Fransiskus Purba : Pengecoran Logam Perancangan Poros Turbin Air Yang Dapat Meneruskan Daya 710 Kw Pada Putaran 330 Rpm Dan Perencanaan Pengecoran Serta Simulasinya, 2009.
USU Repository © 2009
4.2 Persiapan cetakan
Setelah ukuran pola ditentukan, kemudian dibuat perencanaan cetakan. Cetakan yang direncanakan adalah cetakan kup dan drag. Ukuran –ukuran
cetakan disesuaikan dengan ukuran dan bentuk cawan tuang, saluran turun, pengalir dan ketebalan pasir. Langakah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan
cetakan adalah : 1. Pengolahan pasir cetak
Sebelum pasir digunakan, pertama kali dilakukan pengayakan terhadap pasir yang akan digunakan untuk mendapatkan pasir yang bersih . Pasir yang akan
digunakan dimasukkan kedalam mesin pengaduk mixer dan dilakukan pengadukan beberapa saat. Kemudian dilakukan penambahan water glass sebagi
bahan pengikat, dimana komposisi yang diizinkan 3 – 6 dari pasir yang akan digunakan, dalam hal ini diambil 5
2. Pembuatan cetakan kup dan drag Pembuatan cetakan dilakukan dengan menggunakan rangka cetak yang
terbuat dari kayu dan berbentuk bujur sangkar. Rangka cetakan ini terdiri dari kup dab drag. Pembuatan cetakan ini dilakukan dengan urutan sebagai berikut :
a. Pertama-tama pola diletakkan pada rangka drag
b. Pola ditaburi dengan powder tambahan pemisah, dalam hal ini
menggunkan tepung kanji, yang bertujuan untuk mempermudah pengangkatan pola.
c. Rangka drag yang telah berisi pola ditaburi dengan pasir cetak dan
dikeraskan dengan menggunakan gas CO
2
dengan tekanan 1,5 – 2 kgcm
2
.
Fransiskus Purba : Pengecoran Logam Perancangan Poros Turbin Air Yang Dapat Meneruskan Daya 710 Kw Pada Putaran 330 Rpm Dan Perencanaan Pengecoran Serta Simulasinya, 2009.
USU Repository © 2009
d. Kemudian pola diangkat dan diletakkan pada rangka kup. Didalam kup
ini diletakkan saluran turun, penambah dan cawan tuang. Pengerasan cetakan kup ini dilakukan seperti pengerasan pada drag. Kemudian
diangkat. e.
Kemudian cetakan kup dan drag disatukan.
4.3. Sistem saluran
Logam cair yang dituang kedalam cetakan harus direncanakan melalui jarak yang sesingkat mungkin. Sistem saluran adalah saluran untuk menyalurkan
logam cair dari saluran tuang masuk kerongga cetakan.
4.3.1. Saluran turun
Sebelum membuat saluran tuang perlu terlebih dahulu diketahui berat coran yang akan dikerjakan, karena ukuran sistem saluran ini disesuaikan dengan
berat coran. Berat coran = Berat poros tingkat I + Berat poros tingkat II + Berat poros
tingkat III. =
γ π
γ π
γ π
x p
l x
p d
x x
x p
l x
p d
x x
p l
x p
d x
3 2
3 2
2 2
1 2
1
4 4
4 +
Dimana : γ adalah berat jenis metal coran
= 81
, 9
7800 81
, 9
10 8
, 7
3 2
3 6
x m
kg s
m x
mm kg
x g
x =
=
−
ρ = 76518 N
d
1
p = adalah diameter pola tingkat I d
2
p = adalah diameter pola tingkat II d
3
p = adalah diameter pola tingkat III
Fransiskus Purba : Pengecoran Logam Perancangan Poros Turbin Air Yang Dapat Meneruskan Daya 710 Kw Pada Putaran 330 Rpm Dan Perencanaan Pengecoran Serta Simulasinya, 2009.
USU Repository © 2009
l
1
p = adalah panjang pola tingkat I l
2
p = adalah panjang pola tingkat II l
3
p = adalah panjang pola tingkat III
Maka berat total coran adalah : W = Wp
1
+ Wp
2
+ Wp
3
W =
4 14
, 3
x 0,1594
2
x 0,7242 x 76518+
4 14
, 3
x 0,1797
2
x 0,4194 x 76518 +
4 14
, 3
x 0,1594
2
x 0,3684 x 76518
………7.41
= 2481,02 N = 252,9 kg
Berdasarkan berat coran dan disesuaikan dengan tabel maka diperoleh : a.
Diameter saluran turun adalah 40 mm b.
Tinggi saluran turun adalah 5 . d = 5 x 40 = 200 mm Ast = Luas saluran turun =
2
4 d
×
π
=
2
40 4
×
π
= 1256 mm Kecepatan rata-rata tuang dari logam
v = C
gh 2
…………4.71
Dimana : v = Kecepatan rata-rata tuang dari logam ms
g = kecepatan gravitasi bumi yaitu 9,81 ms
2
Fransiskus Purba : Pengecoran Logam Perancangan Poros Turbin Air Yang Dapat Meneruskan Daya 710 Kw Pada Putaran 330 Rpm Dan Perencanaan Pengecoran Serta Simulasinya, 2009.
USU Repository © 2009
C = koefisien aliran yaitu 0,9-1,0 untuk saluran sederhana h = tinggi saluran turun m
= 0,9
2 ,
81 ,
9 2
× ×
= 1,782 ms Volume penuangan persatuan waktu Q
Q = v x a Dimana :
Q = Volume penuangan per satuan waktu m
3
s v = Kecepatan rata-rata tuang dari logam ms
a = Luas irisan saluran turun m
2
Q = 1,782 x 1256 x 10
-6
Q = 2,238 x 10
-3
m
3
s •
Waktu penuangan T γ
Q W
T =
Dimana : W = Berat coran tuang N
T = Waktu penuangan s γ = Berat jenis coran Nm
3
W = m . g = 212,69 kg x 9,81 ms
2
= 2086,49 N γ = ρ . g = 7,8 . 10
3
kgm
3
x 9,81 ms
2
= 76518 Nm
3
76518 10
. 238
, 2
49 ,
2086
3
x T
−
= T = 12,18 s
T ≈ 12 s
Fransiskus Purba : Pengecoran Logam Perancangan Poros Turbin Air Yang Dapat Meneruskan Daya 710 Kw Pada Putaran 330 Rpm Dan Perencanaan Pengecoran Serta Simulasinya, 2009.
USU Repository © 2009
4.3.2. Cawan Tuang
Sebelum cairan logam mengalir masuk ke saluran turun, logam cair ini terlebih dahulu masuk ke cawan tuang. Cawan tuang biasanya berbentuk corong
atau cawan dengan saluran turun dibawahnya. Ukuran cawan tuang tergantung pada diameter saluran turun. Berdasarkan diameter saluran turun, maka ukuran
cawan tuang dapat diketahui yaitu : 1.
Panjang cawan tuang = 6d + 0,5d + 2d + 1,5d = 640 + 0,540 + 240 + 1,540
= 400 mm 2.
Lebar cawan tuang = 4 x d = 4 x 40
= 160 mm 3.
Kedalaman cawan tuang •
Yang terdalam = 5 x d = 5 x 40
= 200 mm
• Yang terdangkal = 4.5 x d
= 4,5 x 40 =180 mm
Untuk lebih jelasnya ukuran cawan tuang digambarkan sebagai berikut :
Fransiskus Purba : Pengecoran Logam Perancangan Poros Turbin Air Yang Dapat Meneruskan Daya 710 Kw Pada Putaran 330 Rpm Dan Perencanaan Pengecoran Serta Simulasinya, 2009.
USU Repository © 2009
Gambar 4.3. Cawan tuang dan ukurannya
4.3.3. Saluran Pengalir
Saluran pengalir menghubungkan saluran turun dengan saluran masuk. Ukuran saluran pengalir disesuaikan dengan ukuran saluran turun dengan
perbandingan : Luas saluran turun : luas pengalir 1 : 1.5 – 2 dipilih 1 : 1.5.
Dengan demikian luas pengalir adalah Ap = 5
, 1
40 4
14 ,
3 5
, 1
2
x A
st
=
………..7.13
= 837,758 mm
2
Bentuk pengalir yang direncanakan adalah berbentuk trapesium dengan perbandingan ukuran seperti gambar berikut :
Fransiskus Purba : Pengecoran Logam Perancangan Poros Turbin Air Yang Dapat Meneruskan Daya 710 Kw Pada Putaran 330 Rpm Dan Perencanaan Pengecoran Serta Simulasinya, 2009.
USU Repository © 2009
Gambar 4.4. Penampang Pengalir
Dari gambar dapat dihitung ukuran penampang pengalir yaitu :
[ ]
3 3
2 1
. −
+ +
= A
A A
A
p
[ ]
A A
A
p
2 2
1 .
=
2
A A
p
=
p
A A
=
837,758 =
A
94 ,
28 =
A mm
A ≈ 29 mm
4.3.4. Saluran Masuk
Saluran masuk adalah saluran dimana logam cair dari saluran turun dimasukkan kedalam rongga cetakan. Ukuran saluran masuk ditentukan
berdasarkan ukuran saluran turun. Perbandinganukuran antara saluran masuk dan saluran turun untuk baja cor adlah sebagai berikut :
Fransiskus Purba : Pengecoran Logam Perancangan Poros Turbin Air Yang Dapat Meneruskan Daya 710 Kw Pada Putaran 330 Rpm Dan Perencanaan Pengecoran Serta Simulasinya, 2009.
USU Repository © 2009
Luas saluran turun : luas saluran masuk adalah 1: 2 – 4, dipilih 1: 3 Luas saluran turun adalah:
A
st
=
4
π x d
st 2
………………. 7.25
=
4 14
, 3
x 40
2
= 1256,637 mm
2
. maka luas saluran masuk adalah:
A
smtotal
=
3 Ast
………………… 7.65
A
smtotal
=
3 637
, 1256
= 418,879 mm
2
. jumlah saluran masuk yang direncanakan adalah tiga 3 buah. Maka luas masing
– masing saluran masuk adalah: A
sm
=
3 879
, 418
= 139,63 mm
2
. Saluran pengalir yang direncanakanberbentuk bujur sangkar. Maka ukuran sisi
dari saluran masuk adalah: S
sm
=
63 ,
139
=11,816 mm.
4.3.5. Saluran Penambah
Untuk mengimbangi besarnya penyusutan yang terjadi selama pembekuan logam cair dalam rongga cetakan maka harus ada penambahan logam cair
kedalam rongga cetakan yang membeku lebih lambat dari coran. Banyaknya penambah tergantung pada tebal dan panjang coran.
Fransiskus Purba : Pengecoran Logam Perancangan Poros Turbin Air Yang Dapat Meneruskan Daya 710 Kw Pada Putaran 330 Rpm Dan Perencanaan Pengecoran Serta Simulasinya, 2009.
USU Repository © 2009
Tebal coran yang paling besar adalah 179,72 mm poros tingkat II, dengan menyesuaikan dengan grafik maka diperoleh jarak pengisian JP = 416,2
mm. Untuk poros tingkat I dan tingkat III dengan ketebalan 159,4 mm maka jarak pengisianJP adalah 416,2 mm. banyaknya penambah untuk masing – masing
tingkat poros dapat dihitung sebagai berikut : 1.
Poros tingkat I n =
= xJP
p l
2
1
1 87
, 2
, 416
2 2
, 724
= =
x buah
………7.76
2. Poros tingkat II
n = =
xJP p
l 2
1
1 503
, 2
, 416
2 4
, 419
= =
x buah
3. Poros tingkat III
Tidak diperlukan penambah karena panjang poros lebih kecil dari jarak pengisian. Sebelum menghitung perbandingan volume penambah dengan volume coran
maka harus terlebih dahulu dihitung faktor bentuk yaitu :
T L
P +
……7.82
Dimana : P = Panjang coran L = Lebar coran
T = Tebal coran, dimana penambah harus dipasang.
Untuk Poros tingkat I
T L
P +
= 54
, 5
4 ,
159 4
, 159
2 ,
724 =
+
Maka sesuai dengan kurva Pellini :
67 ,
= −
− coran
Volume Penambah
Volume
Fransiskus Purba : Pengecoran Logam Perancangan Poros Turbin Air Yang Dapat Meneruskan Daya 710 Kw Pada Putaran 330 Rpm Dan Perencanaan Pengecoran Serta Simulasinya, 2009.
USU Repository © 2009
Volume penambah Vp = 0,67 x Volume coran = 0,67x
p xl
p xd
1 2
1
4
π
= 0,67x
2 ,
724 4
, 159
4
2
x x
π
= 9682774,9 mm
3
= 96827,7 cm
3
Dengan menganggap diameter saluran adalah d maka tinggi saluran penambah adalah h =
2 ,
5 ,
1 ±
d . dipilih 1,7 d. Vp =
d x
xd 7
, 1
4
2
π
…………7.66
96827,7 = 1,3d
3
d =
3
3 ,
1 7
, 96827
= 42,07 cm = 420,7 mm
Tinggi saluran penambah h = 1,7.d = 1,7 x 420,7
= 715,19 mm. Untuk poros tingkat II
T L
P +
= 33
, 3
72 ,
179 72
, 179
4 ,
419 =
+
maka :
901 ,
= −
− coran
Volume penambah
Volume
Volume penambah Vp = 0,901 x p
xl p
xd
2 2
2
4 π
Fransiskus Purba : Pengecoran Logam Perancangan Poros Turbin Air Yang Dapat Meneruskan Daya 710 Kw Pada Putaran 330 Rpm Dan Perencanaan Pengecoran Serta Simulasinya, 2009.
USU Repository © 2009
= 9581083,8 mm
3
= 95810,83 cm
3
Volume penambah Vp =
d x
xd 7
, 1
4
2
π
= 1,3 d
3
= 95810,83 cm
3
d =
3 ,
1 83
, 95810
3
d = 41,93 cm d = 419,3
Maka tinggi saluran penambah h = 1,7 x 419,3 = 712,81 mm
4.4. Pemberat
