TUGAS

PEMILIHAN BAHAN dan PROSES

“INHAUST VALVE”

NAMA : ARIE NALDO

NIM : 0807135337

JURUSAN TEKNIK MESIN S1

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS RIAU

2012

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena

dengan rahmat dan hidayah Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Pemilihaan

Bahan dan Proses ini tepat pada waktunya.

Tugas Pemilihaan Bahan dan Proses yang berjudul Mendesign Inhaust

Valve. Dari Judul tersebut Penulis mau menentukan material yang Tepat agar

Inhaust Valve yang diproduksi bisa sesuai standar dan Penulis juga ingin

menentukan Proses manufaktur yang cocok.

Demikian Tugas Pemilihaan Bahan dan Proses ini Penulis buat dengan

harapan semoga diterima.

Pekanbaru, Januari 2012

Penulis

Arie Naldo

DAFTAR ISI

Kata Pengantar i

Daftar Isi ii

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Perumusan Masalah 1

1.3 Tujuan 1

1.4 Batasan Masalah 2

BAB II TEORI DASAR 3

2.1 Katup 3

2.2 Cara Kerja Katup 4

2.3 Mekanisme Katup 5

2.4 Motor Bakar Empat Langkah 6

2.5 Jenis Katup Menurut Rangkaian Pergerakannya 8

2.6 Dudukan Katup 9

2.7 Pengantar Katup/Bos Katup 9

2.8 Pegas Katup 10

2.9 Kerugian Penggunaan Multi Valve Dibandingkan Single Valve : 10

2.10 Metode Menggerakkan Katup 11

2.11 Komponen-Komponen Mekanisme Katup 11

2.12 Valve Timing Diagram 14

2.13 Hydraulic Valve Lifter 16

BAB III PROSES PEMILIHAN MATERIAL DAN MANUFAKTUR 19

3.1 Metode Pemilihan Material 19

3.2 Proses Pemilihan Material 23

- Sifat Material 31

- Harga Materal 38

- Evaluation Matrik 42

3.3 Pemilihan Proses Manufaktur 43

1. Shaping 44

A. Casting Methods 48

B. Molding Methods 50

C. Deformation Methods 52

D. Powder Methods 54

E. Special Methods 55

F. Machining 56

G. Heat Treatment 57

2. Finishing 59

A. Polishing 59

B. Painting 59

BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN 62

4.1 Kesimpulan 62

4.2 Saran 62

DAFTAR PUSTAKA

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan teknologi alat transportasi semakin berkembang ini

diiringi dengan Produk- produk sepeda motor yang diproduksi perusahaan-

perusahan di bidang otomotiv.

Dari Perkembangan bentuk bodi sampai komponen-komponen pada

mesin yang semakin disempurnakan. Salah satu komponen mesin yang paling

penting adalah valve (katup) yang 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.

Jadi untuk menghasilkan katup yang sesuai dengan standard proses

pemilihan bahan dan proses pembuatannya haruslah tepat agar menghasilkan

produksi katup yang berkualitas dan sesuai dengan permintaan pasar.

1.2 Perumusan Masalah

Permasalahan yang dibahas dalam makalah ini adalah mendesign

komponen mesin yaitu mendesign katup yang berkualitas dan memenuhi

standar yang berlaku.

1.3 Tujuan

Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah :

1. Mengetahui material yang tepat untuk mendesign sebuah katup

2. Mengetahui proses yang dilakukan untuk mendesign katup.

1.4 Batasan Masalah

Untuk lebih memfokuskan permasalahan berdasarkan tujuan penelitian

yang diuraikan sebelumnya maka pada penelitian ini terdapat beberapa

batasan masalah yang akan diuraikan berikut :

1. Material yang tepat untuk mendesign Katup

2. Proses manufakturing apa saja yang dibutuhkan untuk mendesign katup.

BAB II

TEORI DASAR

2.1 Katup

Valve poppet (katup)adalah salah satu bagian dari mesin mobil yang

berguna sebagai alat untuk membuka dan menutup.

Valve poppet atau katup terdiri dari 2 jenis yaitu :

1. katup masuk (in valve) Katup masuk biasa diletakkan disaluran

pemasukan campuran bahan bakar dan udara dari kabulator atau biasa disebut

intake manifold. katup masuk berfungsi sebagai pembuka dan penutup antara

saluran masuk (intake manifold) ke ruang bakar pada mesin. untuk membuka dan

menutup, katup masuk digerakkan oleh camsaft.

2. katup buang (ext valve) Katup buang biasa diletakkan di saluran

pebuangan gas sisa pembakaran atau biasa disebut exus manivolt. katup buang

berfungsi sebagai pembuka dan penutup antara saluran bahan bakar ke saluran

buang (axus manivolt)kemudian menuju ke knalpot.

Definisi lain dari Katup yaitu 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 berdiameter lebih

besar dibandingkan dengan katup buang, karena perbedaan tekanan antara gas

yang masuk kedalam silinder dan gas yang keluar dari dalam silinder. Katup hisap

mengandalikan 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.

2.2 Cara Kerja Katup

Katup atau bahasa Inggrisnya Valve atau bahasa bengkelnya Klep ini

adalah komponen terpenting dalam sebuah kendaraan. Klep berada pada kepala

silinder pada setiap kendaraan yang berbentuk seperti payung. Klep terbagi

menjadi 2 kerja, pertama adalah klep masuk dan yang kedua adalah klep buang.

Klep masuk fungsinya adalah untuk memasukan campuran udara dan bensin yang

sudah berbentuk kabut kedalam silinder mesin. Sedangkan klep buang adalah klep

yang berfungsi untuk membuang gas hasil pembakaran setelah piston melakukan

kompresi. Setiap kendaraan memiliki jumlah katup yang berbeda-beda. Pada

mobil-mobil kecil buatan Jepang tahun80an, biasanya jumlah klep pada setiap

silindernya ada 3 klep. Namun, sekarang ini mobil-mobil buatan sekarang sudah

mengadopsi 4 klep pada setiap silindernya. Hal ini dilakukan untuk mempertinggi

efisiensi volumetrik sehingga pemanfaatan BBM dapat lebih efektif dan daya

yang dihasilkanpun semakin besar untuk mesin bersilinder sama. Sehingga bila

suatu mesin memiliki 4 silinder maka jumlah klep masuk dan buang berjumlah

16. begitupun motor, pada motor-motor ber-cc biasanya memiliki 4 klep. 2 masuk

dan 2 buang. Katup biasanya terbuat dari baja yang tahan panas dan karat

(Stainless Steel). Saat sedang melakukan kompresi, klep berfungsi menutup

lubang atau saluran pada silinder. Pada saat pembakaran berakhir, klep buang

segera membuka untuk mengalirkan gas sisa hasil pembakaran menuju exhaust

manifold. Setelah proses pembuangan selesai, maka piston akan melakukan

langkah isap dan klep isap-pun membuka untuk memasukkan campuran udara dan

bensin yang sudah mengabut menuju silinder mesin. Setiap katup dari sebuah

silinder melakukan gerakan membuka dan menutup satu kali untuk setiap dua kali

putaran poros engkol (Crankshaft).

Pada mesin berkonstruksi klep samping, katup-katup ini digerakkan oleh

penekan katup digerakkan oleh bos. Sedangkan pada mesin yang menerapkan

sistem katup diatas (SOHC/DOHC), penekan katup dan batang penekan katup.

Setelah diangkat sehingga terlepasdari tempat dudukannya, katup-katup ini

dikembalikan pada posisi semula oleh sebuah pegas. Pada saat membuka, katup-

katup itu akan terangkat dari dudukannya antara 5/16-3/8 inchi. Selain itu kerja

katup bisa dikatakan berat. Seperti, jika mesin berputar 7500 rpm, katup membuka

dan menutup lebih dari 60kali/detik. Jika mesin digenjot hingga 10000 rpm ,

katup dipaksa membuka dan menutup hingga lebih dari 80 kali/detik. Suhu katup

bisa mencapai 700 derajat Celcius.

Cara Kerja Katup

2.3 Mekanisme Katup

Mekanisme katup adalah suatu mekanisme pengaturan proses pembukaan

dan penutupan katup pada saluran masuk dan buang motor bakar. Mekanisme

tersebut berfungsi untuk membuka dan menutup katup isap dan katup buang yang

sesuai dengan firing order suatu silinder dan proses pengerjaannya, yang

memasukkan campuran bahan bakar dan udara serta mengeluarkan gas buang sisa

pembakaran.

Mekanisme Katup

2.4 Motor Bakar Empat Langkah

Untuk menghasilkan satu langkah kerja pada sebuah motor bakar empat

langkah, membutuhkan siklus empat langkah gerakan piston atau dua langkah

putaran crankshaft yang sempurna. Siklus empat langkah ini dikenal sebagai

siklus otto, yang ditemukan oleh Nikolaus August Otto pada tahun 1867. Empat

langkah tersebut terdiri dari :

1. Langkah Isap, adalah langkah piston dari TMA (Titik Mati Atas) dimana

katup buang tertutup dan katup isap terbuka, dan piston begerak menuju

TMB (Titik Mati Bawah) sehingga dapat menghisap campuran bahan

bakar dan udara ke dalam ruang pembakaran melalui katup isap.

2. Langkah Kompresi, adalah langkah piston menekan campuran bahan

bakar dan udara dengan bergerak dari TMB ke TMA, dimana katup isap

dan katup buang sama – sama dalam posisi tertutup. Sehingga campuran

bahan bakar dan udara tadi terkompresi. Kompresi tersebut membuat

tekanan di dalam ruang pembakaran menjadi tinggi. Sesaat piston

mendekati TMA, busi memancarkan percikan api untuk membakar

campuran bahan bakar dan udara yang terkompresi tadi. Sehingga

terjadilah ledakan di dalam ruang pembakaran.

3. Langkah Ekspansi, adalah langkah piston yang bergerak turun dari TMA

ke TMB akibat terdorong oleh ledakan di dalam ruang pembakaran

tersebut dan memaksa crankshaft berputar. Posisi katup isap dan buang

masih sama – sama tertutup. Langkah inilah yang dapat menghasilkan

tenaga dan mesin dapat bekerja.

4. Langkah Buang, adalah langkah dimana piston bergerak ke atas dari

TMB ke TMA, dimana katup isap tertutup dan katup buang terbuka.

Sehingga piston dapat membuang sisa pembakaran. Pada saat piston

mencapai TMA maka katup buang tertutup dan katup isap terbuka

sehingga siklus empat langkah dapat dimulai kembali.

Siklus Empat Langkah

Motor Bakar Empat Langkah

2.5 Jenis Katup Menurut Rangkaian Pergerakannya

Rangkaian pergerakan yang teratur pada katup dinamakan mekanik katup,

dan dapat dibagi dalam beberapa susunan katup, yaitu model katup sisi dan model

katup kepala.

1. Katup sisi, dalam susunan ini tidak terdapat katup-katup pada kepala silinder

(cylinder head) dengan demikian konstruksi silindernya amat sederhana. Mekanik

katupnya tidak begitu rumit dan mempunyai bagian-bagian yang sedikit dan tidak

menimbulkan suara, tetapi bentuk ruang bakar ini sangat sukar untuk memperoleh

kemampuan yang tinggi dan karena kerugian/kekurangan hal ini maka

penggunaan katup sisi saat ini jarang sekali dipakai.

Katup Sisi

2. Katup kepala, Model katup kepala terutama terdiri dari sumbu nok/camshaft,

dudukan katup, batang, dan lengan katup. Mekanisme kerja dimulai dari bila nok

pada sumbu nok mendorong keatas kedudukan katup, batang katup terdorong

keatas oleh kedudukan katup tersebut. Bila salah satu ujung batang penekan akan

mendorong ujung lengan katup dan ujung lainnya mendorong katup kebawah dan

menyebabkan katup terbuka. Nok/Cam berputar untuk selanjutnya katup akan

menutup oleh tegangan pegas katup.

Katup Kepala

2.6 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.

Dudukan katup

2.7 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.

2.8 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.

Pegas Katup

2.9 Keuntungan penggunaan multi valve dibandingkan dengan single valve :

1. Beban katup lebih kecil

Karena kepala katup cenderung lebih kecil sehingga mengurangi beban

katup dan umur katup cenderung lebih lama

2. Ruang buka lebih besar

Dengan menggunakan dua buah katup masuk atau katup buang secara

bersamaan, otomatis jumlah campuran udara dan bahan bakar lebih

banyak dan pada saat langkah buang gas sisa hasil pembakaran lebih

mudah terbuang

3. Efisiensi lebih tinggi

Tenaga yang dihasilkan cenderung lebih besar karena dengan banyak-nya

campuran udara dan bahan bakar yang masuk menyebabkan tinggi-nya

tekanan kompresi, sehingga pembakaran menjadi lebih sempurna

2.10 Kerugian penggunaan multi valve dibandingkan single valve :

1. Konstruksi lebih rumit

2. Membutuhkan dua buah camshaft

3. Suara mesin cenderung lebih kasar

4. Untuk yang non hidrolis penyetelan katup lebih lama

2.11 METODE MENGGERAKKAN KATUP

Camshaft digerakkan oleh crankshaft dengan beberapa metode. Berikut ini

metode-metode menggerakkan katup :

Timing Gear

Metode ini digunakan pada mekanisme katup jenis OHV (Over Head

Valve).

Keuntungan :

- Lebih kuat dan tahan lama.

Kerugian :

- Menimbulkan bunyi yang besar.

Timing Chain

Metode ini digunakan pada mekanisme katup jenis OHV (Over Head Valve) dan

OHC (Over Head camshaft).

Keuntungan :

Menimbulkan bunyi yang lebih kecil dibanding tipe timing gear.

Kerugian :

Umur lebih pendek dibanding tipe timing gear.

Timing Belt

Metode ini digunakan pada mekanisme katup jenis OHC (Over Head

camshaft) dan DOHC (Double Over Head Camshaft).

Timing belt terbuat dari fiberglass yang diperkuat dengan karet sehingga

mem-punyai daya renggang yang baik dan hanya mempunyai penguluran yang

ke-cil karena panas.

Keuntungan :

Tidak menimbulkan bunyi.

Tidak memerlukan pelumasan.

Kerugian :

Umur lebih pendek dibanding tipe timing chain.

2.12 KOMPONEN-KOMPONEN MEKANISME KATUP

Poros Nok

Poros nok berfungsi untuk menggerak-kan mekanisme katup, pompa oli,

pom-pa bahan bakar dan distributor.

Pengangkat Katup

Pengangkat katup (valve lifter) berfungsi untuk meneruskan gerakan

camshaft ke push rod.

Pada mesin yang menggunakan lifter konvensional celah katupnya harus di-

stel, tetapi ada mesin yang mengguna-kan hydraulic lifter tidak perlu melaku-kan

penyetelan celah katup karena ce-lahnya selalu 0 mm.

Batang Penekan

Batang penekan (push rod) berfungsi untuk meneruskan gerakan lifter ke rocker

arm.

Rocker Arm dan Shaft

Rocker arm berfungsi untuk menekan katup saat tertekan ke atas oleh

push rod. Rocker arm dilengkapi skrup dan mur pengunci untuk penyetelan celah

katup.

Pada mesin yang menggunakan lifter hidraulis tidak dilengkapi skrup dan mur

pengunci

Katup

Katup terbuat dari baja khusus (special steel). karena katup berhubungan

deng-an tekanan dan temperatur tinggi

Pada umumnya katup masuk lebih besar dari katup buang. Agar katup

menutup rapat pada dudukannya, maka permukaan sudut katup (valve face angle)

dibuat pada 44,5° atau 45,5°

2.13. VALVE TIMING DIAGRAM

Valve timing diagram adalah diagram waktu kerja katup Valve timing

diagram dipengaruhi oleh bentuk cam dan celah katup. Valve overlap adalah saat

dimana katup hisap (intake valve) dan katup buang (exhaust valve) sama-sama

membuka. Valve overlap berfungsi sebagai langkah pembilasan (campuran udara

bahan bakar baru mendorong gas sisa hasil pembakaran). Valve overlap terjadi

saat akhir langkah buang dan awal langkah hisap. Overlap yang besar

menghasilkan kemampuan kecepatan tinggi yang lebih baik, tetapi idling menjadi

kurang stabil.

2.14. HYDRAULIC VALVE LIFTER

Penggunaan pengangkat katup hidraulis (hydraulic valve lifter) mempunyai

keun-tungan tidak memerlukan penyetelan katup dan mengurangi suara berisik.

Cara Kerja

Oli yang bertekanan dari pompa memasuki plunger dalam lifter melalui saluran

oli (oil passage).

Katup Menutup

Plunger spring selalu menekan plunger ke atas, maka celah katup selalu nol.

Oli yang bertekanan juga mendorong check ball melawan check ball spring dan

mengalir ke working chamber.

Katup Membuka

Cam mendorong lifter body, maka teka-nan oli di dalam working chamber

naik sehingga check ball menutup saluran oli, dan lifter body terdorong ke atas

dengan plunger, menyebabkan katup membuka dengan adanya gerakan rocker

arm melalui push rod.

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.

Klasifikasi material

Mechanical Properties

Tabel 3.2 Physical Properties

Dalam pengembangan sebuah model (part) baru pasti akan diikuti oleh

beberapa pertanyaan seperti :

a) Seperti apa bentuknya?

b) Apa fungsinya?

c) Bagaimana cara kerja mesin itu?

d) Berapa Harganya?

Untuk menjawab semua pertanyaan itu diperlukan penetapan sifat-sifat kerja

dari part yang sesuai dengan design, 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. Harga (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.

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 pengaturan proses pembukaan dan penutupan katup pada saluran

masuk dan buang motor bakar.

Katup yaitu 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 berdiameter lebih besar

dibandingkan dengan katup buang, karena perbedaan tekanan antara gas yang

masuk kedalam silinder dan gas yang keluar dari dalam silinder. Katup hisap

mengandalikan 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.

Selain itu kerja katup bisa dikatakan berat. Seperti, jika mesin berputar 7500

rpm, katup membuka dan menutup lebih dari 60kali/detik. Jika mesin digenjot

hingga 10000 rpm , katup dipaksa membuka dan menutup hingga lebih dari 80

kali/detik. Suhu katup bisa mencapai 700 derajat Celcius.

Dari pengertian katup yang telah dijelaskan diatas maka ada beberapa hal

yang perlu dipertimbangkan sebelum menentukan material yang digunakan untuk

mendesign sebuah katup.

1. 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.

2. Tahan panas

Jika mesin digenjot hingga 10000 rpm , katup dipaksa membuka

dan menutup hingga lebih dari 80 kali/detik. Suhu katup bisa mencapai

700 derajat Celcius.

3. Tahan Defleksi

4. Ductile

5. Efisiensi, Durability, Environment, Manufacturability

6. Harga Terjangkau

Tabel kebutuhan untuk menentukan material Katup

Fungsi 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.

Constraint Tahan gesekan/aus

Tahan Panas sampai 100o - 700o celcius

Tahan Defleksi

Ductile

Mampu proses

Tujuan Meminimalisasi Biaya

Variabel Bebas Pemilihan Bahan dan Proses

Diagram kebutuhan untuk Katup

Thermal Konductivity material

Pemilihan Material

Sebagai pertimbangan dalam pemilihan material untuk camshaft, maka

diambil 3 jenis material yang akan dipertimbangkan sebagai material untuk

camshaft yaitu :

Stainless Steel

Cast Iron

Ni Alloys

Sifat-sifat material

Sebelum melaksanakan proses seleksi material, perlu diketahui properties

dari material dari material-material yang jadi pertimbangan sehingga sesuai

dengan properties material yang diinginkan.

1. Stainless Steel

Dalam metalurgi , stainless steel, juga dikenal sebagai inox baja atau

inox dari Perancis "inoxydable", didefinisikan sebagai baja paduan dengan

minimal 10,5 atau 11% kromium konten massa.

Stainless steel tidak menimbulkan korosi , karat atau noda dengan air

seperti besi biasa tidak, tetapi meskipun nama itu tidak sepenuhnya noda-bukti.

Hal ini juga disebut tahan korosi baja atau CRES ketika jenis paduan dan kelas

tidak rinci , khususnya di industri penerbangan. Ada kelas yang berbeda dan

selesai permukaan stainless steel sesuai dengan lingkungan paduan harus

bertahan.. Stainless steel yang digunakan di mana baik sifat dari baja dan

ketahanan terhadap korosi yang diperlukan.

Stainless steel berbeda dari baja karbon dengan jumlah yang hadir

kromium.. Unprotected karbon baja berkarat mudah ketika terkena udara dan

kelembaban.. Ini oksida besi film (karat) aktif dan mempercepat korosi dengan

membentuk oksida besi yang lebih. Baja stainless mengandung kromium yang

cukup untuk membentuk sebuah film kromium oksida pasif, yang mencegah

korosi permukaan lebih lanjut dan blok korosi dari menyebar ke struktur internal

logam.

Stainless steel merupakan salah satu jenis baja dengan logam induk besi.

Dalam stailess steel terdapat unsur-unsur yang dipadukan membentuk suatu alloy.

Unsur-unsur yang ada dalam baja stainless steel yaitu krom, nikel, molibden,

silikon dan mangan. Namun unsur dengan persentasi tertinggi adalah krom dan

nikel. Baja stainless steel sebagian besar digunakan untuk membuat peralatan-

peralatan rumah tangga terutama yang sering berhubungan dengan air.

Sedangkan aluminium adalah logam dengan warna yang menarik

(mengkilat) tanpa diberi cat atau unsur-unsur tembahan. Aluminium seperti

stainless steel yang sebagian besar diaplikasikan pada peralatan-peralatan yang

sering berhubungan dengan air

Baja stainless steel dan alumium ketika terdapat air atau uap air akan

bereaksi dengan oksigen membentuk membentuk suatu lapisan yang sangat tipis

dan lapisan tersebut melekat kuat pada permukaannya sehingga dapat melindungi

bagian bawah baja yang belum teroksidasi. Lapisan tipis ini memiliki sifat tembus

cahaya dan memiliki warna seperti logam aslinya (stainless steel dan aluminium

yang belum teroksidasi) sehingga kedua logam seolah-olah tidak teroksidasi atau

tidak mengalami karat (berkarat).

Lapisan tipis pada baja stainless steel adalah kromium(III) oksida (Cr2O3)

yang merupakan hasil reaksi antara krom dengan oksigen. Oleh sebab itu yang

berperan penting dalam baja stainless steel adalah krom, sedangkan unsur yang

lain seperti nikel dan unsur-unsur yang lain berfungsi sebagai penguat. Sedangkan

pada aluminium lapisan tipis tersebut adalah aluminium(III) oksida (Al2O3) dan

merupakan hasil reaksi antara aluminium dengan oksigen juga.

Walaupun memilik sifat tahan karat namun logam aluminium maupun

paduannya memiliki kekurangan, salah satunya yaitu tidak bisa di las atau

disolder. Hal ini tentu sangat merugikan, sebab jika sebagian kecil dari aluminium

yang mengalami kerusakan maka semua bagian harus diganti dengan yang baru.

Sedangkan pada baja stainless steel dapat dilas tapi bagian yang di las akan

meninggalkan bercak hitam karena besi sebagai logam induk bereaksi dengan

oksigen membentuk oksida besi (Fe2O3) yang berwarna coklat atau yang disebut

karat besi.

2. 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

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.

Komposisi cast iron

3. Ni Alloys

Nikel dan nikel paduan digunakan untuk berbagai aplikasi yang luas,

sebagian besar yang melibatkan ketahanan korosi dan / atau ketahanan panas.

Beberapa di antaranya adalah:

Pesawat turbin gas

Turbin uap

Aplikasi medis

Sistem tenaga nuklir

Kimia dan petrokimia industri

Sejumlah aplikasi lain untuk paduan nikel melibatkan sifat fisik unik dari

tujuan khusus basis nikel atau paduan nikel tinggi. Ini termasuk:

Rendah-ekspansi paduan

Hambatan listrik paduan

Soft magnetik paduan

Bentuk memori paduan

Tahan panas Aplikasi.

Nikel-basis paduan digunakan dalam banyak aplikasi di mana mereka

mengalami lingkungan yang keras pada suhu tinggi. Paduan nikel-kromium atau

paduan yang mengandung lebih dari sekitar 15% Cr digunakan untuk

menyediakan baik dan resistensi oksidasi pada suhu melebihi carburizati 760 ° C.

Resistensi korosi.

Nikel-basis paduan menawarkan ketahanan korosi yang sangat baik untuk

berbagai media korosif. seperti dengan semua jenis korosi, banyak faktor yang

mempengaruhi tingkat serangan. Media korosif itu sendiri adalah faktor yang

paling penting yang mengatur korosi logam tertentu.

Ekspansi rendah Paduan

Nikel ditemukan memiliki efek mendalam pada ekspansi termal dari besi.

Paduan dapat dirancang untuk memiliki ekspansi termal yang sangat rendah atau

seragam tampilan dan ekspansi diprediksi atas rentang suhu tertentu.

Besi-36% Ni paduan (Invar) memiliki ekspansi terendah dari paduan Fe-

Ni dan mempertahankan dimensi hampir konstan selama variasi normal pada suhu

atmosfer.

Penambahan kobalt untuk matriks nikel-besi menghasilkan paduan dengan

koefisien ekspansi yang rendah, modulus elastisitas yang konstan, dan kekuatan

yang tinggi.

Paduan Perlawanan Listrik

Beberapa sistem paduan berdasarkan nikel atau mengandung isi nikel

tinggi digunakan dalam instrumen dan peralatan kontrol untuk mengukur dan

mengatur karakteristik listrik (paduan resistensi) atau digunakan dalam tungku

dan peralatan untuk menghasilkan panas (paduan pemanasan)..

Jenis resistensi paduan mengandung nikel meliputi:

Ni Cu-Ni paduan yang mengandung 2-45 Ni%

Ni Ni-Cr-Al paduan mengandung 35-95 Ni%

Ni Ni-Cr-Fe Ni paduan mengandung 35-60%

Ni Ni-Cr-Si paduan mengandung 70 sampai 80% Ni

Jenis resistensi nikel paduan pemanasan con-Taining meliputi:

Ni-Cr paduan mengandung 65-80 Ni% dengan Si 1,5%

Ni paduan mengandung 35 sampai 70% dengan 1,5% Si + l% Nb

Paduan magnetik lembut.

Dua kelas yang luas dari magnetis material lunak telah dikembangkan

dalam sistem Fe-Ni. Tinggi-nikel paduan (sekitar 79% Ni dengan Mo 4 sampai

5%; bal Fe) memiliki permeabilitas awal yang tinggi dan induksi saturasi rendah.

Bentuk Paduan Memori.

Bahan logam yang menunjukkan kemampuan untuk kembali ke bentuk

mereka sebelumnya didefinisikan ketika mengalami pemanasan yang sesuai

jadwal yang disebut sebagai paduan bentuk memori. Nikel-titanium alloy (50Ni-

50Ti) adalah salah satu dari beberapa bentuk paduan komersial penting memori.

2. Efek Pepaduan Elemen

a. ALUMUNIUM - Aluminium yang paling aktif di deoxidizer umum

digunakan dalam produksi baja. Digunakan dalam pengawasan melekat

ukuran butiran.

b. 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.

c. 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 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.

d. 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.

e. 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.

f. 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.

g. IRON - Besi adalah unsur utama dari baja. Biasanya komersial

mengandung unsur besi lainnya hadir dalam jumlah yang berbeda-beda

produksi yang diperlukan 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.

h. 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%.

i. 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%.

j. 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%.

k. 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%, 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%.

l. 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.

m. 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.

n. 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.

o. TELLURIUM - The penambahan sekitar ,05% tellurium ke leaded baja

meningkatkan machinability melalui leaded hanya steels.

p. 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.

q. 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

Harga (cost)

Selain harga pembelian kebanyakan konsumen juga memikir berapa biaya

perawatan dari produk yang kita hasilkan, serta biaya jasa pemasangan part

tersebut.

Diagram Harga

Tabel harga Untuk beberapa Material

Persamaaan untuk menentukan cost/ biaya berdasarkan Fungsi, Tujuan dan

batasan

Density beberapa material

Diagram Harga dan Kekuatan Material

Tabel 1-1. Sifat-sifat bahan teknik pada 20°C

Bahan

Berat

spesifik

KN/m3

Modulus

Young

Gpa

Tegangan

maksimum

kPa

Koefisien

ekspansi

10e-6/°C

Rasio

Poisson

I. Metal dalam bentuk papan, batang atau blok

Al alloys

Kuningan

Tembaga

Nikel

Baja

Ti alloys

27

84

87

87

77

44

70-79

96-110

112-120

210

195-210

105-210

310-550

300-590

230-380

310-760

550-1400

900-970

23

20

17

13

12

8-10

0.33

0.34

0.33

0.31

0.30

0.33

II. Non-metal dalam bentuk papan, batang atau blok

Beton

Kaca

24

26

25

48-83

24-81

70

11

5-11

0.23

III. Bahan dengan filamen (diameter < 0.025 mm)

Al oksida

Barium carbide

Kaca Grafit

38

25

22

690-2410

450

345-980

13800-27600

6900

7000-20000

IV. Bahan komposit (campuran)

Boron epoksi

Kaca-S diperkuat

epoksi

19

21

210

66.2

1365

1900

4.5

Estimasi harga beberapa material berdasarkan beam, minimum cost stiffness

prescribed

No Material Density (Mg/m3) Elastisitas (N/mm2) Harga ($)

1

2

3

4

Stainless Steel

Ti alloys

Ni Alloys

Cu alloys

8.1

4.8

8.95

8.94

190000

210000

210000

120000

53.81

95.47

51.21

38.74

Dari tabel di atas Cu alloys memiliki harga yang paling murah. Dan Ti

alloys memiliki harga yang paling mahal.

Penentuan Pemilihan Material

Berikut ini adalah hasil dari pemilihan material berdasarkan kebutuhan

Katup yang dinginkan :

Kondisi suhu operasi : cast iron dan stainless steel

Stiffness(Modulus young tinggi) : stainless steel dan Ni alloys

Kemampuan proses : Cast Iron dan stainless steel

Berat (density rendah) : Cast Iron

Harga : Cast iron

Dari proses pemilihan material berdasarkan pertimbangan dari kebutuhan

katup terhadap material –material yang dipertimbangkan untuk material katup,

maka material yang dipilih adalah Stainless Steel

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 Katup berdasrkan material yang telah dipilih dan

berdasarkan pertimbangan-pertimbangan kebutuhan Katup yang dinginkan.

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, katup yang didesain adalah katup dimana badan katup dan

kepala katup menyatu sehingga proses metal shaping terdiri dari

Shaping

Finishing

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 manufactur untuk material katup.

Diagram Matrik Proses – Material

Diagram Matrik Proses – Bentuk Produk

Diagram Matrik Hubungan Proses – Massa

Diagram Matrik Hubungan Proses – Toleransi

Toleransi Dari Beberapa Proses Manufaktur

Spesifikasi katup yang dinginkan yang berhubungan dengan proses

manufaktur adalah :

Berat kurang dari 1 kg

Kekasaran kecil

Toleransi kecil

A. Casting Methods

1. 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

2. 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

3. 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

B. Molding Methods

1. Injection Molding

Injection molding adalah metode pembentukan material termoplastik

dimana material yang meleleh karena pemanasan diinjeksikan oleh plunger ke

dalam cetakan yang didinginkan oleh air sehingga mengeras.

Meskipun banyak variasi dari proses dasar ini, 90 persen injection molding

adalah memproses material termoplastik. Injection molding mengambil porsi

sepertiga dari keseluruhan resin yang dikonsumsi dalam pemrosesan termoplastik.

Sekarang ini bisa dipastikan bahwa setiap kantor, kendaraan, rumah, pabrik

terdapat barang-barang dari plastik yang dibuat dengan cara injection molding,

misalnya pesawat telepon, printer, keyboard, mouse, rumah lampu mobil

,dashboard, reflektor, roda gigi, helm, televisi, sisir, roda furnitur, telepon seluler,

dan masih banyak lagi yang lain.

2. Crompression Molding

pencetakan di mana bahan cetakan, umumnya dipanaskan, pertama

ditempatkan dalam, terbuka dipanaskan cetakan rongga. Cetakan ditutup dengan

kekuatan atas atau anggota steker, tekanan diterapkan untuk memaksa bahan ke

dalam kontak dengan semua bidang cetakan, sementara panas dan tekanan

dipertahankan sampai bahan cetakan telah disembuhkan. Proses mempekerjakan

thermosetting resin dalam tahap parsial sembuh, baik dalam bentuk butiran,

dempul -seperti massa, atau preforms. Pencetakan kompresi adalah volume tinggi,

tekanan tinggi metode yang cocok untuk pencetakan yang kompleks, kekuatan

tinggi fiberglass bala. Komposit canggih termoplastik juga dapat kompresi

dibentuk dengan kaset searah, kain tenun, serat berorientasi secara acak tikar atau

untai cincang. Keuntungan dari molding kompresi adalah kemampuannya untuk

cetakan besar, bagian yang cukup rumit. Juga, adalah salah satu metode biaya

terendah cetakan dibandingkan dengan metode lain seperti moulding mentransfer

dan injection molding , apalagi itu limbah material yang relatif sedikit,

memberikan keuntungan ketika bekerja dengan senyawa mahal.

3. Blow Molding

Blow molding adalah proses manufaktur plastik untuk membuat produk-

produk berongga (botol) dimana parison yang dihasilkan dari proses ekstrusi

dikembangkan dalam cetakan oleh tekanan gas. Pada dasarnya blow molding

adalah pengembangan dari proses ekstrusi pipa dengan penambahan mekanisme

cetakan dan peniupan.

C. Deformation methods

1. Rolling

Proses ini sering digunakan sebagai langkah awal dalam mengubah ingot

dan billet menjadi produk setengah jadi/akhir.

Prinsip : menekan bahan dasar dengan menggunakan 2 rol atau lebih

dengan arah putaran yang berlawanan sehingga terjadi perubahan dimensi

(dimensi penampang) Faktor yang juga hrus diperhatikan dalam proses rolling

adalah sudut gigitan

ROLLING MILL

Prinsip : mengurangi ketebalan bisa dilakukan dengan pengerjaan panas

maupun pengerjaan dingin

ROLLING FORGING

Pada proses ini roll dapat dibagi 2 bagian, yaitu SHAPE ROLLING dan

ROLLING FORGING, SHAPE ROLLING umumnya mengerjakan bagian-bagian

yang kecil, misalnya ulir dan dikerjakan pada pengerjaan panas.

Sedangkan ROLLING FORGING dikhususkan pada pengerjaan dingin dan

mengerjakan bagian yang besar.

Keuntungannnya : benda kerja memiliki strength tinggi, biaya cost

produksi lebih rendah dan laju produksi lebih tinggi dibanding dengan proses

cutting.

ROLL FORMING

Proses ini memproduksi lembaran logam untuk pembuatan pipa, plat strip.

ROLL FORMING dikerjakan pada pengerjaan dingin untuk pembuatan lembaran

kecil, lembaran dengan penampang tipis dan material yang lunak, misal

aluminium, tembaga

2. Forging

FORGING adalah proses pembentukan logam secara plastis dengan

memberikan gaya tekan pada logam yang akan dibentuk . Gaya tekan yang

diberikan bisa secara manual maupun secara mekanis (HIDROLIS ataupun

PNEUMATIS) Proses FORGING bisa dikerjakan pada pengerjaan dingin maupun

pengerjaan panas.

Ada 3 hal yang perlu diperhatikan dalam proses forging :

a. Drawn Out

b. Upset

c. Squeezed

Proses FORGING dapat dikelompokkan :

1. Hammer Forging

2. Drop Forging

3. Press Forging

4. Upset Forging

5. Roll Forging

6. Swaging

3. Drawing

Cold drawing merupakan proses pembentukan dingin secara plastis dari

metal sepanjang sumbunya.

Proses ini dapat dibagi 5 kelompok besar

1. BAR AND TUBE DRAWING

2. WIRE DRAWING

3. STRETCH FORMING

4. DEEP DRAWING

5. FORMING WITH RUBBER

D. Powder methods

1. Sintering

Teknik sintering digunakan untuk meningkatkan kerapatan keramik sesuai

dengan mikrostruktur dan komposisi fasa yang diinginkan. Metode ini meliputi

manipulasi rencana sintering (sintering schedules) dan dalam beberapa kasus

digunakan tekanan. Kontrol dari atmosfir sintering (sintering dalam udara bebas)

termasuk hal yang penting, dan dalam banyak kasus dengan kontrol yang tepat

dalam mengatur tekanan penggunaan oksigen dan nitrogen sebagai fungsi

temperatur terkadang dapat memberikan keuntungan atau bahkan merupakan hal

yang sangat penting. Insoluble gas yang terjebak didalam pori-pori yang tertutup

dapat menghambat proses densifikasi akhir atau membawa pada pertambahan

densifikasi, dan, dalam kasus ini menunjukkan adanya perubahan atmosfir

sintering atau vakum sintering (sintering dalam keadaan non-oksida). Praktek

sintering melipui kontrol dari karakteristik partikel, struktur padatan muda, dan

perkiraan struktur kimia yang terbentuk sebagai fungsi dari kondisi selama proses

sintering berlangsung.

2. Slip casting

Slip Casting adalah proses untuk membuat keramik yang berlubang.

Proses ini menggunakan cetakan dengan dinding yang berlubang-lunagng kecil

dan memanfaatkan daya kapilaritas air.

E. Special methods

1. Rapid Prototype

Rapid prototype adalah prototype yang mengacu pada jenis metodologi

pengembangan perangkat lunakyang menggunakan perencanaan minimal dalam mendukung

rapid prototyping. Perencanaan dariperangkat lunak dikembangkan menggunakan RAD(Rapid

Application Development) tool disisipkandengan menulis perangkat lunak itu sendiri.

Kurangnya perencanaan awal secara umum memungkinkanperangkat lunak untuk ditulis jauh

lebih cepat, dan membuatnya lebih mudah untuk mengubahpersyaratan.

2. Electro forming

Electroforming adalah pembentukan logam proses yang membentuk

bagian-bagian tipis melalui elektroplating proses. Bagian ini diproduksi oleh

pelapisan kulit logam ke bentuk dasar, dikenal sebagai mandrel , yang dihapus

setelah pelapisan. [1] [2] Proses ini berbeda dari elektroplating dalam plating jauh

lebih tebal dan dapat eksis sebagai diri- mendukung struktur saat mandrel akan

dihapus.

Dalam beberapa tahun terakhir, karena kemampuannya untuk mereplikasi

tepat permukaan Mandrel atom-by-atom dengan praktis tanpa kehilangan

kesetiaan, electroforming telah diambil pada kepentingan baru dalam fabrikasi

mikro dan skala nano logam perangkat dan dalam memproduksi cetakan injeksi

presisi dengan mikro dan skala nano fitur untuk produksi objek micromolded

bukan logam.

F. Machining

1. Turning

Proses bubut (turning) merupakan proses produksi yang melibatkan

bermacam-macam mesin yang pada prinsipnya adalah pengurangan diameter dari

benda kerja. Proses-proses pengerjaan pada mesin bubut secara umum

dikelompokkan menjadi dua yaitu: proses pemotongan kasar dan pemotongan

halus atau semi halus. Jenis mesin ini bermacam-macam dan merupakan mesin

perkakas yang paling banyak digunakan di dunia serta paling banyak

menghasilkan berbagai bentuk komponen-komponen sesuai peralatan. Pada

mesin ini, gerakan potong dilakukan oleh benda kerja dimana benda ini dijepit dan

diputar oleh spindel sedangkan gerak makan dilakukan oleh pahat dengan gerakan

lurus. Pahat hanya bergerak pada sumbu XY.

2. Planer

Planer adalah mesin yang digunakan untuk memproduksi benda yang

besar dan berat. Gerak potong dilakukan oleh benda kerja, sedangkan gerak

makan dilakukan oleh pahat.

3. Grind

Prinsip kerja dari menggerinda adalah menggosok, menghaluskan dengan

gesekan atau mengasah, biasanya proses grinding digunakan untuk proses

finishing pada proses pengecoran. Mesin gerinda dibedakan menjadi beberapa

macam antara lain :

a. Face Grinding jenis serut (reciprocating table), biasanya digunakan

untuk design sindle vertikal, untuk roda gigi, dan untuk pengerjaan permukaan

datar.

b. Face Grinding jenis meja kerja putar (rotating table) yang digunakn

untuk pengerjaan luar seperti memperbaiki cxetkan dan permukaan panjang.

c. Gerinda silindris ( Cylindrical Grinding ) gerinda ini digunakan untuk

mengerinda permukaan silindris, meskipun demikian pekerjaan tirus yang

sederhana dapat juga dikerjakan. Gerakan silindris dapat dikelompokkan menurut

metode penyangga meja kerja, yaitu gerinda dengan pusat dan gerinda tanpa

pusat.

G. Heat treatment

Sifat mekanik tidak hanya tergantung pada komposisi kimia suatu paduan,

tetapi juga tergantung pada strukturmikronya. Suatu paduan dengan komposisi

kimia yang sama dapat memiliki strukturmikro yang berbeda, dan sifat

mekaniknya akan berbeda. Strukturmikro tergantung pada proses pengerjaan yang

dialami, terutama proses laku-panas yang diterima selama proses pengerjaan.

Proses laku-panas adalah kombinasi dari operasi pemanasan dan pendinginan

dengan kecepatan tertentu yang dilakukan terhadap logam atau paduan dalam

keadaan padat, sebagai suatu upaya untuk memperoleh sifat-sifat tertentu. Proses

laku-panas pada dasarnya terdiri dari beberapa tahapan, dimulai dengan

pemanasan sampai ke temperatur tertentu, lalu diikuti dengan penahanan selama

beberapa saat, baru kemudian dilakukan pendinginan dengan kecepatan tertentu.

Secara umum perlakukan panas (Heat treatment) diklasifikasikan dalam 2 jenis

1. Near Equilibrium (Mendekati Kesetimbangan)

2. Non Equilirium (Tidak setimbang)

Secara umum heat treatment dengan kondisi Near Equilibrium itu dapat

disebut dengan anneling.

Annealing

Annealing ialah suatu proses laku panas (heat treatment) yang sering

dilakukan terhadap logam atau paduan dalam proses pembuatan suatu produk.

Tahapan dari proses Anneling ini dimulai dengan memanaskan logam (paduan)

sampai temperature tertentu, menahan pada temperature tertentu tadi selama

beberapa waktu tertentu agar tercapai perubahan yang diinginkan lalu

mendinginkan logam atau paduan tadi dengan laju pendinginan yang cukup

lambat. Jenis Anneling itu beraneka ragam, tergantung pada jenis atau kondisi

benda kerja, temperature pemanasan, lamanya waktu penahanan, laju pendinginan

(cooling rate), dll.

1. Full annealing (annealing)

2. Normalizing

3. Spheroidizing

4. Process Annealing

5. Stress relief Annealing

b. 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 katup, proses finishing yang dipilih

adalah:

A. Polishing

Polishing merupakan proses penghalusan permukaan dari suatu produk

dengan menggunakan polish machine. Pada produk katup, bagian yang dipolish

adalah bagian permukaan katup. Hal ini bertujuan agar proses pembukaan dan

penutupan katup tidak terhambat akibat permukaan yang tidak licin.

B. 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 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 :

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 katup adalah dengan menggunakan air

spray karena memiliki efisiensi pekerjaan yang baik serta dapat menghasilkan

pengecatan yang halus. Prinsip air spray seperti tampak pada gambar.

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.

Berdasarkan Pertimbangan Kegunaan, Prinsip kerja, Keuntungan dan

Kerugian dari beberapa proses manufactur diatas serta proses finising maka katup

dapat menggunakan proses shaping menggunakan metode Cor “Casting methods”

dan finishing menggunakan proses polish dan Paint.

Tabel Pemilihan Proses untuk Katup

Shaping

Casting Methods Die casting

Machining

Cut

Turning

Girnd

Finishing Polish Electro Polish

Painting Enamel

BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan

Berdasarkan pembahasan yang telah dibahas pada bab sebelumnya maka

penulis menyimpulkan bahwa material yang tepat untuk merancang sebuah

Inhaust valve adalah “Ni alloys”.

Sedangkan Proses Manufaktur yang digunakan adalah :

a. Shaping

1. Casting Methods

- Die Casting

2. Machining

- Cut

- Turning

- Grind

b. Finishing

1. Polih

- Electro Polish

2. Painting

- Enamel

4.2 Saran

Penulis Menganalisis ternyata Banyak sekali faktor – faktor yang dapat

mempengaruhi proses pembuatan suatu produk terutama merancang katup, oleh

sebab itu perlu adanya perencanaan yang tetap agar produk yang dihasilkan sesuai

dengan keinginan pasar, kualitas baik dan harganya pun dapat bersaing, aspek-

aspek yang harus dipenuhi adalah :

Design

Material selection

Process selection

Manufacture

Evaluation / inspection

DAFTAR PUSTAKA

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

Elsevier.

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

7th Editions. John Willey & sons.

http://xlusi.com/el/katup-adalah/

http://www.keytometals.com/Article9.htm

http://fadlymicel.wordpress.com/2010/10/29/proses-manufactur/