strength) hingga 500 F.

Kekakuan rendah (sekitar 10000 psi atau 1/3 baja).

Struktur harus lebih besar

Cast iron

Cast iron mengandung 2,14% – 4,3% karbon dengan

sejumlah kecil mangan, belerang, fosforus, dan silikon Besi

cor terdiri dari besi kelabu, besi nodular, besi putih, besi

malleable.

a. Besi cor kelabu

Terdiri dari 2.5-4.0 %C & 1.0-3.0%Si. Graphite berbentuk

serpihan-serpihan, dikelilingi oleh matriks ferrite or

pearlite Besi cor kelabu standar sangat keras diakibatkan

karbon yang mengembang dalam stuktur yang bertindak

sebagai perambat tegangan Bisa diberikan perlakuan

panas untuk memperbaiki struktur yang membuat

material menjadi mampu bentuk dan mampu tempa

b. Besi Cor putih

Page 30: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

30

Seluruh karbon merupakan simentit sehingga sangat

keras dan getas. Mikrostruktur terdiri dari karbida putih

sehingga tidak bisa di las

c. Besi cor mampu tempa (maleable)

Dibuat dari besi cor putih dengan melakukan heat

treatment kembali untuk menguraikan gumpalan grafit

(Fe3C) menjdi ferrite, pearlit & martensit serta

mempunyai sifat mirip baja.

d. Besi cor nodular

Merupakan perpaduan besi cor kelabu yang berbentuk

grafit bola-bola kecil dimana ujung-ujung flake berbentuk

takikan Mempunyai keuletan tinggi (disebut juga ductile

cast iron). Sifat mekanik dapat ditingkatkan dengan

perlakuan panas.

Tabel 3.6. Komposisi cast iron

Tabel. 3.5 Komposisi cast iron

Steel

Baja merupakan campuran antara iron dan carbon, dengan

kandungan baja maximum 1.5%. Carbon berperan dalam

membentuk iron carbide, karena sifat mampu untuk

meningkatkan hardness/kekerasan dan strength/kekuatan

dari baja. Elemen lain seperti silicon, sulphur, phosforus

Page 31: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

31

dan mangan juga mempengaruhi baik itu menambah

atau mengurangi dari properti baja. Kebanyakan pada

saat ini baja dibentuk dalam bentuk plain carbon steel.

Carbon steel di definisikan sebagai baja yang

mempunyai kandungan karbon dan tidak mengandung

0.5% silicon dan 1.5% mangan. Plain carbon steel

berkisar antara 0.06% sampai dengan 1.5% carbon yang

dibagi-bagi menjadi beberapa jenis carbon steel.

a. Low Carbon or mild Steel up to 0.30% carbon

b. Medium carbon Steel 0.30% to 0.60% carbon

c. High carbon steel lebih dari 0.60% carbon

2. Efek Pepaduan Elemen

ALUMUNIUM - Aluminium yang paling aktif di deoxidizer

umum digunakan dalam produksi baja. Digunakan dalam

pengawasan melekat ukuran butiran.

BORON – Penambahan boron padabaja sekitar 0,0005 ke

0,003% akan meningkatkan hardenability. Dikombinasikan

dengan elemen lainnya alloying, boron bertindak sebagai

"intensifier",meningkatkan keamanan kedalaman selama

quenching.

CARBON - Bila sejumlah kecil karbon yang ditambahkan

ke besi, maka properti yang memberikan nilai baja yang

hebat mulai muncul. Sejumlah karbon meningkat hingga

,80 atau ,90%, logam menjadi keras, memiliki gaya tarik

lebih besar, dan apa yang paling penting, menjadi semakin

responsif terhadap perawatan dengan panas sesuai

perkembangan yang sangat tinggi dan kekuatan keras. Jika

karbon yang akan meningkat melebihi batas-batas tertentu

Page 32: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

32

dalam dataran karbon baja, kemampuan untuk bekerja baik

panas atau dingin akan hilang hampir seluruhnya, dan

akan mulai menganggap karakteristik cast iron, yang

biasanya memiliki 1,7 ke 4,5% karbon.

CHROMIUM - kromium meningkatkan respon terhadap

perlakuan panas. Ini juga meningkatkan kedalaman

penetrasi keras. Paling kromium-bearing alloys berisi ,50-

1,50% kromium. Stainless steels berisi kromium dalam

jumlah besar (12 sampai 25%), sering di kombinasi dengan

nikel, dan memiliki daya tahan untuk meningkatkan dan

oksidasi korosi.

COLUMBIUM - Columbium di 18-8 stainless steel memiliki

serupa efek untuk titanium dalam pembuatan baja untuk

kekebalan berbahaya karbit hujan dan hasil antar granular

korosi. Columbium bearing welding electrodes digunakan

dalam kedua welding titanium dan columbium bearing

stainless steels sejak titanium akan hilang melas

sedangkan yang arc columbium diselenggarakan atas ke

dalam menggalang deposit.

COPPER - Tembaga biasanya ditambahkan dalam jumlah

,15-,25% menjadi atmospheric untuk meningkatkan daya

tahan korosi dan meningkatkan ketegangan dan

menghasilkan kekuatan hanya dengan sedikit kerugian

dalam hal elastis. Tinggi kekuatan yang dapat diperoleh

oleh hujan keamanan tembaga-bearing baja.

IRON - Besi adalah unsur utama dari baja. Biasanya

komersial mengandung unsur besi lainnya hadir dalam

jumlah yang berbeda-beda produksi yang diperlukan

Page 33: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

33

mekanis properti. Besi tidak mempunyai kekuatan, yang

sangat elastis dan lembut dan tidak menanggapi panas

perawatan untuk setiap derajat yang cukup besar. Hal ini

dapat sedikit keras oleh pengerjaan dingin, tetapi tidak

sebesar hampir bahkan seorangpemberi baja karbon

rendah.

LEAD - Lead dalam baja sangat meningkatkan

kemampuan mesinnya. Bila lead yang halus dan seragam

dibagi didistribusikan tidak diketahui efek pada properti

mekanik dari tingkat kekuatan baja paling sering

ditentukan. Biasanya ditambahkan dalam jumlah dari 15%

hingga 35%.

MANGAN – Biasanya terdapat di semua baja dan

berfungsi sebagai deoxidizer dan juga untuk memberi

kekuatan dan respon untuk perawatan panas. Mangan

biasanya terdapat dalam jumlah dari 1 / 2% hingga 2%,

tetapi untuk baja tertentu dalam kisaran 10% hingga 15%.

MOLYBDENUM - Molybdenum meningkatkan penetrasi

keras dan meningkatkan kekerasan. Molybdenum

cenderung membantu baja melawan kelemahan pada suhu

tinggi dan yang penting adalah alat memastikan kekuatan

tinggi merayap. Hal ini umumnya digunakan dalam relatif

mulai dari jumlah kecil ,10-,40%.

NICKEL - Nikel meningkatkan kekuatan dan ketangguhan,

tetapi merupakan salah satu elemen yang paling efektif

untuk meningkatkan mampu keras (hardenability).

Penambahan kuantitas yang umum adalah 1-4%,

Page 34: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

34

meskipun aplikasi tertentu, sebagai persentase tinggi

sebesar 36% yang digunakan. Steels mengandung nikel

biasanya memiliki resistansi impak, khususnya di suhu

rendah. Stainless steels tertentu mengandung nikel sampai

sekitar 20%.

FOSFOR - fosfor Sejumlah fosfor terdapat pada semua

baja. Di Selain menghasilkan peningkatan kekuatan dan

mengurangi hal elastis di rendah suhu, fosfor diyakini untuk

meningkatkan perlawanan terhadap atmospheric korosi.

SILICON - Silicon adalah salah satu deoxidizers umum

digunakan selama proses manufaktur. Terdapat dalam

berbagai kuantitas hingga 1% pada baja memiliki manfaat

efek pada beberapa properti seperti gaya tarik. Juga steels

khusus digunakan di dalam orang banyak dari 1,5%

menjadi 2,5% silicon ke meningkatkan hardenability.

Tingkat persentase, silicon ditambahkan sebagai alloy

untuk menghasilkan listrik karakteristik tertentu dalam

socalled silicon steels listrik dan juga menemukan

beberapa aplikasi di beberapa tempat alat steels

tampaknya memiliki keamanan dan toughening efek.

SULPHUR - Sulphur merupakan elemen penting dalam

baja karena dalam jumlah yang besar akan meningkatkan

machinability. Jumlah yang umumnya digunakan untuk

tujuan ini adalah ,06-,30% sulphur adalah pembentukan

panas.

TELLURIUM - The penambahan sekitar ,05% tellurium ke

leaded baja meningkatkan machinability melalui leaded

hanya steels.

Page 35: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

35

TITANIUM - Titanium ditambahkan ke 18-8 stainless steels

untuk membuat kekebalan terhadap endapan karbit.

Kadang-kadang ditambahkan ke lembar karbon rendah

untuk membuatnya lebih cocok untuk lapisan porselen

TUNGSTEN - Wolfram digunakan sebagai alat alloying

unsur dalam baja dan cenderung untuk menghasilkan

halus, padat dan ujung pemotong tajam ketika digunakan

dalam jumlah yang relatif kecil. Bila digunakan dalam

jumlah yang lebih besar dari 17 hingga 20% dan

dikombinasikan dengan alloys, ia menghasilkan baja

kecepatan tinggi pada suhu tinggi dalam kecepatan

pemotongan tinggi. Tungsten juga digunakan di

pemanasan baja tertentu di mana penympanan kekuatan

pada temperatur tinggi sangat penting. Biasanya digunakan

bersama dengan khrom alloying atau elemen lainnya.

VANADIUM - Vanadium, biasanya dalam jumlah ,15-,20%

pertumbuhan butir lambat, bahkan setelah keamanan dari

suhu diperpanjang setelah periode pemanasan. Alat baja

mengandung vanadium tampaknya menolak benban kejut

lebih baik.

3. Efek Pembebanan

Efek pembebanan bertujuan untuk melihat distribusi tegangan

dan displacement yang terjadi pada material-material yang

dipetimbangkan sebagai material camshaft. Untuk membantu,

digunakan simulasi dari program cosmos expres.

Page 36: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

36

Pembenanan dilakukan dengan meberi gaya yang sama pada

material yang dipertimbangkan sebagai material camshaft.

Distribusi tegangan

Alumunium Alloy (7079 Alloy)

Page 37: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

37

Gambar 3.5. Distribusi tegangan untuk material Aluminium Alloy (7079 Alloy)

Maleable cast iron

Page 38: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

38

Gambar 3.6. Distribusi tegangan untuk material malleable Cast iron

Steel AISI 1020

Page 39: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

39

Gambar 3.7. Distribusi tegangan untuk material Steel AISI 1020

Dari hasil simulasi untuk distribusi tegangan dapat disimpulkan

bahwa tegangan terbasar yang terjadi pada setiap material ;

Alluminium Alloy (7079 alloy) = 741164 N/m2

Maleable cast iron = 748508 N/m2

Steel AISI 1020 = 746117 N/m2

Displacement

Page 40: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

40

Alumunium Alloy (7079 Alloy)

Gambar 3.8. Distribusi displcacement untuk material Aluminium Alloy (7079 Alloy)

Maleable cast iron

Page 41: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

41

Gambar 3.9. Distribusi displcacement untuk material Maleable cast iron

Steel AISI 1020

Page 42: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

42

Gambar 3.10. Distribusi displcacement untuk material Steel AISI 1020

Dari hasil simulasi untuk distribusi displcement dapat

disimpulkan bahwa displcement terbasar yang terjadi pada

setiap material ;

Alluminium Alloy (7079 alloy) = 1.2878e-007 m

Maleable cast iron = 4.7813e-005 m

Steel AISI 1020 = 4.5715e-005 m

4. Biaya (Cost)

Page 43: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

43

Masalah biaya menyangkut beberapa variable yang

mempengaruhi. Konsumen tidak hanya mempertimbangkan

masalah biaya pembelian, namun juga biaya perawatan,

performa dan umur pakai, serta biaya upah penggantian part

yang rusak.

Gambar 3.11. Diagram Harga

Tabel 3.7. Harga untuk beberapa material

Page 44: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

44

Page 45: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

45

Page 46: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

46

Gambar 3.11. Diagram Harga material per unit massa

Page 47: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

47

Gambar.3.12 Persamaaan untuk menentukan cost/ biaya berdasarkan Fungsi, Tujuan dan batasan

Tabel .3.8 Density beberapa material

Page 48: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

48

Gambar 3.13. Diagram Harga – Kekuatan Material

Tabel. 3.9 Estimasi harga beberapa material berdasarkan

beam, minimum cost stiffness prescribed

Dari gambar 3.13 dan dari tabel 3.9 diatas dapat dilihat

bahwa material yang mempuyai harga yang rendah adalah

Cast Iron.

Tabel 3.9 adalah tabel hasil perhitungan estimasi harga

terhadap material yang dipertimbangkan berdasarkan Beam,

minimum cost stiffness prescribed ( Gambar. 3.12)

Page 49: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

49

5. Penentuan Pemilihan Material

Berikut ini adalah hasil dari pemilihan material berdasarkan

kebutuhan camshaft yang dinginkan :

• Kondisi suhu operasi : cast iron dan steel

• Stiffness(Modulus young tinggi) : Steel dan cast iron

• Kemampuan proses : Iron dan steel

• Berat (density rendah) : Alumunium

• Harga : Cast iron

Dari proses pemilihan material berdasarkan pertimbangan

dari kebutuhan camshaft terhadap material –material yang

dipertimbangkan untuk material camshaft, maka material yang

dipilih adalah Cast Iron (Malleable)

3.3 Pemilihan Proses Manufaktur

Setelah melakukan proses pemilihan material, langkah

selanjutnya adalah proses pemilihan manufaktur. Proses ini perlu

dilakukan untuk memilih proses manufaktur yang sesuai untuk

camshaft berdasrkan material yang telah dipilih dan berdasarkan

pertimbangan-pertimbangan kebutuhan camshaft yang dinginkan.

Page 50: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

50

Gambar 3.13. Diagram Jenis-Jenis Proses Manufaktur

Adapun proses manufaktur dari suatu produk secara umum

dibagi tiga kategori yaitu :

a. Shaping (pembentukan)

b. Joining (penyatuan /assembli)

c. Finishing (penyelesaian akhir)

Pada kasus ini, camshaft yang didesain adalah camshaft dimana

poros dan camnya menyatu sehingga proses metal shaping terdiri dari

Shaping

Finishing

Page 51: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

51

a. Shaping

Proses shaping adalah proses pembentukan awal suatu

produk dari suatu material. Proses ini terbagi beberapa proses

antara lain :

Casting Methods

Moulding Methods

Deformation Methods

Powder Methods

Special Methods

Untuk menentukan metode yang digunakan bergantung dari

beberapa faktor antara lain :

Jenis material yang akan dibentuk

Bentuk produk

Toleransi

Massa

Kakasaran

Kekakuan

Dan lain-lain

Dibawah ini adalah beberapa diagram sebagai pertimbangan

dalam menentukan pemilihan material

Page 52: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

52

Gambar 3.14. Diagram Matrik Proses – Material

Page 53: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

53

Gambar. 3.15 Diagram Matrik Proses – Bentuk Produk

Page 54: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

54

Gambar. 3.16. Diagram Matrik Hubungan Proses – Massa

Page 55: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

55

Gambar. 3.17. Diagram Matrik Hubungan Proses – Toleransi

Page 56: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

56

Tabel 3.10. Toleransi Dari Beberapa Proses Manufaktur

Berdasarkan dari pertimbangan diatas, maka metode yang dipilih

untuk proses shaping adalah casting.

Casting terdiri dari :

Sand casting :

Investment Casting

Die Casting

Page 57: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

57

Sand casting :

Gambar. 3.18. Sand Casting

Keuntungan dari sand casting adalah :

- Hampir semua logam dapat digunakan

- Hampir tidak ada batasan ukuran dan bentuk bagian

- Sangat kompleks

- Biaya peralatan murah

- Umumnya jalur dari pola langsung ke casting

Keterbatasan :

- Selalu memerlukan pemesinan

- Hasil permukaaan kasar

- Sulit untuk mendapatkan toleransi yang kecil

- Kemungkinan cacat pada beberapa material

Page 58: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

58

Die Casting

Gambar. 3.19. Die Casting

Keuntungan :

- Hasil permukannya halus

- Akurasi dimensi yang bagus

- Proses pembuatan cepat

Keterbatasan :

- Biaya cetakan mahal

- Terbatas pada logam non ferrous

- Pengerjaan terbatas pada part yang kecil

Page 59: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

59

Investment Casting

Gambar. 3.20. Investment Casting

Keuntungan :

- Hasil produk mempunyai akurasi yang tinggi

- Hasil permukaan yang bagus

- Pengerjaan tidak terlau rumit

- Dapat mengecor semua logam

- Toleransi kecil.

Keterbatasan :

- Terbatas pada pegerjaan parts yang kecil

- Biaya pembuatan pola dan cetakan mahal

- Biaya tenaga kerja yang tinggi

Page 60: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

60

Spesifikasi camshaft yang dinginkan yang berhubungan

dengan proses manufaktur adalah :

- Berat kurang dari 1 kg

- Kekasaran kecil

- Toleransi kecil

Berdasarkan pertimbangan keuntungan dan keterbatasan dari

beberapa proses casting dan juga berdasarkan spesifikasi

camshaft yang dinginkan, maka proses yang dipilh untuk metal

shaping pada camshaft adalah : Die Casting

Heat Treatment (Perlakuan Panas)

Perlakuan panas dilakukan jika ingin memperbaiki sifat

mekanik atau mengubah struktur mikro material.

Adapaun Proses Heat treatmen antara lain :

Annealling

Tujuan annealing adalah untuk melunakkan baja sehingga

meningatkan mampu mesin atau mengubah mikro struktur

terutama untuk perlakuan panas lanjutan

Normalizing

Merupakan operasi sederhana untuk meng-annealing pada

logam adalah pemanasan diatas garis kritis dan karbon ustenite

yang dibentuk . Selain dalam tungku, baja dibiarkan didinginkan

pada udara tenang. Laju pendinginan yang cepat membuat

seluruh karbon berdifusi dan ukuran butiran yang sngat lembut

terbentuk disebabkan terbentuknya kristal ferrite dan pearlite

pada saat yang sama. Kemudian struktur diprbaiki dan kekerasan

dan ketangguhan meningkat. Banyak baja karbon medium yang

Page 61: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

61

Quenching

Pendinginan secara cepat yang lakukan dengan pencelupan

dalam media air atau minyak. Bentuk kistal berubah menjadi body

center cubik dan struktur mikro berubah menjadi martensite yang

bersifat sangat keras dan getas. Struktur mempunyai tegangan

dalam sangat besar dan tidak cocok untuk hampir seluruh

penggunaan.

Tempering

Merupakan pemanasan kembali dari quenching, baja martensit

penuh ke temperatur dibawah titik kritis untuk memodifikasi

struktur dan mengurangi tegangan dalam.

3. Finishing

Proses Finishing adalah proses penyelesaian akhir dari suatu

proses pembuatan suatu produk. Proses ini bertujuan untuk

memperhalus, memperindah serta mempercantik produk sehingga

produk tersebut siap untuk dipasarkan dan dipakai.

Pada proses finishing pembuatan Camshaft, proses finishing

yang dipilih adalah :

a. Turning

Turning (Bubut) merupakan suatu proses pemakanan benda

kerja yang sayatannya dilakukan dengan cara memutar benda

kerja kemudian dikenakan pada pahat yang digerakkan secara

translasi sejajar dengan sumbu putar dari benda kerja. Gerakan

putar dari benda kerja disebut gerak potong relatif dan gerakkan

translasi dari pahat disebut gerak umpan (feeding). Dengan

mengatur perbandingan kecepatan rotasi benda kerja dan

Page 62: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

62

kecepatan translasi pahat maka akan diperoleh berbagai

macam ulir dengan ukuran kisar yang berbeda. Hal ini dapat

dilakukan dengna jalan menukar roda gigi translasi (change

gears) yang menghubungkan poros spindel dengan poros ulir

(lead screw). Roda gigi penukar disediakan secara khusus

Untuk memenuhi keperluan pembuatan ulir. Jumlah gigi pada

masing-masing roda gigi penukar bervariasi besarnya mulai dari

jumlah 15 sampai dengan jumlah gigi maksimum 127. roda gigi

penukar dengan jumlah 127 mempunyai ke khususan karena

digunakan untuk monversi dari ulir metrik ke ulir inchi.

Prinsip Kerja Mesin Bubut

Poros spindel akan memutar benda kerja melalui piringan

pembawa sehingga memutar roda gigi pada poros spindel.

Melalui roda gigi penghubung, putaran akan disampaikan ke

roda gigi poros ulir. Oleh klem berulir, putaran poros ulir

tersebut diubah menjadi gerak translasi pada eretan yang

membawa pahat. Akibatnya pada benda kerja akan terjadi

sayatan yang berbentuk ulir.

Mesin bubut dapat melakukan pengerjaan seperti

pembuatan fillet, chamfer, lubang, ulir, konis dan lain-lain.

Untuk produk camshaft, turning digunakan untuk membuat

chamfer pada sisi yang camshaft.

Page 63: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

63

Gambar. 3.21. Turning

b. Polishing

Polishing merupakan proses penghalusan permukaan dari

suatu produk dengan menggunakan polish machine. Pada

produk camshaft, bagian yang dipolish adalah bagian

permukaan cam dimana cam akan mandapat kontak langsung

dari batang katup. Hal ini bertujuan agar proses pembukaan dan

penutupan katup tidak terhambat akibat permukaan cam yang

tidakm licin dan halus.

c. Painting

Painting atau pengecatan adalah proses pelapisan pada

suatu material dengan tujuan agar terlindung dari korosi,

sebagai pemanis dan juga fungsi susunan warna. Dengan

melakukan pengecatan maka objek yang dicat akan

terlindung dari reaksi oksidasi yang dapat menyebabkan

karat. Pemilihan warna yang tepat juga dapat

mempengaruhi psikis dari manusia sehingga mendorong

effisiensi dan produktivitas yang tinggi. Bagian dari camshaft

yang akan dicat adalah seluruh bagian kecuali permukaan cam.

Jenis cat yang banyak digunakan adalah cat anti karat, cat

anti karat adalah cat dasar pada permukaan besi yang dapat

mempertinggi sifat penempelan dengan dengan besi serta

mencegah timbulnya karat. Menjaga besi dari karat adalah

Page 64: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

64

memutus hubungan antara besi dengan udara dan air sehingga

reaksi kimia terutama reaksi oksidasi tidak akan terjadi.

Untuk mengatur viskositas atau kekentalan pada cat

maka cat biasanya dicampur dengan thiner. Jika viskositas

dari cat kurang tepat maka akan sangat berpengaruh pada

hasil pengecatan. Jika campuran terlalu encer maka lapisan

cat terlalu tipis dan akan menurunkan efisiensi lapisan. Dan

jika terlalu kental maka akan menimbulkan cacat seperti

goresan kuas atau can yang menggumpal sehingga

diperoleh hasil yang kurang maksimal.

Sebelum melakukan pengecatan maka hal terpenting

yang harus dilakukan adalah menyiapkan bidang material

yang akan dilas. Bidang material harus dibersihkan dari

kotoran, air, dan minyak agar tidak merusak penempelan

cat dengan material. Ada dua cara dalam membersihkan

bidang material yang akan di cat, yaitu :

Cara fisik

Cara ini digunakan untuk membersihkan bagian-bagian yang

tidak dapat dilakukan dengan cara kimia. Peralatan yang

digunakan yaitu dapat berupa kikir, mesin gerinda,

ampelas dan juga wire brush.

Cara kimia

Yaitu proses pembersihan dengan cairan kimia, contohnya

dengan garam klorida yang dilarutkan dengan air untuk

menghilangkan karat.

Penggunaan alat pengecatan yang tepat sangat

mempengaruhi kualitas dari hasil pengecatan. Ada beberapa

macam alat pengecatan, diantaranya :

Page 65: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

65

a. Air spray

b. Air less spray

c. Spray elektrostatis

d. Pencelupan

e. Pelapisan listrik

f. Curtain flow coater

g. Roler coat

Alat pengecatan yang dilakukan pada Camshaft adalah

dengan menggunakan air spray karena memiliki efisiensi

pekerjaan yang baik serta dapat menghasilkan pengecatan

yang halus. Prinsip air spray seperti tampak pada gambar.

Gambar 3.22. Prinsip air spray

Jika pada larutan dikenakan aliran udara dengan kecepatan

tinggi maka larutan akan menjadi titik-titik air lalu jatuh.

Seperti pada gambar sprayer, jika ditiupkan udara dari

lubang kecil dibagian ujung akan keluar udara yang kuat

maka tekanan di dekat O akan menjadi rendah, air akan naik

keatas dan dengan dorongan udara yang kuat maka air akan

menyemprot keluar.

Page 66: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

66

BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan

Hal yang harus diperhatikan dalam proses pemilihan material adalah

sebagai berikut :

1. Sifat operasi (functional requirement) dari part

Sifat operasi berhubungan langsung dengan karakteristik dari

pembebanan yang diterima part secara langsung. Apakah part itu

menerima beban gesek, beban tarik, beban geser, beban kejut, dll.

2. Kondisi operasi part (resistance to service condition)

Kondisi lingkungan tempat beroperasi mempunyai peran yang

sangat penting dalam menentukan suatu material. Contohnya

lingkungan yang memungkinkan terjadinya korosi, seperti lingkungan

bertemperatur rendah, berdampak merugikan bagi kebanyakan

material.

3. Kemampuan Proses (process ability requirement)

Kemampuan proses suatu material bisa dinilai dari kemampuan

part tersebut untuk dikerjakan dan dibentuk menjadi barang jadi.

Contohnya part tersebut memiliki sifat castability, formability,

machinability, weldability, dan hardenability.

4. Cost

Harga biasanya menjadi faktor penting dalam evaluasi material

karena tidak sedikit aplikasi yang mempunyai batasan budget.

Penentuan harga biasanya dibandingkan dengan aplikasi yang akan

di gunakan.

5. Ketahanan uji (reliability requirement)

Ketahanan uji bisa diartikan kemungkinan akan ketahanan suatu

material terhadap fungsi tanpa adanya kerusakan atau kegagalan

proses.

Page 67: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

67

Proses manufaktur pada camshaft pada dasarnya terdiri dari

dua proses utama yaitu metal shaping process dalam hal ini Die Casting

dan finishing process meliputi turning, Polishing dan Painting.

4.2 Saran

Banyak sekali faktor – faktor yang dapat mempengaruhi proses

pembuatan suatu produk, oleh sebab itu perlu adanya perencanaan

yang matang pada aspek-aspek sebagai berikut :

1. Design

2. Material selection

3. Process selection

4. Manufacture

5. Evaluation / inspection

Semua hal-hal tersebut diatas harus dipenuhi agar dapat dihasilkan

suatu produk yang berkualias dan dengan harga yang dapat bersaing.

Page 68: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

68

Daftar Pustaka

Callister, William J. 2007. Materials Science and Engineering, an

introduction. 7th Editions. John Willey & sons.

Ashby, Michael F. 2005. Materials Selection in Mechaical design. 3th

Editions. Elsevier.

Ashby, Mike and Johnson, Kara. 2002. Materials and Design. Butterworth

Henemann.

Charles, DA et all. 2001. Selection and Use of Engineering Materials. Thirth

editions. Butterworth Henemann.

Rothbart, Harold A et all. 2004. Cam Design Handbook. McGraw Hill.

Ashby, Michael F. 2007. Materials Science Processing and Engineering.

Elsevier Ltd.

http://www.design-technology.org/CDT10metalsproperties.htm

Page 69: Pemilihan Material Dan Proses Camshaft

69


Top Related