Materi Kuliah ke 7

PROSES SOLIDIFIKASI DAN PROSES MENGUBAH BENTUK

Proses Solidifikasi (Metal Casting Process)

I Materials I...+ ~

Continuous Casting of 2Casting Descrete Part

Powder Forming Shaping 3Metallurgy

MachiningGrinding 4Finishing

WeldingJoinning 5

~ Fastenning

1

Surface Treatment 6MicroelectronicFabrication

InspectionAutomated Testing 7Inspection Quality Asurance

AutomationComputer Integreted Manufacturing System 0

Competitive Aspect of Manufacturni

Pada proses casting selalu terjadi penyusutan pada saat cairan logam menjadi

padat seperti diperlihatkan pada tabel dibawah ini

Table Machining Allowance for Various Metals

SrinkageMachining Allowance

Material For DimensionAllowance

0-30 cm 30 -60 cm

Cast. Iron 1/96 2,5mm 4,Omm

Cast. Steel1/48 3,Omm 4,5mm

(Low carbon)

Allumunium 3/192 1,5mm 3,Omm

Bronze 3/192 1,5mm 3,Omm

Brass 1/48 1,5mm 3,Omm

Types of Gatting , Pouring (Gatting Design)

a.Simple Vertical Gatting

Atmrhere

..........................................1····· .

......-2....... Sprue:::::::::::::::::~

:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::3:::::::Mold:::::::::::::::::::::::

8

b.Bottom Gatting

atmosphere

····:·:·:·::··::·::··::..:··:·:·..:··~~?::cf":··::::·:::·:::::::::::':::'.':::::'::"::':: ::: .. ::::::"::?~:i:~~$.basin

:::::·:·:·b:ld::::::: ............::::::::::::::h;::.:::::::::::::. :::::h;:::::::. """'" .,. ,

................. :..:..::::::.:::.:::.:: : ::::::::: ·:::::::::··:::":"4",,',,'

.. .... . . .... " , '" ". ....... ....... .:~:::::.i.:': :' '0" __ •••• • •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••

Bernoulli Equation

a. PI= P2

Kecepatan pada titik 1v = 01

Frictional losses = 02

Vg. hi = _3_2

V3 = ~2.g.hlWaktu (time) untuk mengisi mold

Vtf= -- ==> V: VolumeAg.v3

A g: Cross sectional area gauge2

b. g. hi = P3 + 2Lp 2

p : density of liquid metal

P3 : gauge pressure

h t : diasumsikan konstan

P3 = g . hp

9

----------------_._-------

v g= V3= ~2.g.(.ht -h)

Amd.h=Agvgd.t

_1 __ d.h = _Ag -d.t c:=:::::>V2.g ~ht - h Am

h A If

~1_ f- d.h = .». JdJV2.g 0 ~ht -h Am 0

t = Am _1_ 2 ( r;; -~h - h )f A '2= V rei I m

g '\jz.g

Am: Cross sectional area

A g : Cross sectional gauge

t: 0

h:Ot = t f (time filling)

h=h m

Contoh:

Dua ga~ing untuk mold ukuran 50 x 25 x15 cm

a.Top gatting

15

50

}--...;-15

10

em3

V3= ~2.(9,81).lS = 171,6 -det

Volume mold V = 50 x 25 x15 cm = 18750 crn '

Cross sectional Ag= 5 crn '

SOx25x15 = 21,86 det5x171,6

b.Bottom Gatting

1 12

50

Am= 50 x 25 = 1250 crn '

A = 5 cm 'g

t = Am _1_ 2 ( 'h-~h -h )f A '2= "nl

t mg "",.g

t = 50xz25 ~ (M - .J15-15 )f 5 2.9,81

11

Proses Mengubah Bentuk (Deformation Process)

1. Hot working metal

Contoh:

a.Rolling

II

elongation grain

original coorse

grain structure roll

Q 1= Jumlah metal yang masuk kedalam roll

Q 2 = Jumlah metal yang keluar dari roll

Al = luas penampang metal yang masuk kedalam roll

A 2 = luas penampang metal yang keluar dari roll

VI = Kecepatan metal masuk roll

v 2 = Kecepatan metal keluar dari roll

b.Forging

Forging adalah proses pembentukan metal yang tertua atau yang biasa

disebut tempa menu rut cara pembebanan forging dibagi :

-Hammer or Smith forging

-Drop forging ( utk dies)

-Upset forging

-Roll forging

Berdasarkan cara kerjanya forging dibagi :

Impact forging

12

13

Dimana impact forging dipengaruhi oleh kecepatan pembebanan

yang tinggi dengan periode pembebanan pendek akibatnya kerja

mekanik terkonsentrasi di lapisan permukaan benda kerja sehingga

strukturnya tidak merata sifat-sifatnya tidak merata, impact forging

terbatas pemakaiannya untuk benda kerja yang kecil.

Press forging

Kecepatan pembebanan yang rendah dan struktur benda kerja

menjadi lebih merata dan sumber tenaga biasanya hidraulik atau

mekanik

Forging Advantage

1.Directional Strenght

-Kekuatan mekanik dapat dikontrol dari aliran serat (fibre flow)

-Keuletan, fatique

-Remove defects

2.Structural Integrity

-Struktural produk lebih merata

-Internal defects tidak ada

-Reduce inspection requerement

3.Uniformity

-Komposisi dan struktur mikro homogen

-variasi permesinan berkurang

-Produksi jadi cepat

-biaya rendah

4.Compatibility

-Mudah disesuaikan untuk proses lanjut, seperti perlakuan panas

permukaan, pengelasan dan permesinan.

Economic Advantage

1.Permintaan variasi produk cepat

2.Jumlah produk gagal (reject) rendah

3.Setting permesinan dan effisiensi pemotongan optimal

4.Menghemat berat produk

c.Extrusion

hammer

F

Material

2.Cold Working

Variabel Metal Forming

1.Starting material:

-Jenis logam

-Properties

-Condisi logam

-Case

2.Starting geometry :

-Ukuran

-Model (shaper)

-Ekonomis

3.Toll or die geometrik :

-Diameter roll

-Wire drawing

-Extrusion

-Forging

-etc

4. Lubrication

-Coolant

14

-Thermal barries

-Corrosion inhibitor

5.Starting temperatur

-Untuk menjaga kegagalan dalam operasi

6.Speed of operation:

-Deformasi

7.Amount of deformation

Klasifikasi Pembentukan Logam (Metal Forming) Berdasarkan Temperatur

Kerja:

1.Pengerjaan panas (hot working)

-Temperatur kerja pada temperatur rekristalisasi

-Keuntungan : cacat logam berkurang, perbaikan mikro struktur, gaya

deformasi rendah

-Kerugian : toleransi ukuran buruk, mudah bereaksi dengan

lingkungan luar, kondisi permukaan prod uk buruk.

2.Pengerjaan dingin (cold working)

-Temperatur kerja pada temperatur rekristalisasi

-Keuntungan : Permukaan produk baik, toleransi ukuran baik, sifat

mekanik baik, kontaminasi dengan lingkungan kecil,

-Kerugian : gaya deformasi besar, peralatan Jebih komplek, keliatan

produk akhir buruk.

15