Shibu lijack
ANALISA PERBANDINGAN PEMAKAIAN RISER RING DAN CROWN PADA PENGECORAN VELG TIPE MS 366
DENGAN UJI SIMULASI MENGGUNAKAN CAE ADSTEFAN
Oleh: M.Nawarul Fuad
LATAR BELAKANG
Fungsi velg sebagai roda dan penambah nilai
keindahan
Cacat pada coran dapat dihindari sistem saluran
yang tepat
Hasil coran velg tipe MS 366 cetakan dengan
riser bentuk ring masih terdapat cacat
PERUMUSAN MASALAH
Diperlukan simulasipemakaian cetakan dengan
bentuk riser ring pada pengecoran velg tipe MS 366
ini.
Diperlukan analisa hasil simulasi sistem saluran
yang telah ada.
Diperlukan perancangan sistem saluran baru,
modifikasi riser crown.
TUJUAN PENELITIAN
Mengadakan simulasi sistem saluran yang telah
ada.
Merancang sistem saluran baru memodifikasi
riserbentuk crown
Melakukan analisa secara menyeluruh terhadap
perbedaan pemakaian riser bentuk ring dan crown
BATASAN MASALAH
• Komposisi kimia bahan coran sama.
• Logam cair mengalir dalam sistem saluran akibat gaya
gravitasi.
• Aliran logam cair bersifat incompressible.
• Volume logam cair setiap kali penuangan adalah sama
berat tiap produk sama.
BATASAN MASALAH (LANJUTAN)
• Logam cair merupakan newtonian fluid.
• Cetakan yang digunakan adalah cetakan logam dengan
bahan dan kehalusan permukaan yang sama.
• Sistem saluran yang digunakan dianggap sudah ideal.
MANFAAT PENELITIAN
• Dengan uji simulasi sistem saluran
meminimumkan cacat tanpa tahap try and error
• Meningkatkan produktivitas proses produksi.
• Sebagai sarana belajar mahasiswa dalam memahami
proses pengecoran, tanpa harus melakukan
pengecoran secara langsung.
TINJAUAN PUSTAKA
Pengecoran logam mencairkan logam hingga
temperatur lelehnya dituangkan ke dalam rongga
cetakan.
Proses dalam pengecoran perancangan sistem
saluran, pembuatan cetakan, pencairan logam
penuangan kedalam cetakan, pembongkaran cetakan,
dan pembersihan cetakan.
TINJAUAN PUSTAKA (LANJUTAN)
Proses pengecoran berdasarkan pada cetakan yang
digunakan
Pengecoran dengan cetakan non permanen
Pengecoran dengan cetakan permanen
Shibu lijack
TINJAUAN PUSTAKA (LANJUTAN)
SISTEM SALURAN (GATING SYSTEM)
TINJAUAN PUSTAKA (LANJUTAN)
Waktu Tuang
t = R√Wt = Waktu tuang (sekon)
R = Pouring Rate (lb/s)
W = Berat coran (lb)
Saluran Turun Saluran Turun Bawah
AB = W
d t C √2 g HAB = Luasan saluran turun bawah (in2) C = Faktor efisiensi dari saluran turun ( 0,88 )
W = Berat coran (lb) g = Percepatan gravitasi (386,4 in/det2)
d = Densitas logam cair (lb / in3 ) H = Ketinggian efektif saluran turun (in)
t = Waktu penuangan ( detik )
TINJAUAN PUSTAKA (LANJUTAN)
Luasan saluran turun bawah
(AB )
Luasan saluran turun atas
(AT )
AT = AB √(h1/b)
AT = Luasan saluran turun atas
AB = Luasan saluran turun bawah
h1 = Ketinggian dari saluran turun
b = Kedalaman logam dalam cawan
tuang
TINJAUAN PUSTAKA (LANJUTAN)
Riser
Fungsi mengimbangi penyusutan selama proses
pembekuan
Penggolongan riser :
Riser atas
Riser samping
TINJAUAN PUSTAKA (LANJUTAN)
(a) (b)
Keterangan :
(a) Gambar riser atas
(b) Gambar samping
TINJAUAN PUSTAKA (LANJUTAN)
BENDA COR
Paduan aluminium A 356 dengan komposisi kimia paduan
sebagai berikut :
Pengecoran dilakukan dengan menggunakan cetakan logam dan
penuangan dilakukan hanya dengan gaya gravitasi
PADUAN PERSENTASE PADUAN PERSENTASE
Si 6.6 % Sb 0.000673 %
Mg 0.324 % Cu 0.001695 %
Fe 0.121 % Mn 0.00183 %
Sr 0.005769 % Zn 0.005872 %
Ti 0.102539 % Pb 0.001159 %
TINJAUAN PUSTAKA (LANJUTAN)
CETAKAN
Terdiri dari beberapa bagian utama, yaitu :
Bottom Ring
Side Mold
Top Mold
Top Ring
Top Core
Steel Core
TINJAUAN PUSTAKA (LANJUTAN)
KURVA CAINE
Terdiri dari beberapa bagian utama, yaitu :
Bottom Ring
Side Mold
Top Mold
Top Ring
Top Core
Steel Core
GAMBAR BENDA HASIL PENGECORAN
Foto Benda hasil pengecoran dengan
sistem saluran menggunakan riser ring
Riser ring
Produk cor
Riser bagian tengah
GAMBAR BENDA HASIL PENGECORAN (LANJUTAN)
Foto Benda hasil pengecoran dengan
sistem saluran menggunakan riser crown
Riser crown
Produk cor
Riser bagian tengah
TINJAUAN PUSTAKA (LANJUTAN)
Software Yang Digunakan:
AutoCAD 2008 3D Modeling
CAE Adstefan terdiri dari tiga modul :
Pre Processor
Solver
Post Processor
METODOLOGI PENELITIAN
Pengamatan Lapangan
Studi Literatur
Perumusan Masalah
Pengambilan Data Awal
Tahap Perancangan
Tahap Percobaan dengan Simulasi
Analisa Data dan Pembahasan
Kesimpulan dan Saran
FLOWCHART PENELITIAN
FLOWCHART PENELITIAN (LANJUTAN)
MODELING 3D RANCANGAN ASLI
HASIL MODELING 3D RANCANGAN DENGAN
RISER AFS
HASIL MODELING 3D RANCANGAN DENGAN
RISER AFS
SIMULASI PENGISIAN LOGAM CAIR PADA
RANCANGAN ASLI RING
SIMULASI PEMBEKUAN LOGAM CAIR
PADA RANCANGAN ASLI (RING)
PERPINDAHAN PANAS PADA RISER RING
Rancangan dengan: Suhu Cetakan (˚C)q vertikal
(Watt)
q horizontal
(Watt)q total (Watt)
Riser Ring
510 15572,98811 237447,2594 253020,2475
450 20022,41382 305289,3365 325311,7486
300 31145,97621 474894,5188 506040,4905
PERPINDAHAN PANAS PADA RISER CROWN
suhu cetak-anRancangan
dengan:
q vertikal
(Watt)
q horizontal
(Watt)
q tiap riser
(Watt)
q total (Watt)
510˚C
4 riser 1104,442 14988,869 16093,312 64373,247
5 riser 1243,52 14000,684 15244,205 76221,023
6 riser 1498,886 12663,728 14162,614 84975,683
7 riser 1763,395 11687,168 13450,564 94153,945
450˚C
4 riser 1419,997 19271,404 20691,401 82765,604
5 riser 1598,812 18000,88 19599,692 97998,458
6 riser 1927,139 16281,936 18209,075 109254,45
7 riser 2267,223 15026,359 17293,582 121055,07
300˚C
4 riser 2208,885 29977,739 32186,624 128746,50
5 riser 2487,04 28001,369 30488,409 152442,05
6 riser 2997,772 25327,456 28325,228 169951,37
7 riser 3526,791 23374,336 26901,127 188307,89
PERPINDAHAN PANAS PADA RISER CROWN
Suhu Cetakan Rancangan dengan q vertikal (Watt)q horizontal
(Watt)
q total (Watt)
510˚C
4 Riser Crown 18440,86900 241468,5225 259909,3915
5 Riser Crown 17110,46459 243791,7538 260902,4184
6 Riser Crown 16643,12781 244852,4624 261495,5902
7 Riser Crown 21586.36216 240953,0924 262539,4545
450˚C
4 Riser Crown 23767,92435 309796,833 333564,7574
5 Riser Crown 23709,68871 310459,5289 334169,2176
6 Riser Crown 21999,16876 313446,7977 335445,9665
7 Riser Crown 21398,30719 314810,3088 336208,6160
300˚C
4 Riser Crown 29221,82982 481906,1847 511128,0146
5 Riser Crown 36881,73799 482937,0450 519818,7830
6 Riser Crown 34220,92919 487583,9706 521804,6387
7 Riser Crown 33286,25562 489704,9249 521991,1805
TABEL PERBANDINGAN PANAS PADA RISER
KESIMPULAN
Dengan volume riser yang konstan untuk seluruh rancangan, semakin
besar luas permukaan riser, maka perpindahan panas yang terjadi juga
semakin besar sehingga logam cair lebih cepat membeku.
Untuk jenis rancangan yang sama, semakin rendah suhu cetakan,
maka semakin berkurang pula shrinkage yang terjadi pada benda
kerja.
Temperatur ideal dari cetakan adalah sebesar 300˚C.
Bentuk optimum dari keseluruhan jenis riser adalah bentuk riser pada
rancangan dengan 7 riser crown.
Dengan semakin banyaknya jumlah riser, maka kemungkinan
shrinkage yang terjadi juga semakin berkurang, ini dikarenakan
rancangan dengan riser yang banyak hampir menyerupai riser ring.
MOHON KRITIK DAN SARAN
KURVA CAINE
Fungsi memprediksikan terjadinya cacat pada coran,
dengan menghitung: freezing ratio (FR) dan volume
ratio (VR)
FR = (Luas perm. benda cor/vol.benda cor)
(luas perm. riser/vol. riser)
VR = Vol.riser
Vol.benda cor
Jika hasil plot berada dibawah kurva caine shrinkage
KURVA CAINE (LANJUTAN)
RUMUSAN KURVA CAINE:
X= L /(Y- B) + C
Y= Volume Ratio
B= Kontraksi relatif pada saat freezing
L, C= konstan, tergantung pada logam casting yang dipakai
Nilai L, B, dan C dapat dilihat pada tabel dibawah ini:
Cast Metal L C B
Aluminium 0.1 1.08 0.06
Grey Cast iron 0.33 1 0.03
Steel 0.12 0 0.05
KURVA CAINE (LANJUTAN)
KURVA CAINE (LANJUTAN)
Hasil Perhitungan untuk kurva caine pada Velg MS 366 :
Riser AFS
Riser Crown
Jumlah riser Luas total
benda cor/ vol.
total benda cor
Luas total riser/
volume total
riser
freezing ratio
(X)volume ratio (Y)
4 0.14523928 0.078301482 1.85487273 0.21768935
5 0.14523928 0.080606796 1.80182432 0.23933146
6 0.14523928 0.085111372 1.70646156 0.24023044
7 0.14523928 0.089764897 1.61799645 0.23994409
Jumlah riser Luas total
benda cor/ vol.
total benda cor
Luas total riser/
volume total
riser
freezing ratio
(X)volume ratio (Y)
4 0,146432281 0,095761388 1,529136987 0,189948965
5 0,146817353 0,097683767 1,502986188 0,18962044
6 0,146926153 0,098389014 1,493318679 0,190036451
7 0,147367183 0,100492126 1,466455019 0,189321113
FLOWCHART CAE ADSTEFAN
ANALISA DATA
Pola Pengisian Logam Cair
Berdasarkan hasil simulasi pengisian (mold filling)
dapat dilihat bahwa mula-mula logam cair memenuhi
saluran turun yang berbentuk straight mengalir
melalui runner, logam cair mengisi rongga cetak
sedikit demi sedikit mengisi riser hingga penuh.
Waktu pengisian (pouring time) hasil simulasi5.899-
17.2 sekon., waktu tuang minimum standar AFS
9.6436 sekon. Terdapat selisih yang besar antara
waktu tuang perhitungan standar AFS dan waktu tuang
hasil simulasi Perubahan bentuk riser
menyebabkan terjadinya perbedaan waktu tuang
waktu tuang.
ANALISA DATA (LANJUTAN)
Pola Pembekuan Logam Cair
Bagian yang lebih dahulu membeku bagian benda kerja yang
tipissprue, daerah sekitar ingatepola bintangbagian atas
saluran turunbagian samping benda kerja mulai membeku
terus naik keatas riser atas bagian samping membeku.
Saat riser sudah membeku sepenuhnyabenda kerja yang
terletak dibawah riser tengah belum membeku seluruhnya
terjadi cacat shrinkage pada hampir seluruh rancangan baik riser
ring, riser AFS maupun riser crown hasil modifikasi.
Pada simulasi pembekuan ini terdapat perbedaan waktu
pembekuan antara rancangan asli, rancangan standar AFS dan
rancangan modifikasi geometriwaktu pembekuan rancangan-
rancangan ini membentuk pola yang tidak teratur dihasilkan
proses simulasi secara otomatis.
ANALISA DATA (LANJUTAN)
Perpindahan panas
Jenis rancangan yang sama perbedaan pemakaian suhu
cetakanperbedaan besarnya perpindahan panassuhu cetakan
semakin rendahperpindahan panas semakin besarpanas lebih
cepat berpindah dari logam cair menuju cetakanlogam cair
akan semakin cepat membeku.
penggunaan cetakan yang bersuhu sama, yaitu 450˚C bentuk
riser berbedasemakin besar luas permukaan riserperpindahan
panas semakin besar panas yang berada dalam logam cair
cepat berpindah menuju cetakanlogam cair semakin cepat
membeku.
Perpindahan panassemakin besarbeda temperatur antara 2
permukaan yang berlainan dan luas permukaan semakin besar
tidak menjamin coranterbebas dari cacat,terjadi retak
ataupun porositas.
SIMULASI PENGISIAN LOGAM CAIR PADA
RANCANGAN AFS 4 RISER
SIMULASI PEMBEKUAN LOGAM CAIR PADA
RANCANGAN AFS 4 RISER SUHU 510˚C
SIMULASI PEMBEKUAN LOGAM CAIR PADA
RANCANGAN AFS 4 RISER SUHU 450˚C
SIMULASI PENGISIAN LOGAM CAIR PADA
RANCANGAN AFS 5 RISER
SIMULASI PEMBEKUAN LOGAM CAIR PADA
RANCANGAN AFS 5 RISER SUHU 510˚C
SIMULASI PEMBEKUAN LOGAM CAIR PADA
RANCANGAN AFS 5 RISER SUHU 450˚C
SIMULASI PEMBEKUAN LOGAM CAIR PADA
RANCANGAN AFS 5 RISER SUHU 300˚C
SIMULASI PENGISIAN LOGAM CAIR PADA
RANCANGAN AFS 6 RISER
SIMULASI PEMBEKUAN LOGAM CAIR PADA
RANCANGAN AFS 6 RISER SUHU 510˚C
SIMULASI PEMBEKUAN LOGAM CAIR PADA
RANCANGAN AFS 6 RISER SUHU 450˚C
SIMULASI PENGISIAN LOGAM CAIR PADA
RANCANGAN AFS 7 RISER
SIMULASI PEMBEKUAN LOGAM CAIR PADA
RANCANGAN AFS 7 RISER SUHU 510˚C
SIMULASI PEMBEKUAN LOGAM CAIR PADA
RANCANGAN AFS 7 RISER SUHU 450˚C
SIMULASI PENGISIAN LOGAM CAIR PADA
RANCANGAN CROWN 4 RISER
SIMULASI PEMBEKUAN LOGAM CAIR PADA
RANCANGAN CROWN 4 RISER SUHU 450˚C
SIMULASI PENGISIAN LOGAM CAIR PADA
RANCANGAN CROWN 5 RISER
SIMULASI PEMBEKUAN LOGAM CAIR PADA
RANCANGAN CROWN 5 RISER SUHU 450˚C
SIMULASI PEMBEKUAN LOGAM CAIR PADA
RANCANGAN CROWN 5 RISER SUHU 300˚C
SIMULASI PENGISIAN LOGAM CAIR PADA
RANCANGAN CROWN 6 RISER
SIMULASI PEMBEKUAN LOGAM CAIR PADA
RANCANGAN CROWN 6 RISER SUHU 450˚C
SIMULASI PENGISIAN LOGAM CAIR PADA
RANCANGAN CROWN 7 RISER
SIMULASI PEMBEKUAN LOGAM CAIR PADA
RANCANGAN CROWN 7 RISER SUHU 450˚C
Top Related