Industri Archives - Page 65 of 100

Advanced Machining Processes/Proses Permesinan Tingkat Lanjut

July 21, 2022/0 Comments/in manufaktur /by admin

Ada situasi di mana metode mekanis tidak memuaskan pada permesinan modern karena alasan berikut:

Kekuatan dan kekerasan material benda kerja sangat tinggi, biasanya di atas 400 HB
Material benda kerja terlalu rapuh untuk dikerjakan tanpa merusak Benda kerja. Ini biasanya terjadi dengan paduan yang sangat panas, kaca, keramik, dan bagian metalurgi serbuk.
Benda kerja terlalu fleksibel atau terlalu ramping untuk menahan gaya dalam pemesinan atau penggilingan, atau bagian-bagiannya sulit untuk dijepit pada perlengkapan dan pegangan kerja perangkat.
Bentuk bagiannya rumit, termasuk fitur seperti internal dan profil atau lubang eksternal dengan rasio panjang-ke-diameter yang tinggi dengan sangat keras bahan.
Permukaan akhir khusus dan persyaratan toleransi dimensi ada yang: tidak dapat diperoleh dengan proses manufaktur lain atau tidak ekonomis melalui proses alternatif.
Kenaikan suhu selama pemrosesan dan tegangan sisa yang terjadi di benda kerja tidak diinginkan atau diterima.

Kesulitan sebelumnya menyebabkan pengembangan kimia, listrik, laser, dan sinar berenergi tinggi sebagai sumber energi untuk menghilangkan material dari benda kerja logam atau bukan logam. Metode canggih ini, yang di masa lalu disebut permesinan nontradisional atau tidak konvensional, mulai diperkenalkan pada tahun 1940-an. Proses seperti itu menghilangkan material tidak dengan memproduksi chip seperti pada permesinan dan penggilingan, tetapi dengan cara seperti pelarutan kimia, etsa, peleburan, penguapan, dan aksi hidrodinamik kadang-kadang dengan bantuan partikel abrasif halus. Keuntungan dari proses ini adalah efisiensinya tidak tergantung pada kekerasan benda kerja. Ketika dipilih dan diterapkan dengan benar, proses pemesinan tingkat lanjut menawarkan keunggulan teknis dan ekonomis dibandingkan permesinan yang lebih tradisional.

Chemical Machining

Chemical Machining (CM)/Pemesinan kimia dikembangkan dari pengamatan kontak bahan kimia dan mengetsa sebagian besar logam, batu, dan beberapa keramik, sehingga menghilangkan partikel kecil jumlah material dari permukaan. Proses CM dilakukan dengan bahan kimia pembubaran menggunakan reagen atau etsa, seperti asam dan larutan basa. Pemesinan kimia adalah yang tertua dari proses pemesinan canggih dan telah digunakan dalam mengukir logam dan batu keras, dalam deburring, dan dalam produksi papan sirkuit tercetak dan perangkat mikroelektronika.

(a) Ilustrasi skematis dari proses pemesinan kimia. Perhatikan bahwa tidak ada kekuatan atau peralatan mesin terlibat dalam proses ini. (b) Tahapan dalam menghasilkan rongga yang diprofilkan dengan mesin kimia; perhatikan undercutnya.

Prosedur untuk pemesinan/milling kimia terdiri dari:

Jika bagian yang akan dikerjakan memiliki tegangan sisa dari pemrosesan sebelumnya, tekanan pertama harus dihilangkan untuk mencegah warping setelah pemesinan/milling.
Permukaan mengalami degreased dan dibersihkan secara menyeluruh untuk memastikan adhesi yang baik bahan penutup dan penghilangan bahan yang seragam. Skala dari panas perlakuan juga harus dihilangkan.
Bahan penutup/masking diterapkan. Menyamarkan dengan selotip atau cat (maskant) adalah praktik umum, meskipun elastomer (karet dan neoprene) dan plastik (polivinil klorida, polietilen, dan polistirena) juga digunakan. Maskant tidak boleh bereaksi dengan reagen kimia.
Jika diperlukan, maskant yang menutupi berbagai daerah yang membutuhkan etsa dikupas dengan teknik tulis-dan-kupas.
Permukaan yang terbuka dikerjakan secara kimia dengan etsa, seperti natrium hidroksida (untuk aluminium), larutan asam klorida dan asam nitrat (untuk baja), dan besi klorida (untuk baja tahan karat). Kontrol suhu dan agitasi (mengaduk) selama milling kimia penting untuk menghilangkan kedalaman seragam bahan.
Setelah pemesinan, bagian-bagiannya harus dicuci secara menyeluruh untuk mencegah lebih lanjut reaksi dengan, atau paparan, residu etsa.
Sisa bahan penutup dihilangkan dan bagian dibersihkan dan diperiksa. Perhatikan bahwa bahan penutup tidak terpengaruh oleh reagen, tetapi biasanya dilarutkan dengan mudah oleh jenis pelarut yang berbeda.
Operasi finishing tambahan dapat dilakukan pada bagian yang digiling secara kimia.
Urutan operasi ini dapat diulang untuk menghasilkan rongga bertahap dan berbagai kontur

ECM/Electrochemical Meachining

ECM pada dasarnya adalah kebalikan dari elektroplating. Elektrolit bertindak sebagai pembawa arus, dan tingkat gerakan elektrolit yang tinggi di celah pahat-benda kerja (biasanya 0,1 hingga 0,6 mm) mencuci logam ion menjauh dari benda kerja (anoda) sebelum mereka memiliki kesempatan untuk menempel pada alat (katoda).

Pahat, baik padat atau tabung bentuknya, umumnya terbuat dari kuningan, tembaga, perunggu, atau stainless steel. Elektrolit adalah larutan anorganik sangat konduktif, seperti larutan berair dari natrium nitrat. Larutan dipompa melalui lorong-lorong dalam pahat dengan kecepatan 10 hingga 16 m/s (3 hingga 50 kaki/s). Catu daya DC dalam kisaran 10 hingga 25 V mempertahankan kepadatan saat ini, yang, untuk sebagian besar aplikasi, adalah 20 sampai 2 200 A/cm (130 sampai 2 1300 A/in ) permukaan mesin aktif.

Electrical-discharge Machining (EDM)

Prinsip pemesinan EDM didasarkan pada erosi logam oleh pelepasan percikan. Kita tahu bahwa ketika dua kabel penghantar arus dibiarkan bersentuhan satu sama lain, busur dihasilkan. Jika kita perhatikan dengan seksama pada titik kontak antara dua kabel, sebagian kecil dari logam telah terkikis, meninggalkan sedikit kawah.

Sistem EDM dasar terdiri dari pahat berbentuk elektroda dan benda kerja, dihubungkan ke catu daya DC dan ditempatkan di cairan dielektrik (tidak menghantarkan listrik. Ketika beda potensial antara pahat dan benda kerja cukup tinggi, dielektrik putus turun dan percikan sementara keluar melalui cairan, menghilangkan yang sangat kecil jumlah logam dari permukaan benda kerja. Pengosongan kapasitor diulang pada kecepatan antara 200 dan 500 kHz, dengan tegangan biasanya berkisar antara 50 dan 380 V dan arus dari 0,1 hingga 500 A. Volume material yang dilepas per percikan debit biasanya dalam kisaran dari 10^-6 sampai 10^-4 mm

a) Ilustrasi skema dari proses EDM. Ini adalah salah satu proses pemesinan yang paling banyak digunakan, terutama untuk aplikasi die-sink. (b) Contoh rongga yang dihasilkan oleh proses pemesinan pelepasan listrik, menggunakan elektroda. Dua bagian bulat (belakang) adalah set cetakan yang digunakan untuk mengekstrusi aluminium bagian yang ditunjukkan di depan. (c) Rongga spiral yang dihasilkan oleh EDM menggunakan elektroda berputar mirip dengan ulir sekrup. (d) Lubang pada nosel injeksi bahan bakar yang dibuat oleh: EDM; bahannya adalah baja yang diberi perlakuan panas.

Laser Beam Machining (LBM)

Dalam laser-beam machining (LBM), sumber energinya adalah laser (singkatan dari light amplifikasi dengan emisi radiasi terstimulasi), yang memfokuskan energi optik pada permukaan benda kerja. Energi yang sangat terfokus dan berdensitas tinggi sumber melelehkan dan menguapkan bagian benda kerja dengan cara yang terkendali. Proses ini (yang tidak memerlukan ruang hampa) digunakan untuk mesin berbagai logam dan bahan bukan logam. Ada beberapa jenis laser yang digunakan dalam operasi manufaktur yaitu: CO2 (pulsed or continuous wave), Nd:YAG (neodymium: yttrium–aluminum–garnet), Nd:kaca, ruby, Diode lasers, Excimer lasers.

Water Jet Machining (WJM)

Pancaran air bertindak seperti gergaji dan memotong alur sempit pada material. Sebuah tekanan tingkat sekitar 400 MPa (60 ksi) umumnya digunakan untuk operasi yang efisien, meskipun tekanan setinggi 1400 MPa (200 ksi) dapat dihasilkan. Kisaran diameter jet-nosel antara 0,05 dan 1 mm (0,002 dan 0,040 inci). Berbagai bahan dapat dipotong, termasuk plastik, kain, karet, produk kayu, kertas, kulit, bahan isolasi, batu bata, dan bahan komposit.

Abrasive-jet Machining

Dalam mesin jet abrasif (AJM), jet kecepatan tinggi dari udara kering, nitrogen, atau karbon dioksida yang mengandung partikel abrasif ditujukan pada permukaan benda kerja di bawah kendali kondisi (Gbr. 27.17). Dampak partikel mengembangkan kekuatan yang cukup terkonsentrasi (lihat juga Bagian 26.6) untuk melakukan operasi seperti (a) pemotongan lubang kecil, slot, atau pola rumit pada logam dan nonlogam yang sangat keras atau rapuh bahan, (b) menghilangkan atau menghilangkan kilatan kecil dari bagian, (c) memangkas dan miring, (d) menghilangkan oksida dan film permukaan lainnya, dan (e) umumnya membersihkan komponen dengan permukaan yang tidak beraturan.

Tekanan pasokan gas berada di urutan 850 kPa (125 psi), dan jet abrasif kecepatan bisa setinggi 300 m/s (100 ft/s) dan dikendalikan oleh katup. Nozel biasanya terbuat dari tungsten carbide atau sapphire, keduanya memiliki abrasif memakai perlawanan. Ukuran abrasif berkisar antara 10 hingga 50 mm (400 sampai 2000 menit ). Karena aliran bahan abrasif bebas cenderung membulatkan sudut, desain untuk mesin jet abrasif harus menghindari sudut tajam. Juga, lubang dibuat di bagian logam cenderung meruncing. Ada beberapa bahaya yang terlibat dalam menggunakan proses ini, karena partikulat udara. Masalahnya dapat dihindari dengan menggunakan abrasive proses pemesinan waterjet.

Proses manufaktur yang serba advanced biasanya membutuhkan alat untuk menganalisisnya juga dengan cepat dan praktis yang dilakukan biasanya menggunakan perangkat lunak. Metode analisis secara digital ini dikenal juga dengan istilah virtual manufacturing, simak selengkapnya pada video di bawah ini:

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL SEPUTAR TEKNOLOGI MANUFAKTUR LAINNYA!

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Kalpakjian, Serope dan Schmid, Steven R. (2009). Manufacturing Engineering and Technology (6^th ed). New Jersey: Prentice Hall.

Wire Rope / Tali Kawat

June 20, 2022/0 Comments/in desain elemen mesin /by admin

Wire rope/tali kawat adalah kumpulan untaian logam yang telah dipilin dan dililit untuk membentuk bentuk heliks dengan tujuan menopang dan mengangkat beban berat dan melakukan tugas yang terlalu berat untuk kawat standar. Pada dok pelayaran, tali-temali, dan peralatan bantalan beban, tali kawat dipasang pada alat putar, belenggu, atau pengait untuk mengangkat beban dengan cara yang terkendali, rata, dan efisien. Penggunaan tali kawat contohnya menambahkan dukungan untuk jembatan gantung, lift pengangkat, dan berfungsi sebagai penguat tambahan untuk menara. Desain tali kawat, dengan beberapa helai yang melilit inti yang stabil, memberikan kekuatan, fleksibilitas, dan kemudahan penanganan untuk aplikasi yang memiliki tegangan tekuk.

Tali kawat dibuat dengan dua jenis lilitan. Umumnya, kawat dipelintir ke satu arah untuk membentuk untaian, dan untaian dipelintir ke arah yang berlawanan untuk membentuk tali. Di tali yang sudah lengkap kabel yang terlihat kira-kira sejajar dengan sumbu tali. Tali biasa bisa dilakukan tidak tertekuk atau terlepas dan mudah ditangani.

Istilah tali kawat mencakup berbagai alat mekanis yang dibuat untuk melakukan pekerjaan pengangkatan yang berat dan ekstrem. Tali kawat adalah alat yang rumit dan kompleks dengan beberapa bagian yang bergerak yang mampu bergerak secara bersamaan. Tali kawat 6 kali 25 memiliki 150 untaian luar yang bergerak sebagai satu dalam pola rumit yang didukung oleh inti yang fleksibel. Bagian penting dari desain tali kawat adalah jarak bebas yang diperlukan antara untaian untuk memberikan setiap dudukan kebebasan untuk bergerak dan menyesuaikan saat tali tertekuk. Fitur unik inilah yang membedakan wire rope dari solid wire dan bentuk kabel lainnya.

Komponen Dasar

Kawat/wire: Elemen dasar tali kawat adalah kawat yang digunakan untuk mengatur, membentuk, dan membentuk tali. Biasanya, kawat baja, baja tahan karat, dan galvanis adalah pilihan pertama dengan aluminium, paduan nikel, perunggu, tembaga, dan titanium sebagai kemungkinan kedua. Pilihan kawat tergantung pada jenis pekerjaan kawat akan digunakan untuk melakukan dengan kekuatan, fleksibilitas, dan ketahanan abrasi menjadi faktor penentu utama.

Penampang wire/kawat. Sumber: https://www.iqsdirectory.com/articles/wire-rope.html

Wire Strands/Untaian Kawat: Langkah pertama dalam pembuatan tali kawat adalah produksi untaian kawat di mana kabel dililitkan di sekitar kawat inti tunggal. Jumlah kabel yang termasuk dalam untai tergantung pada kekuatan, fleksibilitas, dan persyaratan ukuran tali yang ditentukan. Setelah untai selesai, diluruskan sebelum dipindahkan ke konstruksi tali kawat.

Core/Inti: Inti tali kawat berjalan melalui pusat tali dan dapat terdiri dari berbagai bahan, yang meliputi serat sintetis, serat alami, untai tunggal, atau tali kawat lainnya. Inti mendukung untaian luka, membantu mempertahankan posisinya, adalah pembawa pelumas yang efektif, dan memberikan dukungan.

Ketika wire rope melewati pulley, ada sejumlah penyesuaian kembali dari elemen. Masing-masing kabel dan untaian harus meluncur pada beberapa yang lain, dan mungkin beberapa melengkung. Pada aksi kompleks ini ada beberapa konsentrasi tegangan. Tegangan pada salah satu kawat tali yang melewati sebuah pulley dapat dihitung sebagai berikut.

M = EI/ρ atau M = σ I /c

Untuk jari-jari kelengkungan , kita dapat substitusi jari-jari pulley D/2. Juga, c = d_w/2, di mana dw adalah diameter kawat. Substitusi ini menghasilkan

σ = E_r d_w/D

E_r adalah modulus elastisitas tali, bukan kawat. Untuk memahami persamaan ini, amati bahwa kawat individu menggambarkan pembuka botol di ruangan dan jika Anda menarik di atasnya untuk menentukan E itu akan meregangkan atau memberi lebih dari yang disarankan E aslinya. Oleh karena itu E masih merupakan modulus elastisitas kawat, tetapi dalam konfigurasinya yang khas sebagai bagian dari tali, modulusnya lebih kecil.

Persamaan di atas memberikan tegangan tarik di kabel luar. Diameter sheave/pulley utama diwakili oleh D. Persamaan ini mengungkapkan pentingnya menggunakan sheave diameter besar. Diameter sheave minimum yang disarankan pada Tabel didasarkan pada D/dw rasio 400. Jika memungkinkan, sheave harus dirancang untuk rasio yang lebih besar. Untuk elevator dan kerekan tambang, D/dw biasanya diambil dari 800 hingga 1000. Jika rasionya kurang dari 200, beban yang berat akan sering menyebabkan ikatan permanen pada tali.

Tegangan tali kawat yang memberikan tegangan tarik yang sama dengan tegangan bending sheave disebut beban lentur ekivalen F_b.

F_b = σ A_m = E_r d_w A_m / D

Tali kawat dapat gagal karena beban statis melebihi kekuatan ultimate dari tali. Kegagalan seperti ini umumnya bukan kesalahan perancang, melainkan kesalahan dari operator dalam mengizinkan tali untuk dikenakan beban yang tidak dirancang. Pertimbangan pertama dalam memilih wire rope adalah menentukan beban statis. Ini beban terdiri dari item berikut:

Beban yang diketahui
Beban tambahan yang disebabkan oleh berhenti yang mendadak
Beban kejut
Gesekan bantalan sheave

>>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL TENTANG ELEMEN MESIN LAINNYA!

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Budynas, Richard G dan J. Keith Nisbett. 2011. Shigley’s Mechanical Engineering Design: Ninth Edition. Amerika Serikat: The McGraw-Hill Companies, Inc.

https://www.iqsdirectory.com/articles/wire-rope.html (diakses pada tanggal 20 Juni 2022)

Solid-state Welding

June 1, 2022/0 Comments/in manufaktur /by admin

Dalam pengelasan solid-state tidak ada cairan atau fase cair muncul di sambungan las. Dalam pengelasan ini, benda kerja dilas dalam keadaan padat (solid state). Prinsip pengelasan solid-state ditunjukkan dengan contoh berikut: Jika dua permukaan bersih didekatkan kontak satu sama lain di bawah tekanan yang cukup, mereka membentuk ikatan dan menghasilkan sambungan. Untuk membentuk ikatan yang kuat, permukaan harus bebas dari film oksida, residu, cairan pengerjaan logam, kontaminan lain, dan bahkan lapisan gas yang teradsorpsi.

Ikatan solid-state melibatkan satu atau lebih fenomena berikut:

Difusi: Transfer atom melintasi permukaan; dengan demikian, menerapkan panas eksternal meningkatkan kekuatan ikatan antara dua permukaan yang disambung, seperti yang terjadi pada ikatan difusi. Panas dapat dihasilkan secara internal oleh gesekan (seperti yang digunakan dalam pengelasan gesekan), melalui pemanasan resistansi listrik (seperti pada proses pengelasan resistansi, seperti pengelasan titik), dan secara eksternal dengan induksi pemanasan (seperti pada pengelasan butt tabung).
Tekanan: Semakin tinggi tekanan, semakin kuat permukaan (seperti pada ikatan gulung dan pengelasan ledakan), di mana deformasi plastis juga terjadi. Pemanasan tekanan dan resistansi dapat digabungkan, seperti dalam pengelasan kilat, pengelasan stud, dan pengelasan proyeksi resistansi.
Gerakan permukaan relatif: Ketika gerakan permukaan yang bersentuhan (permukaan faying) terjadi (seperti dalam pengelasan ultrasonik), bahkan amplitudo yang sangat kecil akan mengganggu permukaan kawin, memecah film oksida, dan menghasilkan yang baru, membersihkan permukaan—sehingga meningkatkan kekuatan ikatan.

Cold Welding and Roll Bonding

Dalam pengelasan dingin (Cold Welding / CW), tekanan diterapkan pada benda kerja melalui cetakan atau gulungan. Karena deformasi plastis yang terlibat, diperlukan setidaknya satu (tetapi sebaiknya keduanya) dari bagian persambungan menjadi ulet. Sebelum pengelasan, permukaan didegreased, disikat kawat, dan dibersihkan untuk menghilangkan noda oksida. Pengelasan dingin bisa digunakan untuk menyambung benda kerja kecil yang terbuat dari logam lunak dan ulet. Aplikasinya adalah kawat stok dan sambungan listrik.

Tekanan yang dibutuhkan untuk pengelasan dapat diterapkan melalui sepasang gulungan. Proses ini disebut roll bonding atau roll welding (ROW). Dikembangkan pada 1960-an, roll bonding digunakan untuk membuat beberapa koin. Prosesnya dapat dilakukan pada suhu tinggi. Persiapan permukaan penting untuk kekuatan permukaan.

Pengelasan Ultrasonik

Dalam pengelasan ultrasonik, permukaan kontak dari dua komponen dikenakan gaya normal statis dan tegangan geser berosilasi (tangensial). Tegangan geser diterapkan pada ujung transduser yang serupa dengan yang digunakan untuk mesin ultrasonik. Frekuensi osilasi umumnya dalam kisaran 10 hingga 75 kHz, meskipun frekuensinya lebih rendah atau lebih tinggi dari yang dapat dipekerjakan. Sambungan yang tepat antara transduser dan ujungnya penting untuk efisiensi operasi.

Tegangan geser menyebabkan deformasi plastis pada permukaan kedua komponen, memecah film oksida dan kontaminan dan dengan demikian memungkinkan kontak dan menghasilkan ikatan padat yang kuat. Suhu yang dihasilkan pada zona las biasanya dalam kisaran dari sepertiga hingga setengah dari titik leleh (skala mutlak) dari logam yang bergabung. Akibatnya, baik peleburan maupun peleburan tidak terjadi tempat.

Proses pengelasan ultrasonik serbaguna dan dapat diandalkan. Pengelasan ini dapat digunakan dengan berbagai macam bahan logam dan bukan logam, termasuk logam yang berbeda (strip bimetal). Pengelasan ini digunakan secara luas untuk penyambungan plastik, untuk pengemasan dengan foil, dan (di industri otomotif dan elektronik) untuk lap pengelasan lembaran, foil, dan kawat tipis. Ujung las bisa diganti dengan disk berputar untuk pengelasan struktur seam (lapisan) di mana salah satu komponennya adalah lembaran, foil, atau bahan tenunan polimer. Keterampilan sedang diperlukan untuk mengoperasikan peralatan ultrasonik.

(a) Komponen mesin las ultrasonik untuk membuat las putaran. Getaran lateral ujung pahat menyebabkan deformasi plastis dan ikatan pada permukaan benda kerja. (b) Pengelasan seam ultrasonik menggunakan roller sebagai sonotrode.

Friction Welding (Pengelasan Gesekan)

Dalam proses penyambungan yang dijelaskan sejauh ini, energi yang dibutuhkan untuk pengelasan (biasanya: kimia, listrik, atau energi ultrasonik) dipasok dari sumber eksternal. Di pengelasan gesekan, panas yang dibutuhkan untuk pengelasan dihasilkan melalui gesekan pada permukaan dari dua komponen yang bergabung. Anda bisa mengetahui kenaikan suhu yang signifikan yang disebabkan oleh gesekan dengan menggosok tangan Anda bersama-sama.

Dalam pengelasan gesekan, yang dikembangkan pada tahun 1940-an, salah satu komponen benda kerja tetap diam sementara yang lain ditempatkan di chuck atau collet dan diputar pada kecepatan konstan tinggi. Dua komponen yang akan bergabung kemudian dibawa ke dalam kontak pada gaya aksial. Kecepatan permukaan bagian yang berputar dapat setinggi 900 m/mnt (3.000 kaki/mnt). Setelah kontak yang cukup terbentuk, putaran benda kerja diberhentikan dengan cepat (sehingga lasan tidak hancur oleh gaya geser) sedangkan gaya aksial meningkat. Oksida dan kontaminan lainnya di permukaan dihilangkan oleh gerakan radial keluar dari logam panas pada permukaan.

Pengelasan Gesekan Inersia. Proses ini merupakan modifikasi dari pengelasan gesekan, meskipun kedua istilah tersebut telah digunakan secara bergantian. Energi yang dibutuhkan untuk pemanasan gesekan dalam pengelasan gesekan inersia disuplai oleh energi kinetik roda gila (flywheel). Roda gila dipercepat ke kecepatan yang tepat, kedua benda kerja dibawa ke dalam kontak, dan gaya aksial diterapkan. Saat gesekan pada permukaan memperlambat roda gila, kekuatan aksial meningkat. Pengelasan selesai ketika roda gila telah berhenti. Waktu urutan ini penting untuk kualitas las yang baik.

Pengelasan Gesekan Linier. Dalam pengembangan lebih lanjut dari pengelasan gesekan, permukaan dari dua komponen yang akan disambungkan mengalami gerak bolak-balik linier, sebagai berlawanan dengan gerakan berputar. Dalam pengelasan gesekan linier, komponen tidak harus memiliki profil lingkaran atau tabung di penampang mereka. Prosesnya mampu mengelas komponen persegi atau persegi panjang (serta bagian bulat) yang terbuat dari logam atau plastik. Dalam proses ini, satu bagian dipindahkan melintasi permukaan bagian lain dengan keseimbangan mekanisme timbal balik.

Pengelasan Gesekan Aduk (friction-stir). Secara konvensional pada pengelasan gesekan, pemanasan permukaan dicapai melalui gesekan dengan menggosok dua permukaan yang bersentuhan. Dalam friction stir, tool penggosok digosokkan ke dua permukaan yang akan disambung. Probe tak habis pakai yang berputar, biasanya 5 hingga 6 mm dengan diameter dan tinggi 5 mm, dicelupkan ke dalam sambungan. Tekanan kontak menyebabkan pemanasan gesekan, menaikkan suhu antara 230 ° dan 260 ° C (450 ° dan 500 ° F). Probe di ujung alat yang berputar memaksa pencampuran (atau pengadukan) dari bahan dalam sambungan.

Peralatan las dapat berupa mesin penggilingan spindel vertikal konvensional, dan prosesnya relatif mudah untuk diterapkan. Ketebalan dari bahan yang dilas dapat dilas sesedikit 1 mm dan sebanyak 50 mm (2 inci) dalam jalur tunggal. Lasan yang dihasilkan dengan las ini memiliki kualitas tinggi, pori-pori minimal, dan struktur material yang seragam. Lasan diproduksi dengan masukan panas rendah dan oleh karena itu distorsi rendah dan sedikit perubahan struktur mikro. Tidak ada gas pelindung atau permukaan pembersihan diperlukan.

Resistance Welding

Kategori pengelasan resistansi mencakup sejumlah proses di mana panas yang dibutuhkan untuk pengelasan dihasilkan melalui hambatan listrik di dua komponen yang akan digabungkan. Proses ini memiliki keuntungan besar, seperti tidak membutuhkan elektroda habis pakai, gas pelindung, atau fluks.

Kenaikan suhu aktual pada sambungan tergantung pada kalor jenis dan konduktivitas termal yang buruk dari logam yang akan disambung. Misalnya, logam seperti aluminium dan tembaga memiliki konduktivitas termal yang tinggi, sehingga membutuhkan konsentrasi panas yang tinggi. Logam serupa atau berbeda dapat digabungkan dengan pengelasan resistansi. besarnya arus dalam operasi pengelasan resistansi dapat setinggi 100.000 A, tetapi tegangan biasanya hanya 0,5 sampai 10 V.

Kekuatan ikatan tergantung pada kekasaran permukaan dan kebersihannya dari permukaan sambungan. Oleh karena itu, lapisan minyak, cat, dan lapisan oksida tebal harus dihilangkan sebelum pengelasan. Adanya lapisan tipis oksida yang seragam dan kontaminan tidak begitu penting.

Explosion Welding

Dalam pengelasan ledakan (explosion welding), tekanan diterapkan dengan meledakkan lapisan bahan peledak yang telah ditempatkan di atas salah satu komponen yang disambung, yang disebut flyer plate. Tekanan kontak yang muncul sangat tinggi, dan energi kinetik pelat yang menumbuk komponen sambungan menyebabkan gelombang permukaan.

Dampak ini secara mekanis mengunci kedua permukaan, sehingga pengelasan tekanan dengan deformasi plastis juga terjadi. Flyer plate ditempatkan pada suatu sudut, dan setiap film oksida yang ada pada permukaan dipecah dan didorong keluar dari permukaan. Akibatnya, kekuatan ikatan dari pengelasan ledakan sangat tinggi.

Bahan peledak dapat berupa lembaran plastik fleksibel atau kabel atau dalam bentuk butiran atau cairan, yang ditekan ke flyer plate. Kecepatan detonasi biasanya berkisar antara 2400 hingga 3600 m/s (8000 hingga 12.000 ft/s); tergantung pada jenis bahan peledak, ketebalan lapisan bahan peledak, dan kerapatan dari lapisan. Ada kecepatan denotasi minimum yang diperlukan untuk pengelasan ini. Detonasi dilakukan dengan batas standar peledakan komersial.

Skema explosion welding dan foto sambungannya

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL SEPUTAR TEKNOLOGI MANUFAKTUR LAINNYA!

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Kalpakjian, Serope dan Schmid, Steven R. (2009). Manufacturing Engineering and Technology (6^th ed). New Jersey: Prentice Hall.

Jenis-jenis Gear (Roda Gigi) Secara Umum

May 13, 2022/0 Comments/in desain elemen mesin /by admin

Gear (roda gigi) adalah sejenis elemen mesin di mana gerigi dipotong di sekitar permukaan berbentuk silinder atau kerucut dengan jarak yang sama. Dengan menyatukan sepasang elemen ini, mereka digunakan untuk mentransmisikan rotasi dan gaya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan. Roda gigi dapat diklasifikasikan berdasarkan bentuknya seperti roda gigi involute, cycloidal, dan trochoidal. Juga, mereka dapat diklasifikasikan berdasarkan posisi poros sebagai roda gigi poros paralel, roda gigi poros berpotongan, dan roda gigi poros non-paralel dan tidak berpotongan.

Jenis-jenis Gear Secara Umum

Spur Gear: memiliki gigi sejajar dengan sumbu rotasi dan digunakan untuk mentransmisikan gerakan dari satu poros ke poros lainnya, paralel, poros. Dari semua jenis, spur gear adalah yang paling sederhana. Spur gear merupakan gear yang paling banyak digunakan yang dapat mencapai akurasi tinggi dengan proses produksi yang relatif mudah. Mereka memiliki karakteristik tidak memiliki beban dalam arah aksial (beban dorong). Bagian pasangan terhubung yang lebih besar disebut roda gigi / gear dan yang lebih kecil disebut pinion.
Helical Gear: memiliki gigi miring pada sumbu rotasi. Helical gear dapat digunakan untuk aplikasi yang sama seperti spur gear dan, bila digunakan, tidak berisik, karena keterlibatan gigi yang lebih bertahap selama penyambungan. Gigi miring juga mengembangkan beban dorong dan beban bending pada sambungan, yang tidak ada pada spur gear. Kadang-kadang roda gigi heliks digunakan untuk mentransmisikan gerakan antara poros nonparalel.
Bevel Gear: Roda gigi bevel memiliki tampilan berbentuk kerucut dan digunakan untuk meneruskan gaya antara dua poros yang berpotongan pada satu titik (poros berpotongan). Roda gigi bevel memiliki kerucut sebagai permukaan pitchnya dan giginya dipotong sepanjang kerucut. Jenis-jenis roda gigi bevel adalah roda gigi bevel lurus, roda gigi bevel heliks, roda gigi spiral bevel, roda gigi mitra, roda gigi sudut bevel, roda gigi mahkota, roda gigi bevel zerol dan roda gigi hypoid.
Worm Gear: Potongan bentuk sekrup pada poros adalah cacing, pasangan roda gigi terdiri dari roda cacing, dan poros yang tidak berpotongan disebut roda gigi cacing. Cacing dan roda cacing tidak terbatas pada bentuk silinder. Ada jenis jam pasir yang dapat meningkatkan rasio kontak, tetapi produksi menjadi lebih sulit. Karena kontak geser permukaan roda gigi, perlu untuk mengurangi gesekan. Untuk alasan ini, umumnya bahan keras digunakan untuk cacing, dan bahan lunak digunakan untuk roda cacing. Meskipun efisiensinya rendah karena kontak geser, putarannya halus dan senyap.

Nomenklatur Gear

Pitch circle adalah teori lingkaran di mana semua perhitungan biasanya didasarkan; diameternya adalah pitch diameter. Lingkaran pitch dari sepasang roda gigi bersinggungan satu sama lain. Sebuah pinion adalah bagian yang lebih kecil dari dua gigi berpasangan. Yang lebih besar sering disebut gear.
Circular pitch P adalah jarak, diukur pada pitch circle, dari titik di satu gigi ke titik yang sesuai pada gigi yang berdekatan. Jadi circular pitch adalah sama dengan jumlah ketebalan gigi dan lebar ruang.
Module m adalah rasio diameter pitch dengan jumlah gigi. Satuan panjang yang digunakan adalah milimeter. Modul adalah indeks ukuran gigi dalam SI.
Diametral pitch P adalah rasio jumlah gigi pada roda gigi dengan pitch diameter. Jadi, ini adalah kebalikan dari modul. Karena pitch diameter hanya digunakan dengan unit U.S, unit ini dinyatakan sebagai gigi per inci.
Addendum a adalah jarak radial antara top land dan pitch circle. Dedendum b adalah jarak radial dari dasar ke lingkaran pitch. Seluruh kedalaman h_t adalah jumlah dari addendum dan dedendum.
Clearance circle adalah lingkaran yang bersinggungan dengan lingkaran tambahan dari persambungan gigi. Clearance c adalah jumlah yang melebihi dedendum pada roda gigi tertentu tambahan dari gigi pasangannya. Backlash adalah jumlah lebar a ruang gigi melebihi ketebalan gigi pengunci yang diukur pada pitch circle.

P = N/d
m = d/N
P = πd/N = πm
_pP = π
dimana:
- P = diametral pitch
- N = Jumlah gigi
- d = pitch diameter
- m = module
- p = circular pitch

>>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL TENTANG ELEMEN MESIN LAINNYA!

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Budynas, Richard G dan J. Keith Nisbett. 2011. Shigley’s Mechanical Engineering Design: Ninth Edition. Amerika Serikat: The McGraw-Hill Companies, Inc.

https://khkgears.net/new/gear_knowledge/introduction_to_gears/types_of_gears.html (diakses pada tanggal 13 Mei 2022)

Komponen Belt (Sabuk) Pada Elemen Mesin

April 29, 2022/0 Comments/in desain elemen mesin /by admin

Empat jenis utama belt ditampilkan dengan beberapa karakteristiknya, ditunjukkan di Tabel 1. Katrol bermahkota digunakan untuk belt datar, dan katrol beralur, atau katrol, untuk belt bulat dan V. Timing belt membutuhkan roda bergigi, atau sprocket. Dalam semua kasus, sumbu katrol harus dipisahkan oleh jarak minimum tertentu, tergantung pada jenis dan ukuran belt, untuk beroperasi dengan benar. Karakteristik lain dari belt adalah:

Mereka dapat digunakan untuk jarak tengah yang jauh.
Kecuali untuk timing belt, ada beberapa slip dan creep, sehingga rasio kecepatan sudut antara poros penggerak dan poros penggerak tidak konstan atau sama persis dengan rasio dari diameter katrol.
Dalam beberapa kasus, idler atau pulley tekan dapat digunakan untuk menghindari penyetelan di jarak pusat yang biasanya diperlukan oleh pemasangan sabuk baru.

Gambar 1 mengilustrasikan geometri penggerak belt datar terbuka dan tertutup. Untuk sebuah belt dengan penggerak ini tegangan sabuk sedemikian rupa sehingga melorot atau terkulai terlihat pada Gambar 2a, saat sabuk berjalan. Meskipun bagian atas lebih disukai untuk sisi sabuk yang longgar, untuk jenis sabuk lain baik bagian atas atau bawah dapat digunakan, karena tegangan terpasangnya biasanya lebih besar.

Tabel 1. Karakteristik Belt yang umum di pasaran

Gambar 1. Geometri belt datar a) belt terbuka b) belt silang

Gambar 2. Penggerak belt nonreversing dan reversing. (a) Nonreversing open belt (b) reversing crossed belt. Sabuk bersilangan harus dipisahkan untuk mencegah pengelupasan jika gesekan tinggi muncul. (c) reversing open belt drive

Gambar 3. Quarter-twist belt drive; harus ada idler supaya berputar di dua arah

Sabuk datar terbuat dari uretan dan juga dari kain yang diresapi karet yang diperkuat dengan kawat baja atau tali nilon untuk menahan beban tegangan. Satu atau kedua permukaan dapat memiliki lapisan permukaan gesekan. Belt datar tidak berisik, efisien pada kecepatan tinggi, dan dapat mentransmisikan sejumlah besar daya melalui jarak pusat yang panjang. Biasanya, pada belting dibeli dengan gulungan dan potong dan ujungnya disambung dengan menggunakan kit khusus yang disediakan oleh produsen. Dua atau lebih sabuk datar berjalan berdampingan, bukan satu sabuk, sering digunakan untuk membentuk sistem konveyor.

Sabuk V terbuat dari kain dan tali, biasanya katun, rayon, atau nilon, dan diresapi dengan karet. Berbeda dengan sabuk datar, sabuk V digunakan dengan jumlah besar serupa dan pada jarak pusat yang lebih pendek. Sabuk V sedikit kurang efisien dibandingkan dengan sabuk datar, tetapi sejumlah dari mereka dapat digunakan pada satu jumlah besar, sehingga membuat beberapa drive. V belt dibuat hanya dalam panjang tertentu dan tidak ada sambungan.

Timing belt terbuat dari kain karet dan kawat baja dan memiliki gigi yang pas ke dalam alur yang dipotong di pinggiran sprocket. Timing belt tidak meregang atau slip dan akibatnya mentransmisikan daya pada rasio kecepatan sudut konstan. Fakta bahwa sabuk bergigi memberikan beberapa keunggulan dibandingkan sabuk biasa. Salah satunya adalah bahwa tidak diperlukan tegangan awal, sehingga drive pusat tetap dapat digunakan. Lainnya adalah penghapusan pembatasan kecepatan; gigi memungkinkan untuk berlari hampir kecepatan apapun, lambat atau cepat. Kerugiannya adalah biaya awal sabuk, kebutuhan untuk membuat alur sproket, dan fluktuasi dinamis yang menyertainya yang disebabkan pada frekuensi penyambungan sabuk bergigi.

>>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL TENTANG ELEMEN MESIN LAINNYA!

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Budynas, Richard G dan J. Keith Nisbett. 2011. Shigley’s Mechanical Engineering Design: Ninth Edition. Amerika Serikat: The McGraw-Hill Companies, Inc.

Proses Pengecoran Peralatan Logam

April 20, 2022/0 Comments/in manufaktur /by admin

Pengecoran logam pertama dibuat selama periode 4000 hingga 3000 SM, menggunakan cetakan batu dan logam untuk pengecoran tembaga. Berbagai proses pengecoran telah dikembangkan dari waktu ke waktu, masing-masing dengan karakteristik dan aplikasinya sendiri. Berbagai macam suku cadang dan komponen dibuat dengan casting, seperti blok mesin, poros engkol, komponen otomotif dan powertrains, peralatan pertanian dan kereta api, pipa, alat listrik rumah, laras senapan, penggorengan, perhiasan, ortopedi implan, dan komponen yang sangat besar untuk turbin hidrolik.

Klasifikasi ini terkait dengan bahan cetakan, produksi pola, proses pencetakan, dan metode memberi umpan cetakan dengan logam cair. Kategori utama adalah sebagai berikut:

Cetakan habis pakai, Cetakan dihasilkan dari suatu pola; dalam beberapa proses, seperti pasir dan casting shell, cetakannya bisa dibuang, tetapi polanya digunakan kembali untuk menghasilkan beberapa cetakan. Proses semacam itu disebut sebagai proses pengecoran cetakan yang dapat dibuang, pola permanen. Di sisi lain, casting investasi mengkonsumsi pola untuk setiap cetakan yang diproduksi; itu adalah contoh dari proses cetakan yang dapat dibuang, pola yang dapat dibuang.
Cetakan permanen, yang terbuat dari logam yang mempertahankan kekuatannya pada suhu tinggi. Seperti namanya, mereka digunakan berulang kali dan dirancang sedemikian rupa sehingga casting dapat dilepas dengan mudah dan cetakan yang digunakan untuk pengecoran berikutnya. Cetakan logam adalah konduktor panas yang lebih baik daripada yang bisa dibuang bukan logam cetakan; karenanya, pengecoran pemadatan dikenakan laju pendinginan yang lebih tinggi, yang mempengaruhi struktur mikro dan ukuran butir di dalam pengecoran.
Cetakan komposit, yang terbuat dari dua atau lebih bahan yang berbeda (seperti: pasir, grafit, dan logam) menggabungkan keunggulan masing-masing bahan. Ini cetakan memiliki bagian permanen dan dapat dibuang dan digunakan dalam berbagai proses pengecoran untuk meningkatkan kekuatan cetakan, mengontrol laju pendinginan, dan mengoptimalkan ekonomi keseluruhan dari proses pengecoran.

Proses pengecoran cetakan habis pakai, pola permanen

Cetakan Pasir

Pada dasarnya pengecoran pasir terdiri dari (a) penempatan pola (berbentuk pengecoran yang diinginkan) di pasir untuk membuat jejak, (b) menggabungkan sistem gating, (c) menghapus pola dan mengisi rongga cetakan dengan logam cair, (d) memungkinkan logam mendingin sampai mengeras, (e) melepaskan cetakan pasir, dan (f) menghilangkan pengecoran.

Sebagian besar operasi pengecoran pasir menggunakan pasir silika (SiO₂) sebagai bahan cetakan. Pasir murah dan cocok sebagai bahan cetakan karena memiliki dapat beroperasi pada suhu yang tinggi dan titik leleh yang tinggi. Ada dua jenis umum pasir: terikat alami (pasir tepian) dan sintetis (pasir danau). Karena komposisinya bisa dikontrol lebih akurat, pasir sintetis lebih disukai oleh sebagian besar pengecoran. Untuk berfungsi dengan baik, cetakan pasir harus bersih dan sebaiknya baru.

Metode pencetakan tertua yang diketahui, yang masih digunakan untuk coran sederhana, adalah memadatkan pasir dengan cara dipalu (tamping) atau serudukan itu di sekitar pola. Untuk sebagian besar operasi, campuran pasir adalah dipadatkan di sekitar pola dengan mesin cetak. Mesin ini menghilangkan tenaga kerja yang sulit, menawarkan pengecoran berkualitas tinggi dengan meningkatkan aplikasi dan distribusi kekuatan, memanipulasi cetakan dengan cara yang dikontrol dengan hati-hati, dan meningkatkan kecepatan produksi.

Cetakan Cangkang (Shell)

Aplikasi cetakan cangkang biasanya terdiri dari peralatan mekanis kecil membutuhkan presisi tinggi, seperti rumah roda gigi, kepala silinder, dan batang penghubung. Proses ini juga digunakan secara luas dalam memproduksi inti cetakan presisi tinggi.

Dalam proses ini, pola terpasang yang terbuat dari logam besi atau aluminium adalah: (a) dipanaskan hingga kisaran 175 ° hingga 370 ° C (350 ° hingga 700 ° F), (b) dilapisi dengan pemisah agen (seperti silikon), dan (c) dijepit ke kotak atau ruang. Kotak berisi pasir halus, dicampur dengan 2,5 hingga 4% pengikat resin termoset (seperti fenolformaldehida) yang melapisi partikel pasir. Entah kotak itu diputar terbalik, atau campuran pasir ditiupkan ke atas pola, sehingga membentuk lapisan.

Perakitan kemudian ditempatkan dalam oven untuk waktu yang singkat untuk menyelesaikannya pengawetan resin. Pada kebanyakan mesin pencetak cangkang, oven terdiri dari kotak logam dengan pembakar berbahan bakar gas yang diayunkan di atas cetakan cangkang untuk menyembuhkannya. Cangkangnya mengeras di sekitar pola dan dikeluarkan dari pola menggunakan pin ejektor bawaan. Dua setengah cangkang dibuat dengan cara ini dan diikat atau dijepit bersama untuk membentuk sebuah cetakan.

Cetakan Keramik

Proses pengecoran cetakan keramik menggunakan bahan cetakan tahan api cocok untuk aplikasi suhu tinggi. Bagian khas yang dibuat adalah impeler, pemotong untuk operasi pemesinan, cetakan untuk pengerjaan logam, dan cetakan untuk membuat plastik dan komponen karet. Bagian dengan berat sebanyak 700 kg (1500 lb) telah digunakan pada proses ini.

Bubur adalah campuran zirkon berbutir halus (ZrSiO₄), aluminium oksida, dan silika leburan, yang dicampur dengan bahan pengikat dan dituangkan di atas pola yang telah ditempatkan dalam labu/flask.

Proses pengecoran cetakan habis pakai dan pola habis pakai

Pola Evaportatif

Proses pengecoran pola evaporasi menggunakan pola polistiren, yang menguap setelah kontak dengan logam cair untuk membentuk rongga untuk pengecoran; proses ini adalah juga dikenal sebagai pengecoran busa yang hilang dan termasuk dalam proses cetakan penuh. Proses ini telah menjadi salah satu proses pengecoran yang penting untuk besi dan nonferrous logam, khususnya untuk industri otomotif.

Dalam proses ini, polistiren mengandung 5 hingga 8% pentana (hidrokarbon yang mudah menguap) ditempatkan dalam cetakan yang telah dipanaskan sebelumnya yang biasanya terbuat dari aluminium. Polistirena mengembang dan mengambil bentuk rongga die. Panas tambahan diterapkan ke sekering dan ikatan polistirena bersama-sama. Die kemudian didinginkan dan dibuka, dan polistirena pola dihilangkan. Pola kompleks juga dapat dibuat dengan ikatan berbagai bagian pola individu menggunakan perekat lelehan panas.

Pengecoran Investment

Proses pengecoran investment juga disebut proses lilin yang hilang, pertama kali digunakan selama periode 4000-3000 SM. Suku cadang khas yang dibuat adalah komponen untuk peralatan kantor, serta komponen mekanis seperti roda gigi, cam, katup, dan ratchet. Bagian dengan diameter hingga 1,5 m (60 in.) dan berat hingga 1140 kg (2500 lb) telah berhasil dilakukan oleh proses ini.

Pola terbuat dari lilin, atau dari plastik seperti polistirena, dengan pencetakan atau pembuatan prototipe cepat teknik. Pola tersebut kemudian dicelupkan ke dalam bahan bubur tahan api seperti silika dan pengikat yang sangat halus, termasuk air, etil silikat, dan asam. Setelah lapisan awal ini telah mengering, polanya dilapisi berulang kali untuk meningkatkannya ketebalan untuk kekuatan yang lebih baik. Perhatikan bahwa lapisan awal dapat menggunakan partikel yang lebih kecil untuk mengembangkan permukaan akhir yang lebih baik dalam casting; lapisan berikutnya menggunakan partikel yang lebih besar dan dimaksudkan untuk membangun ketebalan lapisan dengan cepat.

Proses pengecoran cetakan permanen

Die Casting

Proses die-casting, yang dikembangkan pada awal 1900-an, adalah contoh lebih lanjut dari pengecoran cetakan permanen. Istilah Eropa untuk proses ini adalah pressure die casting. Contoh aplikasi khas yang dibuat oleh die casting adalah rumah, mesin untuk bisnis, dan peralatan komponen, komponen perkakas tangan, dan mainan. Berat sebagian besar rentang coran dari kurang dari 90 g (3 oz) hingga sekitar 25 kg (55 lb). Biaya peralatan, terutama biaya die, agak tinggi, tetapi biaya tenaga kerja umumnya rendah, karena proses semi-atau sepenuhnya otomatis. Die casting ekonomis untuk produksi besar.

Dalam proses die-casting, logam cair dipaksa masuk ke rongga die pada tekanan mulai dari 0,7 hingga 700 MPa (0,1–100 ksi). Ada dua tipe dasar diecasting mesin: mesin ruang panas dan ruang dingin.

Proses ruang panas melibatkan penggunaan piston, yang memaksa volume tertentu dari logam ke dalam rongga die melalui gooseneck dan nozzle. Tekanan berkisar hingga 35 MPa (5000 psi), dengan rata-rata sekitar 15 MPa (2000 psi). Logam ditahan di bawah tekanan sampai mengeras dalam cetakan. Untuk meningkatkan masa pakai die dan untuk bantuan dalam pendinginan logam yang cepat (sehingga mengurangi waktu siklus) die biasanya didinginkan dengan mensirkulasikan air atau minyak melalui berbagai saluran di blok die. Paduan titik leleh rendah (seperti seng, magnesium, timah, dan timbal) biasanya dicetak menggunakan proses ini. Waktu siklus biasanya berkisar antara 200 hingga 300 tembakan (suntikan individu) per jam untuk seng, meskipun komponen yang sangat kecil, seperti gigi ritsleting, dapat dilakukan pada laju 18.000 tembakan per jam.

Dalam proses ruang dingin, logam cair dituangkan ke dalam silinder injeksi (ruang tembakan). Ruangan itu tidak dipanaskan—maka istilahnya ruang dingin. Logam dipaksa masuk ke rongga die pada tekanan biasanya berkisar antara 20 hingga 70 MPa (3 hingga 10 ksi), meskipun dapat mencapai 150 MPa (20 ksi).

Skema hot chamber die casting dan cold chamber die casting

Pengecoran Sentrifugal

Sesuai dengan namanya, proses pengecoran sentrifugal menggunakan gaya inersia (disebabkan oleh: rotasi) untuk mendistribusikan logam cair ke dalam rongga cetakan — metode yang pertama kali disarankan pada awal 1800-an. Ada tiga jenis pengecoran sentrifugal: pengecoran sentrifugal murni, pengecoran semisentrifugal, dan centrifuge.

Pengecoran Sentrifugal Murni

Dalam pengecoran sentrifugal murni, bagian silinder berongga (seperti: seperti pipa, laras senapan, busing, liner silinder mesin, cincin bantalan dengan atau tanpa flensa, dan tiang lampu jalan) diproduksi dengan teknik pada gambar. Di proses ini, logam cair dituangkan ke dalam cetakan yang berputar. Sumbu rotasi biasanya horizontal, tetapi bisa vertikal untuk benda kerja pendek. Cetakan terbuat dari baja, besi, atau grafit dan dapat dilapisi dengan lapisan tahan api untuk meningkatkan umur cetakan. Cetakan permukaan dapat dibentuk sehingga pipa dengan berbagai desain luar dapat dicor. Permukaan bagian dalam casting tetap silinder, karena logam cair didistribusikan seragam oleh gaya sentrifugal. Namun, karena perbedaan densitas, lebih ringan elemen (seperti sampah, kotoran, dan potongan-potongan lapisan tahan api) cenderung mengumpulkan pada permukaan bagian dalam casting. Akibatnya, sifat-sifat casting bisa bervariasi di seluruh ketebalannya.

Skema pengecoran sentrifugal tampak depan dan samping

Pengecoran Semi-sentrifugal

Metode ini digunakan untuk membuat bagian-bagian dengan simetri rotasi, seperti roda dengan jari-jari.

Centrifuging

Rongga cetakan bentuk apapun ditempatkan pada jarak tertentu dari sumbu rotasi. Logam cair dituangkan dari pusat dan dipaksa masuk ke dalam cetakan oleh gaya sentrifugal. Sifat-sifat coran dapat bervariasi menurut jarak dari sumbu rotasi, seperti pada pengecoran sentrifugal murni.

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL SEPUTAR TEKNOLOGI MANUFAKTUR LAINNYA!

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Kalpakjian, Serope dan Schmid, Steven R. (2009). Manufacturing Engineering and Technology (6^th ed). New Jersey: Prentice Hall.

Dasar Pengecoran Logam

April 19, 2022/0 Comments/in manufaktur /by admin

Proses pengecoran pada dasarnya melibatkan (a) menuangkan logam cair ke dalam cetakan bermotif setelah bagian diproduksi, (b) membiarkannya mengeras, dan (c) melepas bagian tersebut dari cetakan. Seperti semua proses manufaktur lainnya, pemahaman tentang ilmu dasar sangat penting untuk produksi coran berkualitas baik dan ekonomis dan untuk menetapkan teknik yang tepat untuk desain cetakan dan praktik pengecoran. Pertimbangan penting dalam operasi pengecoran adalah sebagai berikut:

Aliran logam cair ke dalam rongga cetakan
Pemadatan dan pendinginan logam dalam cetakan
Pengaruh jenis bahan cetakan.

Aliran Logam Pada Pengecoran

Untuk menekankan pentingnya aliran fluida dalam pengecoran, mari kita jelaskan secara singkat sebuah dasar sistem pengecoran gravitasi. Logam cair dituangkan melalui baskom atau cangkir; kemudian mengalir melalui sistem gating (terdiri dari sprue, runner, dan gerbang) ke dalam rongga cetakan. Sprue adalah saluran vertikal meruncing di mana logam cair mengalir ke bawah di cetakan. Runner adalah saluran yang membawa logam cair dari sprue ke rongga cetakan atau sambungan sprue ke gerbang (bagian runner yang melalui dimana logam cair memasuki rongga cetakan). Riser (juga disebut feeder) berfungsi sebagai reservoir logam cair untuk memasok logam cair yang diperlukan untuk mencegah porositas karena penyusutan selama pemadatan.

Meskipun sistem gerbang seperti itu tampaknya relatif sederhana, casting yang sukses membutuhkan desain dan kontrol yang tepat dari proses pemadatan untuk memastikan aliran fluida yang memadai di sistem. Misalnya, fungsi penting dari sistem gating dalam pengecoran pasir adalah untuk menjebak kontaminan (seperti oksida dan lainnya) inklusi) dan menghapusnya dari logam cair dengan memiliki kontaminan menempel pada dinding sistem gating, dengan demikian mencegah mereka mencapai rongga cetakan. Lebih-lebih lagi, sebuah sistem gating yang dirancang dengan benar membantu menghindari atau meminimalkan masalah seperti pendinginan dini, turbulensi, dan jebakan gas. Bahkan sebelum mencapai rongga cetakan, logam cair harus menjadi ditangani dengan hati-hati untuk menghindari pembentukan oksida pada logam cair permukaan dari paparan lingkungan atau pengenalan pengotor ke dalam logam cair.

Gambar 1. Skema pengecoran Riser-gated casting

Dua prinsip dasar aliran fluida relevan dengan gating desain adalah hukum Bernoulli dan hukum kontinuitas massa. Teorema Bernoulli didasarkan pada prinsip kekekalan energi dan menghubungkan tekanan, kecepatan, elevasi fluida di setiap lokasi di sistem, dan kerugian gesekan dalam sistem yang penuh cairan. Hukum kontinuitas massa menyatakan bahwa, untuk zat cair tak termampatkan dan dalam sistem dengan dinding kedap air, laju alirannya konstan.

Perpindahan Kalor pada Pengecoran

Perpindahan kalor selama siklus lengkap (dari penuangan, pemadatan, dan ke pendinginan sampai suhu kamar) merupakan pertimbangan penting lainnya dalam pengecoran logam. Aliran panas pada lokasi yang berbeda dalam sistem merupakan fenomena yang kompleks dan bergantung pada pada beberapa faktor yang berkaitan dengan bahan cor dan cetakan dan parameter proses. Misalnya, dalam pengecoran bagian tipis, laju aliran logam harus cukup tinggi untuk menghindari pendinginan dini dan pemadatan. Di sisi lain, laju aliran harus tidak terlalu tinggi untuk menyebabkan turbulensi yang berlebihan—dengan efek yang merugikan pada proses pengecoran.

Panas dari logam cair dilepaskan melalui dinding cetakan dan ke udara sekitarnya. Penurunan suhu pada cetakan-udara dan cetakan-logam antarmuka disebabkan oleh adanya lapisan batas dan kontak yang tidak sempurna pada antarmuka ini. Bentuk kurva tergantung pada sifat termal dari logam cair dan cetakan.

Gambar 2. Distribusi suhu pada permukaan dinding cetakan dan logam cair selama pemadatan logam dalam pengecoran.

Amati gambar 3. Logam cair yang tidak dipadatkan telah dituangkan dari cetakan pada interval waktu yang berbeda mulai dari 5 detik hingga 6 menit. Perhatikan bahwa (seperti yang diharapkan) ketebalan kulit meningkat seiring waktu, dan kulit lebih tipis di sudut internal (lokasi A pada gambar) daripada di sudut eksternal (lokasi B). Kondisi terakhir disebabkan oleh pendinginan yang lebih lambat pada sudut internal daripada di sudut luar.

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL SEPUTAR TEKNOLOGI MANUFAKTUR LAINNYA!

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Kalpakjian, Serope dan Schmid, Steven R. (2009). Manufacturing Engineering and Technology (6^th ed). New Jersey: Prentice Hall.

Aplikasi Pemakaian Keramik

April 15, 2022/0 Comments/in material /by admin

Ada banyak perbedaan yang signifikan antara karakteristik fisik logam dan keramik. Akibatnya, bahan-bahan ini digunakan dalam jenis aplikasi yang sangat berbeda dan, dalam hal ini, cenderung saling melengkapi dan juga polimer. Sebagian besar bahan keramik terdiri dari dalam skema klasifikasi aplikasi yang mencakup kelompok berikut: kaca, produk tanah liat struktural, whitewares, refraktori, abrasive, semen, keramik biomaterial, dan keramik canggih yang baru dikembangkan.

Kaca

Gelas adalah kelompok keramik yang sudah dikenal. Container, lensa, dan fiberglass mewakili aplikasi kaca. Seperti yang telah disebutkan, mereka adalah silikat nonkristalin yang mengandung oksida lainnya, terutama CaO, Na₂O, K₂O, dan Al₂O₃, yang mempengaruhi sifat kaca. Kaca soda-lime khas terdiri dari sekitar 70% berat SiO2, keseimbangannya adalah terutama Na2O (soda) dan CaO (kapur). Komposisi beberapa bahan kaca umum diberikan pada Tabel di bawah. Dua aset utama dari bahan ini adalah sifat optiknya transparan dan relatif mudah dibuat.

Produk Tanah Liat

Salah satu bahan baku keramik yang banyak digunakan adalah tanah liat. Bahan murah ini ditemukan secara alami dalam jumlah besar, sering digunakan sebagai ditambang tanpa peningkatan apa pun kualitas. Alasan lain untuk popularitasnya terletak pada kemudahan yang dapat digunakan produk tanah liat dibentuk; ketika dicampur dalam proporsi yang tepat, tanah liat dan air membentuk massa plastik yang sangat cocok untuk dibentuk. Potongan yang terbentuk dikeringkan untuk menghilangkan sebagian uap air, setelah itu dibakar pada suhu tinggi untuk meningkatkan kekuatan mekaniknya.

Refractory

Kelas keramik penting lainnya yang digunakan dalam tonase besar adalah keramik refractory/tahan api. Sifat yang menonjol dari bahan-bahan ini adalah kapasitas untuk menahan suhu tinggi tanpa meleleh atau membusuk dan kapasitas untuk tetap tidak reaktif dan lembam ketika terkena lingkungan yang parah (misalnya, cairan panas dan korosif). Tambahan, kemampuan refractory untuk menyediakan insulasi termal dan mendukung beban mekanis seringkali menjadi pertimbangan penting, serta ketahanan terhadap kejutan termal (fraktur yang disebabkan oleh perubahan suhu). Aplikasi umum keramik ini terdiri dari pelapis untuk tungku dan peleburan menghaluskan baja, aluminium, dan tembaga, serta logam lainnya; tungku yang digunakan untuk manufaktur kaca dan perlakuan panas metalurgi; tempat pembakaran semen; dan pembangkit listrik.

Semen

Beberapa bahan keramik yang sudah dikenal diklasifikasikan sebagai semen anorganik: semen, plester dari Paris, dan kapur, yang, sebagai sebuah kelompok, diproduksi dalam jumlah yang sangat besar. Ciri khas dari bahan-bahan ini adalah ketika dicampur dengan air, mereka membentuk pasta yang kemudian mengeras dan mengeras. Sifat ini sangat berguna dalam benda padat itu dan struktur kaku yang memiliki hampir semua bentuk dapat dibentuk dengan cepat. Juga, beberapa bahan-bahan ini bertindak sebagai fase ikatan yang secara kimia mengikat agregat partikulat menjadi satu struktur yang kohesif. Dalam keadaan ini, peran semen mirip dengan fase ikatan kaca yang terbentuk ketika produk tanah liat dan beberapa batu bata tahan api ditembakkan. Satu perbedaan penting adalah ikatan semen berkembang pada suhu kamar.

Keramik Biomaterial

Bahan keramik juga digunakan dalam sejumlah aplikasi biomedis. Sifat-sifat yang membuatnya diinginkan untuk digunakan sebagai biomaterial terdiri dari kelembaman kimia, kekerasan, keausan resistensi, dan koefisien gesekan yang rendah; kewajiban utama mereka adalah disposisi mereka untuk patah getas (yaitu, nilai ketangguhan patah rendah). Keramik itu biasanya digunakan untuk implan (yaitu, biokeramik) seperti bahan oksida kristal, gelas, dan keramik kaca.

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL SEPUTAR MATERIAL TEKNIK LAINNYA!

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Callister, William D. Jr, dan Rethwisch, David G. 2018. Materials Science and Engineering An Introduction (10^th ed). Amerika Serikat: John Wiley & Sons, Inc.

Sifat Mekanis Keramik

April 13, 2022/0 Comments/in material /by admin

Sebelum Zaman Perunggu, perkakas dan bejana terbuat dari batu (keramik). Antara 3000 dan 4000 tahun yang lalu, logam mulai digunakan secara luas karena ketangguhan mereka yang berasal dari keuletan mereka. Dalam zaman sejarah itu, keramik cukup terbatas dalam penerapannya karena sifatnya yang getas. Meskipun banyak komposit baru dan keramik multifase lainnya dengan ketangguhan yang berguna sedang dikembangkan (sering meniru keramik komposit alami seperti kulit kerang), sebagian besar bahan keramik yang digunakan saat ini getas.

Patah Getas Keramik

Pada suhu kamar, baik keramik kristalin maupun nonkristalin hampir selalu retak sebelum deformasi plastis dapat terjadi sebagai respons terhadap beban tarik yang diterapkan. Topik patah getas dan mekanisme patah juga berhubungan dengan perpatahan bahan keramik; mereka akan ditinjau secara singkat di sini.

Proses patah getas terdiri dari pembentukan dan perambatan retak melalui penampang material dalam arah tegak lurus terhadap beban yang diterapkan. Pertumbuhan retak pada keramik kristal dapat berupa transgranular (yaitu, melalui butiran) atau intergranular (yaitu, di sepanjang batas butir); untuk fraktur transgranular, retakan merambat sepanjang bidang kristalografi (atau belahan) tertentu, bidang dengan kerapatan atom tinggi.

Kekuatan patah terukur dari sebagian besar bahan keramik jauh lebih rendah dari yang diprediksi oleh teori dari kekuatan ikatan antar atom. Hal ini dapat dijelaskan dengan kekurangan yang sangat kecil dan ada di mana-mana dalam materi yang berfungsi sebagai pemicu tegangan—menunjukkan pada dimana besarnya tegangan tarik yang diterapkan diperkuat dan tidak ada mekanisme seperti itu karena deformasi plastis ada untuk memperlambat atau mengalihkan retakan tersebut. Untuk fase tunggal (yaitu, monolitik) keramik, laju penguatan tegangan tergantung pada panjang retak dan jari-jari ujung kelengkungan, yang terbesar untuk panjang dan runcing kekurangan. Pemicu tegangan ini dapat berupa retakan permukaan atau interior kecil (retak mikro), internal pori-pori, inklusi, dan sudut butir, yang hampir tidak mungkin dihilangkan atau kontrol. Misalnya, bahkan kelembaban dan kontaminan di atmosfer dapat menyebabkan permukaan retakan pada serat kaca yang baru ditarik, sehingga mempengaruhi kekuatan secara merusak. Tegangan konsentrasi pada ujung cacat dapat menyebabkan retakan yang dapat merambat sampai akhirnya kegagalan.

Dalam beberapa keadaan, fraktur bahan keramik akan terjadi secara perlahan perambatan retak, ketika tegangan bersifat statis. Fenomena ini disebut kelelahan statis, atau tertunda patah; penggunaan istilah kelelahan agak menyesatkan karena fraktur dapat terjadi pada tidak adanya tegangan siklik. Jenis fraktur ini sangat sensitif terhadap kondisi lingkungan, khususnya ketika kelembaban hadir di atmosfer. Berkenaan dengan mekanisme, proses stres-korosi mungkin terjadi di ujung retakan. Yaitu, kombinasi dari tegangan tarik yang diterapkan dan kelembaban atmosfer di ujung retakan menyebabkan ikatan ionik putus; ini mengarah ke menajamkan dan memanjangkan retakan hingga akhirnya satu retakan tumbuh menjadi suatu ukuran mampu memperbanyak dengan cepat. Selanjutnya, durasi penerapan tegangan sebelum patah berkurang dengan meningkatnya tegangan. Akibatnya, saat menentukan kekuatan kelelahan statis, waktu penerapan tegangan juga harus ditetapkan. Kaca silikat sangat rentan terhadap jenis fraktur ini; itu juga telah diamati pada bahan keramik lainnya, seperti porselen, semen Portland, aluminium tinggi keramik, barium titanat, dan silikon nitrida.

Fractografi Keramik

Kadang-kadang diperlukan untuk memperoleh informasi mengenai penyebab fraktur keramik sehingga tindakan dapat diambil untuk mengurangi kemungkinan insiden di masa depan. Analisis kegagalan biasanya berfokus pada penentuan lokasi, jenis, dan sumber cacat awal retak. Sebuah studi fraktografi biasanya merupakan bagian dari analisis, yang melibatkan pemeriksaan jalur perambatan retak, serta karakteristik mikroskopis permukaan fraktur. Seringkali dapat dilakukan penyelidikan tentang jenis ini menggunakan peralatan sederhana dan murah—misalnya, kaca pembesar dan/atau mikroskop optik binokular stereo daya rendah yang dihubungkan ke sumber cahaya. Ketika perbesaran yang lebih tinggi diperlukan, mikroskop elektron digunakan.

Setelah nukleasi dan selama perambatan, retak dipercepat sampai kecepatan kritis tercapai; untuk kaca, nilai kritis ini kira-kira setengah dari kecepatan dari suara. Setelah mencapai kecepatan kritis ini, retakan dapat bercabang (atau bercabang), sebuah proses yang dapat diulang secara berturut-turut sampai retakan dihasilkan. Lokasi nukleasi sering dapat ditelusuri kembali ke titik di mana satu set retakan bertemu. Lebih-lebih lagi, tingkat percepatan retak meningkat dengan meningkatnya laju tegangan; sesuai, tingkat percabangan juga meningkat dengan meningkatnya tegangan. Misalnya dari pengalaman kita tahu bahwa ketika sebuah batu besar menghantam (dan mungkin memecahkan) sebuah jendela, lagi hasil percabangan retak [yaitu, semakin banyak retakan yang terbentuk (atau lebih banyak pecahan yang pecah diproduksi)] daripada dampak kerikil kecil.

Untuk bahan keramik getas, skema representasi asal crack dan konfigurasi yang dihasilkan dari (a) pembebanan tumbukan (kontak titik), (b) pembengkokan, (c) pembebanan puntir, dan (d) tekanan internal.

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL SEPUTAR MATERIAL TEKNIK LAINNYA!

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Callister, William D. Jr, dan Rethwisch, David G. 2018. Materials Science and Engineering An Introduction (10^th ed). Amerika Serikat: John Wiley & Sons, Inc.

Struktur Keramik

April 12, 2022/0 Comments/in material /by admin