BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.5 Set-up Pengujian
3.5.1 Proses Simulasi
3.5.1.1 Tahap Pre-processing
Proses pre-processing merupakan proses yang dilakukan sebelum pengujian (simulasi). Proses ini mencakup pembuatan model, penentuan domain dan pembuatan mesh (meshing).
1. Pembuatan Model
Langkah awal sebelum proses simulasi dilakukan adalah membuat model geometrik objek pengecoran. Data geometrik dibuat menggunakan salah satu software berbasis CAD yaitu program AutoCAD. File yang berbentuk stereolithography (STL) kemudian diinput kedalam software Flow-3D. Model cetakan pasir mengacu kepada bentuk dan dimensi yang sebenarnya. Gambar 3.4 berikut ini merupakan dimensi cetakan.
(A)
(B)
Gambar 3.4 (a) pandangan depan dimensi Cetakan Pasir (b) pandangan atas dimensi Cetakan Pasir
Berikut adalah bentuk geometri masing-masing model cetakan setelah diinput kedalam software Flow-3D seperti ditunjukkan Gambar 3.5.
Gambar 3.5 Model Cetakan Pasir
2. Pembuatan Mesh
Unit-unit volume pada software simulasi diinterpretasikan dengan pembentukan mesh atau grid. Meshing adalah proses dimana geometri secara keseluruhan dibagi-bagi dalam elemen-elemen kecil. Elemen - elemen kecil ini nantinya berperan sebagai kontrol surface atau volume dalam proses perhitungan yang kemudian tiap-tiap elemen ini akan menjadi inputan untuk elemen disebelahnya.
Hal ini akan terjadi berulang-ulang hingga domain penuh.
Dalam meshing elemen-elemen yang akan dipilih disesuaikan dengan kebutuhan dan bentuk geometri objek simulasi. Kesalahan pengaturan mesh menyebabkan ketidakakuratan dalam penampilan data simulasi. Gambar 3.6 berikut ini adalah merupakan hasil meshing dengan konfigurasi ukuran elemen sebesar 1mm.
Gambar 3.6 Bentuk Mesh 3. Menentukan Parameter
Dasar Pada bagian ini ditentukan jenis cairan, unit dan jumlah fluida dan unit simulasi. Untuk pengaturan lainnya digunakan pengaturan default seperti terlihat pada Gambar 3.11.
Gambar 3.7 Penentuan Parameter Dasar 4. Menentukan Jenis Fluida dan Material Cetakan
Pada bagian ini diinput data material cetakan. Data diambil dari Flow-3D Fluids dan Solids Database. Jenis fluida yang diinput yaitu aluminium alloy A356 dengan bahan pengikat silikon karbida. Jenis pasir yang diinput yaitu pasir silika.
Gambar 3.8 Penentuan Jenis Fluida
Gambar 3.9 Penentuan Material Cetakan 3.5.1.2 Tahap Post-processing
Pada tahap ini ditentukan hasil yang ingin didapatkan dari proses simulasi.
Untuk penelitian ini hasil yang ingin didapat dari simulasi adalah nilai surface defect concentration, magnitudo kecepatan aliran dan temperatur.
3.5.1.3 Menjalankan dan Menampilkan Hasil Simulasi
Setelah tahap post-processing dan solution telah selesai diatur, maka simulasi dimulai. Proses solving merupakan tahap akhir dari proses simulasi, selanjutnya tinggal menunggu hasil simulasi.. Setelah simulasi selesai kemudian melihat hasil simulasi yang telah dilakukan.
Dalam melihat hasil simulasi dapat dilakukan dengan berbagai cara, dilihat secara keseluruhan maupun target tertentu saja dengan menetukan bidang, garis atau titik pengamatan. Karena target utama adalah untuk melihat bagaimana pengaruh tempratur tuang terhadap tekanan, distribusi tempratur, kecepatan, cacat permukaan dan panjang fluiditas.
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini membahas mengenai hasil analisa pengaruh tempratur penuangan terhadap karakteristik aliran logam cair dalam cetakan pasir. Model cetakan pasir yang geometri dan parameternya telah didefinisikan dimasukkan kedalam ruang simulasi untuk memperoleh karakteristik aliran fluida yang mengalir melaluinya.
Pembahasan yang dilakukan meliputi analisa kecepatan aliran logam cair, temperatur cairan logam, fluiditas coran, tekanan cairan logam , hingga perbandingan antara cacat permukaan hasil simulasi dan cacat permukaan pada hasil pengecoran eksperimental. parameter kondisi fluida dan cetakan adalah sama perbedaan hanya pada keadaan suhu penuangannya.
Suhu penuangan yang akan dibahas antara lain yaitu 685oC, 710oC, 735oC, 760oC dan 785oC. Setelah diperoleh hasil simulasi dan hasil pengecoran, maka akan dibandingkan dan dianalisa satu sama lain untuk memperoleh tempratur tuang yang terbaik.
4.1 Analisa Simulasi Hasil Distribusi Kecepatan
Telah dilakukan simulasi numerik untuk melihat kontur kecepatan aliran aluminium yang diperlihatkan dalam bentuk kontur 3 dimensi terhadap bidang x-y-z.
Analisa hasil simulasi dilakukan saat cairan logam mengisi cetakan pada saat 1 detik hasilnya adalah sebagai berikut:
- Kecepatan aliran aluminium pada saat 1 detik
gambar 4.1 kecepatan aliran pada saat 1 detik dengan tempratur penuangan (a) 785oC, (b)760 oC, (c) 735 oC, (d) 710 oC dan (e) 685 oC.
Hasil yang diperoleh adalah berupa kontur fluida yang ditunjukkan oleh warna-warna yang menunjukkan besarnya kecepatan yang dihasilkan pada saat pengecoran.
warna merah menunjukkan bahwa daerah kecepatan maksimum terjadi di daerah ini.
Sedangkan kontur berwarna biru menunjukkan kecepatan terkecil. kecepatan maksimum pada masing-masing tebal coran pada saluran masuk diperlihatkan dalam tabel 4.1 berikut ini:
(a) (b)
(c) (d)
(e)
Tabel 4.1 Distribusi kecepatan aliran aluminium pada tebal coran.
Tebal Coran Kecepatan Pada Tempratur Tuang (m/s)
(mm) 685 710 735 760 785
Tabel 4.1 memperlihatkan hasil simulasi berupa distribusi kecepatan masing masing tebal coran. Grafik kecepatan aliran ditunjukkan oleh Gambar 4.2.
Gambar 4.2 grafik kecepatan aliran vs tebal coran
Dari grafik diatas dapat kita lihat bahwa kecepatan aliran tertinggi terdapat pada tempratur tuang 7850C pada rongga 12mm yaitu sebesar ± 0,303 m/s seperti yang ditunjukkan oleh kontur berwarna biru muda pada gambar 4.1 (a) Hal ini dikarenakan aliran terfokus pada rongga 12mm. Sedangkan kecepatan fluida terendah ditunjukkan oleh tempratur tuang 685oC dengan kecepatan maksimum pada rongga 7 hanya
- Kecepatan aliran aluminium pada saat 2 detik
(a) (b)
(c) (d)
(e)
gambar 4.3 kecepatan aliran pada saat 2detik dengan tempratur penuangan (a) 785oC, (b)760 oC, (c) 735 oC, (d) 710 oC dan (e) 685 oC.
Hasil yang diperoleh adalah berupa kontur fluida yang ditunjukkan oleh warna-warna yang menunjukkan besarnya kecepatan yang dihasilkan pada saat pengecoran.
Warna merah menunjukkan bahwa daerah kecepatan maksimum terjadi di daerah ini.
Sedangkan kontur berwarna biru menunjukkan kecepatan terkecil. kecepatan
maksimum pada masing-masing tebal coran pada saluran masuk diperlihatkan dalam tabel 4.2 berikut ini:
Tabel 4.2 Distribusi Kecepatan aliran aluminium pada tebal coran.
Tebal Rongga Kecepatan Pada Tempratur Tuang (m/s)
(mm) 685 710 735 760 785
Tabel 4.2 memperlihatkan hasil simulasi berupa distribusi kecepatan masing masing tebal coran. Grafik kecepatan aliran ditunjukkan oleh Gambar 4.4.
Gambar 4.4 grafik kecepatan aliran vs tebal coran
Dari grafik diatas dapat kita lihat bahwa kecepatan aliran tertinggi terdapat pada tempratur tuang 7850C pada rongga 12mm yaitu sebesar ± 0,373 m/s seperti yang ditunjukkan oleh kontur berwarna biru muda pada gambar 4.1 (a) Hal ini dikarenakan tingginya tempratur penuangan yang mengakibatkan rendahnya viskositas aliran.
Sedangkan kecepatan fluida terendah ditunjukkan oleh tempratur tuang 735oC dengan kecepatan maksimum pada rongga 5mm dan 7mm hanya mencapai ± 0.174 m/s. Hal
0.1
ini dikarenakan rendahnya tempratur penuangan yang menakibatkan viskositas aliran tinggi.
- Kecepatan aliran aluminium pada saat 3 detik
(a) (b)
(c) (d)
(e)
gambar 4.5 kecepatan aliran pada saat 3detik dengan tempratur penuangan (a) 785oC, (b)760 oC, (c) 735 oC, (d) 710 oC dan (e) 685 oC.
Hasil yang diperoleh adalah berupa kontur fluida yang ditunjukkan oleh warna-warna yang menunjukkan besarnya kecepatan yang dihasilkan pada saat pengecoran.
Warna merah menunjukkan bahwa daerah kecepatan maksimum terjadi di daerah ini.
Sedangkan kontur berwarna biru menunjukkan kecepatan terkecil. kecepatan maksimum pada masing-masing tebal coran pada saluran masuk diperlihatkan dalam tabel 4.3 berikut ini:
Tabel 4.3 Distribusi Kecepatan aliran aluminium pada tebal coran.
Tebal Rongga Kecepatan Pada Tempratur Tuang (m/s)
(mm) 685 710 735 760 785
Tabel 4.3 memperlihatkan hasil simulasi berupa distribusi kecepatan masing masing tebal coran. Grafik kecepatan aliran ditunjukkan oleh Gambar 4.6.
Gambar 4.6 grafik kecepatan aliran vs tebal coran
Dari grafik diatas dapat kita lihat bahwa kecepatan aliran tertinggi terdapat pada tempratur tuang 7850C pada rongga 12mm yaitu sebesar ± 0,381 m/s seperti yang ditunjukkan oleh kontur berwarna biru muda pada gambar 4.1 (a) Hal ini dikarenakan tingginya tempratur penuangan yang mengakibatkan rendahnya viskositas aliran.
Sedangkan kecepatan fluida terendah ditunjukkan oleh tempratur tuang 685 oC, 710
0
oC, 735oC, 760oC pada rongga 1mm yaitu sebesar 0 m/s. Hal ini dikarenakan aluminium pada rongga 1mm sudah membeku sehingga tidak ada aliran yang terjadi.
- Kecepatan aliran aluminium pada saat 4 detik
gambar 4.7 kecepatan aliran pada saat 4 detik dengan tempratur penuangan (a) 785oC, (b)760 oC, (c) 735 oC, (d) 710 oC dan (e) 685 oC.
Hasil yang diperoleh adalah berupa kontur fluida yang ditunjukkan oleh warna-warna yang menunjukkan besarnya kecepatan yang dihasilkan pada saat pengecoran.
Warna merah menunjukkan bahwa daerah kecepatan maksimum terjadi di daerah ini.
Sedangkan kontur berwarna biru menunjukkan kecepatan terkecil. kecepatan (a) (b)
(c) (d)
(e)
maksimum pada masing-masing tebal coran pada saluran masuk diperlihatkan dalam tabel 4.4 berikut ini:
Tabel 4.4 Distribusi Kecepatan aliran aluminium pada tebal coran.
Tebal Rongga Kecepatan Pada Tempratur Tuang (m/s)
(mm) 685 710 735 760 785
Tabel 4. memperlihatkan hasil simulasi berupa distribusi kecepatan masing masing tebal coran. Grafik kecepatan aliran ditunjukkan oleh Gambar 4.8.
Gambar 4.8 grafik kecepatan aliran vs tebal coran.
Grafik diatas memperlihatkan kontur kecepatan dan pola aliran pada setiap tempratur penuangan. Kecepatan aliran tertinggi terdapat pada tempratur tuang 7850C pada rongga 12mm yaitu sebesar ± 0,347 m/s seperti yang ditunjukkan oleh kontur berwarna biru muda pada gambar 4.7 (a) Hal ini dikarenakan tingginya tempratur penuangan yang mengakibatkan rendahnya viskositas aliran. Sedangkan kecepatan fluida terendah ditunjukkan oleh tempratur tuang 685 oC, 710 oC, 735oC, 760oC pada
0
rongga 1mm yaitu sebesar 0 m/s. Hal ini dikarenakan aluminium pada rongga 1mm sudah membeku sehingga tidak ada aliran yang terjadi.
- Kecepatan aliran aluminium pada saat 5 detik
(a) (b)
(c) (d)
(e)
gambar 4.9 aliran pada saat 5detik dengan tempratur penuangan (a) 785oC, (b)760 oC, (c) 735 oC, (d) 710 oC dan (e) 685 oC.
Hasil yang diperoleh adalah berupa kontur fluida yang ditunjukkan oleh warna-warna yang menunjukkan besarnya kecepatan yang dihasilkan pada saat pengecoran.
Warna merah menunjukkan bahwa daerah kecepatan maksimum terjadi di daerah ini.
Sedangkan kontur berwarna biru menunjukkan kecepatan terkecil. kecepatan
maksimum pada masing-masing tebal coran pada saluran masuk diperlihatkan dalam tabel 4.5 berikut ini:
Tabel 4.5 Distribusi Kecepatan aliran aluminium pada tebal coran.
Tebal Rongga Kecepatan Pada Tempratur Tuang (m/s)
(mm) 685 710 735 760 785
Tabel 4.5 memperlihatkan hasil simulasi berupa distribusi kecepatan masing masing tebal coran. Grafik kecepatan aliran ditunjukkan oleh Gambar 4.10.
Gambar 4.10 grafik kecepatan aliran vs tebal coran
Grafik diatas memperlihatkan kontur kecepatan dan pola aliran pada setiap tempratur penuangan. Kecepatan aliran tertinggi terdapat pada tempratur tuang 6850C pada rongga 12mm yaitu sebesar ± 0,547 m/s seperti yang ditunjukkan oleh kontur berwarna biru muda pada gambar 4.7 (e) Hal ini dikarenakan kecepatan aliran hanya terfokus ke rongga 12mm. Sedangkan kecepatan fluida terendah terjadi pada tempratur tuang 6850C rongga 1mm, 3mm, 5mm dan 7mm yaitu sebesar 0 m/s. Hal
-0.2
ini dikarenakan aluminium pada rongga 1mm sudah membeku sehingga tidak ada aliran yang terjadi.
- Kecepatan aliran aluminium pada saat 6 detik
gambar 4.11 kecepatan aliran pada saat 6 detik dengan tempratur penuangan (a) 785oC, (b)760 oC, (c) 735 oC, (d) 710 oC dan (e) 685 oC.
Hasil yang diperoleh adalah berupa kontur fluida yang ditunjukkan oleh warna-warna yang menunjukkan besarnya kecepatan yang dihasilkan pada saat pengecoran.
Warna merah menunjukkan bahwa daerah kecepatan maksimum terjadi di daerah ini.
Sedangkan kontur berwarna biru menunjukkan kecepatan terkecil. kecepatan maksimum pada masing-masing tebal coran pada saluran masuk diperlihatkan dalam tabel 4.6 berikut ini:
(a) (b)
` (c) (d)
(e)
Tabel 4.6 Distribusi Kecepatan aliran aluminium pada tebal coran.
Tebal Rongga Kecepatan Pada Tempratur Tuang (m/s)
(mm) 685 710 735 760 785
Tabel 4.6 memperlihatkan hasil simulasi berupa distribusi kecepatan masing masing tebal coran. Grafik kecepatan aliran ditunjukkan oleh Gambar 4.12.
Gambar 4.12 grafik kecepatan aliran vs tebal coran
Grafik diatas memperlihatkan kontur kecepatan dan pola aliran pada setiap tempratur penuangan. Kecepatan aliran tertinggi terdapat pada tempratur tuang 7850C pada rongga 12mm yaitu sebesar ± 0,145 m/s seperti yang ditunjukkan oleh kontur berwarna biru muda pada gambar 4.7 (a) Hal ini dikarenakan kecepatan aliran hanya terfokus ke rongga 12mm. Sedangkan kecepatan fluida terendah terjadi pada tempratur tuang 6850C rongga 1mm, 3mm, 5mm d an 7mm yaitu sebesar 0 m/s. Hal
-0.02
ini dikarenakan aluminium pada rongga 1mm sudah membeku sehingga tidak ada aliran yang terjadi.
Fluiditas viskositas dan tegangan permukaan logam cair akan berkurang dengan bertambahnya temperatur tuang yang menyebabkan bertambahnya kecepatan pengisian. Hal inilah yang menyebabkan panjang fluiditas meningkat seiring meningkatnya temperature penuangan. Tren peningkatan seperti ini juga dinyatakan Sabatino dkk., [28]
Kecepatan aliran yang tinggi cendrung memicu terjadinya turbulensi Semakin besar turbulensi yang terjadi maka akan semakin besar pula kemungkinan cacat yang ada pada produk hasil coran. Hal ini terjadi karena akan mempermudah terjebaknya gas-gas yang ada pada saat proses penuangan logam cair [29]. Hal ini dapat dicegah dengan mensimulasikan berbagai variasi tempratur tuang hingga tercapai kecepatan rata-rata yang paling minimum.
Kecepatan aliran yang tinggi juga dapat menurunkan tekanan aliran hal ini di tunjukan pada hukum bernouli dimanana jika P2>P1 maka V1>V2 sehingga semangkin besar tekanan pada p2 maka tekanan kecepatan pada v2 akan semangkin kecil.
4.2 Simulasi Hasil Distribusi Temperatur
Telah dilakukan simulasi numerik untuk melihat distribusi tempratur cairan logam. Hasil diperlihatkan dalam bentuk kontur 3 dimensi yang dipotong terhadap bidang x-y-z. Waktu simulasi yaitu pada 1 detik dengan temperatur penuangan sebesar 685oC, 710oC, 735oC, 760oC, dan 785oC. Hasilnya adalah sebagai berikut:
- Distribusi tempratur pada saat 1 detik
(a) (b)
(c) (d)
(e)
gambar 4.13 distribusi tempratur pada saat 1detik dengan tempratur penuangan (a) 685oC, (b) 710 oC , (c) 735 oC , (d) 760 oC dan (e) 785oC.
Hasil yang diperoleh adalah berupa kontur distribusi temperatur yang ditunjukkan oleh warna-warna yang menunjukkan besarnya temperatur yang dihasilkan simulasi. Warna merah menunjukkan daerah bertemperatur maksimum dan warna biru menunjukkan daerah bertemperatur minimum. seperti diperlihatkan oleh warna kontur rongga cetak pada Gambar 4.13 diatas Temperatur pada masing-masing titik pengukuran ditunjukkan oleh tabel 4.7.
Tabel 4.7 Distribusi tempratur 1 detik
Tebal Rongga Distribusi Tempratur Pada Tempratur Tuang (oC)
(mm) 685 710 735 760 785
Dibawah ini adalah grafik temperatur pada masing-masing tebal coran.
Gambar 4.14 Grafik Temperatur vs tebal coran
Gambar 4.14 memperlihatkan distribusi tempratur aluminium A356. Terlihat bahwa temperatur tertinggi didapat pada tempratur tuang 785 o C yaitu pada rongga 7mm sebesar 729 oC. Kemudian tempratur tuang 685oC memiliki temperatur terendah yaitu pada rongga 7mm sebesar 609 oC. Hal ini dikarenakan temparatur tuang 685oC mengalami kehilangan panas terbesar yang dikarenakan kehilangan temperatur pada lintasan yang dilalui oleh aliran logam cair saat memasuki cetakan
500
- Distribusi tempratur pada saat 2 detik
Telah dilakukan simulasi numerik untuk melihat distribusi tempratur cairan logam.
Hasil diperlihatkan dalam bentuk kontur 3 dimensi yang dipotong terhadap bidang x-y-z. Waktu simulasi yaitu pada 2 detik dengan temperatur penuangan sebesar 685oC, 710oC, 735oC, 760oC, dan 785oC. Hasilnya adalah sebagai berikut:
(a) (b)
(c) (d)
(e)
Gambar 4.15 (a) distribusi tempratur pada saat 2 detik dengan tempratur penuangan (a) 685oC, (b) 710
oC , (c) 735 oC , (d) 760 oC dan (e) 785oC.
Warna merah menunjukkan daerah bertemperatur maksimum dan warna biru menunjukkan daerah bertemperatur minimum. seperti diperlihatkan oleh warna
kontur rongga cetak pada Gambar 4.15 diatas. Temperatur pada masing-masing titik pengukuran ditunjukkan oleh tabel 4.8.
Tabel 4.8 Distribusi tempratur 2 detik
Tebal Rongga Distribusi Tempratur Pada Tempratur Tuang (oC)
(mm) 685 710 735 760 785
Dibawah ini adalah grafik temperatur pada masing-masing tebal coran.
Gambar 4.16 Grafik Temperatur vs tebal coran
Gambar 4.16 memperlihatkan distribusi tempratur aluminium A356. Terlihat bahwa temperatur tertinggi didapat pada tempratur tuang 785 o C yaitu pada rongga 3mm sebesar 759 oC. Kemudian tempratur tuang 685oC memiliki temperatur terendah yaitu pada rongga 1mm,5mm, 9mm, dan 12mm sebesar 611 oC. Hal ini dikarenakan temparut tuang 685oC mengalami kehilangan panas terbesar yang dikarenakan kehilangan temperatur pada lintasan yang dilalui oleh aliran logam cair saat memasuki cetakan
- Distribusi tempratur pada saat 3 detik
Telah dilakukan simulasi numerik untuk melihat distribusi tempratur cairan logam. Hasil diperlihatkan dalam bentuk kontur 3 dimensi yang dipotong terhadap bidang x-y-z. Waktu simulasi yaitu pada 3 detik dengan temperatur penuangan sebesar 685oC, 710oC, 735oC, 760oC, dan 785oC. Hasilnya adalah sebagai berikut:
(a) (b)
(c) (d)
(e)
gambar 4.17 distribusi tempratur pada saat 3detik dengan tempratur penuangan (a) 685oC, (b) 710 oC , (c) 735 oC , (d) 760 oC dan (e) 785oC.
Warna merah menunjukkan daerah bertemperatur maksimum dan warna biru menunjukkan daerah bertemperatur minimum. seperti diperlihatkan oleh warna
kontur rongga cetak pada Gambar 4.17 diatas. Temperatur pada masing-masing titik pengukuran ditunjukkan oleh tabel 4.9.
Tabel 4.9 Distribusi tempratur 3 detik
Tebal Rongga Distribusi Tempratur Pada Tempratur Tuang (oC)
(mm) 685 710 735 760 785
Dibawah ini adalah grafik temperatur pada masing-masing tebal coran.
Gambar 4.18 Grafik Temperatur vs. tebal coran
Gambar 4.18 memperlihatkan distribusi tempratur aluminium A356. Terlihat bahwa temperatur tertinggi didapat pada tempratur tuang 785 o C yaitu pada rongga 3mm, 5mm dan 7mm sebesar 752 oC. Kemudian tempratur tuang 685oC memiliki temperatur terendah yaitu pada rongga 1mm sebesar 567 oC. Hal ini dikarenakan temparut tuang 685oC mengalami kehilangan panas terbesar yang dikarenakan
500
kehilangan temperatur pada lintasan yang dilalui oleh aliran logam cair saat memasuki cetakan
- Distribusi tempratur pada saat 4 detik
Telah dilakukan simulasi numerik untuk melihat distribusi tempratur cairan logam. Hasil diperlihatkan dalam bentuk kontur 3 dimensi yang dipotong terhadap bidang x-y-z. Waktu simulasi yaitu pada 4 detik dengan temperatur penuangan sebesar 685oC, 710oC, 735oC, 760oC, dan 785oC. Hasilnya adalah sebagai berikut:
(a) (b)
(c) (d)
(e)
gambar 4.19 distribusi tempratur pada saat 4 detik dengan tempratur penuangan (a) 685oC, (b) 710 oC , (c) 735 oC , (d) 760 oC dan (e) 785oC.
Warna merah menunjukkan daerah bertemperatur maksimum dan warna biru menunjukkan daerah bertemperatur minimum. seperti diperlihatkan oleh warna kontur rongga cetak pada Gambar 4.19 diatas. Temperatur pada masing-masing titik pengukuran ditunjukkan oleh tabel 4.10.
Tabel 4.10 Distribusi tempratur 4 detik
Tebal Rongga Distribusi Tempratur Pada Tempratur Tuang (oC)
(mm) 685 710 735 760 785
Dibawah ini adalah grafik temperatur pada masing-masing tebal coran.
Gambar 4.20 Grafik Temperatur vs tebal coran
Gambar 4.20 memperlihatkan distribusi tempratur aluminium A356. Terlihat bahwa temperatur tertinggi didapat pada tempratur tuang 785 o C yaitu pada rongga 3mm, 5mm, 7mm, 9mm dan 12mm sebesar 738 oC. Kemudian tempratur tuang 685oC memiliki temperatur terendah yaitu pada rongga 1mm sebesar 543 oC. Hal ini
dikarenakan temparut tuang 685oC mengalami kehilangan panas terbesar yang dikarenakan kehilangan temperatur pada lintasan yang dilalui oleh aliran logam cair saat memasuki cetakan
- Distribusi tempratur pada saat 5 detik
Telah dilakukan simulasi numerik untuk melihat distribusi tempratur cairan logam. Hasil diperlihatkan dalam bentuk kontur 3 dimensi yang dipotong terhadap bidang x-y-z. Waktu simulasi yaitu pada 5 detik dengan temperatur penuangan sebesar 685oC, 710oC, 735oC, 760oC, dan 785oC. Hasilnya adalah sebagai berikut:
(a) (b)
(c) (d)
(e)
gambar 4.21 (a) distribusi tempratur pada saat 5 detik dengan tempratur penuangan (a) 685oC, (b) 710
oC , (c) 735 oC , (d) 760 oC dan (e) 785oC.
Warna merah menunjukkan daerah bertemperatur maksimum dan warna biru menunjukkan daerah bertemperatur minimum. seperti diperlihatkan oleh warna kontur rongga cetak pada Gambar 4.21 diatas. Temperatur pada masing-masing titik pengukuran ditunjukkan oleh tabel 4.11.
Tabel 4.11 Distribusi tempratur 5 detik
Tebal Rongga Distribusi Tempratur Pada Tempratur Tuang (oC)
(mm) 685 710 735 760 785
Dibawah ini adalah grafik temperatur pada masing-masing tebal coran.
Gambar 4.22 Grafik Temperatur vs tebal coran
Gambar 4.22 memperlihatkan distribusi tempratur aluminium A356. Terlihat bahwa temperatur tertinggi didapat pada tempratur tuang 785 o C yaitu pada rongga 3mm, 5mm, 7mm, 9mm dan 12mm sebesar 737 oC. Kemudian tempratur tuang 685oC memiliki temperatur terendah yaitu pada rongga 1mm sebesar 446 oC. Hal ini
dikarenakan temparut tuang 685oC mengalami kehilangan panas terbesar yang dikarenakan kehilangan temperatur pada lintasan yang dilalui oleh aliran logam cair saat memasuki cetakan
- Distribusi tempratur pada saat 6 detik
Telah dilakukan simulasi numerik untuk melihat distribusi tempratur cairan logam. Hasil diperlihatkan dalam bentuk kontur 3 dimensi yang dipotong terhadap bidang x-y-z. Waktu simulasi yaitu pada 6 detik dengan temperatur penuangan sebesar 685oC, 710oC, 735oC, 760oC, dan 785oC. Hasilnya adalah sebagai berikut:
(a) (b)
(c) (d)
(e)
gambar 4.23 (a) distribusi tempratur pada saat 6detik dengan tempratur penuangan (a) 685oC, (b) 710
oC , (c) 735 oC , (d) 760 oC dan (e) 785oC.
Warna merah menunjukkan daerah bertemperatur maksimum dan warna biru menunjukkan daerah bertemperatur minimum. seperti diperlihatkan oleh warna kontur rongga cetak pada Gambar 4.23 diatas. Temperatur pada masing-masing titik pengukuran ditunjukkan oleh tabel 4.12.
Tabel 4.12 Distribusi tempratur 6detik
Tebal Rongga Distribusi Tempratur Pada Tempratur Tuang (oC)
(mm) 685 710 735 760 785
Dibawah ini adalah grafik temperatur pada masing-masing tebal coran.
Gambar 4.24 Grafik Temperatur vs. tebal coran
Gambar 4.24 memperlihatkan distribusi tempratur aluminium A356. Terlihat bahwa temperatur tertinggi didapat pada tempratur tuang 785 o C yaitu pada rongga 7mm, 9mm dan 12mm sebesar 736 oC. Kemudian tempratur tuang 685oC memiliki
temparut tuang 685oC mengalami kehilangan panas terbesar yang dikarenakan kehilangan temperatur pada lintasan yang dilalui oleh aliran logam cair saat memasuki cetakan
Ketebalan yang minim mempengaruhi terhadap volume coran yang melewati saluran yang artinya logam cair dalam volume kecil akan lebih cepat kehilangan panas dibanding yang bervolume besar, semakin lama logam dalam keadaan cair akan meningkatkan waktu pembekuan. Peningkatan waktu pembekuan akan memberi kesempatan logam cair untuk mengalir [30].
Temperatur tuang yang tinggi juga akan menambah waktu pembekuan, semakin besar waktu pembekuan semakin panjang aliran logam. Peningkatan panjang logam cair untuk mengisi rongga yang tipis sangat kecil dibanding pada rongga yang tebal [29]
4.3 Simulasi Hasil Distribusi Tekanan
Telah dilakukan simulasi numerik untuk melihat distribusi tekanan cairan logam. Hasil diperlihatkan dalam bentuk kontur 3 dimensi yang dipotong terhadap bidang x-y-z. Waktu simulasi yaitu pada 1 detik dengan temperatur penuangan sebesar 685oC, 710oC, 735oC, 760oC, dan 785oC. Hasilnya adalah sebagai berikut:
distribusi tekanan pada saat 1 detik.
(a) (b)
(c) (d)
(e)
gambar 4.25 distribusi tekanan pada saat 1detik dengan tempratur penuangan 685oC , 710 oC, 735 oC, 760 oC dan 785 oC.
Hasil yang diperoleh adalah berupa kontur fluida yang ditunjukkan oleh warna-warna yang menunjukkan besarnya tekanan yang dihasilkan pada saat pengecoran.
Warna merah menunjukkan daerah tekanan dimana tekanan maksimum terjadi di
daerah ini. Sedangkan kontur berwarna biru menunjukkan tekanan yang paling kecil.
Tekanan maksimum pada masing-masing rongga saluran masuk yang diperlihatkan dalam tabel 4.13 berikut ini:
Tabel 4.13 tabel distribusi tekanan pada saat 1s
Tebal Rongga Tekanan Pada Tempratur Tuang (pa)
(mm) 685 710 735 760 785
Tabel 4.13 memperlihatkan nilai tekanan pada setiap ketebalan coran untuk aliran bahan alumunium A356. Grafik tekanan terhadap tebal coran dapat dilihat pada Gambar 4.26.
Gambar 4.26 Grafik tekanan VS ketebalan coran
Dari grafik gambar 4.26 diatas dapat kita lihat tekanan maksimum terjadi pada tempratur tuang 685 oC pada rongga 7mm yaitu sebesar 101319 pa dan yang terendah yaitu pada rongga 9mm dan 12mm pada tempratur tuang 785oC yaitu sebesar 101195 pa.
- distribusi tekanan pada saat 2 detik
Telah dilakukan simulasi numerik untuk melihat distribusi tekanan cairan logam. Hasil diperlihatkan dalam bentuk kontur 3 dimensi yang dipotong terhadap bidang x-y-z. Waktu simulasi yaitu pada 2 detik dengan temperatur penuangan sebesar 685oC, 710oC, 735oC, 760oC, dan 785oC. Hasilnya adalah sebagai berikut:
Telah dilakukan simulasi numerik untuk melihat distribusi tekanan cairan logam. Hasil diperlihatkan dalam bentuk kontur 3 dimensi yang dipotong terhadap bidang x-y-z. Waktu simulasi yaitu pada 2 detik dengan temperatur penuangan sebesar 685oC, 710oC, 735oC, 760oC, dan 785oC. Hasilnya adalah sebagai berikut: