Perancangan CoranPada perancangan coran dihitung volum benda berdasarkan massa jenis FC250 yaitu 7,2

kg/dm3. Perhitungan tertsebut menggunakan software Solidworks sehingga didapat volum 3,48 dm3 atau 25,05 kg.

Berdasarkan volum, modul setiap bagian dapat dihitung berdasarkan rumus pada kerangka teoritis dengan pembagian seperti pada gambar di bawah.

M1 (bentuk bangun U) = 0,92 cmM2 (sirip tengah) = 1,01 cmM3 (sirip pinggir) = 0,53 cmM4 (base/bawah) = 1,27 cm

Modul tersebut digunakan untuk menghitung penyusutan terbesar dengan pertimbangan letak, jangkauan, dan kemungkinan terisi bagian lain. Berdasarkan analisis rancangan, modul 4 merupakan bagian yang paling besar terjadi penyusutan dikarenakan volume totalnya lebih besar dari yang lainnya.

Perancangan coran dilakukan agar proses dapat terencana dengan baik serta

lebih efektif dan efisien dengan hasil sesuai dengan yang diharapkan. Perancangan

coran meliputi perancangan benda cor (belahan, kemiringan, penyusutan, radius

cor, penambahan pengerjaan) perancangan sistem saluran, penambah dan seluruh

proses pembuatan yang terdiri dari pembuatan cetakan, inti, peleburan,

penuangan, dan pengerjaan lanjut.

Perancangan dan Perhitungan Penambah

Penambah digunakan untuk menyuplai penyusutan volume cair dan

kristalisasi pada saat proses pembekuan cairan. Pengaruh penyusutan ini dapat

ditemui berupa cekungan pada permukaan benda atau rongga susut dalam benda.

Penambah sebagai cairan tambahan akan mengisi rongga-rongga yang terjadi

karena penyusutan, maka penambah harus tetap berada dalam keadaan cair selama

proses pembekuan cairan berlangsung. Suatu sistem penambah terdiri dari

penambah dan lehernya. Leher penambah merupakan saluran penghubung antara

penambah dengan benda tuang. Dalam sistem ini pendinginan diatur sedemikian

rupa sehingga berurutan dari benda tuang – leher penambah – penambah1.

Pada perancangan kali ini, penambah yang digunakan yaitu bentuk

penambah samping karena bentuk perancangan coran dan letak modul terbesarnya

1 Oyok Yudianto, desain tuangan , penambah hal 7

terdapat pada benda bagian samping dalam perancangannya. Perhitungan untuk

penambah samping ditunjukan pada table berikut:

Diameter Volume

Penambah

Ukuran Tipe

D = 6,75 MP V = 1,05.D3 H = D 1

D = 4,91 MP V = 1,16.D3 H = 1,5D 2

D = 4,71 MP V = 1,83.D3 H = 2D 3

Tabel 2.1Ukuran Penambah

Untuk menghitung penambah yang dibutuhkan, maka harus diketahui volume kebutuhan yang dibutuhkan dari benda (Vf):Perhitungan Contrantion totalCEGteo = % C – 1,3 +0,1 x (%Si + %P) = 3,4 – 1,3 + 0,1 x (2,1 + 0,1) = 2,32

CEGef = CEGteo x 0,43 x (M terbesar

20¿0,8 = 2,32 x 0,43 x (

1,2720

¿0,8 = 0,109945

Contraction total = 1,72 x (CEGef)0,9 – 0,135 x (Tin mold - Tsolid)0,7

= 1,72 x (0,109945)0,9 – 0,135 x (1300 – 1139,259)0,7

= - 4,491 %Ket : nilai presentase ( - ) berarti menyusut, jadi nilai presentase ‘contraction total’ merupakan nilai presentase susut total (S).

Volume kebutuhan penambah

V f =s× Vcx−s

Ket:Vf : Volume kebutuhan penambah (dm3)S : penyusutan total (%)X : efisiensi penambah (%)Vc : Volume Casting, diketahui Vc = 3,48 dm3

Maka:

V f =4 ,491× 3,48

15−4,491=1,487 dm3

Jadi volume kebutuhan yang diperlukan benda yaitu 1,487 dm3.

Perhitungan penambah:

Modul 4 pada casting = 1,27 cmMC : MLP : MP = 1 : 1,1 : 1,2MLP = 1,1 x 1,27 cm = 1,397 cmMP = 1,2 x 1,27 cm = 1,524 cm

Type 1 Type 2 Type 3H = D H = 1,5D H = 2DDP = 6,75 MP = 6,75 x 1,524 = 10, 287 cm ≈ 10 cm

DP = 4,91 MP = 4.91 x 1,524 = 7,48 cm ≈ 7,5 cm

DP = 4,71 MP = 4.71 x 1,524 = 7,17 cm ≈ 7 cm

V = 1,05 x DP3

= 1,05 x (10cm)3

= 1050 cm3

= 1,05 dm3

V = 1,16 x DP3

= 1,16 x (7,5cm)3

= 489,375 cm3

= 0,49 dm3

V = 1,83 x DP3

= 1,83 x (7cm)3

= 627,69 cm3

= 0,6277 dm3

2 Penambah = 1,05 dm3 x 2 = 2,1 dm3

2 Penambah = 0,49 dm3 x 2 = 0,98 dm3

2 Penambah = 0,6277 dm3 x 2 = 1.255 dm3

Dari perhitungan ketiga type dari penambah dihasilkan penambah yang mencukupi yaitu penambah type 1 dengan diameter penambah 10 cm. akan tetapi pada hasil perhitungannya dihasilkan selisih yang besar antara volume penambah dengan volume kebutuhannya. Untuk itu maka perhitungan selanjutnya mengurangi ukuran diameter penambah yang digunakan untuk mengefisiensikan berat penambah supaya tidak dihasilkan selisih yang besar antara volume penambah dengan volume kebutuhannya.

D = 9,5 cm D = 9 cm D = 8,5 cmV = 1,05 x DP3

= 1,05 x (9,5 cm)3

= 900,24 cm3

= 0,90024 dm3

V = 1,05 x DP3

= 1,05 x (9 cm)3

= 765,45 cm3

= 0,76545 dm3

V = 1,05 x DP3

= 1,05 x (8,5 cm)3

= 644,83 cm3

= 0,64483 dm3

2 Penambah = 0,90024 dm3x 2 = 1,8 dm3

2 Penambah = 0,76545 dm3 x 2 = 1,5309 dm3

2 Penambah = 0,64483 dm3 x 2 = 1,28966 dm3

Dari perhitungan di atas maka diameter penambah yang mencukupi volume kebutuhan dari casting yaitu D = 9 cm.Volume kebutuhan dari penambah yaitu 1,487 dm3, pemilihan diameter penambah mempertimbangkan selisih antara volume kebutuhan dengan volume penambah dengan mengefektifkan berat dari penambah tersebut.Untuk mengamankan selisih antara volume kebutuhan dengan volume penambah maka diameter penambah yang digunakan yaitu 9 cm yang menghasiakn Vp > Vf dengan selisih 0,0439 dm3.

Perancangan dan Perhitungan Sistem Saluran

Data yang digunakan untuk perhitungan sistem saluran.

Volume Benda (Vc) = 3,48 dm3

Volume Penambah (Vp) = 1,5309 dm3

Berat benda + penambah = (3,48 dm3 + 1,5309 dm3) x 7,2 kg/dm3

= 36,08 kg

Sistem saluran dibuat bertujuan untuk mengalirkan cairan logam mengisi rongga cetak hingga

penuh secepat mungkin agar tidak membeku sebelum penuh dan setenang mungkin agar tidak

terjadi turbulensi. Pada gambar perancangan sistem saluran diberi warna violet. Sistem saluran

tersebut terdiri dari :

1. Cawan Tuang

Cawan tuang berfungsi menampung cairan dari ladel, harus mempunyai bentuk yang sesuai agar

aliran tenang dan tidak memercik.

Ukuran cawan tuang:

D = 8cm

V = (π r2 x T) + (12

x 43

π r3¿

= (π42 x 2) + (12

x 43

π 43¿ (cm3)

= 234,5723 cm3 = 0,2345723 dm3

2. Saluran Masuk

Penampang saluran masuk merupakan yang terkecil dari penampang saluran lainnya. Saluran ini

berfungsi untuk mendistribusikan cairan keseluruh bagian rongga cetak. Jumlah saluran masuk

harus diatur agar distribusi suhu benda tuang selama penuangan merata. Pada umumnya bentuk

dari penampang saluran masuk berbentuk segi empat.

Berikut adalah dasar perhitungan besar penampang sistem saluran :2

Perhitungan saluran masuk :

2 Foseco ferrous foundrymans handbook, hal 186

Asm=22, 6 x Gtp x ρ x ξ x √h

dimana :

Asm = Luas penampang saluran masuk (cm2)

= Faktor hambat alir

tp = Waktu tuang (detik)

G = Berat benda cor (Kg)

h = Tinggi hidrolis (cm)

22,6 = Konstanta Perhitungan

- Faktor hambat alir ditentukan berdasarkan grafik

- Waktu tuang adalah waktu yang dibutuhkan untuk mengisi rongga cetak

dengan berat maksimal 1000 Kg dihitung dengan rumus : t = 1,25 √2G

T = 1,25 √2x 36 , 08

= 10,6 s → 11 s

- Tinggi hidrolisis ditentukan berdasarkan tinggi antara permukaan cairan di

cawan tuang dengan permukaan tertinggi benda tuang.

h = 20 cm−90 cm2 = 15,5 cm

Berikut adalah perhitungan ukuran dari saluran masuk:

=

22,6 x36,0811 x7,2 x 0,62 x √15,5

= 4,22 cm

a = √ Asm4

= √ 4,224

= 1,02 cm → 1 cm = 10 mm

b = 4a = 4 x 10 mm = 40 mm

c = b = 40 mm

Asm=22, 6 x Gtp x ρ x ξ x √h

a

b

Volume saluran masuk

V = a x b x c

= 10 x 40 x 40 (mm3) = 16000 mm3 = 0,016 dm3

G = 0,016 dm3 x 7,2 kg/ dm3 = 0,1152 kg

Perbandingan luas penampang sistem saluran

ASM :ASTR : AST = 2 : 3 :4

3.

4. Saluran terak

Saluran terak berfungsi sebagai saluran pemisah terak dari cairan. Luas penampang saluran terak

dibuat lebih besar dari saluran lainnya dengan tujuan agar cairan yang mengalir menjadi lebih

tenang sehingga terak memiliki kesempatan untuk memisahkan diri, untuk jenis material besi,

terak akan mengapung karena massa jenisnya lebih kecil dari cairan sedangkan untuk material

bukan besi terak akan tenggelam. Dengan bentuk penampang yang mengecil pada daerah terak

maka terak akan terjepit dan cepat membeku.

Saluran terak

Astr = 1,5 x Asm

= 1,5 x 4,22 cm2

= 6,33 cm2

b = √ Astr1−tan 10

=√ 6.331−tan 10

ASM =Luas penampang saluran

masuk

ASTR = Luas penampang saluran terak

AST = Luas penampang saluran turun

= 2,78 cm ≈ 2,8 cm =28 mm

h = b = 2,8 cm

a = b – 2h tan 100

= 2,8cm – 2 x 2,8cm tan 100

= 1,8 cm

y = 8h + bsm

= 8 x 2,8 cm + 4 cm

= 26,4 cm

Volume saluran terak:

V = (2,8+1,8

2x 2,8¿ x 26,4

= 170,016 cm3 = 0,170016 dm3

G = 0,170016 dm3 x 7,2 kg/ dm3 = 1,224 kg

5. Saluran Turun

Penampang saluran turun pada umumnya bulat agar lebih mudah proses pembuatannya dan

mengurangi faktor hambatan pada aliran cairan, namun pada kasus tertentu penampang saluran

berbentuk segi tiga atau segi empat untuk menghindari turbulensi.

Ast = 2 Asm

= 2 x 4,22 cm2

= 8,44 cm2

d2 = √ 4 Astπ

= √ 4 x 8,44π

= 3,28 cm → 3,3 cm = 33

mm

d1 = d2 4√ h2

h1

= 3,3cm x 4√ 20cm6 cm

= 4,4 cm = 44 mm

Volume saluran turun:

V = πh12

¿)

= πx 14

12¿) (cm3)

= 164,09 cm3 = 0,16409 dm3

G = 0,16409 dm3 x 7,2 kg/ dm3 = 1,181448 kg

Perhitungan Yield :

Yield = WB

WB+WSS+℘x 100 %

Diketahui:

WB (berat benda) = 3,48 dm3 x 7,2 kg/dm3 = 25, 056 kg

WP (berat penambah) = 1, 5309 dm3 x 7,2 kg/dm3 = 11,02248 kg

WSS (berat sistem saluran) = GST + GSTR + GSM + GCW

= 1,181448 kg + 1,224 kg + 0,1152 kg +1,6884 kg

= 4,2 kg

Jadi, Yield = WB

WB+WSS+℘x 100 %

= 25 , 056 kg

25,056 kg+4,2 kg+11,02248x100 %

= 62,2 %