SKRIPSI RANCANG BANGUN CETAKAN BILAH GAMELAN DENGAN METODE PENGECORAN HIGH PRESSING DIE CASTING (STUDI KASUS BILAH SARON) SETIAWAN HARMOKO NIM. 201454052
DOSEN PEMBIMBING Sugeng Slamet, ST.MT. Taufiq Hidayat, ST.MT.
TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MURIA KUDUS 2017
HALAMAN PERSETUJUAN
ii
HALAMAN PENGESAHAN
iii
PERNYATAAN KEASLIAN
iv
RANCANG BANGUN CETAKAN BILAH GAMELAN DENGAN METODE PENGECORAN HIGH PRESSING DIE CASTING (STUDI KASUS BILAH SARON) Nama mahasiswa
: Setiawan Harmoko
NIM
: 201454052
Pembimbing
:
1. Sugeng Slamet,ST, MT 2. Taufiq Hidayat, ST, MT
RINGKASAN Rancang bangun cetakan permanen ini digunakan untuk mencetak bilah gamelan yang selama ini di lakukan dimasyarakat yaitu dengan menggunakan teknologi pengecoran cetakan kemudian di tempa (open die forging). Untuk itu dikembangkan metode pengecoran dengan menggunakan cetakan permanen yang dibuat dari logam baja. Metode yang dilakukan merancang sebuah cetakan permanen untuk mencetak bilah gamelan saron untuk selanjutnya akan dibuat suatu bahan gamelan dengan bahan dasar pembuatan gamelan. Proses perancangan dimulai dari membuat desain, menghitung kekuatan dies akibat adanya tekanan, menentukan bahan dies, menghitung perpindahan panas pada diding cetakan, proses manufacturing dan pengujian dies. Hasil yang didapat dari perhitungan, volume rongga cetakan 180,63 ml, tekanan pada cetakan 8385610,98 Pa, luasan cetakan 0,036 mm2, suhu pada dinding cetakan 150 0C .Pada pengujian cetakan menghasilkan cetakan bilah saron yang memiliki parameter bentuk yang serupa dan tidak meninggalkan nilai autentik keunikannya.
Kata kunci : HPDC, Cetakan, Saron
v
DESIGN OF DIE BLADE GAMELAN WITH HIGH PRESSURE DIE CASTING METHOD(CASE STUDY BLADE SARON) Student Name Nim Supervisor
: Setiawan Harmoko : 201454052 : Sugeng Slamet ST.,MT. Taufiq Hidayat ST.,MT.
ABSTRACT The design of this permanent mold is used to gamelan blades that have been done in the community by using mold casting technology then in the forging (open die forging). For this purpose, a casting method was developed using permanent molds made of steel The method used to design a permanent mold for die saron gamelan blades for the next will be made a gamelan material with the basic ingredients of making gamelan. The design process starts from making the design, calculates the strength of dies due to pressure, determines the dies material, calculates heat transfer in wall mold, manufacturing process and testing dies. The results obtained from the calculation, the volume of the molded cavity 180,63 ml, the pressure on the mold 8385610,98 Pa, the molded area of 0.036 , the temperature on the mold wall 150 0C.On the test mold produces molds of saron blades that have similar form parameters and do not leave The authentic value of its uniqueness.
Keywords : HPDC, die, Saron
vi
KATA PENGANTAR
بسم ﷲ الرحمن الرحیم Segala puji bagi Allah subhanahu Wa Ta’ala yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Rancang Bangun Cetakan Bilah Gamelan Dengan Metode Pengecoran High Pressing Die Casting(Studi kasus Bilah Saron)”. Tugas akhir ini sebagai salah satu persyaratan yang harus dipenuhi dalam rangka mencapai derajat gelar Strata Satu (S1) Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muria Kudus. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan sehingga terselesaikannya laporan ini, dengan segala kerendahan hati penulis ingin mengucapkan terima kasih yang tulus dan mendalam kepada: 1. Bapak Sugeng Slamet, ST., MT. selaku dosen pembimbing I yang banyak memberi saran, kritik dan gagasan pada penulis dalam penyusunan laporan akhir ini. 2. Bapak Taufiq Hidayat, ST., MT. selaku dosen pembimbing II yang banyak memberi saran dan gagasan pada penulis dalam penyusunan laporan akhir ini. 3. Bapak Rianto Wibowo, ST., M.Eng selaku Kaprogdi Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Muria Kudus. 4. Bapak Mohammad Dahlan, ST., MT. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muria Kudus. 5. Segenap Dosen Program Studi Teknik Mesin Universitas Muria Kudus yang telah memberikan bekal ilmu pengetahuan dalam setiap perkuliahan. 6. Bapak dan Ibu tersayang yang selalu memberikan doa dan semangat. 7. Isteri tercinta Diah Kurniawati, Anakku Almahira Fatimah Harmoko. Terima kasih atas doa dan semangat serta perhatiannya 8. Temen – temen Laboran ( Hariyanto dan Abdul Ghofur), serta keluarga besar teknik mesinyang tidak bias saya sebut satu persatu.
vii
9. Semua pihak yang secara langsung maupun tidak langsung telah membantu penulis dalam penyusunan laporan ini. Penulis menyadari dalam penyusunan laporan ini masih terdapat banyak kekurangannya, oleh karena itu penulis mengharap kritik dan saran dari pembaca sekalian yang bersifat membangun demi kesempurnaan laporan ini. Kudus, 19 Agustus 2017 Setiawan Harmoko
viii
DAFTAR ISI
SKRIPSI ................................................................................................................... i HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................................ ii HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ iii PERNYATAAN KEASLIAN ................................................................................ iv DAFTAR ISI .......................................................................................................... ix DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xii DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiv DAFTAR SIMBOL............................................................................................... xv DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xvi DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN .......................................................... xvii BAB I ...................................................................................................................... 1 1.1.
Latar Belakang ......................................................................................... 1
1.2.
Perumusan Masalah .................................................................................. 2
1.3.
Batasan Masalah ....................................................................................... 2
1.4.
Tujuan ....................................................................................................... 2
1.5.
Manfaat ..................................................................................................... 2
BAB II ..................................................................................................................... 5 2.1.
Bilah Gamelan Saron ................................................................................ 5
2.2.
Cetakan (Dies) .......................................................................................... 6
2.2.1. 2.3.
Bagian-Bagian Cetakan ........................................................................ 7 Pengecoran Logam ................................................................................... 8
2.3.1.
Sentrifugal Casting ............................................................................... 8
2.3.2.
Continouos Casting............................................................................. 10
2.3.3.
Shell Moulding .................................................................................... 11
2.3.4.
Die Casting ......................................................................................... 12
2.4.
Perpindahan panas ................................................................................. 16
2.4.1.
Perpindahan Kalor Konduksi .............................................................. 17
2.4.2.
Perpindahan panas konveksi ............................................................... 18
2.4.3.
Perhitungan Perpindahan Panas dan Laju Aliran ............................... 21
2.5. 2.5.1.
Perancangan Cetakan ............................................................................. 24 Metode Konvensional ......................................................................... 25
ix
2.5.2.
Metode Komputer (CAD/CAM) ......................................................... 25
2.5.3.
Faktor Produk ..................................................................................... 25
2.6.
Material Cetakan .................................................................................... 26
2.7.
Manufaktur Cetakan ............................................................................... 26
2.7.1.
Pemotongan Material .......................................................................... 27
2.7.2.
Milling Konvensional ......................................................................... 28
2.7.3.
Grinding .............................................................................................. 29
2.7.4.
CNC Milling ....................................................................................... 30
BAB III ................................................................................................................. 33 3.1.
Diagram Alir Proses Rancang Bangun Cetakan Bilah Saron ................. 33
3.2.
Analisa Kebutuhan Dasar Melakukan Perancangan Cetakan Bilah Saron. 34
3.3.
Data Dimensi Bilah Saron ...................................................................... 35
3.4.
Analisa Perencanaan Cetakan ................................................................ 35
3.5.
Proses Manufaktur Cetakan.................................................................... 36
3.6.
Pengujian dies ......................................................................................... 36
BAB IV ................................................................................................................. 37 4.1.
Perancangan Cetakan ............................................................................. 37
4.1.1.
Menentukan Dimensi Rongga cetakan ............................................... 37
4.1.2.
Kecepatan Aliran Logam Perunggu Pada Lubang runner .................. 41
4.1.3.
Menghitung Tekanan pada Rongga Cetakan ...................................... 42
4.1.4.
Perhitungan Tebal Dies ....................................................................... 42
4.1.5.
Perhitungan Perpindahan panas .......................................................... 43
4.1.6.
Menentukan dimensi cetakan.............................................................. 48
4.2.
Pembuatan Cetakan ................................................................................ 50
4.3.
Proses Pembuatan Cetakan ..................................................................... 51
4.4.
Pemasangan Cetakan .............................................................................. 60
4.5.
Pengujian Cetakan .................................................................................. 61
BAB V................................................................................................................... 65 5.1.
Kesimpulan ............................................................................................. 65
5.1.
Saran ....................................................................................................... 65
Daftar Pustaka ....................................................................................................... 67 Lampiran 1.Gambar data mekanikal propertis baja AISI H13. ............................ 68 Lampiran 2. Gambar data Physical Properties bohler W302. ............................... 68
x
Lampiran 3. Gambar data komposisi kimia Bohler W302. .................................. 70 Lampiran 4. Gambar rancangan cetakan gerak. .................................................... 71 Lampiran 5. Gambar rancangan cetakan tetap. ..................................................... 72 Lampiran 6. Gambar foto cetakan. ........................................................................ 73 Lampiran 7. Gambar foto cetakan bahan Aluminium. .......................................... 73 Lampiran 8. Gambar foto cetakan bahan Kuningan. ............................................ 74 BIODATA PENULIS ........................................................................................... 75
xi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5
Perangkat Gamelan Jawa ............................................................. Gamelan jenis saron ................................................................... Produk Pulley .............................................................................. Proses pengecoran ....................................................................... Prinsip pengecoran dengan centrifugal secara vertical dan semi entrifugal ..................................................................................... Gambar 2.6 Metode Pengecoran Sentrifugal .................................................. Gambar 2.7 Prinsip dasar penuangan berlanjut ............................................... Gambar 2.8 Prinsip dasar penuangan berlanjut (continuous casting) langkah pembuatan cetakan (mould) pada sistem shell moulding ............ Gambar 2.9 Langkah pembuatan cetakan (mould) pada sistem shell moulding ...................................................................................... Gambar 2.10 Pressure Die Casting ................................................................... Gambar 2.11 Skematik diagram dari proses injection molding dalam operasi kerja yang ditunjukkan pada gambar a.) dimana mold dalam keadaan tertutup, dan pada gambar b.) keadaan mould terbuka . Gambar 2.12 Electric with component ................................................................ Gambar 2.13 Tuner housing untuk suku cadang televisi dibuat dengan dieCasting dengan Injection Molding ..............................................
5 6 7 9 9 10 10 12 12 14
14 15 15
Gambar 2.14 Distribusi suhu untuk konduksi keadaan stedi melalui dinding datar ............................................................................................. 17 Gambar 2.15 Aliran konveksi bebas di atas plat rata vertical ............................. 20 Gambar 2.16 Perpindahan kalor dinyatakan dengan perpindahan suhu Limbak ........................................................................................ Gambar 2.17 Daerah aliran lapisan batas plat rata ............................................. Gambar 2.18 Diagram aliran dalam tabung ........................................................ Gambar 2.19. Gambar analogi perpindahan panas ............................................. Gambar 2.20. Gambar Jaringan tahanan ............................................................. Gambar 2.21 Blender Potong ............................................................................ Gambar 2.22 Skematik dari gerakan-gerakan dan komponen- komponen dari a) Mesin frais vertikal tipe column and knee, dan (b) Mesin frais horizontal tipe column and knee. ......................................... Gambar 2.23 Skema proses grinding dan macam-macam proses grinding ...... Gambar 2.24. Pemakanan dan Pemotongan pada Mesin CNC Milling ............. Gambar 3.1 Diagram alir proses rancang bangun dies bilah saron .................
xii
21 21 22 24 24 28
29 30 31 33
Gambar 3.2. Gambar 4.1 Gmbar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5. Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9 Gambar 4.10 Gambar 4.11 Gambar 4.12 Gambar 4.13 Gambar 4.14 Gambar 4.15 Gambar4.16 Gambar 4.17 Gambar 4.18 Gambar 4.19 Gambar 4.20 Gambar 4.21 Gambar 4.22 Gambar 4.23 Gambar 4.24 Gambar 4.25
Bilah saron yang akan di buat ..................................................... Dimensi Biskuit ........................................................................... Dimensi Runner ........................................................................... Dimensi Bilah saron .................................................................... dimensi overvlow ......................................................................... Rencana desain rongga cetakan ................................................... Dimensi base plat fixed .............................................................. Dimensi base plat move............................................................... Dimensi Cetakan fixed ................................................................ Dimensi cetakan move ................................................................. Mesin Milling Konvensional ...................................................... Pahat End Mill ............................................................................. Proses perataan permukaan cetakan ........................................... Proses Grinding ........................................................................... Control monitor ........................................................................... Pembuatan Profil Bilah saron ...................................................... Lubang Inject ............................................................................... Proses Pengeboran ....................................................................... Tap M 12 x 1,75 .......................................................................... Penempatan Pin ........................................................................... Bagian Penjepit Cetakan.............................................................. Pemasangan Cetakan .................................................................. Mesin High Pressing Die Casting (HPDC)................................. Peleburan Logam ........................................................................ Posisi Cetakan Tertutup .............................................................. Lubang Chamber .........................................................................
xiii
35 37 38 39 40 41 48 48 49 49 51 52 53 54 54 55 56 57 59 60 60 61 61 62 62 62
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Nilai Konduktivitas Bahan ................................................................. 18 Tabel 3.1 tabel komposisi kimia AISI H13 ........................................................ 34 Tabel 3.2 tabel komposisi kimia Bohler W302 ................................................... 35
xiv
DAFTAR SIMBOL
Simbol A ab, cd d V V P r t π h k T h cp
Keterangan
Satuan
Luas
Nomor Persamaan
mm2 mm
1 2
mm mm3
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
g q
Panjang garis Diameter volume kecepatan Tekanan Jari-Jari Tebal Phi Jarak ketinggian Konduktivitas termal Temperatur Koefisien perpindahan kalor Kalor spesifik pada tekanan konstan Densitas Viskositas Nilai grafitasi Laju perpindahan panas
Pr
Angka Prandtl
19
Nu Re
Angka Nusselt Angka Reynolds
20 21
xv
mm3 mm m mm mm3 mm m mm3 mm
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Lampiran 2 Lampiran 3 Lampiran 4 Lampiran 5 Lampiran 6 Lampiran 7 Lampiran 7
Gambar data mekanikal propertis baja AISI H13. ..................... Gambar data Physical Properties bohler W302 .......................... Gambar data komposisi kimia Bohler W302 .............................. Gambar rancangan cetakan gerak. ............................................... Gambar rancangan cetakan tetap. ................................................ Gambar foto cetakan.................................................................... Gambar foto hasil cetakan bahan Aluminium. ............................ Gambar foto hasil cetakan bahan Kuningan. ...............................
xvi
68 69 70 71 72 73 73 74
DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN HPDC
: High Preasure Die Casting
CAD
: Computer Aidid Design
C
: Carbon
Si
: Silicon
Mn
: Manganese
V
: Vanadium
Ni
: Nickel
Cr
: Chrome
Mo
: Molybdenum
W
: Tungsten
CNC
: Computer Numberik Control
xvii
