MAKSIMUM TEGANGAN THERMAL PADA PROSES PENCELUPAN CERAMIC STALK DI LOW PRESSURE DIE CASTING MACHINE - UNIB Scholar Repository

ir*".H'"d

Et'

I

''ffi

rssN

2087-1880

ffitutrilffiffi,

ll1ffi

Jurnal

lknfiah

Teknik

Mesin

krmnfaatan

Pirtike{

Gmpuung

Kerniri Sebagai Bar e n Pe

rguat

lbita Kompcit Resin Poliester

Flarnovro Supiadi

1-5

lGji Ferygunaan lVhttranol Sebagpi Refrigeran Urtuk tv'lminghtkan Efsierri Tennal Sistenr Pend rgin Kmveksi

Derpn

lkrlxgrcxtnd

TtcrrmlStorqeTa*

M

DOnStsih,lrdra

lvL Ganddi

6-

15

Karahri$ik FolaAiran Pemisahan !,erosne-Wster Paca Fipa

T-Jurrtiu

Srdutgf

hn

Radiw25

nm

Dengan Baha;i PlekS$as

Krrs. Ridhuan

L6-72

NhkimumTegangan

lhemrd

Parh koses Pecelupan €emmicStalk

d

Low fursstre

tle

@stingMoehint

l'hndra 23

-31

Fergar*r

Pr*trci

n Bertingkat "ieriudap Kekerasrn Dan KelsJa'.an ?arr k Baja Karbon Sedang

tultBnif

3:1-39

StudiAual lnteraisi Mor>fvlochire Pada NIesin Cetak

@rtet€

Sistem

Bantiig furyadiwansa Fhruq Achmad Yahya, danAri;ul

l-kmni

..."..

4O-M

Sfat-sifat tvleka rik Kr:mposit Serat TKK$fu| iester

ShirlEr Savetlana, An*eas

Andriyanto

45

*

50 FergarrhJarak Pemasangan

hconfury

Cobin

Rmf

(SCR)Tertndap

Temperatur Kabin Mobil

A

Yudi Eka Risano, Ahmad Su'ud

51-60

hrgujian

Karakteristik Perpirdahan Panas Ban Faktor Gesekan

hda

Penukar Kalor Pipa Korsentrik Dengan Sisipari Pita Terpilin Berlubang

Tri lstanto, Wibaua En&aJunarana

6L-71

Kaji Eksperimental Perfonrursi ttrhsin Pendirgin l{ompresi Uap dengan

h/b rggu naka n Refr igeran Hi d rokarbon ( HcrO _{) Sebagai} Aft er nati

f

Refrigeran Pergganti Rl2 dergan Sistem Perggantian Largsung

(bop

lnSubtitute)

Aftlhal Kumiauan

Mainil

72

-

79

No.

I I

Hal.

l-79

Jurnal

llmiah

Te[mik

Mesin

Bandar

lannpung

llilad2012

2087-r*ffi)

IS,5rV

II

n

f,t

,l

E

j I

, Jurnal Ltecfuinicel, I/olume 3, Nomcr l, Maret 2012

DAFTAR ISI

Pernanfaatan

Partikel

Tenrpurung

Kemiri

Sebagai Bahan penguat Pada

Konrposit

Resin Poliester

Hanrorvo Supriadi

Kaji

Penggunaan

Methanol

Sebagai

Refrigeran Unfuk Meningkatkan Efisiensi

Tennal

Sistem

Pendingin

Ko,veksi

Dengan

flnderground

Thermal

Storage Tank

Karaktristik Pola AIiran Pemisahan Kerosene-Water PadaPipa

T-Jmcrror

Sudut 90" Dan Radius 25

rnm

Dengan Bahan pleksiglass

Kms.

Ridhuan

I

-5

6*

L5

-J

Maksimum

Tegangan

Thermal

pada _{proses pencelupan Ceramic}

stalk

di Low

Pressure

Die

Casting

Macliiie

Hendra

Pengaruh

Prestrain

Bertingkat

_{Terhadap Kekerasan Dan Kekuatan}

Tarik

Baja

Karbon

Sedang

Zulhanif

Studi

Awal

Interaksi

Man-Machine

PadaMesin

_{Cetak Genteng Sistem}

Banting

Suryadiwansa Harun, Achmad

yahya,

_dan

Arinal

_Hamrri

S i

fat-sifat Mekanik

_{Kompos rt}

Serat'I'KKS

_{-po I i es'ter}

Shirley

Savetlana, Andreas

Andriyanto

Pengaruh Jarak Pemasangan

secondary Cabin

Roof (scR)

Terhadap .

Temperatur

Kabin

Mobil

A. Yudi

Eka

Risano,

Ahmad

Su'udi

Pengujian

Karakteristik

Perpindahan panas Dan

Faktor

Gesekan

Pada Penukar

Kalor

Pipa

Konsentrik

_{Dengan Sisipan Pita}

Teqpilin Berlubang

Tri

Istanto, Wibawa Endra

Juwana.

Kaji

Eksperimental Performansi Mesin pendingin Kompresi

uap

_dengan

Menggunakan Refrigeran

Hi&okarbon (Hcrl

2)

Sebagai

alternatif

Refrigeran

Pengganti

R12

dengan

sistem

penggantian Langsung

(Drop In

Substitute)

Aftlhal

Kurniawan

Mainil

l6

*

2?"

23--3i

32*39

40-44

45-50

51*

60

6l

*7n

72 -"ti)

I

, Jurna! L{echenicol, l,olume J, Nomor !, l{aret 2012

PENGANTAR REDAKSI

Pada

terbitan

volume ketiga edisi

pertama

ini,

di

bulan Maret

tahun

ZAt2,Jurnal

Ilmiah

Teknik Mesin

MECHANICAL

mempersem6u** jumlah arrikel

lebih

banyak

daripada edisi

_{sebelumnya- Sebagian besar}

artikel

difokuskan

aaam

bidang proses

produksi,

rnaterial, konversi energi dan mekanika struktur serta

konstruksi-peanlangan.

Edisi

ini

memuat

sepuluh

artikel, yang

disumbSskan

oleh para

penulis

_{yang beiasal daripada}

institusi

Universitas Lampung,

Univesitas

Muhamadiyah

Metro,

Universitas

_Sebelas

Maret

_Surakarta dan

Universit^s

Bengkulu-Dewan red3kli

menyampaikan

terima kasih yang tiada

terhingga kepada

_semua

penulis

yangtelah berkontribusi

_{penuh mpmajukan}

ju-uf

ini. Selanjutnya?""**

redaksi

juga

menyampaikan

penghargaan

yang

setinggi-tin-gginya kepada

mitra

bestari

_{atas kesediannya}

memberikan

masqkan

untuk rneningkailu"

t*tiias

jurnal

ini.

Tidak

terlupa

juga

kami

menyalnpaikan

ucapan

terima kasih

_{kepada seluruh}

p"nibu",

_{yang telah}

menjadikan

artikel

di

jurnal

ini

_sebagai

bahan

rujukan

t"hi-rrggu akan

memberikan kontribusi

lurrrng

terhadap

publikasi

jurnal

ini.

Selanjutnya

kami

mengajak

para

peneliti,

pengajar

dan

praktisi

di

semua

kalangan di

bidang

Teknik

lr'{esin

untuk

membeiikan,rr-bungu*,yu

_berupa

artikel

yang

_akan

dimuat di

Jurnal

llmiah

Teknik

Mesin

"MECHANICAL" yaig

ait".bitkin

_dua

tcatioatim

setahun

yaitu

bulan

Maret

dan September-

Jurnal

ini

telah

_{dipuulii<asi semenjak tahun 2010 secara berkala,}

sehingga

penyebaran

masih djlakukan

ke-seluruh

_daerah

cli

!4donesia-

pad4 tahun

i.i,

kami

akan

mempublikasikan

jurnal

mechanical

secara

oniine

..rrirge,

ii;;d;r-ilth

il;r;;

pembaca'

Harapan

kami,

dewan redaksi

bersama

dengan institusi yang

_menaunginya

(LTNIVERSITAS

LAl4PtlNG)

_agar

jurnal

ini tetap berkembang

dan

selalu

ada

improvisasi

untuk

meningkatkan

kualitasnya.

_Sernua

artikel

yang

telah

dan

akan

diterbitkan

bermalfaat

bagi

semua pembaca

dan

memberikan

inspirasi

unt,it

pengembangan

ilmu

dal

teknologi

di

bidang teknik

mesin.

Dervan

Redaksi

iv

MAKSIMUM TEGANGAN

THERMAL

PADA PROSES PENCELUPAN

CERAMIC STALK

DI

LOW PRESSURE DIE CASTING MACHINE

Hendra

Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Bengkulu Email : mpe2_boy@yahoo.com

Abstract

Low pressure die casting is process to make the axi-simmetric product such as cylinder head, piston, brake drum and etc. The process is injected the molten metal with high speeds and pressure into a metallic die. The low pressure die casting process has some advantages as a low-cost and high-efficiency precision forming technique. The low pressure die casting having the permanent die and filling systems are placed over the furnace containing the molten alloy. The filling of the cavity is obtained by forcing using the pressurized gas to order a rise the molten metal into a tube, which connects the die to the furnace. The tube called stalk made from ceramics because ceramics has high temperature resistance and high corrosion resistance. However, care should be taken for the thermal stress when the tube is dipped into the molten metal. To reduce the risk of fracture it is important because fracture may happen due to the thermal stresses. In this paper, thermo-fluid analysis is performed to calculate surface heat transfer coefficient. Then, the finite element method is applied to consider the thermal stresses when the stalk is dipped into the crucible with varying the dipping speeds. It is found that the stalk with slowly dipping is better than fast dipping to reduce the thermal stress.

Keywords: Thermal Stress, Stalk, Low Pressure Die Casting Machine, Finite element method

1. INTRODUCTION

Low pressure die casting (LPDC) merupakan suatu proses untuk menghasilkan

produk axi-symmetric seperti cylinder head,

piston, brake drum dan light automotive wheels [1,2]. LPDC didefinisikan sebagai satu bentuk teknik pembentukan dengan cetakan yang

mana prinsip kerjanya yaitu molten metal di

injeksikan dengan tekanan dan kecepatan tinggi ke cetakan metal. Proses LPDC memiliki peranan yang besar pada industri pengecoran karena memiliki ongkos yang

rendah dan efisiensi ketepatan teknik

pembentukan yang tinggi. Gambar 1 menunjukkan skema dari mesin LPDC. Mesin LPDC mempunyai cetakan permanen, tungku pemanasan dan pipa penyalur metal dari

tungku pembakaran yang berisi molten metal.

Pipa penyaluran berfungsi meneruskan molten

metal dengan memanfaatkan gaya tekan dari

gas yang dimampatkan dari tungku

Jurnal Mechanical, Volume 3, Nomor 1, Maret 2012

24

Material pipa penyaluran terbuat dari ceramic karena ceramic memiliki daya tahan

terhadap temperatur tinggi dan korosi.

Sebelumnya material stalk atau pipa dibuat dari

besi cor yang mana membuat kualitas produk rendah karena adanya bagian permukaan dari molten metal yang meleleh menempel pada permukaan pipa. Akibatnya kualitas produk

Tabel 1 The physical properties dari molten aluminum at 750oC (1023K) [4]

Table 2 Mechanical properties dari ceramics

Physical property (dimension)

Thermal conductivity



, W/m K Roll diameter D, m

Kinematics viscosity  , mm2/s Isobaric specific heat C_p, kJ/kg K Viscosity



, mPa s

Constants in Eq. (1) when Re 1 103 2 10 (5 C₁)

Constants in Eq. (1) when Re 1 103 2 10 ( )5 n

112.2 0.17 0.967 1.1 2.2 0.26 0.6

Tabel 3 Harga surface heat transfer coefficient

฀ ฀ W/m2

.K

Mechanical properties of ceramics (dimension) Sialon Thermal conductivity, W/m K

Specific heat, J/kg K

Coefficient of linear expansion, 1/K

Young’s modulus, GPa(kgf/mm2

) Specific weight

Poisson’s ratio

4 Point bending strength, MPa (kgf/mm2) Fracture toughness, MN/m3/2

17 650 3.0×10-6 294 (29979) 3.26 0.27 1050 (107) 7.5 Model 2mm/s u 25mm/s u Step 16 Step 8 Step 2 given

: 0 - 650mm z

0mm z

Bagian dalam dan luar permukaan

Bagian bawah permukaan Level pencelupan hingga pertengahan stalk:

Untuk keseluruhan permukaan pencelupan sampai pertengahan stalk:

3 2 1.5 10 W/mK

  

3 2 1.5 10 W/mK

  

(1)t0 - 60s 85mm o r 70 mm i r

(2)t60s - 600s r z o 1 3 0 0 m m Cylinder model (Molten Al T=750oC)

6 5 0 m m _85mm o r 70 mm i r 3 2 16.1 10 W/m K

  

3 2 (2.53-19.1) 10 W/m K

  

3 2 (0.831-19.51) 10 W/m K

  

3 2 16.1 10 W/m K

  

3 2 (0.831-19.51) 10 W/m K

  

3 2 0.831 10 W/m K

  

3 2 0.831 10 W/m K

   Model 2mm/s u 25mm/s u Step 16 Step 8 Step 2 given

: 0 - 650mm z

0mm z

Bagian dalam dan luar permukaan

Bagian bawah permukaan Level pencelupan hingga pertengahan stalk:

Untuk keseluruhan permukaan pencelupan sampai pertengahan stalk:

3 2 1.5 10 W/mK

  

3 2 1.5 10 W/mK

  

(1)t0 - 60s 85mm o r 70 mm i r

(2)t60s - 600s r z o 1 3 0 0 m m Cylinder model (Molten Al T=750oC)

6 5 0 m m _85mm o r 70 mm i r r z o 1 3 0 0 m m Cylinder model (Molten Al T=750oC)

6 5 0 m m _85mm o r 70 mm i r 3 2 16.1 10 W/m K

  

3 2 (2.53-19.1) 10 W/m K

  

3 2 (0.831-19.51) 10 W/m K

  

3 2 16.1 10 W/m K

  

3 2 (0.831-19.51) 10 W/m K

  

3 2 0.831 10 W/m K

  

3 2 0.831 10 W/m K

  

Stalk Die

Molten Aluminum 750°

Metal fill Crucible Pressuring gases Fill stalk Moving platen Stalk Die Molten Aluminum 750°

Metal fill Crucible Pressuring gases Fill stalk Moving platen

Gambar.1 Skema dari mesin low pressure die casting

(LPDC) z r 70mm 85mm 1300m m 15mm z r 70mm 85mm 1300m m 15mm

Gambar. 2 Elemen mesh dari stalk (dengan radius sudut =5)

rendah dan umur stalk pendek. Oleh karena itu ceramic digunakan untuk meningkatkan umur

pemakaian. Tetapi ceramic memiliki

kelemahan yaitu memiliki fracture toughness

rendah. Gambar.1, menunjukkan ceramic

stalk yang memiliki peranan penting pada

mesin LPDC karena stalk menerima molten

metal dari tabung pemanas yang dikenal

dengan nama crucible. Permasalahan muncul

ketika ceramic stalk dicelupkan kedalam

molten metal karena adanya tegangan thermal

yang muncul ketika ceramic stalk dicelupkan.

Tegangan thermal ini akan mempengaruhi

kekuatan material ceramic sehingga

mengakibatkan kerusakan akibat rendahnya fracture toughness dari material ceramic. Paper ini menggunakan metode elemen hingga untuk

menghitung tegangan thermal yang muncul

ketika stalk dicelup kedalam crucible dengan

variasi level pencelupan dan kecepatan

pencelupan.

2. METODOLOGI DAN SIFAT PHISIK MATERIAL

Ceramic stalk pada mesin low pressure die casting memiliki dimensi panjang 1300mm dan diameter 170mm. Temperatur molten

aluminum diasumsikan adalah 750oC. dan

temperatur ceramic 20oC. Tabel 1

menunjukkan sifat phisik dari molten

aluminum pada temperature 750oC [4]. Tabel 2

menunjukkan sifat mekanik dari material ceramik Ceramik yang digunakan adalah

Sialon [3]. Axi-symmetric model digunakan

untuk ceramic stalk dengan jumlah elemen

19500 dan nodal 20816.

x (mm)

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000

650 22000

20000

10000

5000

0 100 200 300 400 500 600

S

ur

fa

ce

h

ea

t

tr

an

sf

er

(

W

/m

2・

K)

A

B C,D

x D

C 15000

0

x B

A

o o

x (mm)

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000

650 22000

20000

10000

5000

0 100 200 300 400 500 600

S

ur

fa

ce

h

ea

t

tr

an

sf

er

(

W

/m

2・

K)

A

B C,D

x D

C 15000

0

x B

A

o x

B

A

o o

Gambar 3 Surface heat transfer coefficient dari stalk (u=25mm/s)

Jurnal Mechanical, Volume 3, Nomor 1, Maret 2012

26

Koefisien heat transfer

α

ketika stalk

dicelup kedalam molten metal diperlukan

dalam analisa tegangan thermal. Paper ini menggunakan volume beda hingga 2 dimensi

(2D) and axi-simetri model untuk menghitung koefisien heat transfer. Hasil 2D dibandingkan dengan hasil axi-simetri model. Gambar 3 menunjukkan nilai koefisien heat transfer 2D

0 0 0 0 0 0 0 0 0 Time (s)

200 400 600

 (M P a ) Maximum stress 400 200 0 -100 -200 -300

0 100 300 500

300 100 -400 1max



3max



max 



min 



max z



min z



max r



min r



max rz



min rz



max 128 z MPa   0 0 0 0 0 0 0 0 0 Time (s)

200 400 600

 (M P a ) Maximum stress 400 200 0 -100 -200 -300

0 100 300 500

300 100 -400 1max



3max



max 



min 



max z



min z



max r



min r



max rz



min rz



max 128 z MPa  

Gambar 4 Tegangan maksimum vs. waktu pada pencelupan lambat (u2mm/s)

0 0 0 0 0 0

0 5 10₁₀ 15 20₂₀ 25 30₃₀

200 100 0 -100 -200 -300 σ zmax σ_θ max _rzmax σ zmin

σ_θmin

σ (MPa ) Time (s) σ 1max σ_3max σ rmax

_rzmin σ

rmin

Maximum stress σzmax＝128MPa

0 0 0 0 0 0 0

0 5 10₁₀ 15 20₂₀ 25 30₃₀

200 100 0 -100 -200 -300 σ zmax σ_θ max _rzmax σ zmin

σ_θmin

σ (MPa ) Time (s) σ 1max σ_3max σ rmax

_rzmin σ

rmin

Maximum stress σzmax＝128MPa

0

a.

dan axi-simetri model dengan kecepatan celup

cepat

u

= 25mm/s

. Axi-simetri model

menunjukkan nilai koefisien heat transfer

α

bagian dalam berbeda dengan bagian luar seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 3. Jika diameter axi-simetri model tak hingga maka

nilai

α

akan mendekati nilai

α

pada hasil 2D.

Tabel 3 menunjukkan nilai koefisien heat

transfer

α

untuk ceramic stalk dengan

kecepatan celup lambat

u

= 2mm/s

and

kecepatan celup cepat

u

= 25mm/s

. Apabila

kecepatan celupnya lebih lambat daripada

= 2mm/s

u

ini sangat lambat pada proses

pencelupan dan jika melebihi

u

= 25mm/s

sangat berbahaya. Sehingga dipilih range

pencelupan yaitu

u

= 2mm/s

dan

= 25mm/s

u

.

3. TEGANGAN THERMAL PADA

CERAMIC STALK

3.1. Hasil Pengujian Pencelupan Lambat

Pada kecepatan celup lambat

= 2mm/s

u

, nilai koefisien perpindahan

panas

α

_m

= 1.5×10 W/m

3 2



K

digunakan

untuk tiap level pencelupan pada bagian dalam

dan luar ceramic stalk sampai mencapai titik

tengah ceramic stalk. Level pencelupan bervariasi antara 8 level, 16 level dan 32 level. Hasil yang diperoleh ditunjukkan oleh Gambar 4. Gambar 4 menunjukkan nilai maksimum

tegangan tarik



1, maksimum tegangan tekan

3



, komponen maksimum tegangan



_r,



,

z



dan maksimum regangan geser



rzdengan

16 level pencelupan. Gambar 4 menunjukkan

maksimum tegangan



z_max hampir sama

dengan maksimum tegangan tarik



₁ pada

waktu

t

= 20.5s

Oleh sebab itu hanya

maksimum tegangan komponen



z_max yang

akan dibahas dalam tulisan ini karena nilai

komponen



zmax sama dengan nilai

Gambar 5 Distribusi temperatur dan tegangan (

u

= 2mm/s

pada saat

t

= 20.5s

),

displacement



50

z

Detail of A _{Detail of B}

Temperature

950_C

1700_C

2460_C 3220_C

3970_C

4720_C

5480_C

6230_C A

r

B

r

-138MPa

9.6MPa

-108MPa

-49MPa -79MPa 68MPa

98MPa

-19MPa 39MPa

-19MPa

z

z 

max 128MPa z

 

z

Detail of A _{Detail of B}

Temperature

950_C

1700_C

2460_C 3220_C

3970_C

4720_C

5480_C

6230_C A

r

B

r

-138MPa

9.6MPa

-108MPa

-49MPa -79MPa 68MPa

98MPa

-19MPa 39MPa

-19MPa

z

z 

max 128MPa z

 

Temperature _{Stress }

Jurnal Mechanical, Volume 3, Nomor 1, Maret 2012

28

maksimum tegangan tarik



₁. Maksimum

tegangan



z_max memiliki nilai puncak

128MPa pada waktu

t

= 20.5s

untuk level

pencelupan 16 level. Pada level 8 dan 32 nilainya sama tetapi waktu mencapai nilai puncaknya berbeda. Hal ini disebabkan oleh level pencelupan menimbulkan efek getaran akibat adanya perbedaan panas yang terjadi pada daerah dibawah dan diatas level pencelupan.

Maksimum tegangan



z_max

= 128MPa

terjadi pada saat waktu

t

= 20.5s

dan tidak

mengalami penurunan nilai sampai level

pencelupan mencapai pertengahan ceramic

stalk. Setelah mencapai pertengahan ceramic stalk tegangan akan mengalami penurunan.

Dengan adanya level pencelupan 16

menunjukkan terjadinya fluktuasi nilai

tegangan seperti ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 5 menunjukkan distribusi

temperatur dan tegangan



z pada ceramic

stalk dengan kecepatan pencelupan lambat

= 2mm/s

u

dan waktu

t

= 20.5s

. Gambar 5

menunjukkan tegangan maksimum terjadi pada

bagian dalam dari ceramic stalk 128MPa yang

mana tegangan maksimum



z_max

= 296MPa

terdapat pada bagian diameter dalam dan bawah ceramic stalk.

3.2 Hasil Pengujian Pencelupan Cepat

Tegangan thermal dengan pencelupan

cepat

u

= 25mm/s

ditunjukkan pada Gambar

1. Tabel 3 menunjukkan nilai koefisien perpindahan panas yang digunakan pada

pencelupan cepat

u

= 25mm/s

. Tabel 3

menjelaskan nilai koefisien perpindahan panas

yang digunakan pada permukaan ceramic stalk

dan dibagi menjadi dua proses:

1. Saat waktu pencelupan t= 0 - 60s, nilai

koefisien heat transfer

3 2

= (0.831-19.51)×10 W/m K

α



digunakan untuk bagian dalam dan luar

permukaan ceramic stalk. Maksimum nilai

koefisien heat transfer

3 2

= 16.1×10 W/m K

α  digunakan pada

permukaan bagian bawah ceramic stalk

(

z



0mm

) seperti ditunjukkan oleh

Tabel 3.

2. Saat waktu pencelupan t> 60s, nilai

minimal koefisien perpindahan panas

3 2

= 0.831×10 W/m K

α  digunakan

pada seluruh permukaan ceramic stalk

yang dicelup sampai pertengahan ceramic

stalk.

Gambar 6 menunjukkan distribusi

temperatur dan tegangan



zpada ceramic stalk

dengan pencelupan cepat (

u

= 25mm/s

pada

saat

t

=1.1s

). Gambar 6 menunjukkan nilai

tegangan maksimum terdapat pada bagian bawah dari ceramic tube. Hal ini disebabkan oleh perbedaan temperatur yang besar terjadi

pada bagian dalam dan luar ceramic stalk.

Gambar 7 menunjukkan tegangan maksimum

1



,



r,



,



z dan



rz. Seperti ditunjukkan

pada Gambar 7, tegangan tarik maksimum

1



=



_ meningkat dalam waktu singkat.

Setelah mencapai nilai puncak

max

= 246MPa





pada waktu

t

=1.1s

, nilai

(a)

0 0 0 0 0

0 1 2 3 4 5

σ

_zmax

σ

_θmax



_rzmax

σ

_zmin

σ

_θmin

σ

(MPa

)

Time (s)

σ

_1max

σ

_3max

σ

_rmax



_rzmin

σ

_rmin

Maximum stress

300

100

0

-100

-500

-600

-300

1

2

3

4

5

0

200

-200

-400

σ

_θmax

＝

246MPa

0 0 0 0 0

0 1 2 3 4 5

σ

_zmax

σ

_θmax



_rzmax

σ

_zmin

σ

_θmin

σ

(MPa

)

Time (s)

σ

_1max

σ

_3max

σ

_rmax



_rzmin

σ

_rmin

Maximum stress

300

100

0

-100

-500

-600

-300

1

2

3

4

5

0

200

-200

-400

σ

_θmax

＝

246MPa

Gambar 6 Tegangan maksimum vs. waktu pada pencelupan cepat (

u

= 25mm/s

)

0 0 0 0 0

0 10 20 30 40 50

σ

_zmax

σ

_θ

max



_rzmax

σ

zmin

σ

_θ

min

σ

(MPa

)

Time (s)

σ

1max

σ

3max

σ

_rmax



_rzmin

σ

_rmin

Maximum stress

σ

_θmax

＝

246MPa

300

100

0

-100

-500

-600

-300

10

20

30

40

50

0

200

-200

-400

0 0 0 0 0

0 10 20 30 40 50

σ

_zmax

σ

_θ

max



_rzmax

σ

zmin

σ

_θ

min

σ

(MPa

)

Time (s)

σ

1max

σ

3max

σ

_rmax



_rzmin

σ

_rmin

Maximum stress

σ

_θmax

＝

246MPa

300

100

0

-100

-500

-600

-300

10

20

30

40

50

0

200

-200

-400

(b). Pembesaran gambar (a)

u=25mm/s

u=25mm/s

u=25mm/s

Jurnal Mechanical, Volume 3, Nomor 1, Maret 2012

30

Gambar 7 Distribusi temperatur dan tegangan _ (

u

= 25mm/s

pada saat

=1.1s

t

), displacement



50

Temperature

Detail of C Detail of D

900_C

1600_C

5790_C

7190_C 649 0_C 5090_C

4390_C 3690_C

2990_C z

D

r r

C z

σθ

-167MPa 108MPa

-373MPa -235MPa -98MPa 39MPa 177MPa

σ_θmax=246MPa

Temperature

Detail of C Detail of D

900_C

1600_C

5790_C

7190_C 649 0_C 5090_C

4390_C 3690_C

2990_C z

D

r r

C z

σθ

-167MPa 108MPa

-373MPa -235MPa -98MPa 39MPa 177MPa

σ_θmax=246MPa

3.3 Perbandingan Tegangan Maksimal Antara Pencelupan Cepat Dan Lambat

Perbandingan tegangan maksimum antara

pencelupan cepat

u

= 25mm/s

dan lambat

= 2mm/s

u

dapat dilihat pada Gambar 4

sampai dengan 7. Gambar 6 menunjukkan maksimum tegangan untuk pencelupan cepat

= 25mm/s

u

yaitu



max

= 246MPa

, 2 kali

lebih tinggi dibanding dengan pencelupan

lambat

u

= 2mm/s

yaitu



z_max

= 128MPa

(lihat gambar 4). Tabel 4 menunjukkan posisi

maksimum tegangan dan perbandingan

tegangan maksimum pencelupan cepat

= 25mm/s

u

dan pencelupan lambat.

= 2mm/s

u

.

DAFTAR PUSTAKA

[1] “The A to Z of Materials” Aluminum Casting Techniques-Sand Casting and Die

Casting Processes. (Online), available

from <http://www.azom.com/details.asp? Articled=1392>, (accessed 2008-4-23).

[2] F. Bonollo, J. Urban, B. Bonatto, M.

Botter. Gravity and Low Pressure Die Casting of Aluminium Alloys: a Technical

and Economical Benchmark. Allumino E

Leghe, 2005.

[3] Nogami S. Large Sialon Ceramics Product

for Structural Use. Hitachi Metal Report,

vol.15; 1999.pp.115-120 [in Japanese].

[4] Editorial committee of JSME. Data of heat

transfer. Tokyo: JSME; 1986. p.323 [in Japanese].

Ceramic Stalk

u=25mm/s

u=2mm/s

Model

Ceramic Stalk

u=25mm/s

u=2mm/s

Model

246MPa (A)

  

209MPa (A)

z



98MPa (B)

rz

r89MPa (A)



1246MPa (A)



B A

128MPa (A)

z



105MPa (B)

  

21MPa (C)

rz

r4MPa (A)



1128MPa (A)



C A

B

Saatt=20.5s

(maksimum tegangan)

Saatt=1.1s

(maksimum tegangan)

246MPa (A)

  

209MPa (A)

z



98MPa (B)

rz

r89MPa (A)



1246MPa (A)



B A

128MPa (A)

z



105MPa (B)

  

21MPa (C)

rz

r4MPa (A)



1128MPa (A)



C A

B

C A

B

Saatt=20.5s

(maksimum tegangan)

Saatt=1.1s

(maksimum tegangan)

Tabel 4 Nilai maksimum tegangan tarik