perancangan sistem saluran

8/18/2019 Perancangan Sistem Saluran

1/46

PERANCANGAN SISTEM SALURAN(DESIGN OF GATING SYSTEM)

1. FUNGSI GATING SYSTEM2. SENSITIVITAS LOGAM (SENSITIVITY OF METAL)3. COMPONENT OF GATING SYSTEM4. PRESSURIZED AND NON PRESSURIZED SYSTEMS5. AFS HORIZONTAL GATING SYSTEM6. SPRUE AND CHOOKE DESIGN7. POURING BASIN DESIGN8. PERANCANGAN SPRUE BASE(SPRUE BASE DESIGN)9. PERANCANGAN PENGALIR DAN SALURAN MASUK (RUNNER

AND GATE DESIGN)10.PERANCANGAN PENGALIR TAMBAHAN (RUNNER

EXTENSION DESIGN)11.SISTEM SALURAN VERTIKAL (VERTICAL GATING SYSTEM)

1


2/46

1. FUNGSI SISTEM SALURAN ( GATING SYSTEM )

Mengurangi turbulensi logam cair yang melalui sistem

saluran dan masuk ke rongga cetakan

Akibat turbulensi udara dan gas masuk logam cair cacat coran

Mengurangi kecepatan aliran logam dalam sistem salurandan rongga cetakan meminimumkan erosi cetakandan inti serta turbulensi

2


3/46

Fungsi GATING SYSTEM (lanjutan)

Cetakan dapat diisi cepat mencegah pembekuansebelum waktunya dan mencegah cacat coran

Membantu dalam mengembangkan perbedaan panasyang baik penambah (riser) dapat mengisipembekuan coran

3


4/46

2. SENSITIVITAS LOGAM (SENSITIVITY OF METAL)

Sensitivitas logam menentukan terbentuknya ampas(dross ) atau terak ( slag ) dalam penuangan logam cair

Perancangan gating system mereduksi turbulensi danaspirasi ditentukan oleh sensitivitas

Perbedaan yang besar antara berat jenis (density )logam cair dan oksida logam terak atau ampas akanmengapung dan dapat ditangkap dengan mudah dipermukaan gating system

4


5/46

SENSITIVITAS LOGAM (lanjutan)

Paduan Al sangat mudah bereaksi dengan oksigen membentuk oksida padat Al 2O 3 stabil

Aliran halus

(smooth)

Aliran

turbulen

Oksida terbentuk dan

tinggal di permukaanaliran

Oksida menumbuk/mengaduk ke dalam aliranlogam cair dan dapatmembawa gas + gelembungudara

5


6/46

Density Al dan oksida Al adalah sama oksida Al tidakmudah mengapung keluar dari logam cair terjeratdalam pembekuan logam

Dalam hal yang sama untuk paduan logam lain : Mgalloys, Silikon, Perunggu (Bronze), Al -Bronze, Mn – Al

Paduan ringan sensitif terhadap pembentukanampas/terak gating system harus dirancang dengan

perhatian penuh menghilangkan turbulensi danpenghisapan udara

SENSITIVITAS LOGAM (lanjutan)

6


7/46


8/46

3. COMPONENT OF GATING SYSTEM

NAMA KETERANGANPouring basin Bagian mulut penuangan yang diperluasSprue Saluran vertikal masuknya logam cair

dalam gating system

Sprue base orwell Perluasan yang berbentuk silinder atausegi empat pada dasar saluranRunner Saluran horisontal dimana logam cair

mengalir

Gate Saluran pendek yang menghubungkanrunner dengan mould cavityRunnerextension

Bagian runner yang diperpanjang

( Lihat gambar 3.1 ) 8

http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_3/(7)PERANCANGAN%20SISTEM%20SALURAN(print).ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_3/(7)PERANCANGAN%20SISTEM%20SALURAN(print).ppt


9/46

Gambar 3-1. Komponen dari AFS horizontal Gating System

GAMBAR KOMPONENDARI SISTEM SALURAN (GATING SYSTEM)

a. Cawang tuang( pouring basin )

b. Saluran turun(sprue )

c. Saringan ( spruebasin )

d. Pengalir ( dragrunner )

e. Saluran masuk

(cope ingate)f. Pengalir tambahan(runner extension)

9


10/46

4. PRESSURIZED AND NON PRESSURIZEDSYSTEMS

PRESSURIZED SYSTEM

Choke ditempatkan pada atau dekat saluranmasuk ( ingate ) pengecoran memisahkan terak,ampas, pasir dari logam pada waktu masukrongga cetakan

Dimensi gat ing ra t io (Sprue : Runner, Ingate) S : R : G = 4 : 4 :1 dan 2 : 3 : 1

10


11/46

NON PRESSURIZED SYSTEM

Choke ditempatkan pada atau dekat dasar s p r u e (sprue base ) dalam hal ini membentuk dengan cepatkecepatan aliran, dan mengikuti tapered sprue untukmengisi secara cepat meminimumkan aspirasi danturbulensi

Gating ratio S : R : G = 1 : 2 : 4 dan 1 : 4 : 4

Penerapan Hukum Kontinyuitas menunjukkan bahwa :kecepatan aliran menjadi berkurang cukup besar dalamrunner dan ingate meminimumkan turbulensi danerosi cetakan

Pengurangan kecepatan efektif di dalam memisahkannon metallic yang tercampur dan melekat pada puncakpermukaan runner 11


12/46

5. AFS HORIZONTAL GATING SYSTEM

System optimum :System adalah Non Press ur ized gating ratio = 1 : 4 : 4

Menggunakan tapered , small down sprue dengan bottomsprue area berfungsi sebagai c h o k e

Menggunakan pour ing bas in

Sprue base/well digunakan untuk mengabsorb energikinetik dari aliran jatuh ( falling stream )

Runner ditempatkan dalam drag dan gate dalam copeRunner extension digunakan untuk menjerat kotoran,aliran logam cair yang terganggu ( disturbed metal flow )

12


13/46

PENEMPATAN DAERAH CHOOKE

A. Tapered sprue

B. Straight sprue with choke

Gambar 5.1. Penempatan daerah choke

13


14/46

6. SPRUE AND CHOOKE DESIGN

Menggunakan t apered spru e dengan penurunanpenampang yang kecil ( small area down ) mengeliminasi aspirasi udara dan gas di dalam cetakan

Luas area minimum pada puncak sprue dapat dihitungdengan rumus ( gambar 6.1 ) :

bhAA 1

BT

14



15/46

6.1. PERHITUNGAN PENAMPANG SPRUE

Gambar 6.1. Ukuran untuk kalkulasi penampang sprue

AT = penampang sprue atas AB = penampang sprue bawahh1 = panjang sprueb = kedalaman logam cair dalam cawan

b

hAA 1

BT

Dalam praktek diharapkan

menggunakan luasan atas sedikitlebih besar dari hasil perhitungan untuk menjamin tekanan positif padadinding sprue

15


16/46

Luas daerah bagian sprue bawah berfungsi sebagaichoke luas penampang sprue bawah harus palingkecil

Pada waktu logam cair mengalir turun di dalam spruecenderung membentuk pusaran akan cenderungmenarik udara ke dalam aliran logam cair hal iniharus dihindari.

Gerakan pusaran dapat dihindari dengan merancangsprue berbentuk persegi diutamakan bentuk segiempat .

PERHITUNGAN PENAMPANG SPRUE (Lanjutan)

16

http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_3/(7)PERANCANGAN%20SISTEM%20SALURAN(print).ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_3/(7)PERANCANGAN%20SISTEM%20SALURAN(print).ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_3/(7)PERANCANGAN%20SISTEM%20SALURAN(print).ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_3/(7)PERANCANGAN%20SISTEM%20SALURAN(print).ppt


17/46

PERHITUNGAN PENAMPANG SPRUE (Lanjutan)

Bila tidak memungkinkan dilakukan denganmenggunakan t apered spru e dapat menggunakansprue lurus (straight sprue )

Pada contoh-contoh tersebut c h o k e ditempatkan tertutup

mungkin pada sprue bawah dua metode penempatanditunjukkan pada gambar 6.2 .

Runner chok e menyebabkan penambahankecepatan di dalam runner, sehingga menambah

turbulensi dan juga erosi. Penambahan kecepatan didalam runner juga mengurangi kesempatan non logam(non metallic ) untuk berpisah dari aliran logam cair.

17



18/46

CHOKE CORE RUNNER CHOKE

Gambar 6.2.

Metode alternatif penempatan daerahchooke

METODE ALTERNATIFPENEMPATAN DAERAH CHOOKE

18


19/46

7. POURING BASIN DESIGN

Pouring basin bentuk segi empat direkomendasi untukmenyediakan jalan masuk yang layak bagi logam cair kedalam mulut sprue (desain pouring basin digambarkanpada gambar 7.1 )

Karena pemakaian basin mengikuti penuangan tidaklangsung energi kinetik dari aliran jatuh berkurang.

Penuangan tidak langsung juga mencegah secara

langsung aliran awal ke dalam sprue yang dapatmenimbulkan aspirasi dan turbulensi.

19



20/46

FLAT BOTTOM

RECTANGULARPLAN VIEW

Gambar 7.1. Perancangan pouring basin yang baik

GENEROUS FILLET

20


21/46

Bentuk ideal pouring basin adalah segi empat denganbagian bawah datar meminimumkan gerakan olakan(swirling ) dan pusaran ( vortex )

Kedalaman basin harus cukup untuk dapat mencegahterjadinya pusaran pada aliran logam cairBasin harus cukup luas untuk mencapai target bagicrew penuangan

Saluran masuk pada mulut sprue harus berbentuk bulat meminimumkan “ friction loss ” dan menjadikan aliran

“stream line”

POURING BASIN DESIGN (Lanjutan)

21


22/46


23/46

CHOKE CORE & STRAINER CORE

CHOKE CORE Area = 1 in 2Diameter = 1.126 inSA/V = 3.53

STRAINER CORE Area = 1 in 2Diameter = 0.504 in (each hole)SA/V = 7.95

Gambar 2.5. Choke dan Strainer Core

23


24/46

8. PERANCANGAN SPRUE BASE(SPRUE BASE DESIGN)

Saringan (Sprue basin/base) , merupakan perluasan yangberbentuk silinder atau segi empat pada dasar saluran penyaring logam cair

Base ini banyak menyerap energi kinetik dari aliran jatuh dan memberikan aliran turbulen minimum

Sprue base dapat berbentuk lingkaran atau segiempat yang penting pada dasar bawah harus datar


25/46

PERANCANGAN SPRUE BASE (SPRUE BASE DESIGN)

Bila pada dasar bawah sprue base berbentukhemispherical aliran menjadi turbulen secaraekstrim ( gambar 8.1 )

Bila sprue base berbentuk lingkaran luas dasarharus 5 kali luas sprue bottom , kedalaman harus 2kali kedalaman runner . Pojok sprue base harusbulat.

25



26/46

TURBULENC

E

Gambar 8.1. Perancangan sprue base

Gambar Sprue Base

26

Runner dangkal(besi cor, non besi)Sprue base yang tidak baik

Runner dalam(baja cor)


27/46

9. PERANCANGAN PENGALIR DAN SALURAN MASUK(RUNNER AND GATE DESIGN)

Saluran masuk (Ingate), merupakan saluran masukke rongga cetakan dari saluran turun.

Saluran masuk suatu cetakan dapat lebih dari satu,tergantung dengan ukuran rongga cetakan yang akandiisi oleh logam cair.


28/46


29/46

Bentuk penampang runner yang ideal adalah segi empatatau mendekati trapezoidal (segi empat sembarang) meminimumkan turbulensi dan goyangan ( rocking )

Penuangan logam pada temperatur tinggi (misal : baja) yang terbaik dituang dalam runner dengan perbandinganpermukaan terhadap volume (SA/V) rendah meminimumkan kehilangan panas ( heat loss ), lihatgambar 9.1

Grey cast iron dan logam non ferrous dapat dituangdengan runner dangkal lebar (wide shallow runner )dengan memberi permukaan kup tambahan untukmenjerat ampas

PERANCANGAN PENGALIR DAN SALURAN MASUK (Lanjutan)(RUNNER AND GATE DESIGN)

29



30/46

Gambar Penampang runner

WIDE SHALLOWRUNNER Area = 1 in 2

SA/V = 5.0

SQUARE RUNNER Area = 1 in 2SA/V = 4.0

Gambar 9.1.Hubungan antara daerah permukaan terhadap volume(SA/V) untuk dua jenis runner

30


31/46

Runner dengan perbandingan daerah permukaan terhadapvolume (SA/V) tinggi menunjukkan friction loss tinggi

Jumlah ingate yang digunakan tergantung pada bentukdan ukuran dari pengecoran yang dituang. Hal ini dibutuhkaningate berlipat ( multiple ingates ), pengecoran bersusun,panjang aliran logam cair yang uniform dan sama.

Kadang-kadang juga memerlukan r iser mengembangkangradient thermal yang baik

Luas ingate total sama dengan luas runner total dengangating ratio 1 : 4 : 4

PERANCANGAN PENGALIR DAN SALURAN MASUK (Lanjutan)(RUNNER AND GATE DESIGN)

31


32/46

Gambar 2.9. Aliran dari straight, steppedand tapered runner

NON UNIFORM FLOW

UNIFORM FLOW

32


33/46

Gambar 2.10. Jenis ingates

STRAIGHT

STREAMLINED

MODIFIED

STRAIGHT 33


34/46

10. PERANCANGAN PERPANJANGAN PENGALIR(RUNNER EXTENSION DESIGN)

Perpanjangan Pengalir (Runner extension), bagianrunner yang diperpanjang kotoran / terak mengendapsebelum masuk ke rongga cetakan


35/46

Logam pertama melalui sistem saluran seringkalirusak karena turbulensi dan aspirasi udara ataugas.

Juga logam ini dapat mengambil butir pasir yanglepas

Runner extension digunakan untuk memerangkap(menjebak) logam tersebut dan mencegahnyamasuk ke dalam rongga cetakan (mould cavity)

Runner extension harus cukup panjang untukmencegah aliran balik masuk ke dalam ingateterakhir.

35


36/46

36

Gambar 2.11. Perancangan Step Gate yang menggambarkan polaaliran tidak baik

Step Gating

Bottom Gating

SISTEM SALURAN VERTIKAL (VERTICAL GATING SYSTEM)


37/46

Gambar 2.12. Perancangan Step Gate yang menggambarkan polaaliran baik

37


38/46

Gambar 2.13. Perancangan Bottom Gate yang menggambarkanpola aliran baik

Sering digunakan untukpengecoran baja meminimumkan erosipada cetakan dan inti

38


39/46

Gambar 2.14. Web gate with vertical riser

TAPEREDSPRUE

RISERWEB

MOULD CAVITY

VENT

ENLARGEMENT RUNNEREXTENSION

Hasil eksperimen :

Web 11/32 indihubungkan dgnplat tebal 3/8 in,lebar 6 in dantinggi 12 in menghasilkan coranyg halus dan tanpacacat

GATE

39


40/46

Penambah (Raiser)

Penambah (Raiser) merupakan cadangan logam cair berguna dalam mengisi kembali rongga cetakan bilaterjadi penyusutan akibat pembekuan (solidification)logam cair.

Penambah terbuka


41/46

Penambah tertutup


42/46

PENAMBAH UNTUK BESI COR

Kekuatan Tarik(kgf/mm2)

Penyusutan (%)

35 5

30 325 220 0 - 1

Penyusutan besi cor dalam pembekuan lebih kecil dibanding baja cor dan paduan bukan besi

Tabel 2 : Koefisien penyusutan besi cor

42


43/46

PERBANDINGAN EFEKTIF DARI PENAMBAH

Macam

Penambah

Besi Kelabu (%) Besi Cor Liat

(%)Penambah Atas 30 -35 20 – 25PenambahSamping

35 – 40 25 - 30

Tabel 3. Perbandingan efektif penambah

43


44/46

CIL (Chill)

44

Cil (Chill) benda (terutama logam) yang diletakkan dibagian cetakan untuk mendinginkan coran secara cepat.

Bahan Cil :

Besi cor liat besi corCoran baja coran bajaCoran bukan besi besi cor

Cil dibagi menjadi 3 macam :

Cil luar Cil dalam Cetakan logam


45/46

CIL (lanjutan)

45

Cil luar dipasang di bagian coran yang sangat tebalatau yang tidak dapat diisi logam cair dari penambah

mendinginkan coran dari luar (gambar 21)

Cil dalam dipasang pada pertemuan bos kecil yang jauh dari penambah yang akan dikelilingi oleh logam

mencegah penyusutan di dalam coran (gambar 22)

Cetakan logam (umumnya dipakai untuk coran bukanbesi ) mendinginkan dan membekukan seluruhbagian luar coran secara cepat (gambar23)


46/46

Macam Cil

Gambar 21. Cil luar

Gambar 22. Cil dalam

Gambar 23. Cetakan logam

Cil

Cil

Cetakan logam

Cil

perancangan sistem saluran

Documents