Outline:JUDULLATAR BELAKANGRUMUSAN MASALAHBATASAN MASALAHTUJUAN PERANCANGANMETODOLOGI PERANCANGANSPESIFIKASI PRODUK DAN SPESIFIKASI MESINPERENCANAAN JUMLAH CAVITYDIMENSI SISTEM SALURANPERHITUNGAN TEKANAN INJEKSI DAN GAYA PENCEKAMANPENDINGINAN CETAKAN DAN WAKTU SIKLUS

ESTIMASI BIAYA PRODUKSIPENENTUAN LOKASI GATE

KESIMPULAN

Tugas Akhir

Perancangan Cetakan Bagasi Sepeda Motor (Honda) Untuk Proses Injection Molding

Oleh :FIRMAN WAHYUDI

2105 109 618

Dosen Pembimbing :Prof. Dr. Ing. I Made Londen Batan, M.Eng

Latar Belakang

Adanya keinginan masyarakat yang menjadikan sepeda motor sebagai alternatif sarana angkut barang, sehingga masyarakat meminta kepada Astra Otoparts untuk memproduksi bagasi sepeda motor.

Dan selama ini cetakan belum dibuat, sehingga Astra Otopart berkeinginan untuk membuat cetakan dan memproduksinya sendiri.

Gambar bagasi sepeda motor yang dirancang

RUMUSAN MASALAH Bagaimana merancang sebuah unit cetakan

injeksi,sehingga produk yang dihasilkan sesuai dengan spesifikasi yang ditetapkan.

BATASAN MASALAH Produk yang dibuat bagasi sepeda motor. Material yang digunakan Polypropilene (PP-7533 :

Taiwan PP )

Software perancangan dan simulasi dengan Mechanical Desktop dan Mold Flow Plastic Insight 5.0.

Spesifikasi mesin cetakan injeksi: Mitsubhisi Met III. Tidak dilakukan optimasi parameter proses.

TUJUAN PERANCANGAN Merancang komponen – komponen utama

injection mold: nozzle, runner, sprue dan gate.

Menggambar hasil perancangan dalam bentuk gambar kerja.

Menghitung estimasi biaya untuk proses pembuatan bagasi sepeda motor.

METODOLOGI PERANCANGAN

SPESIFIKASI PRODUK Material Produk: Polypropilene Taiwan PP -7533

Spesifikasi Mesin Injeksi

Max. injection speed  8.27 psi

Max. injection pressure 24157 psi

Max. holding pressure 21315 psi

Clamping force 300 US ton

Clamping stroke 23.62 in

Tir-bar clearance (HxV) 28.74 x 28.74 (in)

Luas proyeksi 1223,8 cm2

Volume cavity 987,08 cm3

Massa cavity 742,74 g

PERENCANAAN JUMLAH CAVITY

Berdasarkan gaya pencekaman (Fc) N = 1.6 x 10-2 cavityBerdasarkan kapasitas injeksi maks. N = 7.21 x 10-2 cavityBerdasarkan kapasitas injeksi min. N = 2.88. x 10-1 cavityBerdasarkan laju aliran plastik. N = 1.5 cavity

Dari hasil perhitungan jumlah cavity, dapat disimpulkan: dalam sekali injeksi = 1 cavity

DIMENSI SISTEM SALURAN

4

7,3LxWD =

mmmmD 246,23 ≈=

sprue

runner4 25,106

7,374,742 xD =

Pin point gate

53.6.6,2778.7525.04.742=gA

222 4.5104.5 mmcmxAg == −

mmmmD 36.2 ==

dS = 6.5 mmA = 2o

L = 60 mmDF = 8.5 mm

Penurunan Tekanan Injeksi Saluran Sprue = 14.43 MPa ≈ 14.5 Mpa Runner = 0,12 MPa Gate = 0,0014 MPa

Tekanan Isi Spesifik pada Cavity Flow path (FP) = 23.62603 cmTekanan isi spesifik Pi = 15.967 Mpa

Jadi, tekanan injeksi = 30.58 MPa

HASIL PERHITUNGAN TEKANAN INJEKSI

Gaya injeksi = 3.74 kNGaya pencekaman minimum = 4.114 kN Sedangkan,Gaya pencekaman mesin maksimum = 2668.9 kN Sehingga, kemampuan mesin memenuhi.

PENDINGINAN CETAKAN

Waktu pendinginan = 26 detik

Laju aliran cairan pendingin = 5.55x10-4 m3 / s

Diameter maksimum saluran pendingin = 17 mm

Waktu gerak cetakan, Gerak cetakan membuka = 0,4 detik Gerak cetakan menutup = 0,34 detik

Waktu pendinginan = 26 detik

Waktu injeksi. Waktu injeksi sebenarnya = 3.53 detik Holding time = 6.5 detik

Waktu pengeluaran produk = 0,893 detik

Jadi, total waktu siklus sebesar 34,163 detik

Penentuan Lokasi Gate

Dengan menggunakan 2 gate (uniform flow length),

ESTIMASI BIAYA PRODUKSI

Biaya produksi cavity = Rp. 4.087.750 ,-

Biaya produksi base mold = Rp. 36.000.000 ,-Biaya produksi komponen pendukung =Rp. 47.821.937,00-

Total Biaya Produksi Cetakan = Rp. 87.909.687,-

KESIMPULAN

Dari hasil perancangan dapat diperoleh:

1. Jumlah cavity untuk kemampuan mesin adalah 1 cavity

2. Ukuran base mold 596 mm x 446 mm x 324 mm.

3. Untuk dimensi saluran: - sprue : ds = 6,5 mm ; df = 8.5 mm ; L = 59,91 mm (diambil dari catalog standard)

-runner : penampang lingkaran, D = 24 mm -gate : pin point gate 2.6 mm≈ diameter = 3mm 4. Parameter proses yang didapatkan dari hasil perhitungan adalah: Mold Temperature : 57 oC Melt Temperature : 232 oC Injection time : 3,53 s Maximum Injection Pressure : 160 Mpa 5. Jumlah biaya untuk proses pembuatan :Rp. 87.909.687

Demikian dan Terima KasihMohon Kritik dan Saran

☻

PERHITUNGAN JUMLAH CAVITY

Berdasarkan gaya pencekaman (Fc)

Berdasarkan kapasitas injeksi maks.

Berdasarkan kapasitas injeksi min.

Berdasarkan laju aliran plastik.

PinjAFcfN

...10=

cavityxcmkgfcm

N 222 106.1

/4,1698.868,1223 8.9kN10.1,3.266 −==

VpVsN .2.0= 65,967

04,349.2.0=N 021021.7 −= xN

p

s

VVN 8,0=

65,96704,349.8.0=N 011088,2 −= xN

mp

pevel

VRt

nρ.6,3

.4 = cavity

xxxn 5,1

75252,065,9676,31726,23

4 ==

[ Menges-Mohren, 1986]:

Grow From

Hasil simulasi Grow from merupakan visualisasi dari proses pengisian cairan plastik yang terjadi melalui masing-masing gate. Bahwa proses pengisian dimulai dari warna biru kemudian dilanjutkan warna merah. Meski menggunakan balancing gate, daerah yang lebih dulu terisi merupakan warna biru.

Fill Time

Hasil simulasi fill time menunjukkan waktu yang dibutuhkan cairan plastik untuk mengisi semua rongga cavity dari sprue hingga produk. Pengisian paling awal dimulai dari warna biru, sedangkan akhir dari proses pengisian ditunjukkan dengan warna merah. Dari gambar dapat diketahui waktu yang dibutuhkan untuk mengisi semua komponen saluran ialah 4.032 detik

Temperature at Flow Front

Hasil simulasi temperature at flow front menunjukkan tingginya temperatur cairan plastik ketika mencapai titik atau area tertentu pada rongga cavity. Untuk menghindari terjadinya cacat hesitasi, maka selisih temperatur ketika cairan plastik masuk rongga cavity dan akhir dari proses injeksi tidak boleh lebih dari 5oC. Selisih perubahan temperatur yang tinggi menunjukkan bahwa waktu injeksi sangat lamban. Dari gambar menunjukkan temperatur cairan plastik ketika memasuki sprue ialah sebesar 232.3oC. Sedangkan aliran plastic yang melalui sprue tetap berkisar 232.3oC

Bulk Temperature

Hasil dari simulasi bulk temperature menunjukkan besarnya temperatur rata-rata ketika cairan plastik melewati ketebalan tertentu. Dari gambar dapat dilihat pada runner berwarna kuning mendekati merah dengan temperatur 184.3 oC. Hal ini terjadi karena terjadi penyempitan pada runner menuju gate, sehingga terjadi gesekan yang besar yang menyebabkan peningkatan temperatur sesaat. Sedangkan pada produk didominasi warna biru, yang menunjukkan temperatur 57 oC. Dikuatirkan akan terjadi short shot pada cavity.

Pressure

Hasil dari simulasi pressure menunjukkan distribusi tekanan pada tahap akhir proses pengisian. Tekanan merupakan energi yang digunakan untuk mendorong cairan plastik menuju rongga cavity melalui sistem saluran.

Pada menunjukkan bahwa distribusi tekanan merata pada produk yang menunjukkan warna biru muda pada ujung produk. Tekanan pada ujung produk merupakan tekanan yang paling rendah.. Tekanan yang diperlukan untuk mengisi agar cavity terisi secara penuh adalah 75 Mpa.

Orientation at skin

Hasil dari simulasi orientation at skin menunjukkan arah orientasi dari molekul cairan plastik yang tampak pada bagian terluar produk. Arah orientasi yang sama akan menghasilkan permukaan produk yang baik. Apabila terjadi perbedaan arah orientasi yang cukup besar, maka dapat menyebabkan terjadinya penyusutan yang tidak seragam. Disamping itu, area bertemunya arah orientasi yang berbeda akan menimbulkan cacat weldline. Tampak bahwa arah orientasi seragam dari in gate menuju daerah terluar produk, akan tetapi ada area yang memungkinkan bertemunya dua arah orientasi yang berbeda sehingga menyebabkan weld lines.

Weld line

Weld lines dapat terjadi ketika bertemunya dua atau lebih arah aliran cairan plastik. Bertemunya dua atau lebih arah aliran cairan plastik dapat disebabkan karena beberapa hal, diantaranya ialah adanya lubang pada produk, lokasi in gate yang lebih dari satu, atau adanya ketebalan produk yang tidak merata. Dari gambar menunjukkan adanya kemungkinan cacat weld lines yang terjadi pada produk. Hal ini terjadi karena pada produk terdapat lubang dan adanya dua penempatan lokasi in gate.

Air Traps

Hasil simulasi air traps merupakan visualisasi adanya udara terjebak dalam proses injeksi. Terjadinya udara terjebak dapat ditimbulkan karena kecepatan aliran dan tekanan yang terlalu tinggi, sehingga udara tidak sempat keluar dari rongga, serta holding pressure yang terlalu cepat. Adanya air traps dapat mengakibatkan burn marks dan short shot. Untuk menghindari cacat ini, maka perlu diletakkan venting atau celah sebagai tempat mengalirnya udara.

Time to Freeze

Hasil simulasi time to freeze menunjukkan waku yang dibutuhkan untuk mendinginkan cairan plastik menjadi padat, yaitu waktu setelah proses injeksi selesai hingga mencapai temperatur pengeluaran produk. Dari gambar 5.9 dapat terlihat waktu yang dibutuhkan untuk pendinginan adalah 768.8 detik

Flow rate

Hasil simulasi circuit flow rate menunjukkan besarnya debit aliran air ketika melewati saluran pendingin. Gambar 5.11 menunjukkan debit aliran air yang konstan, yaitu sebesar 3860.8 cm3 /sec.

Penurunan Tekanan Pada Spruen

sprue R

Qn

RkLP

+

=∆ 3_

132

π378,0

3

3

3

_ 003115,014,3

000349044,0378,013

003115,0099,0..103,5.2

+

=∆mx

smx

mmsxPaxxP sprue

= 14.43 MPa ≈ 14.5 MPa

Penurunan Tekanan Pada Runnern

runner R

Qn

RkLP

+

=∆ 3_

132

π378,0

3

3

3

_ 024,014,3

000349044,0378,013

024,02125,0..103,52

+

=∆mx

smx

mmsxPaxxP runner

MPaP runner 1114006341,0_ =∆ ≈ 0,12 MPa

Penurunan Tekanan Pada Gate378,0

3

3

3

_ 004,014,3

000349044,0378,013

004,0001,0..103,52

+

=∆mx

smx

mmsxPaxxP gate

MPaP gate 00131577,0_ =∆≈

0,0014 MPa

=14.5 MPa + 0.12 Mpa + 0,0014 Mpa=14.62 MPa

Pmin = Pi + ΔP

= 16.2 MPa + 14.62 MPa= 30.82 MPa

Fi = Ptot x A

Fi= 30.58 MPa x 0,1224 m2 = 3.74 kN

Fc= Fi (1 + 10%)

= 4.114 kN <

Gaya pencekaman

150 US Ton = 23,250 kN

−−

we

wm

p TTTTS

.8ln 22

2max

πλπtc =

−−= − 4063

40232.8ln10.67,0)003,0(

272

2

ππtc

76,6ln61,13 xtc =

Perhitungan Waktu Pendinginan Cetakan

iktc det26=

Laju Perpindahan Panas Yang Diperlukan

Q molding = M produk. Cp . ( T melt – T eject )

Q molding = 0,74274 kg x 2890 CkgJ

0. x (2320 C - 63 0 C)

= 362761,64 J

C

moldingCooling T

QQ =

SecJQCooling 26

64,362761=

WQCooling 3,13952=

lines

coolinglines n

QQ =

63,13952 WQlines =

WQlines 3.2325= =0.5554 kcal/det

Pcoolantcoolantcoolant

linescoolant CT

QV..ρ∆

=

Laju Aliran Fluida Pendingin

CkgJmkgCWVcoolant 020 /4187./1000.1

3.2325=

smxVcoolant /1055.5 34−=

tbb = bbVL

Gerak cetakan membuka

ikdet34,067,116

40 =tbt =

ikdet4,010040 =

Waktu penginjeksianti =

ti* + th

sin8,0 me

p

Qx

V•ti* =

ti* = 0445.3498,0

987

x = 3,53 detik

ti = 3,53 detik + 3 detik= 6,53 detik