Transcript

i

SKRIPSI

PERANCANGAN MESIN HIGH PRESSURE DIE CASTING

DENGAN SISTEM HIDROLIS MAMPU CETAK LOGAM NON

FERRO

MUHAMAD SUKIS

NIM. 201454117

DOSEN PEMBIMBING

Sugeng Slamet, ST.MT.

Rochmad Winarso, ST, MT

TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MURIA KUDUS

2017

ii

HALAMAN PERSETUJUAN

PERANCANGAN MESIN HIGH PRESSURE DIE CASTING

DENGAN SISTEM HIDROLIS MAMPU CETAK LOGAM NON

FERRO

MUHAMAD SUKIS

NIM. 201454117

Kudus, 05 Maret 2017

Menyetujui,

Pembimbing Utama,

Sugeng Slamet, ST., MT.

NIDN.0622067101

Pembimbing Pendamping,

Rochmad Winarso, ST., MT.

NIDN.0612037201

Mengetahui

Koordinator Skripsi

Qomaruddin, ST., MT.

NIDN.0626097102

iii

HALAMAN PENGESAHAN

PERANCANGAN MESIN HIGH PRESSURE DIE CASTING

DENGAN SISTEM HIDROLIS MAMPU CETAK LOGAM NON

FERRO

MUHAMAD SUKIS

NIM. 201454117

Kudus, 05 Maret 2017

Menyetujui,

Ketua Penguji,

Qomaruddin, ST., MT.

NIDN.0626097102

Anggota Penguji I,

Rianto Wibowo, ST., M.Eng.

NIDN.0630037301

Anggota Penguji II,

Sugeng Slamet, ST., MT.

NIDN.0622067101

Mengetahui

Dekan Fakultas Teknik

Mohammad Dahlan, ST., MT.

NIDN 0601076901

Ketua Program Studi

Taufiq Hidayat, ST., MT.

NIDN.0023017901

iv

PERNYATAAN KEASLIAN

Saya yang bertanda tangan dibawah ini :

Nama : Muhamad Sukis

NIM : 201454117

Tempat & Tanggal Lahir : Demak,13 Maret 1991

Judul Skripsi/Tugas Akhir* : Perancangan Mesin High Pressure Die Casting

Dengan Sistem Hidrolis Mampu Cetak Logam

Non Ferro

Menyatakan dengan sebenarnya bahwa penulisan Skripsi/Tugas Akhir* ini

berdasarkan hasil penelitian, pemikiran dan pemaparan asli dari saya sendiri, baik

untuk naskah laporan maupun kegiatan lain yang tercantum sebagai bagian dari

Skripsi ini. Seluruh ide, pendapat, atau materi dari sumber lain telah dikutip dalam

Skripsi dengan cara penulisan referensi yang sesuai.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan apabila di kemudian

hari terdapat penyimpangan dan ketidakbenaran dalam pernyataan ini, maka saya

bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar dan sanksi lain

sesuai dengan peraturan yang berlaku di Universitas Muria Kudus.

Demikian pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar tanpa paksaan dari pihak

manapun.

Kudus, 05 Maret 2017

Yang memberi pernyataan,

Materai 6000

Muhamad Sukis

NIM. 201454117

v

PERANCANGAN MESIN HIGH PRESSURE DIE CASTING

DENGAN SISTEM HIDROLIS MAMPU CETAK LOGAM NON

FERRO

Nama mahasiswa : Muhamad Sukis

NIM : 201454117

Pembimbing :

1. Sugeng Slamet,ST, MT

2. Rochmad Winarso, ST, MT

RINGKASAN

Pada pembuatan pengecoran logam di rumahan atau home industry biasaya

terjadi pendinginan secara cepat pada saat penuangan logam cor kedalam cetakan

dan belum ter aliri semua bentuk lekukan yang di cor .Untuk mengatasi

permasalahan tersebut akan di buat mesin press hidrolik die casting dengan

mempertahankan suhu pada saat penuangan sehingga cetakan yang sangat rumit

bisa ter aliri logam cor sehingga dapat memperkecil porositas dan menambah sifat

mekanik dari benda itu sendiri sehingga kepadatan yang di inginkan dapat

tercapai.

Dalam perencanaan mesin hidrolik die casting akan di rancang gaya penekanan

yang di perlukan untuk mengepres cetakan cor, perencanaan actuator yang

meliputi perencanaan diameter batang piston, diameter piston, tekanan kerja, dan

debit fluida. Untuk memompakan oli akan di rancang daya pompa dan daya motor

penggerak pompa dan system pemanas logam pada die casting. Untuk

perencanaan rangka akan di hitung SFD dan BMD pada tumpuan actuator dan

tumpuan press.

Sistem hidrolik yang akan di rancanag mempunyai dimeter piston 80mm dan

dimeter piston rod 40 mm dengan gaya dengan gaya penekanan sebesar 101

kg/m2. Tekanan kerja actuator sebesar 150 bar. Motor yang akan di gunakan untuk

menggerakkan pompa hidrolik mempunyai daya sebesar 1,05 Kw.

Kata kunci : Die casting, pengecoran logam, press hidrolik.

vi

DESIGN OF HIGH PRESSURE DIE CASTING MACHINE

USING A HYDRAULIC SYSTEM ABLE TO MAKE NON FERROUS

METALS

Student Name : Muhamad Sukis

Student Identity Number : 201454117

Supervisor :

1. Sugeng Slamet,ST, MT

2. Rochmad Winarso, ST, MT

ABSTRACT

In the manufacture of metal casting at a home or home industry, there is

rapid cooling during casting metal into a mold and there are forms of indentation

did not full of metal that was cast. To overcome these problems, it will be created

machines hydraulic press ‘die casting’, it is to maintain the temperature at the

time of casting, so if the mold very complicated, the mold can full of cast metal

and it can reduce porosity and also add the mechanical properties of the object

itself. So the desired density can be achieved.

In planning, the hydraulic die casting machine will be designed in the style

of emphasis need for pressing the mold cast, planning actuator that includes

planning diameter piston rod, piston diameter, working pressure and fluid

discharge. For pump oil will be designed power pump and pump drive motor

power and heating metal system on die casting. For planning framework will be

calculated SFD and BMD at the pedestal actuator and pedestal press.

The hydraulic system that will be designed, it has dimeter 80 mm pistons

and piston dimeter rod 45 mm in style using an emphasis force of 139,65 kg.

Working pressure 150 bar, Motor will be used to drive the hydraulic pump has a

power of 1,05 Kw.

Keywords : Die casting, metal casting, hidrolis pressure.

vii

KATA PENGANTAR

الرحمن الرحیمهللا بسم

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT, akhirnya penulis

dapat menyelesaikan tugas Proyek Akhir yang berjudul “Perancangan Mesin High

Pressure Die casting Dengan Sistem Hidrolis Mampu Cetak Logam Non

Ferro”.Laporan Proyek Akhir ini merupakan salah satu persyaratan yang harus

dipenuhi dalam rangka mencapai derajat Strata Satu Teknik Mesin Fakultas

Teknik Universitas Muria Kudus.

Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua

pihak yang telah memberikan dukungan hingga terselesaikannya laporan ini,

dengan segala kerendahan hati penulis ingin mengucapkan terima kasih yang tulus

dan mendalam kepada:

1. Bapak Mohamad Dahlan, ST., MT. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Muria Kudus

2. Bapak Sugeng Slamet, ST., MT. selaku dosen pembimbing I yang banyak

memberi saran dan gagasan pada penulis dalam penyusunan laporan akhir ini.

3. Bapak Rochmad Winarso, ST., MT. selaku dosen pembimbing II yang banyak

memberi saran dan gagasan pada penulis dalam penyusunan laporan akhir ini.

4. Bapak Akhmad Zidni Hudaiya, ST., M.Eng. selaku Dosen wali yang dengan

sabar membimbing penulis dalam penyusunan laporan akhir ini.

5. Bapak Taufik Hidayat, ST., MT. selaku Kaprogdi Teknik Mesin, Fakultas

Teknik Universitas Muria Kudus.

6. Segenap Dosen Program Studi Teknik Mesin Universitas Muria Kudus yang

telah memberikan bekal ilmu pengetahuan dalam setiap perkuliahan.

7. Rekan – Rekan Mahasiswa Teknik Mesin seperjuangan yang telah banyak

membantu sehingga tersusunlah laporan ini.

8. Semua pihak yang secara langsung maupun tidak langsung telah membantu

penulis dalam penyusunan laporan ini.

viii

Penulis menyadari dalam penyusunan laporan ini masih terdapat banyak

kekurangannya, oleh karenanya penulis mengharap kritik dan saran dari pembaca

sekalian yang bersifat membangun demi kesempurnaan laporan ini.

Kudus, 05 Maret 2017

Muhamad Sukis

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................... ii

ABSTRAK ......................................................................................................... v

ABSTRACT ....................................................................................................... vi

KATA PENGANTAR ....................................................................................... vii

DAFTAR ISI ...................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xii

DAFTAR TABEL ............................................................................................. xiv

DAFTAR SIMBOL ........................................................................................... xvi

DAFTAR SIMBOL ........................................................................................... xvii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang .......................................................................................... 1

1.2 Perumusan Masalah .................................................................................. 2

1.3 Batasan Masalah ....................................................................................... 2

1.3 Tujuan ....................................................................................................... 2

1.5 Manfaat ..................................................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pendahuluan ............................................................................................... 3

2.2. Pengecoran Logam .................................................................................... 5

2.3. Macam – macam Pengecoran Tekan ......................................................... 6

2.3.1 Pengecoran cetak tekan die casting .................................................. 6

2.3.2 Pengecoran dengan System centrifugal casting .............................. 7

2.3.3 Proses Pengecoran Logam dengan Gravity Die Casting ................. 8

2.4. Sistem Hidrolik .......................................................................................... 10

2.5. Komponen Utama Sistem Hidrolik ........................................................... 13

2.5.1 Power Pack (Unit Tenaga) ............................................................... 13

2.5.2 Motor Listrik .................................................................................... 13

2.5.3 Pompa Hidrolik ................................................................................ 13

2.6. Macam – Macam Pompa ........................................................................... 14

2.6.1 Pompa Roda Gigi External .............................................................. 14

x

2.6.2 Pompa Roda Gigi Internal ............................................................... 14

2.6.3 Tipe Sumbu Bengkok ....................................................................... 15

2.6.4 Tipe Plat Pengatur ............................................................................ 15

2.6.5 Pompa Torak Radial ......................................................................... 15

2.6.6 Pompa Skrup .................................................................................... 16

2.7. Unit Penggerak Actuator ........................................................................... 16

2.7.1 Silinder Kerja Tunggal (Single Acting Cylinder) ............................. 16

2.7.2 Silinder Kerja Ganda (Doble Acting Cylinder) ................................ 17

2.7.3 Katup (Valve) ................................................................................... 18

2.7.4 Katup Pengtur Tekanan (Relief Valve) ............................................. 18

2.7.5 Katup Tekanan Arah Aliran (Direction Control Valve)................... 18

2.7.6 Katup Pengatur Arah Aliran (Flow Control Valve) ......................... 19

2.7.7 Manometer (Pressure Gauge) .......................................................... 19

2.7.8 Saringan Oli (Oil Filter) ................................................................... 20

2.8. Konsep Dasar Konstruksi Rangka Mesin ................................................ 21

2.8.1 Rangka .............................................................................................. 21

2.8.2 Teori Perhitungan Beban .................................................................. 21

2.8.3 Gaya ................................................................................................. 22

2.8.4 Defleksi ........................................................................................... 24

2.8.5 Tegangan .......................................................................................... 24

2.8.6 Regangan .......................................................................................... 25

2.8.7 Hubungan tegangan dan regangan ................................................... 26

2.9. Konsep Dasar Perencanaan Hidrolis ........................................................ 27

2.9.1 Kolom Euler ..................................................................................... 27

2.9.2 Tekanan Kerja Untuk Pengepressan ................................................ 28

2.9.3 Kecepatan Silinder ........................................................................... 29

2.9.4 Pompa Hidrolik ................................................................................ 30

2.9.5 Daya motor ....................................................................................... 31

2.9.6 Perencanaan Reservoir ..................................................................... 31

2.10. Konsep Dasar System Pemanas ................................................................ 31

2.10.1 Perpindahan panas konduksi ......................................................... 31

2.10.2 Tahanan dan Daya Hantar .............................................................. 33

xi

2.10.3 Thermocouple ................................................................................. 34

2.10.4 Jenis-jenis Thermocouple .............................................................

BAB III METODOLOGI ................................................................................. 37

3.1 Tahapan perancangan ................................................................................ 37

3.1.1 Study literature ................................................................................. 37

3.1.2 Rencana desain ................................................................................. 37

3.1.3 Merencanakan actuator ..................................................................... 37

3.1.4 Perencanaan pompa hidroilik ........................................................... 38

3.1.5 Perencanaan rangka .......................................................................... 38

3.1.6 Perencanaan pemanas ....................................................................... 38

3.1.7 Pembuatan......................................................................................... 38

3.1.8 Perakitan bahan dan part .................................................................. 38

3.1.9 Uji coba mesin .................................................................................. 39

3.1.10 Revisi mesin.................................................................................... 39

3.1.11 Kesimpulan ..................................................................................... 39

3.1.12 Selesai ............................................................................................. 39

3.2 Diagram alir ............................................................................................... 40

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Skema diagram perencanaan sistem hidrolis ............................................. 41

4.2. Volume penginjeksian ............................................................................... . 42

4.2.1. Perencanaan produk ....................................................................... 42

4.2.2. Volume produk yang akan di cetak ............................................... 42

4.2.3. Massa sekali injeksi ....................................................................... 43

4.2.4. Volume silinder tuang .................................................................... 43

4.3. Anlisa perhitungan gaya penekan .............................................................. 43

4.3.1. Perhitungan gaya penekan ............................................................. 43

4.3.2. Volume piston ................................................................................ 44

4.3.3. Volume sambugan piston ............................................................... 44

4.3.4. Gaya berat benda keseluruhan ....................................................... 45

4.3.5. Gaya untuk mendorong piston ....................................................... 45

4.3.6. Total gaya yang dibutuhkan untuk mendorong piston ................... 45

4.3.7. Tekanan alat untuk mendorong piston ........................................... 46

xii

4.3.8. Kecepatan aliran logam pada lubang gate ..................................... 46

4.3.9. Menghitung tekanan untuk mendorong logam cair ....................... 46

4.3.10. Total gaya untuk mendorong logam cair ....................................... 47

4.4. Perencanaan dimensi aktuator ................................................................... 48

4.4.1. Perhitungan diameter batang torak ................................................ 48

4.4.2. Pemilihan Aktuator ........................................................................ 49

4.4.3. Tekanan Kerja Untuk Penginjeksian ............................................. 50

4.5. Besarnya Debit Fluida Yang Masuk Dalam Silinder ................................ 50

4.5.1. Debit aliran pda saat gerakan maju/press ...................................... 50

4.5.2. Kecepatan Piston pada Saat Mundur ............................................ 51

4.5.3. Debit pada saat gerakan Mundur/kembali ..................................... 52

4.6. Perencanaan pompa ................................................................................... 52

4.6.1. Daya pompa ................................................................................... 53

4.6.2. Daya motor .................................................................................... 53

4.6.3. Penentuan pompa hidrolik yang digunakan ................................... 53

4.6.4. Perencanaan Reservoir ................................................................... 54

4.7. Analisa perhitungan rangka ....................................................................... 54

4.7.1. Perhitungan SFD dan BMD plat penahan injeksi .......................... 54

4.7.2. Perhitungan SFD dan BMD Rangka Mesin HPDC ....................... 58

4.8. Perrhitungan simulasi stress analisys dengan software ............................. 65

4.9. Analisa perencanaan pemanas ................................................................... 63

4.9.1. Perhitungan heater ......................................................................... 63

4.9.2. Perhitungan tebal isolasi dan volume silinder ............................... 65

4.10. Sambugan pada rangka atas dengan 4 kaki utama ..................................... 68

2.10.1. Perhitungan sambungan las ........................................................... 68

2.10.2. Pemilihan Bahan Rangka ............................................................... 69

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 71

5.2 Saran .............................................................................................................. 72

DAFTAR PUSTAKA. ....................................................................................... 73

LAMPIRAN ....................................................................................................... 75

BIODATA PENULIS

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Aliran proses pada pembuatan coran (Surdia,1975) ..................... 5

Gambar 2.2 Prinsip proses pengecoran tekan (Mc clain, 1997) ........................ 7

Gambar 2.3 mesin centrifugal casting (Kristian, 2015) .................................... 8

Gambar 2.4 Mesin gravity die casting system vakum (paryono,2012) .............. 9

Gambar 2.5 Proses Pengecoran HPDC (Vinarcik, E.J, 2003) ........................... 0

Gambar 2.6 Fluida dalam pipa menurut Hukum pascal (Aryoseto, 2010) ........ 12

Gambar 2.7. Diagram aliran sistem hidrolik (Aryoseto, 2010)........................... 12

Gambar 2.8. Pompa Roda gigi external (Pinches, 1988) .................................... 14

Gambar 2.9. Pompa Roda gigi Internal (Pinches, 1988) .................................... 14

Gambar 2.10. Pompa Tipe Sumbu Bengkok (Wirawan, 2009) .......................... 15

Gambar 2.11. Pompa tipe plat pengatur (sutimbul, 2006) .................................. 15

Gambar 2.12. Pompa Torak Radial (wirawan, 2009) ......................................... 16

Gambar 2.13. Pompa sekrup (Wirawan, 2009) ................................................... 16

Gambar 2.14 Silinder Kerja Tunggal (Wirawan, 2009) ...................................... 17

Gambar 2.15. Silinder Penggerak Ganda (Wirawan, 2009)................................ 17

Gambar 2.16. Katup Pengatur Tekanan (Anonim, 2012) ................................... 18

Gambar 2.17. Katup Pengatur Arah Aliran (Anonim, 2012) .............................. 19

Gambar 2.18. Katup Pengatur Jumlah Aliran (Sutimbul, 2006) ......................... 19

Gambar 2.19. Manometer Dengan Prinsip Kerja Boourdon (Sutimbul, 2006) .. 20

Gambar 2.20. Cara Kerja Saringan (Sutimbul, 2006) ......................................... 20

Gambar 2.21. Beban terpusat pada batang sederhana (Prasetyo, 2010) ............. 21

Gambar 2.22. Beban merata pada batang sederhana (Prasetyo, 2010) ............... 22

Gambar 2.23. Reaksi gaya pada rangka (Aryoseto, 2010). ................................. 23

Gambar 2.24. Defleksi pada batang (Prasetyo, 2010). ........................................ 24

Gambar 2.25. Diagam tegangan-regangan (Irawan,2009). ................................. 26

Gambar 2.26. Debit fluida saat gerakan maju/press ........................................... 29

Gambar 2.27. Debit fluida saat gerakan mundur/kembali .................................. 30

xiv

Gambar 2.28. Perpindahan panas secara konduksi (Holman, J,p, 1997) ............ 32

Gambar 2.29 Prinsip Dasar Thermocouple (Effendrik Dkk, 2014) ............................. 34

Gambar 3.1 Rencana desain mesin HPDC .......................................................... 37

Gambar 3.2. Skema perencanaan sistem hidrolik ............................................... 38

Gambar 4.1. Diagram alir proeses perancangan ................................................. 40

Gambar 3.2. Skema perencanaan sistem hidrolik ............................................... 41

Gambar 4.1. Skema perencanaan sistem hidrolik ............................................... 41

Gambar 4.2. Rencana produk hasil injeksi ......................................................... 42

Gambar 4.3. Silinder Tuang ................................................................................ 43

Gambar 4.4. Piston penekan................................................................................ 44

Gambar 4.5. Sambungan Piston .......................................................................... 44

Gambar 4.6. Rencana Dimensi Aktuator ............................................................ 48

Gambar 4.7. Debit fluida saat gerakan maju/press ............................................. 50

Gambar 4.8. Debit fluida saat gerakan mundur/kembali .................................... 52

Gambar 4.9. Gaya Tekan yang Terjadi Pada Plat Penahan injeksi ..................... 55

Gambar 4.10. SFD dan BMD Pada Plat Pengepres ............................................ 56

Gambar 4.11. Plat ST 37 ..................................................................................... 56

Gambar 4.12 Rangka Mesin HPDC ................................................................... 58

Gambar 4.13. Perhitungan pembebanan ............................................................. 60

Gambar 4.14. SFD dan BMD dari plat rangka atas ............................................ 61

Gambar 4.15 Plat siku L bahan rangka .............................................................. 61

Gambar 4.16 Hasil simulasi analysis strees pada plat ....................................... 65

Gambar 4.18. Hasil simulasi safety factor pada plat ........................................... 66

Gambar 4.19 Hasil simulasi Defleksi pada plat .................................................. 66

Gambar 4.20 Hasil simulasi analysis strees pada rangka ................................... 67

Gambar 4.21 Hasil simulasi safety factor pada rangka ....................................... 68

Gambar 4.20 Hasil simulasi Defleksi pada plat .................................................. 68

Gambar 3.22. Tipe sambungan las rangka atas dengan 4 kaki utama ................. 69

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 macam – macam thermocouple. (Effendrik Dkk, 2014) .................... 35

Tabel 4.1 Recommended cylinder bore and rod sizes ......................................... 49

xvi

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Satuan Nomor

Persamaan

Fg Gaya gesek N 1

Faktor keamanan MPa 1

N Gaya berat benda N 1

P1

Pm

QE

QR

qR

R

V

I

Q

c

J

S

P

Koefisien gesek

Tekanan

Tekanan kerja penginjeksian

Debit pada diameter besar

Debit pada diameter besar gerakan mundur

Debit pada diameter kecil gerakan mundur

Massa jenis

Jari - jari

Konstanta resistensi

volt

Kuat arus

Kalor yang di terima suatu zat

Kalor jenis zat

Konsumsi Listrik

Waktu

Daya

Tegangan mulur

m

N/m2

N/m2

ltr/min

ltr/min

ltr/min

gr/mm3

mm

Ω /m

V

A

J/s

J/kgoC

Joule

Detik

Watt

N/mm2

3

2 , 3 , 6 , 8

2 , 6

5

2 , 6

3 , 8 , 9 , 11

3

3 , 8

3 , 8

4 , 9 , 10

4 , 5 , 10 , 11

4 , 5 , 10 , 11

5

7 , 9

11,4

6,8

4,5,6

xvii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Gambar desain mesin HPDC ......................................................... 75

Lampiran 2 Buku Konsultasi

Lampiran 3 Biodata Penulis


Top Related