Analisa Total Productive Maintenance Pada Mesin Injection Molding Dengan Menggunakan Metode Overall Equipment Effectiveness (OEE) di PT. Tirta Sibayakindo (TSI)
BAB II
MESIN INJECTION MOLDING
2.1. Mesin Injection Molding
Injection Molding adalah metode material termoplastik dimana material yang
meleleh karena pemanasan diinjeksikan oleh plunger ke dalam cetakan yang
didinginkan oleh air dimana material tersebut akan menjadi dingin dan mengeras
sehingga bisa dikeluarkan dari cetakan. Sedangkan injection molding machine adalah
mesin yang digunakan untuk membuat plastik dengan sistem cetakan injeksi.Mesin
injection molding tercatat telah dipatenkan pertama kali pada tahun 1872 di Amerika
Serikat untuk memproses celluloid. Berikutnya pada tahun 1920-an di Jerman mulai
dikembangkan mesin injection molding namun masih dioperasikan secara manual di
mana pencekaman mold masih menggunakan tuas. Tahun 1930-an ketika berbagai
macam resin tersedia dikembangkan mesin injection molding yang dioperasikan
secara hidraulik. Pada era ini kebanyakan mesin injection moldingnya masih bertipe
single stage plunger.Pada tahun 1946 James Hendry membuat mesin injection
molding tipe single-stage reciprocating screw yang pertama. Mulai tahun 1950anrelay dan timer mulai digunakan untuk pengontrolan proses injeksi nya¹.
Proses injection memiliki beberapa proses sebagai berikut:
•
Persiapan bahan
•
Pemanasan bahan hingga titik lumer
•
Material yang dilumerkan dikirim ke ujung injector untuk disuntikkan kedalam
cetakan
•
Material masuk kedalam cetakan
•
Penahanan hingga plastik membeku
•
Cetakan dibuka untuk melepaskan hasil produksi
•
Pembersihan hasil produksi dari runner. 1
1
www.wikipedia.com/injection-molding.diakses 1 juni 2016
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.1 Proses mold
2.1.1. Langkah-langkah Injection Molding
Adapun langkah-langkahnya adalah:
1. Pengapitan
Suatu mesin injeksi memiliki tiga bagian utama, yaitu cetakan, pengapit dan
unit penyuntik. Unit pengapit adalah pemegang cetakan yang mengalami tekanan
selama proses penyuntikan dan pendinginan. Pada dasarnya, pengapit ini memegang
kedua belah cetakan bersama-sama.
2. Suntikan
Pada
saat
penyuntikan,
material
plastik
umumnya
dalam
bentuk
butiran/pellet, diisi kedalam suatu wadah saluran tuang (hopper) yang terdapat
bagian atas unit mesin. Butir/pellet ini disuap ke dalam silinder untuk dipanaskan
hingga mencair. Di dalam silinder (barrel) terdapat mesin screw (berputar) yang
mencampur bahan butiran/pellet cair dan mendorong campuran ke bagian ujung
silinder.
Ketika material yang dikumpulkan di ujung screw telah cukup, proses
penyuntikan dimulai. Plastik yang dicairkan dimasukkan kedalam cetakan melalui
Universitas Sumatera Utara
suatu nozzle injector, ketika tekanan dan kecepatan diatur oleh screw tersebut.
Sebagian mesin injeksi menggunakan suatu pendorong sebagai pengganti screw.
3. Penenangan
Tahap ini adalah waktu penenangan sesaat setelah proses penyuntikan.
Plastik cair telah disuntik kedalam cetakan dan tekanan dipertahankan untuk
meyakinkan segala sisi rongga cetakan telah terisi secara sempurna.
4. Pendinginan
Plastik didinginkan didalam cetakan untuk mendapatkan bentuk padatnya
didalam cetakan. Pada proses ini sekaligus pengisian ulang bahan plastik dari hopper
ke dalam barrel dengan screw yang berputar.
5. Cetakan Dibuka
Unit pengapit dibuka, yang memisahkan keduabelah cetakan.
6. Pengeluaran
Pena dan plat ejector mendorong dan mengeluarkan hasil cetakan dari dalam
cetakan. Geram dan sisa pada sisi-sisi hasil cetakan yang tidak dipakai dapat didaur
ulang untuk digunakan pada pencetakan berikutnya.
2.1.2. Komponen Utama Sistem Injection Molding
Gambar 2.2 Injection unit dan clamping unit
Secara umum komponen-komponen utama dari sebuah Injection Molding adalah :
Universitas Sumatera Utara
2.1.2.1 Mold Clamp Unit [Unit Pencekam Cetakan].
Clamping unit digunakan untuk memegang dan mengatur gerakan dari mold unit,
serta gerakan ejector saat melepas benda dari molding unit, pada clamping unit lah
kita bisa mengatur berapa panjang gerakan molding saat di buka dan berapa panjang
ejektor harus bergerak.Clamping unit ini adalah tempat mold berada. Fungsi dari
clampingunit ini adalah untuk menahan mold bersatu ketika material di injeksikan
sampai material terbentuk dan mengeluarkan produk setelah benda kerja jadi.
Clamping unit ini terdapat stationary plate, movable plate, mold, tie rod, clamping
cylinder, dan hydraulic cylinder.
a. Stationary Plate
Stasionary plate adalah plat tempat untuk pemasangan mold bagian cavity .Pada
bagian atas stasionari plate ini terdapat tempat dudukan untuk robot. Plate ini
mempunyai lubang lingkaran untuk location ring. Fungsi dari locating ring pada mold
adalah untuk memudahkan pemasangan mold agar center dengan lubang nozzle.
b. Movable Plate
Moving plate adalah plat tempat untuk pemasangan mold bagian core. Disebut
moving plate karena plate tersebut dapat bergerak menutup atau membuka dan
kecepatan serta pressurenya dapat kita atur sesuai dengan kebutuhan.
c. Mold
Mold (cetakan) adalah rongga tempat material leleh (plastik) memperoleh bentuk. Di
dalam mold terdapat jalur saluran pendingin. Sebagian besar mold dibuat dari baja
dan sebagian kecil terbuat dari aluminium (untuk produksi styrofoam). Untuk mold
yang membutuhkan transfer panas yang tinggi memakai bahan paduan tembagaberilium.
Secara umum mold atau cetakan untuk proses plastik terdiri dari dua tipe, yaitu:
Tipe dua plate
Tipe tiga plate
Universitas Sumatera Utara
1. Tipe dua plate
Pada 2 Plate Type Mold. Cavity Plate digabung dengan Mold Mounting Plate,
dan diantara keduanya terdapat Sprue Bush, dan pada Mold Mounting Plate
terdapat Locating Ring. Mold Mounting Plate akan diikat dengan Baut kepada
Stationery Plate dari Mesin Injeksi. Locating Ring harus dapat dipasang secara
pass dengan locating pada Stationery Platen, sehingga ketika Nozle Mesin
bersentuhan dengan Sprue Bush, lubang Nozle dan lubang Sprue Bush berada
pada garis tengah yang sama. Masalah akan timbul bila tidak segaris. Terdapat
beberapa ketentuan tertentu antara Sprue Bush dan Nozle Mesin yang harus
dipenuhi selain lubang Nozle dan lubang Sprue Bush harus segaris.Sprue Bush
sendiri berfungsi sebagai lubang awal ketika material plastik pertama kali
mengalir ke dalam Mold (pada saat Proses Injeksi).Tipe dua plat ini terdiri dari
dua bagian besar yaitu bagian sisi core dan bagian sisi cavity.
Umumnya 2 Plate Type Mold menghasilkan Produk yang masih menyatu
dengan Runner (aliran material dari Sprue Bush dan setelahnya), sehingga kita
harus memisahkan antara Produk dan Runner dengan Nipper Cutting atau Tang
Potong untuk mendapatkan hasil potongan yang halus dan rapi.
Gambar 2.3 Mold tipe dua plate
Keterangan:
1 Top Plate on fixed
11 Sprue bush
2 Cavity Plate on fixed
12 Guide Pin
3 Core Plate on movable
13 Guide Pin Bush
Universitas Sumatera Utara
4 Acepting plate
14 Sprue Lock Pin
5 Spacer Block
15 Ejector Pin
6 Ejector Retainer Plate
16 Return Pin
7 Ejector Plate
17 Stoper Pin
8 Bottom Plate on movable
18 Produk Plastik
9 Insert Core Plate
19 Runner
10 Locating Ring
2. Tipe tiga plate
Pada 3 Plate Type Mold.Cavity Plate berdiri sendiri, namun ketika Mold
Terbuka Cavity Plate masih bergantung pada Mold Mounting Plate (tepatnya
pada Support Pin).Sprue Bush terpasang diantara Runner Plate dan Mold Mouting
Plate.Mold Mounting Plate pun terdapat Locating Ring, untuk menjamin posisi
sprue Bush dan Nozle mesin injeksi.Tipe tiga plat ini terdiri dari tiga bagian
besar yaitu bagian sisi core, bagian sisi cavity dan bagian runner plate.
Secara umum 3 Plate Type Mold menghasilkan Produk yang sudah terpisah
dengan Runner (aliran material dari Sprue Bush dan setelahnya).Tentunya dengan
aplikasi Gate yang biasa disebut Pin Point Gate.Pada saat Mold Terbuka, posisi
Runner harus tetap melekat pada Runner Plate dengan jaminan Runner Lock Pin
pada setiap Gate nya.
Gambar 2.4 Mold tipe tiga plate
Universitas Sumatera Utara
Keterangan:
1. Mold Mounting Plate, yang diikat dengan Baut kepada Injection Machine
Stationery Plate
2. Runner Stripper Plate
3. Cavity Plate
4. Core Plate
5. Core Back-Up Plate
6. Spacer Block
7. Ejector Plate
8. Ejector Retainer Plate
9. Mold Mounting Plate, yang diikat dengan Baut kepada Injection Machine
Moving Platen
10. Core Block, tergantung jumlah produk yang akan dibuat
11. Locating Ring
12. Sprue Bush
13. Support Pin, berjumlah 4 buah pada posisi diagonal simetris
14. Guide Pin Bushing, mengikuti jumlah Support Pin
15. Guide Pin Bushing, mengikuti jumlah Support Pin
16. Ejector, jumlah dan bentuk sesuai kebutuhan dan design produk
17. Support, berjumlah 4 buah pada posisi diagonal simetris
18. Stopper Bolt, mengikuti jumlah Puller Bolt
19. Puller Bolt, berjumlah 4 buah pada posisi diagonal simetris
20. Chain, berjumlah 4 buah pada posisi seimbang
21. Runner Lock Pin, mengikuti jumlah Gate yang digunakan
22. Product
23. Runner
d. Tie Rod
Tie rod berfungsi sebagai penyangga untuk mold, clamping, dan ejector. Tie rod
yng terdapat pada mesin injection molding ada 4 buah.
Universitas Sumatera Utara
e. Clamping Cylinder
Clamping cylinder berfungsi sebagai silinder yang digunakan untuk mencekam
moving plate. Dengan kata lain yang mengatur pergerakan dari moving plate adalah
silinder pencekam (clamping cylinder).
f. Hydraulic cylinder
Sistem hidrolik adalah suatu system pemindah tenaga dengan menggunakan zat
cair atau fluida sebagai perantara.Hydraulic cylinder berfungsi sebagai pemindah
tenaga untuk clamping cylinder, sehingga clamping cylinder dapat bekerja dengan
baik.
2.1.2.2 Injection Unit [Unit Injeksi].
Disinilah pengolahan Polimer Plastik berlangsung, yang dimulai dengan
masuknya Polimer dalam bentuk Pellet [Granule], kemudian dipanaskan didalam
Tungku [Barrel] dengan suhu lumer Plastik yang bersangkutan sambil diperlakukan
adukan [Mixing] oleh bentuk Screw di dalam Tungku. Dengan bentuk yang
sedemikian rupa sehingga Screw ini berfungsi sebagai Feeder dan juga Sebagai Mixer
Plastik cair agar pencampuran warna plastik menjadi rata dan seimbang [konstant].
Bagian dari injection unit adalah :
a. motor dan transmission gear unit
Bagian ini berfungsi untuk menghasilkan daya yang digunakan untuk memutar
screw pada barel, sedangkan tranmisi unit berfungsi untuk memindahkan daya dari
putaran motor ke dalam secrew, selain itu transmission unit juga berfungsi untuk
mengatur tenaga yang di salurkan sehingga tidak pembebanan yang terlalu besar.
b. Cylinder screw ram
Bagian ini berfungsi untuk mempermudah gerakan screw dengan menggunakan
momen inersia sekaligus menjaga perputaran screw tetap konstan, sehingga di dapat
di hasilkan kecepatan dan tekanan yang konstan saat proses injeksi plastik dilakukan.
c. Hopper
Adalah tempat untuk menempatkan material plastik, sebelum masuk ke barel,
biasanya
untuk
menjaga
kelembapan
material
plastik,
digunakan
tempat
Universitas Sumatera Utara
penyimpanan khusus yang dapat mengatur kelembapan, sebab apabila kandungan air
terlalu besar pada udara, dapat menyebabkan hasil injeksi yang tidak bagus.
d. Barrel
Adalah tempat screw, dan selubung yang menjaga aliran plastik ketika di panasi
oleh heater, pada bagian ini juga terdapat heater untuk memanaskan plastik sebelum
masuk ke nozzle.
e. Screw
Reciprocating screw berfungsi untuk mengalirkan plastik dari hopper ke nozzle,
ketika screw berputar material dari hopper akan tertarik mengisi screw yang
selanjutnya di panasi lalu di dorong ke arah nozzle.
f. Nonreturn valve
Valve ini berfungsi untuk menjaga aliran plastik yang telah meleleh agar tidak
kembali saat screw berhenti berputar.
g. Heater
Heater ini berfungsi sebagai pemanas material (resin dan blues). Pemanasan
dilakukan pada material yang dibawa screw dari hopper. Pemanasan yang dilakukan
pada resin berkisar 280 C.
h. Nozzle
Nozzle berfungsi sebagai pemindah bahan yang sudah dipanaskan dari injection
unit ke clamping unit. Dengan kata laindari unit inilah di Injeksikan atau disuntikkan
ke dalam cetakan (mold). Unit Injeksi akan melakukan proses Injeksi Plastik setelah
ada konfirmasi dari unit mold clamp, kemudian Unit Injeksi akan menyentuhkan
nozzle ke sprue bush mold dengan tekanan minimum 100 kg/cm². Tekanan ini untuk
mencegah terjadinya kebocoran material plastik cair dari celah antara nozzle dan
sprue bush mold 2.
Untuk melihat komponen-komponen utama pada injection molding dapat dilihat pada
gambar berikut ini :
2
Markus Hasto.Plastic injection molding.http://myplasticinjectionmolind.blogspot.co.id/
diakses 24 Mei 2016
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.5 Bagian – bagian injection molding
2.1.3 Komponen Pendukung Mesin Injeksi
Pada bagian ini terdapat sebuah panel control yang bertugas mengatur tekanan
injeksi saat menginjeksi bahan plastik. System control yang digunakan adalah sistem
penjamin bahwa urutan cara kerja mesin harus benar dan sesuai dengan program yang
sudah dibuat oleh pembuat mesin. Sehingga setiap gerakan, setiap perubahan, sinyalsinyal sensor yang bisa ratusan jumlahnya bisa saling mengikat, saling berhubungan
dan saling mengunci dan sehingga kinerja mesin tetap terjaga.
Gambar 2.6 Panel control
Universitas Sumatera Utara
Bagian tersebut berfungsi untuk:
Mengakomodasi tekanan yang diperlukan berdasarkan rancangan cetakan. Setiap
cetakan yang dibuat memiliki sifat yang berbeda-beda. Karena itulah bagian ini
sangat membantu ketika harus berhadapan dengan rancangan cetakan yang
membutuhkan tenaga yang berbeda-beda dalam memasukkan material plastik.
Mengatur waktu injeksi material. Material yang akan dimasukkan ke dalam
cetakan tidak bisa seragam untuk semua jenis cetakan. Pada bagian cetakan
mungkin memerlukan 2-3 detik untuk memasukkan material, tetapi pada cetakan
yang lain mungkin memerlukan 4-5 detik.
Mengatur lamanya waktu pembekuan. Setelah plastik dimasukkan ke dalam
cetakan, plastik tersebut tidak langsung beku. Diperlukan waktu tunggu beberapa
detik untuk kembali membeku. Bagian panel juga bertugas mengatur hal ini.
Waktu penahanan inilah yang disebut dengan holding time pada proses costing
nantinya.
Waktu pembukaan. Bagian ini juga dapat dipergunakan untuk mengatur waktu
pembukaan
cetakaan
terutama jika pengambilan
hasil
produksi sudah
menggunakan robot 3.
2.1.4 Parameter-parameter Proses Injection Molding
Paramater yang mempengaruhi jalannya proses produksi tersebut. Parameterparameter suatu proses tentu saja ada yang berperan sedikit dan adapula yang
mempunyai peran signifikan dalam hasil produksi yang diinginkan. Biasanya orang
perlu melakukan beberapa kali percobaan hingga ditemukan parameter-parameter
apa saja yang cukup berpengaruh terhadap produk akhir benda cetak.
Adapun parameter-parameter yang berpengaruh terhadap proses produksi
plastik melalui metode injection molding adalah:
a. Temperatur Leleh (Melt Temperature)
3
PT.Tirta Sibayakindo Berastagi
Universitas Sumatera Utara
Adalah batas temperatur dimana bahan plastik mulai meleleh kalau diberikan
energi panas. Pada pelelehan plastik ini perlu diperhatikan jenis material plastik yang
dilelehkan, karakteristik mesin cetakan, shot size (berat material dalam sekali injeksi)
yang akan diekstrusikan.
b. Batas Tekanan (Pressure Limit)
Adalah batas tekanan udara yang perlu diberikan untuk menggerakkan piston
guna menekan bahan plastik yang telah dilelehkan. Terlalu rendah tekanan, maka
bahan plastik kemungkinan tidak akan keluar atau terinjeksi ke dalam cetakan. Akan
tetapi jika tekanan udara terlalu tinggi dapat mengakibatkan tersemburnya bahan
plastik dari dalam cetakan dan hal ini akan berakibat proses produksi menjadi tidak
efisien.
c. Waktu Tahan (Holding Time)
Adalah waktu yang diukur dari saat temperatur leleh yang di-set telah tercapai
hingga keseluruhan bahan plastik yang ada dalam tabung pemanas benar-benar telah
meleleh semuanya.Hal ini dikarenakan sifat rambatan panas yang memerlukan waktu
untuk merambat ke seluruh bagian yang ingin dipanaskan. Dikhawatirkan jika waktu
tahan ini terlalu cepat maka sebagian bahan plastik dalam tabung pemanas belum
meleleh semuanya, sehingga akan mempersulit jalannya aliran bahan plastik dari
dalam nozzle.
d. Tekanan Tahan (Holding Pressure)
Adalah tekanan yang diperlukan untuk memberikan tekanan pada piston yang
mendorong plastik yang telah leleh setelah proses injection pressure selesai.
Pengaturan holding pressure bertujuan untuk meyakinkan bahwa bahan plastik telah
benar-benar mengisi ke seluruh rongga cetak.Oleh karenanya holding pressure ini
sangat tergantung dengan besar kecilnya dimensi cetakan (mold).Makin besar ukuran
cetakan makin lama dan besar penekan yang diperlukan.
e. Temperatur Cetakan (Mold Temperature)
Yaitu temperatur awal cetakan sebelum dituangi bahan plastik yang
meleleh.Pengaturan temperatur ini melalui cairan yang dialirkan kedalam cetakan.
Temperatur cairan dan temperatur permukaan mold akan terdapat perbedaan maka
Universitas Sumatera Utara
agar hasil produk lebih baik seharusnya kedua temperatur tersebut perlu untuk
dikontrol.
f. Kecepatan Injeksi (Injection Rate)
Yaitu kecepatan lajunya bahan plastik yang telah meleleh keluar dari nozzle
untuk mengisi rongga cetak.Untuk mesin-mesin injeksi tertentu kecepatan ini dapat
terukur, tetapi untuk mesin-mesin injeksi sederhana kadang-kadang tidak dilengkapi
dengan pengukur kecepatan ini.
g. Ketebalan Dinding Cetakan (Wall Thickness)
Menyangkut desain secara keseluruhan dari cetakan (molding).Semakin tebal
dinding cetakan, semakin besar kemungkinan untuk terjadinya cacat shrinkage.
2.1.6. Pengertian Plastik dalam Desain Plastik Molding
Plastik ialah salah satu bahan baku yang diperoleh melalui proses sistesis dari
berbagai bahan mentah, yaitu: minyak bumi, gas bumi dan batu bara. Plastik
juga dapat dinamakan bahan organik karena terdiri dari persenyawaan karbon, kecuali
plastik silikon.Plastik disebut sebagai bahan berstruktur makro molekuler karena
bahan tersebut terdiri dari molekul-molekul yang besar.
Jenis plastik pada dasarnya ada tiga jenis, yaitu:
a. Thermoplast
Jenis plastik ini mempunyai susunan molekul benang ruwet dan tanpa
ikatan. Molekul-molekul makro bersatu karena adanya gaya yang berasal dari
gesekan dan belitan antar molekul. Plastik semacam ini sangat mudah mengalami
deformasi.
b. Duroplast
Jenis plastik ini terdiri dari molekul makro yang membentuk susunan
jala yang rapat. Susunan tersebut terbentuk karena gaya sambung kimiawi tetapi
apabila mengalami kenaikan temperature akan mengecil.
c. Elastomer
Universitas Sumatera Utara
Jenis plastik ini terdiri dari molekul makro yang membentuk susunan
jala yang renggang. Susunan tersebut terbentuk karena gaya fisik seperti gaya gesek
dan belitan serta gaya sambung kimiawi yang terdapat pada ikatanikatan antara dua
molekul makro.
2.1.7. Prinsip Umum Desain Mold
Dalam desain cetakan, ada beberapa aturan yang harus perhatian. Aturan
tersebut antara lain:
(1) Gunakan ketebalan dinding seragam di seluruh bagian. Tebal dinding yang
seragam
akan
meminimalkan
penyusutan,
bengkok, tegangan sisa, dan
meningkatkan efisiensi proses pengisian cetakan dan waktu siklus.
(2) Gunakan profil radius pada semua ujung produk. Dimensi radius sudut di dalam
minimal satu kali ketebalan material.
(3) Pilih ketebalan produk sesuai dengan persyaratan proses, material, atau desain
produk. Pemilihan ketebalan dinding yang tepat menunjang waktu pendinginan
yang
relatif
lebih
cepat
dan waktu siklus pendek. Semua hasil ini dapat
menghasilkan biaya produksi relatif lebih rendah.
(4) Gunakan penguat berupa rib untuk meningkatkan kekakuan pada bagian
lentur. Hal ini untuk menghindari penggunaan ketebalan berlebih pada bagian
produk, sehingga dapat menghemat berat total, biaya material, dan biaya waktu
siklus.
2.1.8. Cacat Produksi Pada Proses Injeksi Plastik
a. Penyusutan (Shrinkage)
Pada
setiap
pembuatan
mold harus
diperhitungkan
akan
adanya
penyusutan material. Hal ini terjadi karena ada perubahan fase dari material cair
menjadi material padat, pasti akan mengalami perubahan volume. Jadi bila
dibandingkan dengan ukuran pada mold, maka ukuran produknya akan berbeda, yaitu
ukuran luar benda kerja akan lebih kecil dibanding rongga cavitynya. Pada kasus
semacam ini, dikenal adanya istilah penyusutan kearah memanjang ( longitudinal
shrinkage) maupun melintang (transversal shrinkage) terhadap benda kerjanya.
Universitas Sumatera Utara
Setelah diamati lebih teliti ternyata perbedaan penyusutan ini disebabkan oleh
kurang sempurnanya pendinginan mold(cooling).
Faktor lain yang bisa mempengaruhi besarnya penyusutan adalah jumlah
dan penempatan gate,ada tidaknya rib penguat pada benda kerja, besarnya tekanan
injeksi dan tekanan penahan injeksi (holding pressure), penguat material
(reinforcement) serta masih banyak faktor lainnya.
b. Short Shot
Short Shot adalah suatu kondisi dimana plastik leleh yang akan
diinjeksikan kedalam cavitytidak mencapai kapasitas yang ideal atau sesuai settingan
mesin. Sehingga plastik yang diinjeksikan kedalam cavity mengeras terlebih
dahulu sebelum memenuhi cavity. Penyebab
cacat
ini
karena
karakteristik
viskositas dan fluiditas dari plastik. Desain gate dan keberadaan venting udara
serta kontruksi bushing juga dapat berpengaruh.
c. Flashing (Flash)
Flashing adalah jenis minor defect pada material, artinya material masih
bisa dikatakan bagus tetapi harus dilakukan pembersihan (finishing) pada
produk. Flashing sendiri berarti terdapat material lebih yang ikut membeku di
pinggirpinggir produk. Flashingterjadi karena kurangnya pressure clampingpada
moldsehingga mold menjadi kurang rapat pada pertemuan antara dua plate dan
pada saat injeksi material ada yang keluar lewat celah. Desain produk yang
kurang sesuai dan kurangnya viskositas material juga dapat menyebabkan terjadinya
flashing.
d. Sink-mark
Sink-markmerupakan cekungan atau lengkungan yang terjadi pada permukaan
luar pada komponen yang dibentuk dan dapat juga berarti perbedaan ketebalan pada
permukaan benda.
Sink-markbisa saja bukan termasuk
defect, tetapi bila
menyangkut pengaruh penampilan, sink-markdapat diberlakukan sebagai defectpada
produk yang memperhatikan kualitas penampilan. Sink-mark tergantung pada
shrinkagematerial platik itu sendiri. Biasanya, perbedaan temperatur core dan
cavity serta loading time material yang terlalu cepat dapat menyebabkan sink-
Universitas Sumatera Utara
mark. Temperatur resin, temperature die, injection speedyang terlalu tinggi atau
rendah dan kurangnya kemampuan pendinginan dari
dieserta peningkatan suhu
karena putaran screwterlalu cepat berpengaruh juga terhadap cacat ini
e. Flow-mark
Kondisi
flow-markdigunakan untuk menggambarkan fenomena dimana
terdapat pola bergaris, terbentuk di sekitar gate pada saat material mengalir
memasuki cavity. Dalam hal ini, plastik yang telah didinginkan sprue dan
runner yang selanjutnya didinginkan oleh cavity dan mengisi dalam viskositas
tinggi, akibatnya plastik yang kontak dengan permukaan mold bertekanan dalam
kondisi semi-padat dan garis-garis tegak lurus terhadap arah aliran material
terbentuk pada permukaan produk yang dicetak. Ada
beberapa
faktor
yang
mempengaruhi terjadinya flow-mark. Kecepatan alir material yang terlalu lambat
atau kecepatan pendinginan yang terlalu cepat dapat menyebabkan flow-mark
selain karena perubahan tekanan yang terjadi pada mold.
f. Colour Streaks
Fenomena colour streaksterjadi karena adanya dua campuran atau lebih warna
padasuatu produk yang menyebabkan warna produk tersebut menjadi belang.
Biasanya colour streaksterjadi sehabis pergantian material, dimana masih ada sisasisa material lama yang masih terperangkap di dalam manifold atau nozzle. Material
yang tidak bercampur dengan baik pada saat proses mixing juga dapat menyebabkan
colour streaks.
g. Bubbles
Bubbles dapat dibilang sebagai gelembung udara yang terperangkap
dalam produk. Biasanya terjadi pada saat proses injeksi material kedalam cavity
ketika udara tidak sempat keluar melalui
air venting. Cacat ini juga dapat
dipengaruhi oleh gas yang masih terperangkap dengan material cair dalam cylinder.
h. Jetting
Jetting adalah garis semburan di permukaan produk yang dimulai dari sisi
gate point karena aliran turbulen material. Plastik yang dengan suhu relatif
Universitas Sumatera Utara
rendah diinjeksikan
kedalam
nozzle selama
tahap
awal
molding,
setelah
bersentuhan dengan cetakan, material ini menjadi sangat kental dan terdorong terus
kedalam cetakan yang akhirnya meninggalkan bekas aliran. Penyebabnya bisa
karena ukuran gateyang terlalu kecil sehingga speedmaterial yang diinjeksikan
menjadi cukup cepat atau temperatur material yang terlalu rendah dan viskositas
material menjadi tinggi yang mengakibatkan resistensi terhadap material menjadi
besar.
i. Weld - line
Weld-lineterjadi ketika dua atau lebih aliran lelehan material yang bertemu
dan membeku
dengan
tidak
sempurna. Fenomena
ini
terjadi
pada
saat
menggunakan sisipan atau multi-point gate. Secara teori, cacat ini tidak dapat
dihilangkan tetapi hanya dapat diminimalisir atau dipindahkan. Weld-line kadang
terlihat seperti crackdan kehadiran weld-linepada daerah konsentrasi tegangan dapat
menyebabkan masalah kekuatan.
j. Black Spot
Black spotatau bintik hitam atau goresan pada permukaan produk terjadi
karena kerusakan thermal. Adanya material sisa yang terjebak dalam heater atau
kontaminasiproduk oleh zat yang tidak diperlukan yang menyebabkan black
spot. Kecepatan screw yang terlalu tinggi sehingga menyebabkan degradasi
material juga mempengaruhi cacat ini.
k. Stringing
Stringing adalah fenomena dimana bagian string-line pada plastik terbentuk
pada saat mold open, kemudian sisa material yang tertarik tersebut terjebak didalam
mold dan pada saat
shot selanjutnya menyebabkan ketidakrataan hasil produk.
Biasanya disebabkan oleh temperatur nozzleyang terlalu tinggi.
l. Warpage
Warpage atau twisting digunakan untuk menjelaskan bagian dari produk
yang bengkok atau melengkung karena ketidakrataan distribusi tekanan pada produk.
Faktor yang menyebabkan warpage adalah perbedaan antara shrinkage dan
cooling time yang tergantung pada kontraksi kedua permukaan dan ketebalan
Universitas Sumatera Utara
komponen dari hasi distribusi temperatur mold. Bisa jadi karena injection
pressure yang terlalu tinggi atau terlalu rendah dan cooling terlalu pendek dan
kurangnya clamping forcedapat menyebabkan warpage.
Universitas Sumatera Utara
MESIN INJECTION MOLDING
2.1. Mesin Injection Molding
Injection Molding adalah metode material termoplastik dimana material yang
meleleh karena pemanasan diinjeksikan oleh plunger ke dalam cetakan yang
didinginkan oleh air dimana material tersebut akan menjadi dingin dan mengeras
sehingga bisa dikeluarkan dari cetakan. Sedangkan injection molding machine adalah
mesin yang digunakan untuk membuat plastik dengan sistem cetakan injeksi.Mesin
injection molding tercatat telah dipatenkan pertama kali pada tahun 1872 di Amerika
Serikat untuk memproses celluloid. Berikutnya pada tahun 1920-an di Jerman mulai
dikembangkan mesin injection molding namun masih dioperasikan secara manual di
mana pencekaman mold masih menggunakan tuas. Tahun 1930-an ketika berbagai
macam resin tersedia dikembangkan mesin injection molding yang dioperasikan
secara hidraulik. Pada era ini kebanyakan mesin injection moldingnya masih bertipe
single stage plunger.Pada tahun 1946 James Hendry membuat mesin injection
molding tipe single-stage reciprocating screw yang pertama. Mulai tahun 1950anrelay dan timer mulai digunakan untuk pengontrolan proses injeksi nya¹.
Proses injection memiliki beberapa proses sebagai berikut:
•
Persiapan bahan
•
Pemanasan bahan hingga titik lumer
•
Material yang dilumerkan dikirim ke ujung injector untuk disuntikkan kedalam
cetakan
•
Material masuk kedalam cetakan
•
Penahanan hingga plastik membeku
•
Cetakan dibuka untuk melepaskan hasil produksi
•
Pembersihan hasil produksi dari runner. 1
1
www.wikipedia.com/injection-molding.diakses 1 juni 2016
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.1 Proses mold
2.1.1. Langkah-langkah Injection Molding
Adapun langkah-langkahnya adalah:
1. Pengapitan
Suatu mesin injeksi memiliki tiga bagian utama, yaitu cetakan, pengapit dan
unit penyuntik. Unit pengapit adalah pemegang cetakan yang mengalami tekanan
selama proses penyuntikan dan pendinginan. Pada dasarnya, pengapit ini memegang
kedua belah cetakan bersama-sama.
2. Suntikan
Pada
saat
penyuntikan,
material
plastik
umumnya
dalam
bentuk
butiran/pellet, diisi kedalam suatu wadah saluran tuang (hopper) yang terdapat
bagian atas unit mesin. Butir/pellet ini disuap ke dalam silinder untuk dipanaskan
hingga mencair. Di dalam silinder (barrel) terdapat mesin screw (berputar) yang
mencampur bahan butiran/pellet cair dan mendorong campuran ke bagian ujung
silinder.
Ketika material yang dikumpulkan di ujung screw telah cukup, proses
penyuntikan dimulai. Plastik yang dicairkan dimasukkan kedalam cetakan melalui
Universitas Sumatera Utara
suatu nozzle injector, ketika tekanan dan kecepatan diatur oleh screw tersebut.
Sebagian mesin injeksi menggunakan suatu pendorong sebagai pengganti screw.
3. Penenangan
Tahap ini adalah waktu penenangan sesaat setelah proses penyuntikan.
Plastik cair telah disuntik kedalam cetakan dan tekanan dipertahankan untuk
meyakinkan segala sisi rongga cetakan telah terisi secara sempurna.
4. Pendinginan
Plastik didinginkan didalam cetakan untuk mendapatkan bentuk padatnya
didalam cetakan. Pada proses ini sekaligus pengisian ulang bahan plastik dari hopper
ke dalam barrel dengan screw yang berputar.
5. Cetakan Dibuka
Unit pengapit dibuka, yang memisahkan keduabelah cetakan.
6. Pengeluaran
Pena dan plat ejector mendorong dan mengeluarkan hasil cetakan dari dalam
cetakan. Geram dan sisa pada sisi-sisi hasil cetakan yang tidak dipakai dapat didaur
ulang untuk digunakan pada pencetakan berikutnya.
2.1.2. Komponen Utama Sistem Injection Molding
Gambar 2.2 Injection unit dan clamping unit
Secara umum komponen-komponen utama dari sebuah Injection Molding adalah :
Universitas Sumatera Utara
2.1.2.1 Mold Clamp Unit [Unit Pencekam Cetakan].
Clamping unit digunakan untuk memegang dan mengatur gerakan dari mold unit,
serta gerakan ejector saat melepas benda dari molding unit, pada clamping unit lah
kita bisa mengatur berapa panjang gerakan molding saat di buka dan berapa panjang
ejektor harus bergerak.Clamping unit ini adalah tempat mold berada. Fungsi dari
clampingunit ini adalah untuk menahan mold bersatu ketika material di injeksikan
sampai material terbentuk dan mengeluarkan produk setelah benda kerja jadi.
Clamping unit ini terdapat stationary plate, movable plate, mold, tie rod, clamping
cylinder, dan hydraulic cylinder.
a. Stationary Plate
Stasionary plate adalah plat tempat untuk pemasangan mold bagian cavity .Pada
bagian atas stasionari plate ini terdapat tempat dudukan untuk robot. Plate ini
mempunyai lubang lingkaran untuk location ring. Fungsi dari locating ring pada mold
adalah untuk memudahkan pemasangan mold agar center dengan lubang nozzle.
b. Movable Plate
Moving plate adalah plat tempat untuk pemasangan mold bagian core. Disebut
moving plate karena plate tersebut dapat bergerak menutup atau membuka dan
kecepatan serta pressurenya dapat kita atur sesuai dengan kebutuhan.
c. Mold
Mold (cetakan) adalah rongga tempat material leleh (plastik) memperoleh bentuk. Di
dalam mold terdapat jalur saluran pendingin. Sebagian besar mold dibuat dari baja
dan sebagian kecil terbuat dari aluminium (untuk produksi styrofoam). Untuk mold
yang membutuhkan transfer panas yang tinggi memakai bahan paduan tembagaberilium.
Secara umum mold atau cetakan untuk proses plastik terdiri dari dua tipe, yaitu:
Tipe dua plate
Tipe tiga plate
Universitas Sumatera Utara
1. Tipe dua plate
Pada 2 Plate Type Mold. Cavity Plate digabung dengan Mold Mounting Plate,
dan diantara keduanya terdapat Sprue Bush, dan pada Mold Mounting Plate
terdapat Locating Ring. Mold Mounting Plate akan diikat dengan Baut kepada
Stationery Plate dari Mesin Injeksi. Locating Ring harus dapat dipasang secara
pass dengan locating pada Stationery Platen, sehingga ketika Nozle Mesin
bersentuhan dengan Sprue Bush, lubang Nozle dan lubang Sprue Bush berada
pada garis tengah yang sama. Masalah akan timbul bila tidak segaris. Terdapat
beberapa ketentuan tertentu antara Sprue Bush dan Nozle Mesin yang harus
dipenuhi selain lubang Nozle dan lubang Sprue Bush harus segaris.Sprue Bush
sendiri berfungsi sebagai lubang awal ketika material plastik pertama kali
mengalir ke dalam Mold (pada saat Proses Injeksi).Tipe dua plat ini terdiri dari
dua bagian besar yaitu bagian sisi core dan bagian sisi cavity.
Umumnya 2 Plate Type Mold menghasilkan Produk yang masih menyatu
dengan Runner (aliran material dari Sprue Bush dan setelahnya), sehingga kita
harus memisahkan antara Produk dan Runner dengan Nipper Cutting atau Tang
Potong untuk mendapatkan hasil potongan yang halus dan rapi.
Gambar 2.3 Mold tipe dua plate
Keterangan:
1 Top Plate on fixed
11 Sprue bush
2 Cavity Plate on fixed
12 Guide Pin
3 Core Plate on movable
13 Guide Pin Bush
Universitas Sumatera Utara
4 Acepting plate
14 Sprue Lock Pin
5 Spacer Block
15 Ejector Pin
6 Ejector Retainer Plate
16 Return Pin
7 Ejector Plate
17 Stoper Pin
8 Bottom Plate on movable
18 Produk Plastik
9 Insert Core Plate
19 Runner
10 Locating Ring
2. Tipe tiga plate
Pada 3 Plate Type Mold.Cavity Plate berdiri sendiri, namun ketika Mold
Terbuka Cavity Plate masih bergantung pada Mold Mounting Plate (tepatnya
pada Support Pin).Sprue Bush terpasang diantara Runner Plate dan Mold Mouting
Plate.Mold Mounting Plate pun terdapat Locating Ring, untuk menjamin posisi
sprue Bush dan Nozle mesin injeksi.Tipe tiga plat ini terdiri dari tiga bagian
besar yaitu bagian sisi core, bagian sisi cavity dan bagian runner plate.
Secara umum 3 Plate Type Mold menghasilkan Produk yang sudah terpisah
dengan Runner (aliran material dari Sprue Bush dan setelahnya).Tentunya dengan
aplikasi Gate yang biasa disebut Pin Point Gate.Pada saat Mold Terbuka, posisi
Runner harus tetap melekat pada Runner Plate dengan jaminan Runner Lock Pin
pada setiap Gate nya.
Gambar 2.4 Mold tipe tiga plate
Universitas Sumatera Utara
Keterangan:
1. Mold Mounting Plate, yang diikat dengan Baut kepada Injection Machine
Stationery Plate
2. Runner Stripper Plate
3. Cavity Plate
4. Core Plate
5. Core Back-Up Plate
6. Spacer Block
7. Ejector Plate
8. Ejector Retainer Plate
9. Mold Mounting Plate, yang diikat dengan Baut kepada Injection Machine
Moving Platen
10. Core Block, tergantung jumlah produk yang akan dibuat
11. Locating Ring
12. Sprue Bush
13. Support Pin, berjumlah 4 buah pada posisi diagonal simetris
14. Guide Pin Bushing, mengikuti jumlah Support Pin
15. Guide Pin Bushing, mengikuti jumlah Support Pin
16. Ejector, jumlah dan bentuk sesuai kebutuhan dan design produk
17. Support, berjumlah 4 buah pada posisi diagonal simetris
18. Stopper Bolt, mengikuti jumlah Puller Bolt
19. Puller Bolt, berjumlah 4 buah pada posisi diagonal simetris
20. Chain, berjumlah 4 buah pada posisi seimbang
21. Runner Lock Pin, mengikuti jumlah Gate yang digunakan
22. Product
23. Runner
d. Tie Rod
Tie rod berfungsi sebagai penyangga untuk mold, clamping, dan ejector. Tie rod
yng terdapat pada mesin injection molding ada 4 buah.
Universitas Sumatera Utara
e. Clamping Cylinder
Clamping cylinder berfungsi sebagai silinder yang digunakan untuk mencekam
moving plate. Dengan kata lain yang mengatur pergerakan dari moving plate adalah
silinder pencekam (clamping cylinder).
f. Hydraulic cylinder
Sistem hidrolik adalah suatu system pemindah tenaga dengan menggunakan zat
cair atau fluida sebagai perantara.Hydraulic cylinder berfungsi sebagai pemindah
tenaga untuk clamping cylinder, sehingga clamping cylinder dapat bekerja dengan
baik.
2.1.2.2 Injection Unit [Unit Injeksi].
Disinilah pengolahan Polimer Plastik berlangsung, yang dimulai dengan
masuknya Polimer dalam bentuk Pellet [Granule], kemudian dipanaskan didalam
Tungku [Barrel] dengan suhu lumer Plastik yang bersangkutan sambil diperlakukan
adukan [Mixing] oleh bentuk Screw di dalam Tungku. Dengan bentuk yang
sedemikian rupa sehingga Screw ini berfungsi sebagai Feeder dan juga Sebagai Mixer
Plastik cair agar pencampuran warna plastik menjadi rata dan seimbang [konstant].
Bagian dari injection unit adalah :
a. motor dan transmission gear unit
Bagian ini berfungsi untuk menghasilkan daya yang digunakan untuk memutar
screw pada barel, sedangkan tranmisi unit berfungsi untuk memindahkan daya dari
putaran motor ke dalam secrew, selain itu transmission unit juga berfungsi untuk
mengatur tenaga yang di salurkan sehingga tidak pembebanan yang terlalu besar.
b. Cylinder screw ram
Bagian ini berfungsi untuk mempermudah gerakan screw dengan menggunakan
momen inersia sekaligus menjaga perputaran screw tetap konstan, sehingga di dapat
di hasilkan kecepatan dan tekanan yang konstan saat proses injeksi plastik dilakukan.
c. Hopper
Adalah tempat untuk menempatkan material plastik, sebelum masuk ke barel,
biasanya
untuk
menjaga
kelembapan
material
plastik,
digunakan
tempat
Universitas Sumatera Utara
penyimpanan khusus yang dapat mengatur kelembapan, sebab apabila kandungan air
terlalu besar pada udara, dapat menyebabkan hasil injeksi yang tidak bagus.
d. Barrel
Adalah tempat screw, dan selubung yang menjaga aliran plastik ketika di panasi
oleh heater, pada bagian ini juga terdapat heater untuk memanaskan plastik sebelum
masuk ke nozzle.
e. Screw
Reciprocating screw berfungsi untuk mengalirkan plastik dari hopper ke nozzle,
ketika screw berputar material dari hopper akan tertarik mengisi screw yang
selanjutnya di panasi lalu di dorong ke arah nozzle.
f. Nonreturn valve
Valve ini berfungsi untuk menjaga aliran plastik yang telah meleleh agar tidak
kembali saat screw berhenti berputar.
g. Heater
Heater ini berfungsi sebagai pemanas material (resin dan blues). Pemanasan
dilakukan pada material yang dibawa screw dari hopper. Pemanasan yang dilakukan
pada resin berkisar 280 C.
h. Nozzle
Nozzle berfungsi sebagai pemindah bahan yang sudah dipanaskan dari injection
unit ke clamping unit. Dengan kata laindari unit inilah di Injeksikan atau disuntikkan
ke dalam cetakan (mold). Unit Injeksi akan melakukan proses Injeksi Plastik setelah
ada konfirmasi dari unit mold clamp, kemudian Unit Injeksi akan menyentuhkan
nozzle ke sprue bush mold dengan tekanan minimum 100 kg/cm². Tekanan ini untuk
mencegah terjadinya kebocoran material plastik cair dari celah antara nozzle dan
sprue bush mold 2.
Untuk melihat komponen-komponen utama pada injection molding dapat dilihat pada
gambar berikut ini :
2
Markus Hasto.Plastic injection molding.http://myplasticinjectionmolind.blogspot.co.id/
diakses 24 Mei 2016
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.5 Bagian – bagian injection molding
2.1.3 Komponen Pendukung Mesin Injeksi
Pada bagian ini terdapat sebuah panel control yang bertugas mengatur tekanan
injeksi saat menginjeksi bahan plastik. System control yang digunakan adalah sistem
penjamin bahwa urutan cara kerja mesin harus benar dan sesuai dengan program yang
sudah dibuat oleh pembuat mesin. Sehingga setiap gerakan, setiap perubahan, sinyalsinyal sensor yang bisa ratusan jumlahnya bisa saling mengikat, saling berhubungan
dan saling mengunci dan sehingga kinerja mesin tetap terjaga.
Gambar 2.6 Panel control
Universitas Sumatera Utara
Bagian tersebut berfungsi untuk:
Mengakomodasi tekanan yang diperlukan berdasarkan rancangan cetakan. Setiap
cetakan yang dibuat memiliki sifat yang berbeda-beda. Karena itulah bagian ini
sangat membantu ketika harus berhadapan dengan rancangan cetakan yang
membutuhkan tenaga yang berbeda-beda dalam memasukkan material plastik.
Mengatur waktu injeksi material. Material yang akan dimasukkan ke dalam
cetakan tidak bisa seragam untuk semua jenis cetakan. Pada bagian cetakan
mungkin memerlukan 2-3 detik untuk memasukkan material, tetapi pada cetakan
yang lain mungkin memerlukan 4-5 detik.
Mengatur lamanya waktu pembekuan. Setelah plastik dimasukkan ke dalam
cetakan, plastik tersebut tidak langsung beku. Diperlukan waktu tunggu beberapa
detik untuk kembali membeku. Bagian panel juga bertugas mengatur hal ini.
Waktu penahanan inilah yang disebut dengan holding time pada proses costing
nantinya.
Waktu pembukaan. Bagian ini juga dapat dipergunakan untuk mengatur waktu
pembukaan
cetakaan
terutama jika pengambilan
hasil
produksi sudah
menggunakan robot 3.
2.1.4 Parameter-parameter Proses Injection Molding
Paramater yang mempengaruhi jalannya proses produksi tersebut. Parameterparameter suatu proses tentu saja ada yang berperan sedikit dan adapula yang
mempunyai peran signifikan dalam hasil produksi yang diinginkan. Biasanya orang
perlu melakukan beberapa kali percobaan hingga ditemukan parameter-parameter
apa saja yang cukup berpengaruh terhadap produk akhir benda cetak.
Adapun parameter-parameter yang berpengaruh terhadap proses produksi
plastik melalui metode injection molding adalah:
a. Temperatur Leleh (Melt Temperature)
3
PT.Tirta Sibayakindo Berastagi
Universitas Sumatera Utara
Adalah batas temperatur dimana bahan plastik mulai meleleh kalau diberikan
energi panas. Pada pelelehan plastik ini perlu diperhatikan jenis material plastik yang
dilelehkan, karakteristik mesin cetakan, shot size (berat material dalam sekali injeksi)
yang akan diekstrusikan.
b. Batas Tekanan (Pressure Limit)
Adalah batas tekanan udara yang perlu diberikan untuk menggerakkan piston
guna menekan bahan plastik yang telah dilelehkan. Terlalu rendah tekanan, maka
bahan plastik kemungkinan tidak akan keluar atau terinjeksi ke dalam cetakan. Akan
tetapi jika tekanan udara terlalu tinggi dapat mengakibatkan tersemburnya bahan
plastik dari dalam cetakan dan hal ini akan berakibat proses produksi menjadi tidak
efisien.
c. Waktu Tahan (Holding Time)
Adalah waktu yang diukur dari saat temperatur leleh yang di-set telah tercapai
hingga keseluruhan bahan plastik yang ada dalam tabung pemanas benar-benar telah
meleleh semuanya.Hal ini dikarenakan sifat rambatan panas yang memerlukan waktu
untuk merambat ke seluruh bagian yang ingin dipanaskan. Dikhawatirkan jika waktu
tahan ini terlalu cepat maka sebagian bahan plastik dalam tabung pemanas belum
meleleh semuanya, sehingga akan mempersulit jalannya aliran bahan plastik dari
dalam nozzle.
d. Tekanan Tahan (Holding Pressure)
Adalah tekanan yang diperlukan untuk memberikan tekanan pada piston yang
mendorong plastik yang telah leleh setelah proses injection pressure selesai.
Pengaturan holding pressure bertujuan untuk meyakinkan bahwa bahan plastik telah
benar-benar mengisi ke seluruh rongga cetak.Oleh karenanya holding pressure ini
sangat tergantung dengan besar kecilnya dimensi cetakan (mold).Makin besar ukuran
cetakan makin lama dan besar penekan yang diperlukan.
e. Temperatur Cetakan (Mold Temperature)
Yaitu temperatur awal cetakan sebelum dituangi bahan plastik yang
meleleh.Pengaturan temperatur ini melalui cairan yang dialirkan kedalam cetakan.
Temperatur cairan dan temperatur permukaan mold akan terdapat perbedaan maka
Universitas Sumatera Utara
agar hasil produk lebih baik seharusnya kedua temperatur tersebut perlu untuk
dikontrol.
f. Kecepatan Injeksi (Injection Rate)
Yaitu kecepatan lajunya bahan plastik yang telah meleleh keluar dari nozzle
untuk mengisi rongga cetak.Untuk mesin-mesin injeksi tertentu kecepatan ini dapat
terukur, tetapi untuk mesin-mesin injeksi sederhana kadang-kadang tidak dilengkapi
dengan pengukur kecepatan ini.
g. Ketebalan Dinding Cetakan (Wall Thickness)
Menyangkut desain secara keseluruhan dari cetakan (molding).Semakin tebal
dinding cetakan, semakin besar kemungkinan untuk terjadinya cacat shrinkage.
2.1.6. Pengertian Plastik dalam Desain Plastik Molding
Plastik ialah salah satu bahan baku yang diperoleh melalui proses sistesis dari
berbagai bahan mentah, yaitu: minyak bumi, gas bumi dan batu bara. Plastik
juga dapat dinamakan bahan organik karena terdiri dari persenyawaan karbon, kecuali
plastik silikon.Plastik disebut sebagai bahan berstruktur makro molekuler karena
bahan tersebut terdiri dari molekul-molekul yang besar.
Jenis plastik pada dasarnya ada tiga jenis, yaitu:
a. Thermoplast
Jenis plastik ini mempunyai susunan molekul benang ruwet dan tanpa
ikatan. Molekul-molekul makro bersatu karena adanya gaya yang berasal dari
gesekan dan belitan antar molekul. Plastik semacam ini sangat mudah mengalami
deformasi.
b. Duroplast
Jenis plastik ini terdiri dari molekul makro yang membentuk susunan
jala yang rapat. Susunan tersebut terbentuk karena gaya sambung kimiawi tetapi
apabila mengalami kenaikan temperature akan mengecil.
c. Elastomer
Universitas Sumatera Utara
Jenis plastik ini terdiri dari molekul makro yang membentuk susunan
jala yang renggang. Susunan tersebut terbentuk karena gaya fisik seperti gaya gesek
dan belitan serta gaya sambung kimiawi yang terdapat pada ikatanikatan antara dua
molekul makro.
2.1.7. Prinsip Umum Desain Mold
Dalam desain cetakan, ada beberapa aturan yang harus perhatian. Aturan
tersebut antara lain:
(1) Gunakan ketebalan dinding seragam di seluruh bagian. Tebal dinding yang
seragam
akan
meminimalkan
penyusutan,
bengkok, tegangan sisa, dan
meningkatkan efisiensi proses pengisian cetakan dan waktu siklus.
(2) Gunakan profil radius pada semua ujung produk. Dimensi radius sudut di dalam
minimal satu kali ketebalan material.
(3) Pilih ketebalan produk sesuai dengan persyaratan proses, material, atau desain
produk. Pemilihan ketebalan dinding yang tepat menunjang waktu pendinginan
yang
relatif
lebih
cepat
dan waktu siklus pendek. Semua hasil ini dapat
menghasilkan biaya produksi relatif lebih rendah.
(4) Gunakan penguat berupa rib untuk meningkatkan kekakuan pada bagian
lentur. Hal ini untuk menghindari penggunaan ketebalan berlebih pada bagian
produk, sehingga dapat menghemat berat total, biaya material, dan biaya waktu
siklus.
2.1.8. Cacat Produksi Pada Proses Injeksi Plastik
a. Penyusutan (Shrinkage)
Pada
setiap
pembuatan
mold harus
diperhitungkan
akan
adanya
penyusutan material. Hal ini terjadi karena ada perubahan fase dari material cair
menjadi material padat, pasti akan mengalami perubahan volume. Jadi bila
dibandingkan dengan ukuran pada mold, maka ukuran produknya akan berbeda, yaitu
ukuran luar benda kerja akan lebih kecil dibanding rongga cavitynya. Pada kasus
semacam ini, dikenal adanya istilah penyusutan kearah memanjang ( longitudinal
shrinkage) maupun melintang (transversal shrinkage) terhadap benda kerjanya.
Universitas Sumatera Utara
Setelah diamati lebih teliti ternyata perbedaan penyusutan ini disebabkan oleh
kurang sempurnanya pendinginan mold(cooling).
Faktor lain yang bisa mempengaruhi besarnya penyusutan adalah jumlah
dan penempatan gate,ada tidaknya rib penguat pada benda kerja, besarnya tekanan
injeksi dan tekanan penahan injeksi (holding pressure), penguat material
(reinforcement) serta masih banyak faktor lainnya.
b. Short Shot
Short Shot adalah suatu kondisi dimana plastik leleh yang akan
diinjeksikan kedalam cavitytidak mencapai kapasitas yang ideal atau sesuai settingan
mesin. Sehingga plastik yang diinjeksikan kedalam cavity mengeras terlebih
dahulu sebelum memenuhi cavity. Penyebab
cacat
ini
karena
karakteristik
viskositas dan fluiditas dari plastik. Desain gate dan keberadaan venting udara
serta kontruksi bushing juga dapat berpengaruh.
c. Flashing (Flash)
Flashing adalah jenis minor defect pada material, artinya material masih
bisa dikatakan bagus tetapi harus dilakukan pembersihan (finishing) pada
produk. Flashing sendiri berarti terdapat material lebih yang ikut membeku di
pinggirpinggir produk. Flashingterjadi karena kurangnya pressure clampingpada
moldsehingga mold menjadi kurang rapat pada pertemuan antara dua plate dan
pada saat injeksi material ada yang keluar lewat celah. Desain produk yang
kurang sesuai dan kurangnya viskositas material juga dapat menyebabkan terjadinya
flashing.
d. Sink-mark
Sink-markmerupakan cekungan atau lengkungan yang terjadi pada permukaan
luar pada komponen yang dibentuk dan dapat juga berarti perbedaan ketebalan pada
permukaan benda.
Sink-markbisa saja bukan termasuk
defect, tetapi bila
menyangkut pengaruh penampilan, sink-markdapat diberlakukan sebagai defectpada
produk yang memperhatikan kualitas penampilan. Sink-mark tergantung pada
shrinkagematerial platik itu sendiri. Biasanya, perbedaan temperatur core dan
cavity serta loading time material yang terlalu cepat dapat menyebabkan sink-
Universitas Sumatera Utara
mark. Temperatur resin, temperature die, injection speedyang terlalu tinggi atau
rendah dan kurangnya kemampuan pendinginan dari
dieserta peningkatan suhu
karena putaran screwterlalu cepat berpengaruh juga terhadap cacat ini
e. Flow-mark
Kondisi
flow-markdigunakan untuk menggambarkan fenomena dimana
terdapat pola bergaris, terbentuk di sekitar gate pada saat material mengalir
memasuki cavity. Dalam hal ini, plastik yang telah didinginkan sprue dan
runner yang selanjutnya didinginkan oleh cavity dan mengisi dalam viskositas
tinggi, akibatnya plastik yang kontak dengan permukaan mold bertekanan dalam
kondisi semi-padat dan garis-garis tegak lurus terhadap arah aliran material
terbentuk pada permukaan produk yang dicetak. Ada
beberapa
faktor
yang
mempengaruhi terjadinya flow-mark. Kecepatan alir material yang terlalu lambat
atau kecepatan pendinginan yang terlalu cepat dapat menyebabkan flow-mark
selain karena perubahan tekanan yang terjadi pada mold.
f. Colour Streaks
Fenomena colour streaksterjadi karena adanya dua campuran atau lebih warna
padasuatu produk yang menyebabkan warna produk tersebut menjadi belang.
Biasanya colour streaksterjadi sehabis pergantian material, dimana masih ada sisasisa material lama yang masih terperangkap di dalam manifold atau nozzle. Material
yang tidak bercampur dengan baik pada saat proses mixing juga dapat menyebabkan
colour streaks.
g. Bubbles
Bubbles dapat dibilang sebagai gelembung udara yang terperangkap
dalam produk. Biasanya terjadi pada saat proses injeksi material kedalam cavity
ketika udara tidak sempat keluar melalui
air venting. Cacat ini juga dapat
dipengaruhi oleh gas yang masih terperangkap dengan material cair dalam cylinder.
h. Jetting
Jetting adalah garis semburan di permukaan produk yang dimulai dari sisi
gate point karena aliran turbulen material. Plastik yang dengan suhu relatif
Universitas Sumatera Utara
rendah diinjeksikan
kedalam
nozzle selama
tahap
awal
molding,
setelah
bersentuhan dengan cetakan, material ini menjadi sangat kental dan terdorong terus
kedalam cetakan yang akhirnya meninggalkan bekas aliran. Penyebabnya bisa
karena ukuran gateyang terlalu kecil sehingga speedmaterial yang diinjeksikan
menjadi cukup cepat atau temperatur material yang terlalu rendah dan viskositas
material menjadi tinggi yang mengakibatkan resistensi terhadap material menjadi
besar.
i. Weld - line
Weld-lineterjadi ketika dua atau lebih aliran lelehan material yang bertemu
dan membeku
dengan
tidak
sempurna. Fenomena
ini
terjadi
pada
saat
menggunakan sisipan atau multi-point gate. Secara teori, cacat ini tidak dapat
dihilangkan tetapi hanya dapat diminimalisir atau dipindahkan. Weld-line kadang
terlihat seperti crackdan kehadiran weld-linepada daerah konsentrasi tegangan dapat
menyebabkan masalah kekuatan.
j. Black Spot
Black spotatau bintik hitam atau goresan pada permukaan produk terjadi
karena kerusakan thermal. Adanya material sisa yang terjebak dalam heater atau
kontaminasiproduk oleh zat yang tidak diperlukan yang menyebabkan black
spot. Kecepatan screw yang terlalu tinggi sehingga menyebabkan degradasi
material juga mempengaruhi cacat ini.
k. Stringing
Stringing adalah fenomena dimana bagian string-line pada plastik terbentuk
pada saat mold open, kemudian sisa material yang tertarik tersebut terjebak didalam
mold dan pada saat
shot selanjutnya menyebabkan ketidakrataan hasil produk.
Biasanya disebabkan oleh temperatur nozzleyang terlalu tinggi.
l. Warpage
Warpage atau twisting digunakan untuk menjelaskan bagian dari produk
yang bengkok atau melengkung karena ketidakrataan distribusi tekanan pada produk.
Faktor yang menyebabkan warpage adalah perbedaan antara shrinkage dan
cooling time yang tergantung pada kontraksi kedua permukaan dan ketebalan
Universitas Sumatera Utara
komponen dari hasi distribusi temperatur mold. Bisa jadi karena injection
pressure yang terlalu tinggi atau terlalu rendah dan cooling terlalu pendek dan
kurangnya clamping forcedapat menyebabkan warpage.
Universitas Sumatera Utara