i
SKRIPSI
PERANCANGAN MESIN
HIGH PRESSURE DIE CASTING
DENGAN
SISTEM HIDROLIS MAMPU CETAK LOGAM
NON
FERRO
MUHAMAD SUKIS
NIM. 201454117
DOSEN PEMBIMBING
Sugeng Slamet, ST.MT. Rochmad Winarso, ST, MT
TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MURIA KUDUS
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
PERANCANGAN MESIN
HIGH PRESSURE DIE CASTING
DENGAN
SISTEM HIDROLIS MAMPU CETAK LOGAM
NON
FERRO
MUHAMAD SUKIS NIM. 201454117
Kudus, 05 Maret 2017
Menyetujui,
Pembimbing Utama,
Sugeng Slamet, ST., MT. NIDN.0622067101
Pembimbing Pendamping,
Rochmad Winarso, ST., MT. NIDN.0612037201
Mengetahui
Koordinator Skripsi
iii
HALAMAN PENGESAHAN
PERANCANGAN MESIN
HIGH PRESSURE DIE CASTING
DENGAN
SISTEM HIDROLIS MAMPU CETAK LOGAM
NON
FERRO
MUHAMAD SUKIS NIM. 201454117
Kudus, 05 Maret 2017
Menyetujui,
Ketua Penguji,
Qomaruddin, ST., MT. NIDN.0626097102
Anggota Penguji I,
Rianto Wibowo, ST., M.Eng. NIDN.0630037301
Anggota Penguji II,
Sugeng Slamet, ST., MT. NIDN.0622067101
Mengetahui Dekan Fakultas Teknik
Mohammad Dahlan, ST., MT. NIDN 0601076901
Ketua Program Studi
iv
PERNYATAAN KEASLIAN
Saya yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama : Muhamad Sukis
NIM : 201454117
Tempat & Tanggal Lahir : Demak,13 Maret 1991
Judul Skripsi/Tugas Akhir* : Perancangan Mesin High Pressure Die Casting Dengan Sistem Hidrolis Mampu Cetak Logam Non Ferro
Menyatakan dengan sebenarnya bahwa penulisan Skripsi/Tugas Akhir* ini berdasarkan hasil penelitian, pemikiran dan pemaparan asli dari saya sendiri, baik untuk naskah laporan maupun kegiatan lain yang tercantum sebagai bagian dari Skripsi ini. Seluruh ide, pendapat, atau materi dari sumber lain telah dikutip dalam Skripsi dengan cara penulisan referensi yang sesuai.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan apabila di kemudian hari terdapat penyimpangan dan ketidakbenaran dalam pernyataan ini, maka saya bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar dan sanksi lain sesuai dengan peraturan yang berlaku di Universitas Muria Kudus.
Demikian pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar tanpa paksaan dari pihak manapun.
Kudus, 05 Maret 2017 Yang memberi pernyataan,
Materai 6000
v
PERANCANGAN MESIN
HIGH PRESSURE DIE CASTING
DENGAN
SISTEM HIDROLIS MAMPU CETAK LOGAM
NON
FERRO
Nama mahasiswa : Muhamad Sukis
NIM : 201454117
Pembimbing :
1. Sugeng Slamet,ST, MT 2. Rochmad Winarso, ST, MT
RINGKASAN
Pada pembuatan pengecoran logam di rumahan atau home industry biasaya terjadi pendinginan secara cepat pada saat penuangan logam cor kedalam cetakan dan belum ter aliri semua bentuk lekukan yang di cor .Untuk mengatasi permasalahan tersebut akan di buat mesin press hidrolik die casting dengan mempertahankan suhu pada saat penuangan sehingga cetakan yang sangat rumit bisa ter aliri logam cor sehingga dapat memperkecil porositas dan menambah sifat mekanik dari benda itu sendiri sehingga kepadatan yang di inginkan dapat tercapai.
Dalam perencanaan mesin hidrolik die casting akan di rancang gaya penekanan yang di perlukan untuk mengepres cetakan cor, perencanaan actuator yang meliputi perencanaan diameter batang piston, diameter piston, tekanan kerja, dan debit fluida. Untuk memompakan oli akan di rancang daya pompa dan daya motor penggerak pompa dan system pemanas logam pada die casting. Untuk perencanaan rangka akan di hitung SFD dan BMD pada tumpuan actuator dan tumpuan press.
Sistem hidrolik yang akan di rancanag mempunyai dimeter piston 80mm dan dimeter piston rod 40 mm dengan gaya dengan gaya penekanan sebesar 101 kg/m2. Tekanan kerja actuator sebesar 150 bar. Motor yang akan di gunakan untuk menggerakkan pompa hidrolik mempunyai daya sebesar 1,05 Kw.
vi
DESIGN OF HIGH PRESSURE DIE CASTING MACHINE USING A HYDRAULIC SYSTEM ABLE TO MAKE NON FERROUS
METALS
Student Name : Muhamad Sukis Student Identity Number : 201454117
Supervisor :
1. Sugeng Slamet,ST, MT 2. Rochmad Winarso, ST, MT
ABSTRACT
In the manufacture of metal casting at a home or home industry, there is rapid cooling during casting metal into a mold and there are forms of indentation did not full of metal that was cast. To overcome these problems, it will be created machines hydraulic press ‘die casting’, it is to maintain the temperature at the time of casting, so if the mold very complicated, the mold can full of cast metal and it can reduce porosity and also add the mechanical properties of the object itself. So the desired density can be achieved.
In planning, the hydraulic die casting machine will be designed in the style of emphasis need for pressing the mold cast, planning actuator that includes planning diameter piston rod, piston diameter, working pressure and fluid discharge. For pump oil will be designed power pump and pump drive motor power and heating metal system on die casting. For planning framework will be calculated SFD and BMD at the pedestal actuator and pedestal press.
The hydraulic system that will be designed, it has dimeter 80 mm pistons and piston dimeter rod 45 mm in style using an emphasis force of 139,65 kg. Working pressure 150 bar, Motor will be used to drive the hydraulic pump has a power of 1,05 Kw.
vii
KATA PENGANTAR
مسب
ﷲ
میحرلا نمحرلا
Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT, akhirnya penulis dapat menyelesaikan tugas Proyek Akhir yang berjudul “Perancangan Mesin High Pressure Die casting Dengan Sistem Hidrolis Mampu Cetak Logam Non
Ferro”.Laporan Proyek Akhir ini merupakan salah satu persyaratan yang harus dipenuhi dalam rangka mencapai derajat Strata Satu Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muria Kudus.
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan hingga terselesaikannya laporan ini, dengan segala kerendahan hati penulis ingin mengucapkan terima kasih yang tulus dan mendalam kepada:
1. Bapak Mohamad Dahlan, ST., MT. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muria Kudus
2. Bapak Sugeng Slamet, ST., MT. selaku dosen pembimbing I yang banyak memberi saran dan gagasan pada penulis dalam penyusunan laporan akhir ini. 3. Bapak Rochmad Winarso, ST., MT. selaku dosen pembimbing II yang banyak
memberi saran dan gagasan pada penulis dalam penyusunan laporan akhir ini. 4. Bapak Akhmad Zidni Hudaiya, ST., M.Eng. selaku Dosen wali yang dengan
sabar membimbing penulis dalam penyusunan laporan akhir ini.
5. Bapak Taufik Hidayat, ST., MT. selaku Kaprogdi Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Muria Kudus.
6. Segenap Dosen Program Studi Teknik Mesin Universitas Muria Kudus yang telah memberikan bekal ilmu pengetahuan dalam setiap perkuliahan.
7. Rekan – Rekan Mahasiswa Teknik Mesin seperjuangan yang telah banyak membantu sehingga tersusunlah laporan ini.
viii
Penulis menyadari dalam penyusunan laporan ini masih terdapat banyak kekurangannya, oleh karenanya penulis mengharap kritik dan saran dari pembaca sekalian yang bersifat membangun demi kesempurnaan laporan ini.
Kudus, 05 Maret 2017
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
ABSTRAK ... v
DAFTAR SIMBOL ... xvii
BAB I PENDAHULUAN
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pendahuluan ... 3
2.2. Pengecoran Logam ... 5
2.3. Macam – macam Pengecoran Tekan ... 6
2.3.1 Pengecoran cetak tekan die casting ... 6
2.3.2 Pengecoran dengan System centrifugal casting ... 7
2.3.3 Proses Pengecoran Logam dengan Gravity Die Casting ... 8
2.4. Sistem Hidrolik ... 10
2.5. Komponen Utama Sistem Hidrolik ... 13
2.5.1 Power Pack (Unit Tenaga) ... 13
2.5.2 Motor Listrik ... 13
2.5.3 Pompa Hidrolik ... 13
2.6. Macam – Macam Pompa ... 14
x
2.7.1 Silinder Kerja Tunggal (Single Acting Cylinder) ... 16
2.7.2 Silinder Kerja Ganda (Doble Acting Cylinder) ... 17
2.7.3 Katup (Valve) ... 18
2.7.4 Katup Pengtur Tekanan (Relief Valve) ... 18
2.7.5 Katup Tekanan Arah Aliran (Direction Control Valve)... 18
2.7.6 Katup Pengatur Arah Aliran (Flow Control Valve) ... 19
2.7.7 Manometer (Pressure Gauge) ... 19
2.7.8 Saringan Oli (Oil Filter) ... 20
2.8.7 Hubungan tegangan dan regangan ... 26
2.9. Konsep Dasar Perencanaan Hidrolis ... 27
2.9.1 Kolom Euler ... 27
2.9.2 Tekanan Kerja Untuk Pengepressan ... 28
2.9.3 Kecepatan Silinder ... 29
2.9.4 Pompa Hidrolik ... 30
2.9.5 Daya motor ... 31
2.9.6 Perencanaan Reservoir ... 31
2.10. Konsep Dasar System Pemanas ... 31
2.10.1 Perpindahan panas konduksi ... 31
xi
2.10.3 Thermocouple ... 34
2.10.4 Jenis-jenis Thermocouple ... BAB III METODOLOGI ... 37
3.1 Tahapan perancangan ... 37
3.1.1 Study literature ... 37
3.1.2 Rencana desain ... 37
3.1.3 Merencanakan actuator ... 37
3.1.4 Perencanaan pompa hidroilik ... 38
3.1.5 Perencanaan rangka ... 38
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Skema diagram perencanaan sistem hidrolis ... 41
4.2. Volume penginjeksian ... . 42
4.3.1. Perhitungan gaya penekan ... 43
4.3.2. Volume piston ... 44
4.3.3. Volume sambugan piston ... 44
4.3.4. Gaya berat benda keseluruhan ... 45
4.3.5. Gaya untuk mendorong piston ... 45
4.3.6. Total gaya yang dibutuhkan untuk mendorong piston ... 45
xii
4.3.8. Kecepatan aliran logam pada lubang gate ... 46
4.3.9. Menghitung tekanan untuk mendorong logam cair ... 46
4.3.10.Total gaya untuk mendorong logam cair ... 47
4.4. Perencanaan dimensi aktuator ... 48
4.4.1. Perhitungan diameter batang torak ... 48
4.4.2. Pemilihan Aktuator ... 49
4.4.3. Tekanan Kerja Untuk Penginjeksian ... 50
4.5. Besarnya Debit Fluida Yang Masuk Dalam Silinder ... 50
4.5.1. Debit aliran pda saat gerakan maju/press ... 50
4.5.2. Kecepatan Piston pada Saat Mundur ... 51
4.5.3. Debit pada saat gerakan Mundur/kembali ... 52
4.6. Perencanaan pompa ... 52
4.6.1. Daya pompa ... 53
4.6.2. Daya motor ... 53
4.6.3. Penentuan pompa hidrolik yang digunakan ... 53
4.6.4. Perencanaan Reservoir ... 54
4.7. Analisa perhitungan rangka ... 54
4.7.1. Perhitungan SFD dan BMD plat penahan injeksi ... 54
4.7.2. Perhitungan SFD dan BMD Rangka Mesin HPDC ... 58
4.8. Perrhitungan simulasi stress analisys dengan software ... 65
4.9. Analisa perencanaan pemanas ... 63
4.9.1. Perhitungan heater ... 63
4.9.2. Perhitungan tebal isolasi dan volume silinder ... 65
4.10. Sambugan pada rangka atas dengan 4 kaki utama ... 68
2.10.1.Perhitungan sambungan las ... 68
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Aliran proses pada pembuatan coran (Surdia,1975) ... 5
Gambar 2.2 Prinsip proses pengecoran tekan (Mc clain, 1997) ... 7
Gambar 2.3 mesin centrifugal casting (Kristian, 2015) ... 8
Gambar 2.4 Mesin gravity die casting system vakum (paryono,2012) ... 9
Gambar 2.5 Proses Pengecoran HPDC (Vinarcik, E.J, 2003) ... 0
Gambar 2.6 Fluida dalam pipa menurut Hukum pascal (Aryoseto, 2010) ... 12
Gambar 2.7. Diagram aliran sistem hidrolik (Aryoseto, 2010)... 12
Gambar 2.8. Pompa Roda gigi external (Pinches, 1988) ... 14
Gambar 2.9. Pompa Roda gigi Internal (Pinches, 1988) ... 14
Gambar 2.10. Pompa Tipe Sumbu Bengkok (Wirawan, 2009) ... 15
Gambar 2.11. Pompa tipe plat pengatur (sutimbul, 2006) ... 15
Gambar 2.12. Pompa Torak Radial (wirawan, 2009) ... 16
Gambar 2.13. Pompa sekrup (Wirawan, 2009) ... 16
Gambar 2.14 Silinder Kerja Tunggal (Wirawan, 2009) ... 17
Gambar 2.15. Silinder Penggerak Ganda (Wirawan, 2009)... 17
Gambar 2.16. Katup Pengatur Tekanan (Anonim, 2012) ... 18
Gambar 2.17. Katup Pengatur Arah Aliran (Anonim, 2012) ... 19
Gambar 2.18. Katup Pengatur Jumlah Aliran (Sutimbul, 2006) ... 19
Gambar 2.19. Manometer Dengan Prinsip Kerja Boourdon (Sutimbul, 2006) .. 20
Gambar 2.20. Cara Kerja Saringan (Sutimbul, 2006) ... 20
Gambar 2.21. Beban terpusat pada batang sederhana (Prasetyo, 2010) ... 21
Gambar 2.22. Beban merata pada batang sederhana (Prasetyo, 2010) ... 22
Gambar 2.23. Reaksi gaya pada rangka (Aryoseto, 2010). ... 23
Gambar 2.24. Defleksi pada batang (Prasetyo, 2010). ... 24
Gambar 2.25. Diagam tegangan-regangan (Irawan,2009). ... 26
Gambar 2.26. Debit fluida saat gerakan maju/press ... 29
xiv
Gambar 2.28. Perpindahan panas secara konduksi (Holman, J,p, 1997) ... 32
Gambar 2.29 Prinsip Dasar Thermocouple (Effendrik Dkk, 2014) ... 34
Gambar 3.1 Rencana desain mesin HPDC ... 37
Gambar 3.2. Skema perencanaan sistem hidrolik ... 38
Gambar 4.1. Diagram alir proeses perancangan ... 40
Gambar 3.2. Skema perencanaan sistem hidrolik ... 41
Gambar 4.1. Skema perencanaan sistem hidrolik ... 41
Gambar 4.2. Rencana produk hasil injeksi ... 42
Gambar 4.3. Silinder Tuang ... 43
Gambar 4.4. Piston penekan... 44
Gambar 4.5. Sambungan Piston ... 44
Gambar 4.6. Rencana Dimensi Aktuator ... 48
Gambar 4.7. Debit fluida saat gerakan maju/press ... 50
Gambar 4.8. Debit fluida saat gerakan mundur/kembali ... 52
Gambar 4.9. Gaya Tekan yang Terjadi Pada Plat Penahan injeksi ... 55
Gambar 4.10. SFD dan BMD Pada Plat Pengepres ... 56
Gambar 4.11. Plat ST 37 ... 56
Gambar 4.12 Rangka Mesin HPDC ... 58
Gambar 4.13. Perhitungan pembebanan ... 60
Gambar 4.14. SFD dan BMD dari plat rangka atas ... 61
Gambar 4.15 Plat siku L bahan rangka ... 61
Gambar 4.16 Hasil simulasi analysis strees pada plat ... 65
Gambar 4.18.Hasil simulasi safety factor pada plat ... 66
Gambar 4.19 Hasil simulasi Defleksi pada plat ... 66
Gambar 4.20 Hasil simulasi analysis strees pada rangka ... 67
Gambar 4.21 Hasil simulasi safety factor pada rangka ... 68
Gambar 4.20 Hasil simulasi Defleksi pada plat ... 68
xv
DAFTAR TABEL
xvi
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Satuan Nomor
Persamaan Debit pada diameter besar
Debit pada diameter besar gerakan mundur Debit pada diameter kecil gerakan mundur Massa jenis
Jari - jari
Konstanta resistensi volt
Kuat arus
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Gambar desain mesin HPDC ... 75 Lampiran 2 Buku Konsultasi
