NASKAH PUBLIKASI TUGAS AKHIR Analisa Pengaruh Parameter Tekanan Terhadap Cacat Warpage Dari Produk Injection Molding Berbahan Polypropylene.
NASKAH PUBLIKASI
TUGAS AKHIR
ANALISA PENGARUH PARAMETER TEKANAN TERHADAP CACAT
WARPAGE DARI PRODUK INJECTION MOLDING BERBAHAN
POLYPROPYLENE
Diajukan Sebagai Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata Satu
Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun Oleh:
M. Anwar Fathoni
D200 10 0079
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2015
ANALISA PENGARUH PARAMETER TEKANAN TERHADAP CACAT WARPAGE
DARI PRODUK INJECTION MOLDING BERBAHAN POLYPROPYLENE
M. Anwar Fathoni, Bambang Waluyo F, Joko Sedyono
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura
Email : [email protected]
ABSTRAKSI
Injection molding adalah proses pembentukan plastik dengan cara melelehkan
material plastik yang diinjeksikan ke dalam sebuah cetakan ( mold ). Cacat yang sering
terjadi pada produk injection molding antara lain shrinkage, warpage, flash dan
incompletely fillet parts. Faktor penyebab terjadinya warpage dipengaruhi oleh tekanan
injeksi, suhu cetakan, titik leleh dan waktu tahan pada proses injeksi (Huang dan Tai,
2001). Oleh karena itu, tujuan dari penelitian ini adalah untuk meneliti pengaruh tekanan
terhadap terjadinya cacat warpage dari hasil produk injection molding dan untuk
menentukan parameter tekanan yang tepat sehingga didapatkan produk yang optimal
dari injection molding.
Langkah awal, pembuatan cetakan (mold) dengan mesin CNC milling dan
pembuatan pendingin dengan sistem softooling tipe saluran pendingin conformal. Metode
yang digunakan adalah pemrosesan gambar dengan pengambilan gambar
menggunakan sebuah kamera 14 pixel yang diproses menggunakan software solidwork
dan pengukuran ketinggian warpage menggunakan dial indikator. Metode ini digunakan
untuk pengambilan data sehingga dapat dianalisa secara statistik serta dapat diambil
sebuah kesimpulan.
Dari hasil penelitian didapat kesimpulan bahwa Secara umum menaikan tekanan
injeksi membuat area warpage yang terjadi semakin besar akan tetapi nilai warpage yang
terjadi cenderung stabil walaupun begitu ada tekanan optimal dimana pada tekanan
tersebut nilai warpage yang terjadi paling kecil. Tekanan optimal dalam penelitian ini yaitu
pada tekanan 19.11 kg/cm2.
Kata Kunci: injection molding, solidwork, dial indikator, tekanan, warpage.
PARAMETER EFFECT ANALYSIS PRESSURE ON WARPAGE DEFECT INJECTION
MOLDING PRODUCT BASED FROM POLYPROPYLENE
M. Anwar Fathoni, Bambang Waluyo F, Joko Sedyono
Mechanical Engineering Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura
Email : [email protected]
ABSTRACT
Injection molding is a plastic molding process by melting the plastic material is
injected into a mold. The flaw common in injection molding products such as shrinkage,
warpage, flash and incompletely fillet parts. The causes of warpage caused by the
injection pressure, mold temperature, melting and holding time in the injection process
(Huang and Tai, 2001). Therefore, the aim of this study was to investigate the effect of
pressure on the occurrence of defects warpage of injection molding products and to
determine appropriate pressure to obtain the optimal product of injection molding.
The first step, a molding with a CNC milling machine and manufacturing softooling
cooling system type conformal cooling channels. The method used is processing an
image with a camera taking pictures using 14 pixels are processed using software
solidwork warpage and height measurements using a dial indicator. This method is used
for collecting data so it can be analyzed statistically and can be drawn to a conclusion.
The results of the study concluded that the general increase of injection pressure
makes the area the greater the warpage occurred but the warpage that occurs tends to
be stable although there is optimal pressure where the pressure is the lowest warpage
occurred. Optimal pressure in this study, at 11.19 kg/cm2.
Keywords: injection molding, solidwork, dial indicators, Pressure, warpage.
PENDAHULUAN
Plastik merupakan polimer yang
banyak dimanfaatkan pada kehidupan
sekarang ini karena memiliki kelebihan
seperti sifatnya yang ringan, mudah
dibentuk, dapat didaur ulang dan tahan
korosi. Berbeda dengan material logam
walaupun dapat dibentuk dan didaur
ulang sifatnya cenderung berat dan tidak
tahan korosi. Produk berbahan plastik
sangat mudah ditemui dalam kehidupan
sehari-hari contoh printer, keyboard,
casing handphone, packing makanan
dan
minuman,
pesawat
telepon,
dashboard mobil, body motor, helm,
peralatan rumah tangga dan lain-lain.
Produk tersebut dibuat dengan teknik
pembentukan yang disebut dengan
istilah injection molding.
Injection molding adalah proses
pembentukan plastik dengan cara
melelehkan material plastik yang
kemudian diinjeksikan ke dalam sebuah
cetakan (mold). Dengan teknik injection
molding plastik dapat diolah menjadi
produk yang dikehendaki hanya dengan
mendesain sebuah mold. Walaupun
begitu terkadang hasil produk yang
dihasilkan tidak sesuai dengan cetakan
atau terjadi cacat pada produk tersebut.
Cacat yang biasa ditemui pada produk
injection molding antara lain Short shot,
Sink mark, Air traps, flash dan Warpage.
Cacat produk dapat menurunkan nilai
kualitas
produk
tersebut
dan
mengakibatkan proses produksi menjadi
terhambat sehingga ini akan menjadi
suatu kerugian bagi unit produksi karena
hasil akhir tidak sesuai dengan apa yang
sudah
direncanakan.
Untuk
mendapatkan hasil produk yang optimal
ada beberapa parameter yang perlu
diperhatikan dalam injection molding,
parameter suhu, tekanan, waktu tahan
dan pendinginan merupakan parameter
penting yang harus diperhatikan untuk
menghindari cacat pada produk.
Pada proses injection molding
dengan
pengaturan
parameter
penekanan
yang
tepat
dapat
meningkatkan kualitas dan menghemat
biaya produksi. Hal ini dikarenakan
parameter proses penekanan dan waktu
penekanan yang pada umumnya
dilakukan
oleh
sistem
hidrolik
merupakan salah satu parameter penting
yang
harus
diperhatikan
untuk
keberhasilan proses produksi melalui
injection molding (Manas Chanda and
Shalil Roy,2006).
Penyebab dari warpage yang paling
besar adalah tekanan injeksi, suhu dari
cetakan, titik leleh plastik, dan waktu
tahan pada proses injeksi. (Huang dan
Tai, 2001).
PEMBATASAN MASALAH
Agar pembahasan masalah tidak
terlalu luas maka batasan masalah yang
diambil adalah :
1. Suhu di dalam barrel diatur 150 oC,
mold yang digunakan tipe single
mold dengan pendingin sistem
softtooling tipe saluran conformal
dan waktu tahan 5 detik.
2. Variasi tekanan yang digunakan
6.37 kg/cm2, 12.74 kg/cm2, 19.11
kg/cm2, 25.48 kg/cm2 dan 31.85
kg/cm2
3. Material
yang
digunakan
Polypropylene.
4. Pengukuran
area
warpage
menggunakan sotfware solidwork
dan pengukuran nilai warpage
menggunakan dial indikator.
5. Pengambilan gambar menggunakan
kamera 14 mega pixel.
TUJAN PENELITIAN
Tujuan penelitian ini adalah:
1. Untuk meneliti pengaruh tekanan
terhadap terjadinya cacat warpage
dari hasil produk injection molding.
2. Untuk
menentukan
parameter
tekanan yang tepat sehingga
didapatkan produk yang optimal dari
injection molding.
TINJAUAN PUSTAKA
Fischer (2003), warpage dapat
dikurangi dengan jalan mengurangi
ukuran gate, mengurangi tekanan,
memposisikan ulang saluran pendingin,
mengurangi temperatur cetakan dekat
gate dan sprue, mengurangi waktu
tahan, serta menaikkan temperatur
cetakan.
Suyono (2011), variasi serbuk
aluminium dan serbuk kuningan sebagai
bahan pengisi mould berpengaruh
terhadap penyusutan dimensi produk
dan diperoleh penyusutan dimensi
produk pada mould yang berisi serbuk
aluminium lebih rendah presentasenya
dibandingkan mould yang berisi serbuk
kuningan.
Sendi (2012), parameter tekanan
dan waktu penekanan mempunyai
pengaruh yang signifikan terhadap
terjadinya shrinkage.
S.Selvaraj dan P.Venkataramaiah
(2013),
melakukan
pengukuran
besarnya warpage yang terjadi pada
komponen plastik injection molding
menggunakan pemrosesan gambar
dengan bantuan kamera digital resolusi
14 mega pixel dengan software
photoshop dan MALTAB.
Sigit
dan
Agung
(2014),
membandingkan
sistem
pendingin
konformal
dengan
konvensional
menggunakan
simulasi
software
hasil penelitiannya,
penggunaan sistem pendingin konformal
mampu
mempercepat
proses
pendinginan dari 15,7 detik menjadi 3,2
detik atau sekitar 80%. Hal ini dapat
menurunkan waktu siklus proses
produksi dan dapat meningkatkan
kapasitas produksi secara keseluruhan.
Pada sistem pendingin konvensional
besarnya volumetric shrinkage 4,80 %
dan pada sistem pendingin konformal
sebesar 4,65%, masih dibawah nilai kritis
yaitu 7%.
Autodesk Moldflow
LANDASAN TEORI
Polypropylene
Polypropylene
adalah
sebuah
polimer termoplastik yang dibuat oleh
industri kimia dan digunakan dalam
berbagai
aplikasi,
diantaranya
pengemasan, tekstil, alat tulis, berbagai
tipe wadah terpakaikan ulang serta
bagian
plastik,
perlengkapan
labolatorium dan komponen otomotif.
Sifat-sifat polyprophylene serupa
dengan sifat-sifat polyethylene. Massa
jenisnya rendah (0,90 - 0,92) g.cm-3
termasuk kelompok yang paling ringan
diantara bahan polimer, dapat terbakar
bila
dinyalakan
dibandingkan
polyethylene massa jenis tinggi. Titik
lelehnya tinggi sekali (176°C), kekuatan
tarik, kekuatan lentur dan kekuatannya
lebih tinggi tetapi tahan impaknya lebih
rendah terutama pada temperatur
rendah. Sifat tembus cahayanya pada
pencetakan lebih baik dari pada
polyethylene
dengan
permukaan
mengkilap,
penyusutannya
pada
pencetakan kecil, penampilan dan
ketelitian dimensinya lebih baik. Sifat
mekaniknya dapat ditingkatkan sampai
batas
tertentu
dengan
jalan
mencampurkan
serat
gelas
dan
pemuaian termal juga dapat diperbaiki
sampai
setingkat
dengan
bahan
thermoseting.
Sifat-sifat
listriknya
hampir sama dengan sifat-sifat pada
polyethylene. Tahan kimianya kira-kira
sama bahkan lebih baik dari pada
polyethylene
massa
jenis
tinggi
(Boedeker.com, 2010).
Adapun sifat fisis, mekanis dan
thermal dari polypropylene adalah
sebagai berikut:
Sementara, untuk thermoset waktu yang
dibutuhkan
agak
lama
karena
pemanasan terjadi selama material
berada dalam tekanan cetakan yang
bersuhu tinggi. Bagian utama mesin
injection molding dapat dilihat pada
Gambar 1.
Gambar 1. Bagian utama mesin injection
molding vertikal
Produk-produk
yang
dihasilkan
melalui
proses
injection
molding
diantaranya printer, keyboard, casing
handphone, packing makanan dan
minuman, pesawat telepon, dashboard
mobil, body motor, helm, peralatan
rumah tangga dan lain-lain.
Tabel 1. Sifat fisis, mekanis dan thermal
dari polypropylene (Boedeker.com, 2010)
Injection molding
Injection molding pada polimer
identik pengecoran bertekanan pada
logam dan merupakan salah satu teknik
pembentukan polimer yang banyak
digunakan. Untuk thermoplastik waktu
satu siklus proses injection molding
singkat (sekitar 10-30 detik) karena
produk langsung membeku setelah
diinjeksikan
ke
dalam
cetakan.
Kontruksi mesin injetion molding
Secara umum konstruksi mesin
injection molding terdiri dari tida unit
pokok yang penting yaitu injection unit,
clamping unit dan mold unit.
1. Injection unit
Injection unit merupakan unit yang
berfungsi untuk melelehkan plastik
dengan suhu yang disesuaikan dengan
material plastik hingga mendorong
cairan kedalam cavity dengan waktu,
tekanan, temperatur, dan kepekatan
tertentu.
Gambar 2. Bagian injection unit
Gambar 4. Bagian utama mold unit
2. Clamping unit
Clamping unit berfungsi untuk
membuka dan menutup mold dan
menjaga dengan memberikan tekanan
pada penahan (clamping pressure)
terhadap mold agar material yang
diinjeksikan pada mold tidak meresap
keluar saat proses berlangsung.
Saluran pendingin conformal dibuat
mengikuti kontur produk yang dicetak
sehingga memungkinkan terjadi proses
pendinginan yang seragam dan lebih
cepat (Gambar 5).
Gambar 3. Skematis dan bagian-bagian
dari clamping unit
Gambar 5. Sistem pendingin conformal
(Sachs, 2000)
3. Mold unit
Mold
unit
merupakan
bagian
terpenting pada mesin injection molding,
yang mempunyai fungsi utama yaitu
untuk membentuk benda yang akan
dicetak.
Sistem pendingin conformal
Cacat produk injection molding
Cacat produk yang terjadi pada
proses injection molding diantaranya:
a. Short shot: Kondisi dimana kapasitas
lelehan
plastik
tidak
mampu
memenuhi kapasitas cetakan atau
lelehan plastik pada saat diijeksikan
mengeras
sebelum
memenuhi
cetakan.
b. Warpage: Kondisi dimana produk
melengkung atau bengkok.
c. Sink mark: Kondisi dimana terjadi
perbedaan ketebalan permukaan
pada permukaan produk.
d. Flash: Kondisi dimana terdapat
material plastik yang lebih ikut
membeku di pinggir-pingir produk.
e. Air trapped: Kondisi dimana ada
gelembung udara yang terjebak
didalam produk.
yang ideal dan kurangnya kekakuan
struktural produk serta aliran.
warpage dapat dikurangi dengan
jalan
mengurangi
ukuran
gate,
mengurangi tekanan, memposisikan
ulang saluran pendingin, mengurangi
temperatur cetakan dekat gate dan
sprue, mengurangi waktu tahan, serta
menaikkan temperatur cetakan. (fischer,
2003)
Skema dan rumus perhitungan
warpage, w (fischer, 2003)
Cacat Warpage
Warpage
digunakan
untuk
menjelaskan bagian yang melengkung
atau memutar keluar dari bentuk dan
mengubah tidak hanya dimensi tetapi
juga kontur dan bagian sudut. (Lihat
Gambar 6).
Gambar 7. Skema perhitungan warpage
Warpage (w) = hpart/ dpart ..................(2.1)
Dimana :
w
: Warpage
hpart : Ketinggian warpage (mm)
Gambar 6. Warpage karena ketidakseragaman diding ketebalan (Selvaraj,
2013)
Cacat warpage terjadi karena
beberapa faktor diantaranya karena
perbedaan antara shringkage dan
cooling time yang tergantung pada
kontraksi
kedua
permukaan
dan
ketebalan komponen dari hasil distribusi
temperature
mold,
Ketidaksamaan
distribusi tekanan pada produk, injection
pressure terlalu tinggi atau terlalu rendah
dan cooling terlalu pendek, kurangnya
clamping
force
atau
kurangnya
kemampuan mensetting clamping force
dpart : Diameter Spesimen (mm)
METODOLOGI PENELITIAN
Diagram alir penelitian
Mulai
Studi pustaka dan survei lapangan
Pembuatan pendingin cetakan dengan
sistem softtooling tipe saluran conformal
Mendesain cetakan dengan software
solidwork, core dan cavity sesuai dimensi
spesimen ASTM D955
Pencampuran serbuk alumunium dengan
epoxy dengan perbandingan 2:1 dan
Pemilihan bahan dan pemrosesan bahan
saluran pipa tembaga dicetak di dalamnya
dengan mesin CNC milling sesuai desain
cetakan
Pengeringan cetakan pendingin pada
temperatur ruang dalam waktu 24 jam
Menyatukan cetakan dan pendingin
DATA DAN HASIL PENELITIAN
Pembuatan spesimen dengan variasi tekanan injeksi
6.369 kg/cm2
12.738 kg/cm2
19.108 kg/cm2
25.477 kg/cm2
31.847 kg/cm2
Mengoleskan karbon ke permukaan spesimen
Pengambilan gambar menggunakan kamera 14 mega pixel
2. Thermometer
3. Stopwatch
4. Gelas ukur
5. Kamera
6. Pompa air dan selang
7. Kunci pas
8. Skrap
9. Dial indikator
10. Polypropylene
11. Serbuk aluminium
12. Epoxy
13. Pipa tembaga
14. Karbon batang
Pengukuran besarnya nilai warpage
menggunakan dial indikator
Pengukuran area warpage menggunakan solidwork
Pengolahan dan Analisis data
Data pembuatan Spesimen
Pembuatan spesimen dengan variasi
tekanan 6.37 kg/cm2, 12.74 kg/cm2,
19.11 kg/cm2, 25.48 kg/cm2 dan 31.85
kg/cm2 diperoleh data sebagai berikut.
Temperatur leleh polypropylene
170 oC
Temperatur didalam barel
150 oC
Waktu tekan
5 Detik
Kesimpulan
Selesai
Gambar 8. Diagram alir penelitian
Studi pustaka dengan mencari jurnaljurnal penelitian yang berhubungan
dengan penelitian yang akan dilakukan
dan survei lapangan dengan datang
langsung ke tempat penelitian untuk
meninjau alat penelitian yang akan
digunakan.
Alat dan bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam
penelitian ini antara lain:
1. Mesin injeksi plastik
Temperatur cetakan atas ratarata
Temperatur cetakan bawah
rata-rata
Temperatur air pendingin
38 oC
36 oC
30oC
Debit air pendingin rata-rata
3.61 cm3/s
Waktu injeksi rata-rata
35.78 Detik
Waktu pendinginan rata-rata
30.78 Detik
Tabel 2. Data pembuatan spesimen
Dalam
proses
pembuatan
spesimen dengan variabel data di atas
diperoleh hasil bahwa semua spesimen
mengalami cacat warpage. Cacat
warpage bisa terjadi karena beberapa
faktor diantaranya pengaruh tekanan
injeksi, temperatur, waktu tahan dan
sistem pendinginan.
Cacat warpage dilihat dari segi
pengaruh temperatur, cacat warpage
dalam injection molding berhubungan
erat dengan fenomena shrinkage atau
penyusutan. Penyusutan yang tidak
seragam pada permukaan atas dan
permukaan bawah spesimen bisa
menjadi faktor yang menyebabkan
spesimen mengalami cacat warpage ini
dapat dilihat pada Tabel 4.1 dimana
temperatur cetakan atas rata-rata 38 oC
dan temperatur bawah cetakan rata-rata
36 oC terjadi selisih sebesar 2 oC. Selisih
temperatur ini bisa disebabkan karena
perpindahan panas yang kurang baik
dari sistem pendingin.
Dari segi waktu tahan, waktu tahan
yang terlalu cepat juga bisa menjadi
faktor penyebab warpage tidak terkontol.
Waktu tahan yang terlalu cepat
menyebabkan lelehan polypropylene
yang diijeksikan kedalam cetakan belum
benar-benar membeku sehingga saat
spesimen dikeluarkan dari cetakan
terjadi perubahan kontur bentuk.
Selain cacat warpage pada
spesimen juga timbul cacat lain seperti
flash. Cacat flash terjadi akibat cetakan
tidak mampu menahan tekanan tinggi
dari
lelehan
polypropylene
yang
diinjeksikan ke dalam cetakan sehingga
membuat cetakan menjadi sedikit
terbuka. Selain itu temperatur leleh yang
terlalu
tinggi
bisa
juga
yang
menyebabkan terjadinya flash pada
spesimen. Cacat warpage dan flash
dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Cacat yang timbul pada
spesimen
Dari Gambar 7 dapat dilihat
lingkaran berwarna merah merupakan
cacat warpage dan lingkaran berwarna
biru merupakan cacat flash. Cacat
warpage dapat dilihat secara jelas
setelah spesimen diolesi karbon seperti
Gambar 8.
Gambar 8. Area warpage setelah
spesimen diolesi karbon
DATA
HASIL
WARPAGE
PENGUKURAN
Hasil Pengukuran area warpage
menggunakan software solidwork
Pengukuran
area
warpage
dilakukan untuk mengetahui besarnya
luasan warpage yang terjadi pada
penampang spesimen. Berikut adalah
hasil
pengukuran
area
warpage
menggunakan software solidwork:
Tekanan
( Kg/cm2 )
Spesimen
sempurna
( cm2 )
( cm2 )
(%)
6.37
78.5
26.42
33.65
12.74
78.5
25.09
31.96
19.11
78.5
37.06
47.21
25.48
78.5
43.98
56.02
31.85
78.5
52.15
66.44
Area warpage rata-rata
Tabel 3. Data hasil pengukuran area
warpage rata-rata
Dari pengukuran didapatkan hasil
bahwa area warpage rata-rata paling
kecil terjadi pada spesimen dengan
tekanan
12.74 kg/cm2 dan area
warpage rata-rata paling besar terjadi
pada spesimen dengan tekanan 31.85
kg/cm2. Sedangkan pada tekanan
paling rendah yaitu pada tekanan 6.37
kg/cm2 area warpage yang terjadi lebih
besar dari tekanan 12.74 kg/cm2.
Persentase area warpage dibuat
dalam sebuah grafik berdasarkan data
Tabel 3. sebagai berikut:
Berdasarkan
Grafik
1.
menunjukan bahwa dengan menaikan
dan menurunkan nilai tekanan akan
berpengaruh
terhadap
besarnya
presentase area warpage yang terjadi.
Pada tekanan yang rendah persentase
area warpage yang terjadi juga kecil dan
pada tekanan yang tinggi persentase
area warpage yang terjadi juga semakin
besar. Area warpage semakin besar
ketika tekanan yang diberikan besar ini
terjadi karena pada saat lelehan plastik
polypropylene yang diinjeksikan ke
dalam cetakan sudah memenuhi cetakan
tetapi masih menerima tekanan sebesar
tekanan yang diberikan. Tekanan dari
lelehan plastik mendorong ke semua
arah akan tetapi karena bagian terlemah
terjadi pada bagian antara cetakan atas
dan cetakan bawah yaitu pada bagian
bertemunya cavity dan core sehingga
membuat cetakan menjadi sedikit
terbuka. Membukanya cetakan bisa
terjadi karena kurangnya gaya clamp dan
kekuatan material dari cetakan yang
tidak mampu menahan tekanan dari
lelehan plastik polypropylene sehingga
mengakibatkan cetakan melengkung
dan spesimen yang belum membeku
atau bagian terlemah dari spesimen
menjadi warpage. Besarnya lengkungan
atau area warpage sebesar tekanan
yang diberikan
Pengukuran besarnya nilai warpage
menggunakan dial indikator
Pengukuran besarnya ketinggian
warpage yang terjadi pada spesimen
menggunakan dial indikator. Hasil
pengukuran dapat dilihat pada Tabel 4.
Grafik 1. pengaruh tekanan terhadap
persentase area warpage
Tekanan
( Kg/cm2)
h part rata-rata
( mm )
d part
( mm )
w rata-rata
6.37
6.17
100
0.062
12.74
4.89
100
0.049
19.11
4.01
100
0.040
25.48
8.45
100
0.085
31.85
5.73
100
0.057
Tabel 4. Data hasil pengukuran nilai
warpage rata-rata
Berdasarkan
Tabel
4.
maka
didapatkan sebuah grafik seperti berikut:
Grafik 2. pengaruh tekanan terhadap
besarnya nilai warpage
Berdasarkan Grafik 2. diatas
menunjukan bahwa dengan adanya
kenaikan tekanan membuat besarnya
nilai warpage mengalami kenaikan dan
penurunan.
Penurunan terjadi pada
tekanan 6.37 kg/cm2, 12.74 kg/cm2,
19.11 kg/cm2 dan terjadi kenaikan pada
tekanan 25.48 kg/cm2 yang cukup tinggi
namun nilai warpage kembali turun pada
tekanan 31.85 kg/cm2 yang merupakan
tekanan tertinggi yang digunakan dalam
penelitian ini. Pada tekanan 19.11
kg/cm2 merupakan tekanan optimal
dalam penelitian ini dimana nilai warpage
yang terjadi paling kecil. Walaupun
terjadi kenaikan dan penurunan nilai
warpage namun dilihat dari trendline
besarnya nilai warpage cenderung stabil.
Stabilnya nilai warpage ini bisa terjadi
karena daerah terlemah dari spesimen
terjadi pada daerah dekat gate atau
daerah lelehan plastik polypropylene
masuk sehingga pada tekanan rendah
maka kecepatan aliran injeksi juga
rendah dan waktu injeksi yang
dibutuhkan lebih lama dari tekanan yang
lebih tinggi. Waktu injeksi yang lebih
lama membuat spesimen memiliki cukup
waktu
untuk
membeku
dengan
sempurna pada bagian terjauh dari gate
namun tidak pada daerah dekat gate
yang butuh waktu lebih lama untuk
membeku. Sehingga saat lelehan plastik
polypropylene sudah memenuhi cetakan
namun masih menerima tekanan
mengakibatkan
bagian
terlemah
mendapatkan dorongan dimana pada
bagian terjauh dari gate sudah membeku
dengan sempurna sehingga bagian
terlemah spesimen menjadi warpage.
Semakin tinggi tekanan maka waktu
injeksinya
juga
semakin
cepat
menyebabkan daerah yang belum
membeku pada spesimen semakin besar
dan pada saat spesimen menerima
dorongan tekanan tersebar kebagian
yang
belum
membeku
sehingga
membuat area warpage-nya semakin
besar
namun
nilai
warpage-nya
cenderung stabil.
KESIMPULAN
Dari penelitian yang telah dilakukan,
dapat diperoleh beberapa hasil yang
merupakan jawaban dari penelitian ini.
1. Secara umum menaikan tekanan
injeksi membuat area warpage yang
terjadi semakin besar akan tetapi
nilai warpage yang terjadi cenderung
stabil walaupun begitu ada tekanan
optimal dimana pada tekanan
tersebut nilai warpage yang terjadi
paling kecil.
2. Tekanan optimal dalam penelitian ini
yaitu pada tekanan 19.11 kg/cm2.
SARAN
Saran dari peneliti jika nantinya ada
peneliti lain yang ingin melanjutkan
penelitian ini:
1. Perhatikan perancangan desain dan
pemilihan bahan untuk cetakan
khususnya pada kekuatan clamp
cetakan.
2. Gunakan bahan plastik yang
berbeda sehingga nantinya dapat
digunakan sebagai pembanding
dengan penelitian ini.
3. Untuk membuktikan keakurasian
pengukuran besarnya nilai warpage
ada baiknya dilakukan pengukuran
secara langsung pada spesimen.
DAFTAR PUSTAKA
Jerry M. Fischer., 2003, Handbook of Molded Part Shrinkage and Warpage, Plastics
Design Library/ William Andrew Publishing, Norwich, New York.
Suyono., 2011, Pengaruh Serbuk Aluminium dan Serbuk Kuningan terhadap Penyusutan
(Shringkage) Produk pada Pembuatan Cetakan Softtooling untuk Mesin Injeksi
Plastik, Skripsi S-1 Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Surakarta,
Surakarta.
Sendi Dwi Oktaviandi., 2012, Analisa Pengaruh Parameter Tekanan dan Waktu
Penekanan Terhadap Sifat Mekanik dan Cacat Penyusutan Dari Produk Injection
Molding Berbahan Polyethylene (PE), Skripsi S-1 Teknik Mesin, Universitas Sultan
Ageng Tirtayasa, Cilegon.
S.Selvaraj and P.Venkataramaiah., 2013, Measurement of warpage of injection moulded
Plastic components using image processing, Internasional Jurnal of Innovative
Research in Science, Engineering and Technology Jurnal vol 2, Issue 12,
December.
Sigit Y. dan Agung K., 2014, Perbandingan Sistem Pendingin Konvensional dan
Konformal pada Proses Injeksi Plastik, Skripsi S-1 Teknik Mesin, Institut Teknologi
Bandung, Bandung.
TUGAS AKHIR
ANALISA PENGARUH PARAMETER TEKANAN TERHADAP CACAT
WARPAGE DARI PRODUK INJECTION MOLDING BERBAHAN
POLYPROPYLENE
Diajukan Sebagai Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata Satu
Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun Oleh:
M. Anwar Fathoni
D200 10 0079
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2015
ANALISA PENGARUH PARAMETER TEKANAN TERHADAP CACAT WARPAGE
DARI PRODUK INJECTION MOLDING BERBAHAN POLYPROPYLENE
M. Anwar Fathoni, Bambang Waluyo F, Joko Sedyono
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura
Email : [email protected]
ABSTRAKSI
Injection molding adalah proses pembentukan plastik dengan cara melelehkan
material plastik yang diinjeksikan ke dalam sebuah cetakan ( mold ). Cacat yang sering
terjadi pada produk injection molding antara lain shrinkage, warpage, flash dan
incompletely fillet parts. Faktor penyebab terjadinya warpage dipengaruhi oleh tekanan
injeksi, suhu cetakan, titik leleh dan waktu tahan pada proses injeksi (Huang dan Tai,
2001). Oleh karena itu, tujuan dari penelitian ini adalah untuk meneliti pengaruh tekanan
terhadap terjadinya cacat warpage dari hasil produk injection molding dan untuk
menentukan parameter tekanan yang tepat sehingga didapatkan produk yang optimal
dari injection molding.
Langkah awal, pembuatan cetakan (mold) dengan mesin CNC milling dan
pembuatan pendingin dengan sistem softooling tipe saluran pendingin conformal. Metode
yang digunakan adalah pemrosesan gambar dengan pengambilan gambar
menggunakan sebuah kamera 14 pixel yang diproses menggunakan software solidwork
dan pengukuran ketinggian warpage menggunakan dial indikator. Metode ini digunakan
untuk pengambilan data sehingga dapat dianalisa secara statistik serta dapat diambil
sebuah kesimpulan.
Dari hasil penelitian didapat kesimpulan bahwa Secara umum menaikan tekanan
injeksi membuat area warpage yang terjadi semakin besar akan tetapi nilai warpage yang
terjadi cenderung stabil walaupun begitu ada tekanan optimal dimana pada tekanan
tersebut nilai warpage yang terjadi paling kecil. Tekanan optimal dalam penelitian ini yaitu
pada tekanan 19.11 kg/cm2.
Kata Kunci: injection molding, solidwork, dial indikator, tekanan, warpage.
PARAMETER EFFECT ANALYSIS PRESSURE ON WARPAGE DEFECT INJECTION
MOLDING PRODUCT BASED FROM POLYPROPYLENE
M. Anwar Fathoni, Bambang Waluyo F, Joko Sedyono
Mechanical Engineering Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura
Email : [email protected]
ABSTRACT
Injection molding is a plastic molding process by melting the plastic material is
injected into a mold. The flaw common in injection molding products such as shrinkage,
warpage, flash and incompletely fillet parts. The causes of warpage caused by the
injection pressure, mold temperature, melting and holding time in the injection process
(Huang and Tai, 2001). Therefore, the aim of this study was to investigate the effect of
pressure on the occurrence of defects warpage of injection molding products and to
determine appropriate pressure to obtain the optimal product of injection molding.
The first step, a molding with a CNC milling machine and manufacturing softooling
cooling system type conformal cooling channels. The method used is processing an
image with a camera taking pictures using 14 pixels are processed using software
solidwork warpage and height measurements using a dial indicator. This method is used
for collecting data so it can be analyzed statistically and can be drawn to a conclusion.
The results of the study concluded that the general increase of injection pressure
makes the area the greater the warpage occurred but the warpage that occurs tends to
be stable although there is optimal pressure where the pressure is the lowest warpage
occurred. Optimal pressure in this study, at 11.19 kg/cm2.
Keywords: injection molding, solidwork, dial indicators, Pressure, warpage.
PENDAHULUAN
Plastik merupakan polimer yang
banyak dimanfaatkan pada kehidupan
sekarang ini karena memiliki kelebihan
seperti sifatnya yang ringan, mudah
dibentuk, dapat didaur ulang dan tahan
korosi. Berbeda dengan material logam
walaupun dapat dibentuk dan didaur
ulang sifatnya cenderung berat dan tidak
tahan korosi. Produk berbahan plastik
sangat mudah ditemui dalam kehidupan
sehari-hari contoh printer, keyboard,
casing handphone, packing makanan
dan
minuman,
pesawat
telepon,
dashboard mobil, body motor, helm,
peralatan rumah tangga dan lain-lain.
Produk tersebut dibuat dengan teknik
pembentukan yang disebut dengan
istilah injection molding.
Injection molding adalah proses
pembentukan plastik dengan cara
melelehkan material plastik yang
kemudian diinjeksikan ke dalam sebuah
cetakan (mold). Dengan teknik injection
molding plastik dapat diolah menjadi
produk yang dikehendaki hanya dengan
mendesain sebuah mold. Walaupun
begitu terkadang hasil produk yang
dihasilkan tidak sesuai dengan cetakan
atau terjadi cacat pada produk tersebut.
Cacat yang biasa ditemui pada produk
injection molding antara lain Short shot,
Sink mark, Air traps, flash dan Warpage.
Cacat produk dapat menurunkan nilai
kualitas
produk
tersebut
dan
mengakibatkan proses produksi menjadi
terhambat sehingga ini akan menjadi
suatu kerugian bagi unit produksi karena
hasil akhir tidak sesuai dengan apa yang
sudah
direncanakan.
Untuk
mendapatkan hasil produk yang optimal
ada beberapa parameter yang perlu
diperhatikan dalam injection molding,
parameter suhu, tekanan, waktu tahan
dan pendinginan merupakan parameter
penting yang harus diperhatikan untuk
menghindari cacat pada produk.
Pada proses injection molding
dengan
pengaturan
parameter
penekanan
yang
tepat
dapat
meningkatkan kualitas dan menghemat
biaya produksi. Hal ini dikarenakan
parameter proses penekanan dan waktu
penekanan yang pada umumnya
dilakukan
oleh
sistem
hidrolik
merupakan salah satu parameter penting
yang
harus
diperhatikan
untuk
keberhasilan proses produksi melalui
injection molding (Manas Chanda and
Shalil Roy,2006).
Penyebab dari warpage yang paling
besar adalah tekanan injeksi, suhu dari
cetakan, titik leleh plastik, dan waktu
tahan pada proses injeksi. (Huang dan
Tai, 2001).
PEMBATASAN MASALAH
Agar pembahasan masalah tidak
terlalu luas maka batasan masalah yang
diambil adalah :
1. Suhu di dalam barrel diatur 150 oC,
mold yang digunakan tipe single
mold dengan pendingin sistem
softtooling tipe saluran conformal
dan waktu tahan 5 detik.
2. Variasi tekanan yang digunakan
6.37 kg/cm2, 12.74 kg/cm2, 19.11
kg/cm2, 25.48 kg/cm2 dan 31.85
kg/cm2
3. Material
yang
digunakan
Polypropylene.
4. Pengukuran
area
warpage
menggunakan sotfware solidwork
dan pengukuran nilai warpage
menggunakan dial indikator.
5. Pengambilan gambar menggunakan
kamera 14 mega pixel.
TUJAN PENELITIAN
Tujuan penelitian ini adalah:
1. Untuk meneliti pengaruh tekanan
terhadap terjadinya cacat warpage
dari hasil produk injection molding.
2. Untuk
menentukan
parameter
tekanan yang tepat sehingga
didapatkan produk yang optimal dari
injection molding.
TINJAUAN PUSTAKA
Fischer (2003), warpage dapat
dikurangi dengan jalan mengurangi
ukuran gate, mengurangi tekanan,
memposisikan ulang saluran pendingin,
mengurangi temperatur cetakan dekat
gate dan sprue, mengurangi waktu
tahan, serta menaikkan temperatur
cetakan.
Suyono (2011), variasi serbuk
aluminium dan serbuk kuningan sebagai
bahan pengisi mould berpengaruh
terhadap penyusutan dimensi produk
dan diperoleh penyusutan dimensi
produk pada mould yang berisi serbuk
aluminium lebih rendah presentasenya
dibandingkan mould yang berisi serbuk
kuningan.
Sendi (2012), parameter tekanan
dan waktu penekanan mempunyai
pengaruh yang signifikan terhadap
terjadinya shrinkage.
S.Selvaraj dan P.Venkataramaiah
(2013),
melakukan
pengukuran
besarnya warpage yang terjadi pada
komponen plastik injection molding
menggunakan pemrosesan gambar
dengan bantuan kamera digital resolusi
14 mega pixel dengan software
photoshop dan MALTAB.
Sigit
dan
Agung
(2014),
membandingkan
sistem
pendingin
konformal
dengan
konvensional
menggunakan
simulasi
software
hasil penelitiannya,
penggunaan sistem pendingin konformal
mampu
mempercepat
proses
pendinginan dari 15,7 detik menjadi 3,2
detik atau sekitar 80%. Hal ini dapat
menurunkan waktu siklus proses
produksi dan dapat meningkatkan
kapasitas produksi secara keseluruhan.
Pada sistem pendingin konvensional
besarnya volumetric shrinkage 4,80 %
dan pada sistem pendingin konformal
sebesar 4,65%, masih dibawah nilai kritis
yaitu 7%.
Autodesk Moldflow
LANDASAN TEORI
Polypropylene
Polypropylene
adalah
sebuah
polimer termoplastik yang dibuat oleh
industri kimia dan digunakan dalam
berbagai
aplikasi,
diantaranya
pengemasan, tekstil, alat tulis, berbagai
tipe wadah terpakaikan ulang serta
bagian
plastik,
perlengkapan
labolatorium dan komponen otomotif.
Sifat-sifat polyprophylene serupa
dengan sifat-sifat polyethylene. Massa
jenisnya rendah (0,90 - 0,92) g.cm-3
termasuk kelompok yang paling ringan
diantara bahan polimer, dapat terbakar
bila
dinyalakan
dibandingkan
polyethylene massa jenis tinggi. Titik
lelehnya tinggi sekali (176°C), kekuatan
tarik, kekuatan lentur dan kekuatannya
lebih tinggi tetapi tahan impaknya lebih
rendah terutama pada temperatur
rendah. Sifat tembus cahayanya pada
pencetakan lebih baik dari pada
polyethylene
dengan
permukaan
mengkilap,
penyusutannya
pada
pencetakan kecil, penampilan dan
ketelitian dimensinya lebih baik. Sifat
mekaniknya dapat ditingkatkan sampai
batas
tertentu
dengan
jalan
mencampurkan
serat
gelas
dan
pemuaian termal juga dapat diperbaiki
sampai
setingkat
dengan
bahan
thermoseting.
Sifat-sifat
listriknya
hampir sama dengan sifat-sifat pada
polyethylene. Tahan kimianya kira-kira
sama bahkan lebih baik dari pada
polyethylene
massa
jenis
tinggi
(Boedeker.com, 2010).
Adapun sifat fisis, mekanis dan
thermal dari polypropylene adalah
sebagai berikut:
Sementara, untuk thermoset waktu yang
dibutuhkan
agak
lama
karena
pemanasan terjadi selama material
berada dalam tekanan cetakan yang
bersuhu tinggi. Bagian utama mesin
injection molding dapat dilihat pada
Gambar 1.
Gambar 1. Bagian utama mesin injection
molding vertikal
Produk-produk
yang
dihasilkan
melalui
proses
injection
molding
diantaranya printer, keyboard, casing
handphone, packing makanan dan
minuman, pesawat telepon, dashboard
mobil, body motor, helm, peralatan
rumah tangga dan lain-lain.
Tabel 1. Sifat fisis, mekanis dan thermal
dari polypropylene (Boedeker.com, 2010)
Injection molding
Injection molding pada polimer
identik pengecoran bertekanan pada
logam dan merupakan salah satu teknik
pembentukan polimer yang banyak
digunakan. Untuk thermoplastik waktu
satu siklus proses injection molding
singkat (sekitar 10-30 detik) karena
produk langsung membeku setelah
diinjeksikan
ke
dalam
cetakan.
Kontruksi mesin injetion molding
Secara umum konstruksi mesin
injection molding terdiri dari tida unit
pokok yang penting yaitu injection unit,
clamping unit dan mold unit.
1. Injection unit
Injection unit merupakan unit yang
berfungsi untuk melelehkan plastik
dengan suhu yang disesuaikan dengan
material plastik hingga mendorong
cairan kedalam cavity dengan waktu,
tekanan, temperatur, dan kepekatan
tertentu.
Gambar 2. Bagian injection unit
Gambar 4. Bagian utama mold unit
2. Clamping unit
Clamping unit berfungsi untuk
membuka dan menutup mold dan
menjaga dengan memberikan tekanan
pada penahan (clamping pressure)
terhadap mold agar material yang
diinjeksikan pada mold tidak meresap
keluar saat proses berlangsung.
Saluran pendingin conformal dibuat
mengikuti kontur produk yang dicetak
sehingga memungkinkan terjadi proses
pendinginan yang seragam dan lebih
cepat (Gambar 5).
Gambar 3. Skematis dan bagian-bagian
dari clamping unit
Gambar 5. Sistem pendingin conformal
(Sachs, 2000)
3. Mold unit
Mold
unit
merupakan
bagian
terpenting pada mesin injection molding,
yang mempunyai fungsi utama yaitu
untuk membentuk benda yang akan
dicetak.
Sistem pendingin conformal
Cacat produk injection molding
Cacat produk yang terjadi pada
proses injection molding diantaranya:
a. Short shot: Kondisi dimana kapasitas
lelehan
plastik
tidak
mampu
memenuhi kapasitas cetakan atau
lelehan plastik pada saat diijeksikan
mengeras
sebelum
memenuhi
cetakan.
b. Warpage: Kondisi dimana produk
melengkung atau bengkok.
c. Sink mark: Kondisi dimana terjadi
perbedaan ketebalan permukaan
pada permukaan produk.
d. Flash: Kondisi dimana terdapat
material plastik yang lebih ikut
membeku di pinggir-pingir produk.
e. Air trapped: Kondisi dimana ada
gelembung udara yang terjebak
didalam produk.
yang ideal dan kurangnya kekakuan
struktural produk serta aliran.
warpage dapat dikurangi dengan
jalan
mengurangi
ukuran
gate,
mengurangi tekanan, memposisikan
ulang saluran pendingin, mengurangi
temperatur cetakan dekat gate dan
sprue, mengurangi waktu tahan, serta
menaikkan temperatur cetakan. (fischer,
2003)
Skema dan rumus perhitungan
warpage, w (fischer, 2003)
Cacat Warpage
Warpage
digunakan
untuk
menjelaskan bagian yang melengkung
atau memutar keluar dari bentuk dan
mengubah tidak hanya dimensi tetapi
juga kontur dan bagian sudut. (Lihat
Gambar 6).
Gambar 7. Skema perhitungan warpage
Warpage (w) = hpart/ dpart ..................(2.1)
Dimana :
w
: Warpage
hpart : Ketinggian warpage (mm)
Gambar 6. Warpage karena ketidakseragaman diding ketebalan (Selvaraj,
2013)
Cacat warpage terjadi karena
beberapa faktor diantaranya karena
perbedaan antara shringkage dan
cooling time yang tergantung pada
kontraksi
kedua
permukaan
dan
ketebalan komponen dari hasil distribusi
temperature
mold,
Ketidaksamaan
distribusi tekanan pada produk, injection
pressure terlalu tinggi atau terlalu rendah
dan cooling terlalu pendek, kurangnya
clamping
force
atau
kurangnya
kemampuan mensetting clamping force
dpart : Diameter Spesimen (mm)
METODOLOGI PENELITIAN
Diagram alir penelitian
Mulai
Studi pustaka dan survei lapangan
Pembuatan pendingin cetakan dengan
sistem softtooling tipe saluran conformal
Mendesain cetakan dengan software
solidwork, core dan cavity sesuai dimensi
spesimen ASTM D955
Pencampuran serbuk alumunium dengan
epoxy dengan perbandingan 2:1 dan
Pemilihan bahan dan pemrosesan bahan
saluran pipa tembaga dicetak di dalamnya
dengan mesin CNC milling sesuai desain
cetakan
Pengeringan cetakan pendingin pada
temperatur ruang dalam waktu 24 jam
Menyatukan cetakan dan pendingin
DATA DAN HASIL PENELITIAN
Pembuatan spesimen dengan variasi tekanan injeksi
6.369 kg/cm2
12.738 kg/cm2
19.108 kg/cm2
25.477 kg/cm2
31.847 kg/cm2
Mengoleskan karbon ke permukaan spesimen
Pengambilan gambar menggunakan kamera 14 mega pixel
2. Thermometer
3. Stopwatch
4. Gelas ukur
5. Kamera
6. Pompa air dan selang
7. Kunci pas
8. Skrap
9. Dial indikator
10. Polypropylene
11. Serbuk aluminium
12. Epoxy
13. Pipa tembaga
14. Karbon batang
Pengukuran besarnya nilai warpage
menggunakan dial indikator
Pengukuran area warpage menggunakan solidwork
Pengolahan dan Analisis data
Data pembuatan Spesimen
Pembuatan spesimen dengan variasi
tekanan 6.37 kg/cm2, 12.74 kg/cm2,
19.11 kg/cm2, 25.48 kg/cm2 dan 31.85
kg/cm2 diperoleh data sebagai berikut.
Temperatur leleh polypropylene
170 oC
Temperatur didalam barel
150 oC
Waktu tekan
5 Detik
Kesimpulan
Selesai
Gambar 8. Diagram alir penelitian
Studi pustaka dengan mencari jurnaljurnal penelitian yang berhubungan
dengan penelitian yang akan dilakukan
dan survei lapangan dengan datang
langsung ke tempat penelitian untuk
meninjau alat penelitian yang akan
digunakan.
Alat dan bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam
penelitian ini antara lain:
1. Mesin injeksi plastik
Temperatur cetakan atas ratarata
Temperatur cetakan bawah
rata-rata
Temperatur air pendingin
38 oC
36 oC
30oC
Debit air pendingin rata-rata
3.61 cm3/s
Waktu injeksi rata-rata
35.78 Detik
Waktu pendinginan rata-rata
30.78 Detik
Tabel 2. Data pembuatan spesimen
Dalam
proses
pembuatan
spesimen dengan variabel data di atas
diperoleh hasil bahwa semua spesimen
mengalami cacat warpage. Cacat
warpage bisa terjadi karena beberapa
faktor diantaranya pengaruh tekanan
injeksi, temperatur, waktu tahan dan
sistem pendinginan.
Cacat warpage dilihat dari segi
pengaruh temperatur, cacat warpage
dalam injection molding berhubungan
erat dengan fenomena shrinkage atau
penyusutan. Penyusutan yang tidak
seragam pada permukaan atas dan
permukaan bawah spesimen bisa
menjadi faktor yang menyebabkan
spesimen mengalami cacat warpage ini
dapat dilihat pada Tabel 4.1 dimana
temperatur cetakan atas rata-rata 38 oC
dan temperatur bawah cetakan rata-rata
36 oC terjadi selisih sebesar 2 oC. Selisih
temperatur ini bisa disebabkan karena
perpindahan panas yang kurang baik
dari sistem pendingin.
Dari segi waktu tahan, waktu tahan
yang terlalu cepat juga bisa menjadi
faktor penyebab warpage tidak terkontol.
Waktu tahan yang terlalu cepat
menyebabkan lelehan polypropylene
yang diijeksikan kedalam cetakan belum
benar-benar membeku sehingga saat
spesimen dikeluarkan dari cetakan
terjadi perubahan kontur bentuk.
Selain cacat warpage pada
spesimen juga timbul cacat lain seperti
flash. Cacat flash terjadi akibat cetakan
tidak mampu menahan tekanan tinggi
dari
lelehan
polypropylene
yang
diinjeksikan ke dalam cetakan sehingga
membuat cetakan menjadi sedikit
terbuka. Selain itu temperatur leleh yang
terlalu
tinggi
bisa
juga
yang
menyebabkan terjadinya flash pada
spesimen. Cacat warpage dan flash
dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Cacat yang timbul pada
spesimen
Dari Gambar 7 dapat dilihat
lingkaran berwarna merah merupakan
cacat warpage dan lingkaran berwarna
biru merupakan cacat flash. Cacat
warpage dapat dilihat secara jelas
setelah spesimen diolesi karbon seperti
Gambar 8.
Gambar 8. Area warpage setelah
spesimen diolesi karbon
DATA
HASIL
WARPAGE
PENGUKURAN
Hasil Pengukuran area warpage
menggunakan software solidwork
Pengukuran
area
warpage
dilakukan untuk mengetahui besarnya
luasan warpage yang terjadi pada
penampang spesimen. Berikut adalah
hasil
pengukuran
area
warpage
menggunakan software solidwork:
Tekanan
( Kg/cm2 )
Spesimen
sempurna
( cm2 )
( cm2 )
(%)
6.37
78.5
26.42
33.65
12.74
78.5
25.09
31.96
19.11
78.5
37.06
47.21
25.48
78.5
43.98
56.02
31.85
78.5
52.15
66.44
Area warpage rata-rata
Tabel 3. Data hasil pengukuran area
warpage rata-rata
Dari pengukuran didapatkan hasil
bahwa area warpage rata-rata paling
kecil terjadi pada spesimen dengan
tekanan
12.74 kg/cm2 dan area
warpage rata-rata paling besar terjadi
pada spesimen dengan tekanan 31.85
kg/cm2. Sedangkan pada tekanan
paling rendah yaitu pada tekanan 6.37
kg/cm2 area warpage yang terjadi lebih
besar dari tekanan 12.74 kg/cm2.
Persentase area warpage dibuat
dalam sebuah grafik berdasarkan data
Tabel 3. sebagai berikut:
Berdasarkan
Grafik
1.
menunjukan bahwa dengan menaikan
dan menurunkan nilai tekanan akan
berpengaruh
terhadap
besarnya
presentase area warpage yang terjadi.
Pada tekanan yang rendah persentase
area warpage yang terjadi juga kecil dan
pada tekanan yang tinggi persentase
area warpage yang terjadi juga semakin
besar. Area warpage semakin besar
ketika tekanan yang diberikan besar ini
terjadi karena pada saat lelehan plastik
polypropylene yang diinjeksikan ke
dalam cetakan sudah memenuhi cetakan
tetapi masih menerima tekanan sebesar
tekanan yang diberikan. Tekanan dari
lelehan plastik mendorong ke semua
arah akan tetapi karena bagian terlemah
terjadi pada bagian antara cetakan atas
dan cetakan bawah yaitu pada bagian
bertemunya cavity dan core sehingga
membuat cetakan menjadi sedikit
terbuka. Membukanya cetakan bisa
terjadi karena kurangnya gaya clamp dan
kekuatan material dari cetakan yang
tidak mampu menahan tekanan dari
lelehan plastik polypropylene sehingga
mengakibatkan cetakan melengkung
dan spesimen yang belum membeku
atau bagian terlemah dari spesimen
menjadi warpage. Besarnya lengkungan
atau area warpage sebesar tekanan
yang diberikan
Pengukuran besarnya nilai warpage
menggunakan dial indikator
Pengukuran besarnya ketinggian
warpage yang terjadi pada spesimen
menggunakan dial indikator. Hasil
pengukuran dapat dilihat pada Tabel 4.
Grafik 1. pengaruh tekanan terhadap
persentase area warpage
Tekanan
( Kg/cm2)
h part rata-rata
( mm )
d part
( mm )
w rata-rata
6.37
6.17
100
0.062
12.74
4.89
100
0.049
19.11
4.01
100
0.040
25.48
8.45
100
0.085
31.85
5.73
100
0.057
Tabel 4. Data hasil pengukuran nilai
warpage rata-rata
Berdasarkan
Tabel
4.
maka
didapatkan sebuah grafik seperti berikut:
Grafik 2. pengaruh tekanan terhadap
besarnya nilai warpage
Berdasarkan Grafik 2. diatas
menunjukan bahwa dengan adanya
kenaikan tekanan membuat besarnya
nilai warpage mengalami kenaikan dan
penurunan.
Penurunan terjadi pada
tekanan 6.37 kg/cm2, 12.74 kg/cm2,
19.11 kg/cm2 dan terjadi kenaikan pada
tekanan 25.48 kg/cm2 yang cukup tinggi
namun nilai warpage kembali turun pada
tekanan 31.85 kg/cm2 yang merupakan
tekanan tertinggi yang digunakan dalam
penelitian ini. Pada tekanan 19.11
kg/cm2 merupakan tekanan optimal
dalam penelitian ini dimana nilai warpage
yang terjadi paling kecil. Walaupun
terjadi kenaikan dan penurunan nilai
warpage namun dilihat dari trendline
besarnya nilai warpage cenderung stabil.
Stabilnya nilai warpage ini bisa terjadi
karena daerah terlemah dari spesimen
terjadi pada daerah dekat gate atau
daerah lelehan plastik polypropylene
masuk sehingga pada tekanan rendah
maka kecepatan aliran injeksi juga
rendah dan waktu injeksi yang
dibutuhkan lebih lama dari tekanan yang
lebih tinggi. Waktu injeksi yang lebih
lama membuat spesimen memiliki cukup
waktu
untuk
membeku
dengan
sempurna pada bagian terjauh dari gate
namun tidak pada daerah dekat gate
yang butuh waktu lebih lama untuk
membeku. Sehingga saat lelehan plastik
polypropylene sudah memenuhi cetakan
namun masih menerima tekanan
mengakibatkan
bagian
terlemah
mendapatkan dorongan dimana pada
bagian terjauh dari gate sudah membeku
dengan sempurna sehingga bagian
terlemah spesimen menjadi warpage.
Semakin tinggi tekanan maka waktu
injeksinya
juga
semakin
cepat
menyebabkan daerah yang belum
membeku pada spesimen semakin besar
dan pada saat spesimen menerima
dorongan tekanan tersebar kebagian
yang
belum
membeku
sehingga
membuat area warpage-nya semakin
besar
namun
nilai
warpage-nya
cenderung stabil.
KESIMPULAN
Dari penelitian yang telah dilakukan,
dapat diperoleh beberapa hasil yang
merupakan jawaban dari penelitian ini.
1. Secara umum menaikan tekanan
injeksi membuat area warpage yang
terjadi semakin besar akan tetapi
nilai warpage yang terjadi cenderung
stabil walaupun begitu ada tekanan
optimal dimana pada tekanan
tersebut nilai warpage yang terjadi
paling kecil.
2. Tekanan optimal dalam penelitian ini
yaitu pada tekanan 19.11 kg/cm2.
SARAN
Saran dari peneliti jika nantinya ada
peneliti lain yang ingin melanjutkan
penelitian ini:
1. Perhatikan perancangan desain dan
pemilihan bahan untuk cetakan
khususnya pada kekuatan clamp
cetakan.
2. Gunakan bahan plastik yang
berbeda sehingga nantinya dapat
digunakan sebagai pembanding
dengan penelitian ini.
3. Untuk membuktikan keakurasian
pengukuran besarnya nilai warpage
ada baiknya dilakukan pengukuran
secara langsung pada spesimen.
DAFTAR PUSTAKA
Jerry M. Fischer., 2003, Handbook of Molded Part Shrinkage and Warpage, Plastics
Design Library/ William Andrew Publishing, Norwich, New York.
Suyono., 2011, Pengaruh Serbuk Aluminium dan Serbuk Kuningan terhadap Penyusutan
(Shringkage) Produk pada Pembuatan Cetakan Softtooling untuk Mesin Injeksi
Plastik, Skripsi S-1 Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Surakarta,
Surakarta.
Sendi Dwi Oktaviandi., 2012, Analisa Pengaruh Parameter Tekanan dan Waktu
Penekanan Terhadap Sifat Mekanik dan Cacat Penyusutan Dari Produk Injection
Molding Berbahan Polyethylene (PE), Skripsi S-1 Teknik Mesin, Universitas Sultan
Ageng Tirtayasa, Cilegon.
S.Selvaraj and P.Venkataramaiah., 2013, Measurement of warpage of injection moulded
Plastic components using image processing, Internasional Jurnal of Innovative
Research in Science, Engineering and Technology Jurnal vol 2, Issue 12,
December.
Sigit Y. dan Agung K., 2014, Perbandingan Sistem Pendingin Konvensional dan
Konformal pada Proses Injeksi Plastik, Skripsi S-1 Teknik Mesin, Institut Teknologi
Bandung, Bandung.