TUGAS ELEMEN MESIN III DI SUSUN OLEH MUH
TUGAS
ELEMEN MESIN III
DI SUSUN OLEH:
MUHAMAD SUMARDI
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI WASTUKANCANA
PURWAKARTA
2014
Gear Machining
1.
Forming gear teeth
A.
Casting
Casting adalah proses produksi missal yang melibatkan bahan – bahan cair ( seperti logam,plastic
atau resin ) yang dituangkan ke dalam cetakan,dituangkan kemudian diambil untuk
digunakan.Casting juga bisa digunakan untuk memproduksi kembali sesuatu.Casting dapat
digunakan untuk membuat part yang komplek yang membutuhkan biaya yang besar atau waktu
untuk memproduksi dibandingkan menggunakan metode lain.Casting dapat menggunakan “ sand
cast “ atau “ die cast “.Keuntungan dalam menggunakan casting adalah rendah biaya karena gerigi
dibuat pada cetakan. Casting tidak melakukan perlakuan finishing pada gerigi tersebut.Oleh karena
itu,gerigi pada gear tersebut menjadi kurang presisi dan hanya bisa digunakan untuk keperluan yang
tidak kritis seperti pada mainan yang tidak terlalu rugi karena adanya suara bising dan “ excessive
backlash “.
·
Sand cast cocok dalam untuk membuat gear kualitas rendah untuk jumlah produksi yang
sedikit.Hal ini disebabkan karena biaya pembuatan alat produksi yang murah ,tetapi akurasi dimensi
dan permukaan yang tidak baik. Sand casti juga digunakan untuk membuat part yang besar ( tipe
besi dan baja tetapi juga perunggu,brasss,alumunium).Sand casting memiliki banyak tipe : green
sand casting,resin sand casting dan sodium silicate bonded sand casting.
Beberapa pertimbangan penggunaan beberapa metode sand cast :
Die cast lebih baik dalam permukaan dan akurasi dimensinya daripada sand cast. Pembuatan alat
produksinya lebih mahal sehingga cocok untuk jumlah produksi yang banyak.
B. Investment Casting
Investment Casting atau lost – wax casting adalah proses pembentukan logam khusus yang
digunakan untuk memproduksi kualitas yang tingggi ,fungsi dan efektivitas biaya. Investment
Casting merupakan proses yang satu pola dipakai untuk memproduksi satu bagian logam.Ketika
dipadukan dengan teknologi dan pengetahuan modern, Investment Casting dapat diterapkan untuk
memproduksi bagain – bagian yang bervariasi derajat kompleksitas di hamper setiap volume dan
aplikasi spektrum seluas mungkin.
Metode ini dapat untuk membuat gear dengan akurasi yang baik dalam variasi yang banyak.Cetakan
terbuat dari material refractory sehingga dapat digunakan untuk mecetak pada titik leleh yang
tinggi.
Ada tiga jenisa pada Investment Casting,salah satunya adalah Sodium Silicate process investment
casting , Colloidal Silica Technology investment casting dan kombinasi kedua tipe tersebut.
Sodium Silicate process investment casting adalah investment casting biaya rendah ,terutama cor
baja karbon. Colloidal Silica Technology investment casting adalah investment casting biaya tinggi
tetapi dapat menahan temperature tinggi untuk cor stainless steel dan memiliki toleransi yang sangat
ketat dan permukaan akhir yang baik dengan berat yang sangat kecil. Sedangkan kombinasi dari
kedua tipe ini,dapat digunakan untuk baja karbon dan stainless stell.
C.
Sintering
sintering
Sintering adalah metode menekan powder metals ( PM ) ke cetakan rongga bentuk
gear,dikeluarkan dan heat – treated untuk menaikan kekuatannya.Metode ini memiliki akurasi yang
sama dengan die cast tetapi property material ini dapat dikontrol dengan mengatur campuran variasi
PM.metode ini cocok digunakan untuk gear ukuran kecil seperti mainan,instrument dan small motor
driver.
Tiga metode utama untuk membuat bentuk dari sintering yaitu Unpressured Forming ,Cold
Pressing, dan Hot Pressing.Unpressed Forming digunakan ketika komponen yang sangat berpori
diperlukan dengan menggunakan loose sintering. Powder dituangkan atau bergetar dalam cetakan
yang dipanaskan sampai suhu sintering. Bagian sinter menyusut pada proses pendinginan dan
bentuk hanya diproses pada proses penyelesaian. Metode lain dari Unpressed Forming termasuk
slip and slurry casting. Cold Pressing adalah metode membentuk powder menjadi bentuk yang
diinginkan oleh tekanan mekanis atau hidrolik. Tekanan yang digunakan cukup untuk menghasilkan
pengelasan dingin butiran powder.Proses menanamkan kekuatan yang cukup untuk powder dapat
berikatan bersama sehingga memungkinkan akan ditangani saat proses sintering. Metode lain yang
termasuk Cold Pressing adalah isostatic pressing and explosive forming. Hot Pressing melibatkan
pemanasan
powder
sampai
suhu
diatas
suhu
rekristalisasi
logam
selama
proses
penekanan.Komponen yang dihasilkan memiliki densitas yang tinggi dan dimensi yang
akurat.Proses ini diselesaikan dalam pengurangan udara atau vakum untuk mengurangi resiko
oksida logam.Proses ini dilakukan dengan tekanan dibawah 30 N.mm-2 .Setelah melewati tahap
pembentukan gear,akan dilanjutkan dengan proses sintering yaitu heat – treated untuk
meningkatkan kekuatannya.
D.
Injection Molding
Metode ini digunakan untuk membuat nonmetallic gear dalam variasi thermoplastics seperti nylon
dan acetal.Metode ini memiliki presisi gear yang rendah dalam ukuran kecil tetapi berbiaya rendah
dan kemampuan bekerja tanpa pelumas saat light load.Siklus dimulai ketika mold ( cetakan )
ditutup,diikuti dengan injeksi polimer kedalam rongga cetakan.Setelah rongga terisi ,tekanan
holding
dipertahankan
untuk
mengkompensasi
penyusutan
materi.Kemudian,sekrup
berubah,bersiap untuk penembakan berikutnya ke depan sekrup sehingga menyebabkan sekrup
menarik kembali untuk persiapan tembakan berikutnya.Setelah bagian cukup dingin,cetakan
terbuka dan gear dapat dikeluarkan.
Jenis – jenis injection molding sebagai berikut:
§ Co-injection (sandwich) molding
§ Fusible (lost, soluble) core injection molding
§ Gas-assisted injection molding
§ In-mold decoration and in mold lamination
§ Injection-compression molding
§ Insert and outsert molding
§ Lamellar (microlayer) injection molding
§ Low-pressure injection molding
§ Metal injection molding
§ Microinjection molding
§ Microcellular molding
§ Multicomponent injection molding
§ Multiple live-feed injection molding
§ Powder injection molding
§ Push-Pull injection molding
§ Reaction injection molding
§ Resin transfer molding
§ Rheomolding
§ Structural foam injection molding
§ Structural reaction injection molding
§ Thin-wall molding
§ Vibration gas injection molding
§ Water assisted injection molding
§ Rubber injection
§ Injection molding of liquid silicone rubber
injection molding
E.
Extruding
extruding
Metode ini digunakan untuk membuat teeth gear pada batang panjang yang kemudian dipotong
sesuai kebutuhan dan di machining untuk lubang ,keyways dan lain - lain.Material nonferrous
seperti alumunium dan tembaga umumnya di extrude daripada baja.
F.
Cold Drawing
cold drawing
Metode membentuk teeth gear pada batang baja dengan menarik batang tersebut melalui dadu
pengerasan.Cold working meningkatkan kekuatan dan mengurangi keuletan.Kemudian batang
akan dipotong sesuai kebutuhan.
G.
Stamping
Lembaran logam di cap dengan bentuk gerigi.metode ini memiliki presisi yang rendah,biaya rendah
dan jumlah produksi yang tinggi tetapi permukaan akhir dan akurasi yang buruk.
Sebuah teknik machining untuk membuat gigi pada gear,spline atau sprocket melalui cara feeding
synchronize sebuah alat yang memiliki groove ( alur ) di bagian atasnya ( yang disebut Hob ) yang
terpasang pada sebuah mesin dan sebuah benda kerja.
Hob adalah sebuat cutting tool yang digunakan untuk membentuk gigi pada benda kerja.
Hob dapat memotong / memangkas permukaan gigi secara berurutan pada gerakan axial.
Jenis proses yang sudah biasa ( common ) untuk proses hobbing adalah :
1. Spur Gear
Spur gear merupakan tipe/model sederhana dari semua tipe gear. Spur gear terdiri dari sebuah
silinder atau disk dengan gigi memproyeksikan radial, dan meskipun mereka tidak lurus-sisi dalam
bentuk, tepi tiap gigi lurus dan sejajar dengan sumbu rotasi.
Contoh proses spur gear
2.Helical gear
Bentuk gigi ini menyilang miring terhadah sumbu roda gigi. Tingkat kemiringan dapat diatur
dengan setting Hob Cutter pada mesin hobbing.
Contoh proses helical gear
3.Bevel Gear
Berbentuk seperti kerucut ( mirip payung ) terpotong dengan gigi-gigi yang terbentuk di
permukaannya. Ketika dua roda gigi bevel mersinggungan, titik ujung kerucut yang imajiner akan
berada pada satu titik, dan aksis poros akan saling berpotongan.
Sudut antara kedua roda gigi bevel bisa berapa saja kecuali 0 dan 180. Roda gigi bevel dapat
berbentuk lurus seperti spur atau spiral seperti roda gigi heliks.
Contoh proses bevel gear
4.Worm Gear
Roda gigi cacing (worm gear) menyerupai screw ( ulir ) berbentuk batang yang dipasangkan dengan
roda gigi biasa atau spur. Roda gigi cacing merupakan salah satu cara termudah untuk mendapatkan
rasio
torsi
yang
tinggi
dan
kecepatan
putar
yang
rendah.
Worm gear dengan roda helical gear, kecuali pada sudut gigi-giginya yang mendekati 90 derajat,
dan bentuk badannya biasanya memanjang mengikuti arah aksial. Jika ada setidaknya satu gigi yang
mencapai satu putaran mengelilingi badan roda gigi, maka itu adalah roda gigi cacing. Jika tidak,
maka itu adalah roda gigi heliks. Roda gigi cacing memiliki setidaknya satu gigi yang mampu
mengelilingi badannya beberapa kali. Jumlah gigi pada roda gigi cacing biasanya disebut dengan
thread
(
ulir
).
Dalam pasangan worm gear, batangnya selalu bisa menggerakkan roda spur gear. Jarang sekali ada
spur yang mampu menggerakkan roda gigi cacing. Sehingga bisa dikatakan bahwa pasangan roda
gigi cacing merupakan transmisi satu arah
Sketsa Mesin Hobbing
Beberapa istilah pada hobbing
Frekuensi putaran Merupakan ukuran seberapa banyak putaran terjadi dalam satu satuan waktu.
Misal, RPM, adalah seberapa banyak putaran terjadi dalam satu menit.
Frekuensi angular Diukur dalam radian per detik, di mana 1 RPM = pi/30 rad/detik. Satu putaran
bernilai 2 pi rad.
Jumlah gigi Yaitu jumlah gigi yang dimiliki oleh roda gigi. Dalam kasus roda gigi cacing, jumah
gigi adalah nomor thread dari roda gigi cacing.
Aksis Sumbu yang melalui pusat perputaran roda gigi.
Pitch Ruang di antara gigi.
Sudut heliks Sudut antara tangen ke heliks dan aksis roda gigi. Sudut heliks roda gigi spur bernilai
nol, dan sudut heliks roda gigi cacing mendekati 90 derajat.
Metode / teknik pada proses hobbing
Conventional cut merupakan proses hobbing dimana "pemakanan" / gerakan axial feeding hob
cutter dari atas kebawah, sedangkan climb cut adalah kebalikan dari conventional cut.
Hasil hobbing, bila proses benar
Bila proses hobbing benar, permukaan gear setelah di hoobing tampak rapih, lead profil gigi terlihat
lurus antara ruas yang satu dengan yang lain.
Hasil hobbing, bila terdapat kesalahan pada proses
Lead profil gigi tampak bergelombang dikarenakan kondisi abnormal saat proses. gambar diatas
disebabkan hob (cutter) atau feeding cutter (faktor mesin) tidak stabil.
ELEMEN MESIN III
DI SUSUN OLEH:
MUHAMAD SUMARDI
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI WASTUKANCANA
PURWAKARTA
2014
Gear Machining
1.
Forming gear teeth
A.
Casting
Casting adalah proses produksi missal yang melibatkan bahan – bahan cair ( seperti logam,plastic
atau resin ) yang dituangkan ke dalam cetakan,dituangkan kemudian diambil untuk
digunakan.Casting juga bisa digunakan untuk memproduksi kembali sesuatu.Casting dapat
digunakan untuk membuat part yang komplek yang membutuhkan biaya yang besar atau waktu
untuk memproduksi dibandingkan menggunakan metode lain.Casting dapat menggunakan “ sand
cast “ atau “ die cast “.Keuntungan dalam menggunakan casting adalah rendah biaya karena gerigi
dibuat pada cetakan. Casting tidak melakukan perlakuan finishing pada gerigi tersebut.Oleh karena
itu,gerigi pada gear tersebut menjadi kurang presisi dan hanya bisa digunakan untuk keperluan yang
tidak kritis seperti pada mainan yang tidak terlalu rugi karena adanya suara bising dan “ excessive
backlash “.
·
Sand cast cocok dalam untuk membuat gear kualitas rendah untuk jumlah produksi yang
sedikit.Hal ini disebabkan karena biaya pembuatan alat produksi yang murah ,tetapi akurasi dimensi
dan permukaan yang tidak baik. Sand casti juga digunakan untuk membuat part yang besar ( tipe
besi dan baja tetapi juga perunggu,brasss,alumunium).Sand casting memiliki banyak tipe : green
sand casting,resin sand casting dan sodium silicate bonded sand casting.
Beberapa pertimbangan penggunaan beberapa metode sand cast :
Die cast lebih baik dalam permukaan dan akurasi dimensinya daripada sand cast. Pembuatan alat
produksinya lebih mahal sehingga cocok untuk jumlah produksi yang banyak.
B. Investment Casting
Investment Casting atau lost – wax casting adalah proses pembentukan logam khusus yang
digunakan untuk memproduksi kualitas yang tingggi ,fungsi dan efektivitas biaya. Investment
Casting merupakan proses yang satu pola dipakai untuk memproduksi satu bagian logam.Ketika
dipadukan dengan teknologi dan pengetahuan modern, Investment Casting dapat diterapkan untuk
memproduksi bagain – bagian yang bervariasi derajat kompleksitas di hamper setiap volume dan
aplikasi spektrum seluas mungkin.
Metode ini dapat untuk membuat gear dengan akurasi yang baik dalam variasi yang banyak.Cetakan
terbuat dari material refractory sehingga dapat digunakan untuk mecetak pada titik leleh yang
tinggi.
Ada tiga jenisa pada Investment Casting,salah satunya adalah Sodium Silicate process investment
casting , Colloidal Silica Technology investment casting dan kombinasi kedua tipe tersebut.
Sodium Silicate process investment casting adalah investment casting biaya rendah ,terutama cor
baja karbon. Colloidal Silica Technology investment casting adalah investment casting biaya tinggi
tetapi dapat menahan temperature tinggi untuk cor stainless steel dan memiliki toleransi yang sangat
ketat dan permukaan akhir yang baik dengan berat yang sangat kecil. Sedangkan kombinasi dari
kedua tipe ini,dapat digunakan untuk baja karbon dan stainless stell.
C.
Sintering
sintering
Sintering adalah metode menekan powder metals ( PM ) ke cetakan rongga bentuk
gear,dikeluarkan dan heat – treated untuk menaikan kekuatannya.Metode ini memiliki akurasi yang
sama dengan die cast tetapi property material ini dapat dikontrol dengan mengatur campuran variasi
PM.metode ini cocok digunakan untuk gear ukuran kecil seperti mainan,instrument dan small motor
driver.
Tiga metode utama untuk membuat bentuk dari sintering yaitu Unpressured Forming ,Cold
Pressing, dan Hot Pressing.Unpressed Forming digunakan ketika komponen yang sangat berpori
diperlukan dengan menggunakan loose sintering. Powder dituangkan atau bergetar dalam cetakan
yang dipanaskan sampai suhu sintering. Bagian sinter menyusut pada proses pendinginan dan
bentuk hanya diproses pada proses penyelesaian. Metode lain dari Unpressed Forming termasuk
slip and slurry casting. Cold Pressing adalah metode membentuk powder menjadi bentuk yang
diinginkan oleh tekanan mekanis atau hidrolik. Tekanan yang digunakan cukup untuk menghasilkan
pengelasan dingin butiran powder.Proses menanamkan kekuatan yang cukup untuk powder dapat
berikatan bersama sehingga memungkinkan akan ditangani saat proses sintering. Metode lain yang
termasuk Cold Pressing adalah isostatic pressing and explosive forming. Hot Pressing melibatkan
pemanasan
powder
sampai
suhu
diatas
suhu
rekristalisasi
logam
selama
proses
penekanan.Komponen yang dihasilkan memiliki densitas yang tinggi dan dimensi yang
akurat.Proses ini diselesaikan dalam pengurangan udara atau vakum untuk mengurangi resiko
oksida logam.Proses ini dilakukan dengan tekanan dibawah 30 N.mm-2 .Setelah melewati tahap
pembentukan gear,akan dilanjutkan dengan proses sintering yaitu heat – treated untuk
meningkatkan kekuatannya.
D.
Injection Molding
Metode ini digunakan untuk membuat nonmetallic gear dalam variasi thermoplastics seperti nylon
dan acetal.Metode ini memiliki presisi gear yang rendah dalam ukuran kecil tetapi berbiaya rendah
dan kemampuan bekerja tanpa pelumas saat light load.Siklus dimulai ketika mold ( cetakan )
ditutup,diikuti dengan injeksi polimer kedalam rongga cetakan.Setelah rongga terisi ,tekanan
holding
dipertahankan
untuk
mengkompensasi
penyusutan
materi.Kemudian,sekrup
berubah,bersiap untuk penembakan berikutnya ke depan sekrup sehingga menyebabkan sekrup
menarik kembali untuk persiapan tembakan berikutnya.Setelah bagian cukup dingin,cetakan
terbuka dan gear dapat dikeluarkan.
Jenis – jenis injection molding sebagai berikut:
§ Co-injection (sandwich) molding
§ Fusible (lost, soluble) core injection molding
§ Gas-assisted injection molding
§ In-mold decoration and in mold lamination
§ Injection-compression molding
§ Insert and outsert molding
§ Lamellar (microlayer) injection molding
§ Low-pressure injection molding
§ Metal injection molding
§ Microinjection molding
§ Microcellular molding
§ Multicomponent injection molding
§ Multiple live-feed injection molding
§ Powder injection molding
§ Push-Pull injection molding
§ Reaction injection molding
§ Resin transfer molding
§ Rheomolding
§ Structural foam injection molding
§ Structural reaction injection molding
§ Thin-wall molding
§ Vibration gas injection molding
§ Water assisted injection molding
§ Rubber injection
§ Injection molding of liquid silicone rubber
injection molding
E.
Extruding
extruding
Metode ini digunakan untuk membuat teeth gear pada batang panjang yang kemudian dipotong
sesuai kebutuhan dan di machining untuk lubang ,keyways dan lain - lain.Material nonferrous
seperti alumunium dan tembaga umumnya di extrude daripada baja.
F.
Cold Drawing
cold drawing
Metode membentuk teeth gear pada batang baja dengan menarik batang tersebut melalui dadu
pengerasan.Cold working meningkatkan kekuatan dan mengurangi keuletan.Kemudian batang
akan dipotong sesuai kebutuhan.
G.
Stamping
Lembaran logam di cap dengan bentuk gerigi.metode ini memiliki presisi yang rendah,biaya rendah
dan jumlah produksi yang tinggi tetapi permukaan akhir dan akurasi yang buruk.
Sebuah teknik machining untuk membuat gigi pada gear,spline atau sprocket melalui cara feeding
synchronize sebuah alat yang memiliki groove ( alur ) di bagian atasnya ( yang disebut Hob ) yang
terpasang pada sebuah mesin dan sebuah benda kerja.
Hob adalah sebuat cutting tool yang digunakan untuk membentuk gigi pada benda kerja.
Hob dapat memotong / memangkas permukaan gigi secara berurutan pada gerakan axial.
Jenis proses yang sudah biasa ( common ) untuk proses hobbing adalah :
1. Spur Gear
Spur gear merupakan tipe/model sederhana dari semua tipe gear. Spur gear terdiri dari sebuah
silinder atau disk dengan gigi memproyeksikan radial, dan meskipun mereka tidak lurus-sisi dalam
bentuk, tepi tiap gigi lurus dan sejajar dengan sumbu rotasi.
Contoh proses spur gear
2.Helical gear
Bentuk gigi ini menyilang miring terhadah sumbu roda gigi. Tingkat kemiringan dapat diatur
dengan setting Hob Cutter pada mesin hobbing.
Contoh proses helical gear
3.Bevel Gear
Berbentuk seperti kerucut ( mirip payung ) terpotong dengan gigi-gigi yang terbentuk di
permukaannya. Ketika dua roda gigi bevel mersinggungan, titik ujung kerucut yang imajiner akan
berada pada satu titik, dan aksis poros akan saling berpotongan.
Sudut antara kedua roda gigi bevel bisa berapa saja kecuali 0 dan 180. Roda gigi bevel dapat
berbentuk lurus seperti spur atau spiral seperti roda gigi heliks.
Contoh proses bevel gear
4.Worm Gear
Roda gigi cacing (worm gear) menyerupai screw ( ulir ) berbentuk batang yang dipasangkan dengan
roda gigi biasa atau spur. Roda gigi cacing merupakan salah satu cara termudah untuk mendapatkan
rasio
torsi
yang
tinggi
dan
kecepatan
putar
yang
rendah.
Worm gear dengan roda helical gear, kecuali pada sudut gigi-giginya yang mendekati 90 derajat,
dan bentuk badannya biasanya memanjang mengikuti arah aksial. Jika ada setidaknya satu gigi yang
mencapai satu putaran mengelilingi badan roda gigi, maka itu adalah roda gigi cacing. Jika tidak,
maka itu adalah roda gigi heliks. Roda gigi cacing memiliki setidaknya satu gigi yang mampu
mengelilingi badannya beberapa kali. Jumlah gigi pada roda gigi cacing biasanya disebut dengan
thread
(
ulir
).
Dalam pasangan worm gear, batangnya selalu bisa menggerakkan roda spur gear. Jarang sekali ada
spur yang mampu menggerakkan roda gigi cacing. Sehingga bisa dikatakan bahwa pasangan roda
gigi cacing merupakan transmisi satu arah
Sketsa Mesin Hobbing
Beberapa istilah pada hobbing
Frekuensi putaran Merupakan ukuran seberapa banyak putaran terjadi dalam satu satuan waktu.
Misal, RPM, adalah seberapa banyak putaran terjadi dalam satu menit.
Frekuensi angular Diukur dalam radian per detik, di mana 1 RPM = pi/30 rad/detik. Satu putaran
bernilai 2 pi rad.
Jumlah gigi Yaitu jumlah gigi yang dimiliki oleh roda gigi. Dalam kasus roda gigi cacing, jumah
gigi adalah nomor thread dari roda gigi cacing.
Aksis Sumbu yang melalui pusat perputaran roda gigi.
Pitch Ruang di antara gigi.
Sudut heliks Sudut antara tangen ke heliks dan aksis roda gigi. Sudut heliks roda gigi spur bernilai
nol, dan sudut heliks roda gigi cacing mendekati 90 derajat.
Metode / teknik pada proses hobbing
Conventional cut merupakan proses hobbing dimana "pemakanan" / gerakan axial feeding hob
cutter dari atas kebawah, sedangkan climb cut adalah kebalikan dari conventional cut.
Hasil hobbing, bila proses benar
Bila proses hobbing benar, permukaan gear setelah di hoobing tampak rapih, lead profil gigi terlihat
lurus antara ruas yang satu dengan yang lain.
Hasil hobbing, bila terdapat kesalahan pada proses
Lead profil gigi tampak bergelombang dikarenakan kondisi abnormal saat proses. gambar diatas
disebabkan hob (cutter) atau feeding cutter (faktor mesin) tidak stabil.