BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1.1. Distribusi Temperatur
Setelah dilakukan simulasi selama 1,5 jam atau 5400 detik, dilakukan pengamatan distribusi temperatur yang terjadi selama proses solidifikasi pada keempat model kondisi pengecoran yang ditampilkan pada gambar 4.1 dibawah ini.
(a) (b)
(b) (d)
Gambar 4.1 Distribusi temperatur proses solidifikasi pada bentuk saluran persegi dengan posisi runner ditengah benda cor pada (a) 60
detik (b) 1800 detik (c) 3600 detik (d) 5400 detik.
Gambar diatas merupakan distribusi temperatur proses pendinginan cor dengan bentuk saluran persegi dan posisi runner di tengah benda cor. Pembekuan dimulai dari bagian logam yang terkena dinding cetakan pasir paling banyak. Dan saat itu juga panas mulai diserap oleh cetakan pasir sehingga terjadi proses pembekuan.
Pada detik ke 60 pada gambar 4.1(a) bentuk geometri dari sprue sangat kecil sehingga panas akan segera dilepas dan diterima oleh pasir. Dengan dimensi yang kecil dan perbedaan temperatur yang sama dibandingkan posisi lainnya akan menghasilkan transfer panas konduksi paling besar. Dapat dilihat pada gambar temperatur pada sprue 673-773 K, lebih rendah dibandingkan coran dengan coran 773-873 K sehingga pembekuan pengecoran dimulai
pertama kali di sprue. Kemudian pembekuan akan mengalir menuju pouring basin karena kontak langsung dengan atmosfir sehinga konveksi sangat besar.. Pendinginan akan berlanjut ke bagian runner dan sampai ke benda cor
Pada benda cor pendinginan akan dimulai dari bagian paling bawah dan kemudian akan terus membeku hingga bagian cor paling atas. Proses pembekuan akan berakhir pada bagian riser. Hal ini merupakan bentuk proses pembekuan yang baik karena pembekuan terakhir pada cor akan mencegah cacat pengecoran seperti shrinkage maupun crack.
Pada detik ke 1800 detik gambar 4.1 (b) proses pembekuan sudah berakhir karena temperatur sudah dibawah temperatur solidus 775K namun kondisi benda cor masih dalam keadan panas hal ini dikarenakan panas masih terperangkap didalam cetakan poros. Dan pada detik 3600 detik gambar 4.1 (c) coran sudah mendekati temperatur kamar dengan range temperatur 373-473 K.
Pada detik ke 5400 kondisi coran hampir sama dengan detik ke 3600 namun panas pada coran sedikit berkurang karena aliran panas dari cetakan ke atmosfir melambat sehingga membutuhkan waktu lebih lama agar coran memiliki temperatur sama dengan atmosfir.
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 4.2 Distribusi temperatur proses mould heating pada bentuk saluran persegi dengan posisi runner ditengah benda cor pada (a) 60
detik (b) 1800 detik (c) 3600 detik (d) 5400 detik.
Pada gambar 4.2 terlihat jelas distribusi panas yang dialami oleh cetakan dari detik ke 60 hingga 5400. Pada detik ke 60 gambar 4.2 (a), cetakan yang bersentuhan dengan logam akan mengalami kenaikan temperatur yang sangat tinggi dari kondisi normal 303 K menjadi 760-819 K. Cetakan pasir langsung menyerap panas dari logam dan mengalirkan panas sepanjang cetakan. Pada detik ke 1800 gambar 4.2 (b) panas cetakan pasir dalam coran sudah mulai menurun menjadi 458-508 K. Namun panas cetakan pasir dalam benda cor mengalami titik panas paling tinggi dibandingkan bagian cetakan lainnya, hal ini karena panas terperangkap di antara logam yang memiliki temperatur tinggi sehingga proses pemindahan panas melambat. Pada detik 3600 gambar 4.2 (c), perpindahan panas dapat dilihat mengalir ke arah kiri cetakan. Pergerakan ini terjadi karena bagian kiri cetakan memiliki jarak terdekat dengan benda cor sehingga panas akan mudah mengalir dengan perbedaan temperatur yang sangat besar dan jarak yang lebih kecil. Sehingga proses konveksi sangat besar pada bagian kiri cetakan. Saat itu juga proses konveksi akan memiliki peran penting dalam proses pendinginan karena perbedaan temperatur antara cetakan pasir dengan logam sangat kecil. Sehingga proses konveksi akan mengalirkan panas selama proses pendinginan. Pada detik 5400 gambar 4.2 (d), panas pada cetakan terus menurun sampai dengan
temperatur 380 K. Panas akan terus mengalir kebagian kiri cetakan.
Pada bagian bawah tidak terjadi perpindahan panas karena cetakan dianggap menyentuh tanah sehingga tidak terjadi konveksi pada bagian bawah cetakan.
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 4.3 Distribusi temperatur proses solidifikasi pada bentuk saluran lingkaran dengan posisi runner ditengah benda cor pada (a) 60
detik (b) 1800 detik (c) 3600 detik (d) 5400 detik.
Pada gambar 4.3 merupakan proses simulasi pendinginan coran dengan bentuk sistem saluran lingkaran dengan posisi runner di tengan benda cor. Pada detik 60 gambar 4.3 (a) tampak bahwa benda cor sudah mengalami solidifikasi karena temperatur berada di bawah 775 K. Pendinginan dapat dilihat dimulai dari sprue dengan temperatur mencapai 472-573K lebih rendah dibanding benda cor dengan temperatur 573-673 K. Pada detik 1800 gambar
4.2 (b), benda cor sudah mendekati temperatur cetakan dengan temperatur sekitar 373-472 K. Pada detik 3600 gambar 4.3 (c), bagian pouring basin dan sebagian sprue sudah mencapai temperatur kamar sedangkan temperatur benda cor masih tetap sama. Pada detik 5400 gambar 4.3 (d), proses pendinginan sudah mengalami pelambatan dengan proses pendinginan selesai pada bagian sprue well namun belum sampai pada benda cor.
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 4.4 Distribusi temperatur proses mould heating pada bentuk saluran lingkaran dengan posisi runner ditengah benda cor pada (a) 60
detik (b) 1800 detik (c) 3600 detik (d) 5400 detik.
Pada gambar 4.4 diatas merupakan distribusi pemanasan cetakan. Pada detik ke 60 dapat dilihat bahwa bagian cetakan yang kontak langsung dengan logam memiliki perbedaan temperatur.
Hal ini karena panas sudah terdistribusi ke daerah cetakan sekitarnya. Pada detik 1800 panas akan terus mengalir dan panas
terpusat bagian cetakan pasir di antara logam cetak dengan temperatur sekitar 430 K. Panas akan mengalir ke bagian kiri cetakan dan temperatur cetakan akan terus menurun.
Pada gambar 4.5 dibawah ini merupakan distribusi temperatur proses pendinginan cor dengan sistem saluran bebentuk persegi dan posisi runner berada di tepi benda cor. Pada detik ke 60 gambar 4.5 (a), dapat dilihat terjadi perbedaan temperatur pada benda cor. Bagian bawah benda cor memiliki temperatur lebih rendah 573-673 K dan bagian atas memiliki temperatur 673-773 K sehingga proses pendinginan dapat dilihat dari bawah cetakan menuju atas cetakan dan berakhir pada riser. Pada detik 1800 benda cor mengalami penurunan temperatur hingga 473-573 K.
Pada detik ke 3600 dan 5400 memiliki range temperatur yang sama dikarenakan proses pendinginan yang melambat. Dan terjadi proses pemanasan pada cetakan.
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 4.5 Distribusi temperatur proses solidifikasi pada bentuk saluran persegi dengan posisi runner di tepi benda cor pada (a) 60 detik
(b) 1800 detik (c) 3600 detik (d) 5400 detik.
Pada gambar 4.6 merupakan proses pemanasan cetakan pada saluran saluran bebentuk persegi dan posisi runner berada di tepi benda cor . Hampir sama dengan pengerjaan sebelumnya bahwa pada detik awal cetakan yang kontak langsung dengan cetakan akan mengalami kenaikan temperatur yang paling tinggi. Dan panas akan terkumpul di cetakan antara benda cor. Kemudian panas akan mengalir ke sebal kiri cetakan.
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 4.6 Distribusi temperatur proses mould heating pada bentuk saluran persegi dengan posisi runner di tepi benda cor pada (a) 60 detik
(b) 1800 detik (c) 3600 detik (d) 5400 detik.
Pada gambar 4.7 merupakan distribusi temperatur proses pendinginan cor dengan sistem saluran bebentuk lingkaran dan posisi runner berada di tepi benda cor. Tampak bahwa distribusi temperatur pendinginan hampir sama dengan bentuk cor dengan sistem saluran bebentuk persegi dan posisi runner berada di tepi benda cor
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 4.7 Distribusi temperatur proses solidifikasi pada bentuk saluran lingkaran dengan posisi runner di tepi benda cor pada (a) 60
detik (b) 1800 detik (c) 3600 detik (d) 5400 detik.
Pada gambar 4.8 di bawah ini merupakan proses pemanasan cetakan pasir dengan bentuk cor dengan sistem saluran bebentuk lingkaran dan posisi runner berada di tepi benda cor. Tampak bahwa distribusi temperatur pemanasan cetakan hampir sama dengan bentuk cor dengan sistem saluran bebentuk persegi dan posisi runner berada di tepi benda cor
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 4.8 Distribusi temperatur proses mould heating pada bentuk saluran lingkaran dengan posisi runner di tepi benda cor pada (a) 60
detik (b) 1800 detik (c) 3600 detik (d) 5400 detik.