Wisnu Anjaswara : Perancangan Dan Pembuatan Poros Turbin Air Francis Yang Berdaya 950 Kw Dan Putaran 300 Rpm Dengan Proses Pengecoran Logam, 2009.
USU Repository © 2009
BAB IV PERENCANAAN CETAKAN POROS
Dalam tulisan ini poros turbin akan dibuat dengan cara pengecoran mengunakan cetakan pasir. Cara ini dipilih karena teknologi yang digunakan
sederhana, jumlah produk yang dibuat sedikit, waktu pengerjaan lebih cepat dan biaya produksi yang lebih murah dibandingkan dengan cara lain, serta sisa bahan
yang terbuang lebih sedikit dari cara lain. Pengecoran dilakukan sesuai dengan permintaan konsumen dimana ukuran dan bentuk serta jumlah benda hasil
ditentukan oleh konsumen terlebih dahulu. Oleh karena itu yang dilakukan dalam pengecoran ini adalah membuat cetakan serta proses pengecoran tersebut.
Pada pengecoran poros turbin ini, bahan baku yang digunakan adalah Baja cor jenis Baja Chrom Molybdenum yang mempunyai kekuatan tarik sebesar 105
kgmm
2
, dan sekrap baja reject yang mencakup sekrap dari luar dan sisa proses return serta serpih geram.
Dalam pembuatan cetakan poros turbin juga dibutuhkan pasir. Dalam hal ini pasir yang digunakan adalah pasir silika. Pasir untuk bahan cetakan harus
benar-benar bersih dari segala jenis kotoran. Ukuran butir pasir yang digunakan pada pengecoran ini bervariasi antara 0,05 mm sampai dengan 2,00 mm dan pasir
dapat dipergunakan berulang-ulang.
4.1. Pembuatan Pola
Pola yang akan digunakan direncanakan dibuat dari bahan kayu yang benar-benar kering, seperti: kayu saru, jati, aras, pinus, mahoni dengan kadar air
kurang dari 14, dengan jenis pola pejal, karena bentuk dari poros adalah
Wisnu Anjaswara : Perancangan Dan Pembuatan Poros Turbin Air Francis Yang Berdaya 950 Kw Dan Putaran 300 Rpm Dengan Proses Pengecoran Logam, 2009.
USU Repository © 2009
simetris. Poros yang telah dicetak sebelum dipergunakan harus melalui tahap finishing terlebih dahulu, maka untuk keperluan permesinan itu, ukuran pola harus
disesuaikan dengan standar yang ada dan penyusutan dari bahan yang dicetak. Karena coran menyusut pada saat pembekuan dan pendinginan maka perlu
dipersiapkan penambahan untuk penyusutan. Besarnya penyusutan sering tidak isotropis, sesuai dengan bahan coran, bentuk, tempat, tebal atau ukuran coran, dan
kekuatan inti. Tabel berikut memberikan harga – harga angka penambahan penyusutan.
Tabel 4.1. Tambahan penyusutan yang disarankan.
Tambahan penyusutan Bahan
8 1000 Besi cor, baja cor tipis
9 1000 Besi cor, baja cor tipis yang banyak menyusut
10 1000 Sama dengan atas dan aluminium
12 1000
Paduan aluminum, bronze, baja cor tebal 5–7mm
14 1000 Kuningan kekuatan tinggi, baja cor
16 1000 Baja cor tebal lebih dari 10 mm
20 1000 Coran baja yang besar
25 1000 Coran baja besar dan tebal
Sumber : Prof.Ir.Tata Surdia M.S Met E, Prof.Dr.Kenji Chijiwa, Teknik Pengecoran Logam, Penerbit PT. Pradnya Paramita, Jakarta1986, Hal 52
Tempat dimana diperlukan penyelesaian mesin setelah pengecoran. harus dibuat dengan kelebihan tebal seperlunya. Kelebihan tebal penambahan ini
berbeda menurut bahan, ukuran arah kup dan drag serta keadaan pekerjaan mekanik seperti ditunjukkan pada gambar berikut.
Wisnu Anjaswara : Perancangan Dan Pembuatan Poros Turbin Air Francis Yang Berdaya 950 Kw Dan Putaran 300 Rpm Dengan Proses Pengecoran Logam, 2009.
USU Repository © 2009
Gambar 4.1. Tambahan penyelesaian mesin untuk coran baja
Sumber : Tata Surdia, Teknik Pengecoran Logam, Penerbit PT. Pradnya Paramita, Jakarta, 1986 hal53
Maka dalam pembuatan pola perlu dipertimbangkan beberapa hal. Langkah-langkah yang dilakukan dalam merancang pola adalah:
1. Menentukan permukaan pisah untuk kup dan drag.
2. Menentukan letak pola, agar pola mudah dilepas dari rongga cetak.
3. Menentukan tambahan dimensi untuk mengatasi penyusutan dan untuk
mengatasi proses permesinan bila diperlukan. Dimensi dari pola yang akan digunakan dapat dihitung sebagai berikut:
• Untuk poros tingkat I:
- Diameter.
72 ,
179 2
5 170
1000 16
170
1
= +
+ ×
+ =
p d
mm -
Panjang 00
, 518
3 7
500 1000
16 500
1
= +
+ ×
+ =
p l
mm •
Untuk poros tingkat II:
Wisnu Anjaswara : Perancangan Dan Pembuatan Poros Turbin Air Francis Yang Berdaya 950 Kw Dan Putaran 300 Rpm Dengan Proses Pengecoran Logam, 2009.
USU Repository © 2009
- Diameter
04 ,
200 2
5 190
1000 16
190
2
= +
+ ×
+ =
p d
mm -
Panjang
60 ,
619 3
7 600
1000 16
600
2
= +
+ ×
+ =
p l
mm
• Untuk poros tingkat III:
- Diameter
72 ,
179 2
5 170
1000 16
170
3
= +
+ ×
+ =
p d
mm -
Panjang 20
, 721
3 7
700 1000
16 700
3
= +
+ ×
+ =
p l
mm Berdasarkan hasil perhitungan diatas maka bentuk pola dapat digambarkan
sebagai berikut:
Gambar 4.2. Bentuk dan Dimensi Pola Pada proses pendinginan logam akan ditemukan adanya penyusutan dari
benda coran. Adapun penyusutan tersebut dapat dihitung dengan persamaan: 1
1
T D
D ∆
− =
α
Wisnu Anjaswara : Perancangan Dan Pembuatan Poros Turbin Air Francis Yang Berdaya 950 Kw Dan Putaran 300 Rpm Dengan Proses Pengecoran Logam, 2009.
USU Repository © 2009
Dimana:
1
D = Diameter akhir dari poros D = Diameter awal dari poros
α = Konstanta pemuaian = Untuk baja adalah
6
10 11
−
×
T ∆
= Perbedaan temperatur =
C 1623
27 1650
= −
Maka: 1623
10 11
1 04
, 200
6 1
× ×
− =
−
D = 196,47 mm
Jadi, besar penyusutan yang terjadi adalah 200,04 – 196,47 = 3,57 mm
4.2. Perencanaan cetakan