Andriani, Devi and Prof. Dr. Ir. Wahyono Suprapto, M.Met. and Dr. Eng. Yudy Surya Irawan, ST., M.Eng. (2022) Pengaruh Temperatur Cetakan Terhadap Kekerasan, Kekasaran, Penyusutan Dan Porositas Piston Aluminium Menggunakan Pola 3D Printing. Magister thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Perkembangan alat transportasi semakin meningkat sehingga membuat industri otomotif khususnya kendaraan roda dua mengalami peningkatan. Pengguna kendaraan roda dua pada tahun 2019 mencapai 133.617.012 unit di Indonesia. Dampak dari meningkatnya jumlah kendaraan roda dua tentunya menarik industri pengecoran untuk memproduksi komponen otomotif kendaraan roda dua tersebut. Dengan adanya pencapaian yang meningkat tersebut merupakan sebuah peluang besar untuk mendorong industri pengecoran logam yang berbasis material aluminium untuk menghasikan suatu produk yang berkualitas dengan harga yang murah. Piston adalah bagian dari engine yang berfungsi sebagai penahan kompresi pada ruang bakar, kemudian memiliki peran penting dalam penghematan bahan bakar maka material pada piston adalah paduan aluminium. Maka dari itu perlu dilakukan penelitian untuk melakukan pembuatan piston dengan menggunakan metode investment casting, pola dari 3D printer terhadap pengaruh temperatur cetakan yang kualitas hasil pengecoran piston akan dianalisa secara fisik maupun mekanik. Penelitian diawali dengan membuat pola cetakan piston dari mesin 3D printer. Selanjutnya pola cetakan akan dilapisi oleh campuran serbuk silika dan semen gypsum, untuk membuat cetakan keramik. Cetakan keramik tersebut didiamkan hingga mengering, tujuannya agar saat proses pelelehan cetakan tidak mudah retak atau pecah. Cetakan kemudian dimasukkan kedalam tungku pemanas untuk dilakukan proses investment casting. Proses tersebut akan membuat pola yang terbuat dari bahan filamen tersebut meleleh hingga terbentuk rongga. Selanjutnya proses pengecoran aluminium dilakukan yang mana sebelumnya tungku induksi sudah dipanaskan selama 2.5 jam dan aluminium skrap dapat dileburkan. Aluminium skrap sudah mencair maka cetakan yang sudah berongga tersebut diukur temperaturnya dengan menggunakan thermometer type-K untuk mengetahui temperatur cetakan yang akan divariasikan mulai dari 200ᵒC, 250ᵒC, 300ᵒC, 350ᵒC dan 400ᵒC. Temperatur cetakan yang sudah sesuai dengan variasi maka dapat dilakukan proses penuangan cairan aluminium skrap (AlSi7Fe0,6)) tersebut secara manual dan konsisten. Penuangan cairan berakhir diamkan hingga mengeras dan dilanjutkan dengan proses pembongkaran serta pembersihan hasil produk yang diperoleh dari proses pengecoran tersebut. Perubahan temperatur cetakan cukup signifikan pengaruhnya terhadap perubahan ukuran dari fasa aluminium pada temperatur 300ᵒC terlihat. Fasa aluminium pada temperatur cetakan 200ᵒC, 250ᵒC lebih kecil dibandingkan dengan fasa aluminium pada temperatur cetakan 300ᵒC, 350ᵒC dan 400ᵒC. Ukuran dari fasa aluminium membesar seiring dengan naiknya temperatur cetakan. Ukuran butir membesar dikarenakan pembekuan lambat dan cetakan yang panas sehingga membuat butiran sulit untuk menyebar dan mengakibatkan butiran membesar. Nilai kekerasan tertinggi berada pada temperatur cetakan 200℃ yaitu yaitu 47.00 HRB dengan standar devisiasi 5.01 dan nilai kekerasan terendah berada pada temperatur cetakan 400ᵒC yaitu 40.56 HRB dengan standar deviasi 9.87. Bahwa pengaruh struktur mikro sangat signifikan pengaruhnya terhadap kekerasan. Terlihat pada struktur fasa kedua semakin besar pada temperatur cetakan 400℃ mengakibatkan kekerasan semakin rendah. Hal ini disebabkan semakin besar temperatur cetakan maka laju pembekuan akan semakin lambat atau kecil. Sedangkan pada temperatur cetakan 200℃ laju pembekuan lebih cepat karena perbedaan temperatur yang kecil antara permukaan cetakan dengan temperatur.
English Abstract
The development of transportation equipment is increasing so that the automotive industry, especially motorcycles has increased. Motorcycle users in 2019 reached 133,617,012 units in Indonesia. The impact of the increasing number of motorcycles certainly attracts the foundry industry to produce automotive components for these motorcycles. With this increasing achievement, it is a great opportunity to encourage the aluminum-based metal casting industry to produce a quality products at a low price. The piston is part of the engine that functions as a compression barrier in the combustion chamber, then has an important role in fuel economy, the material on the piston is aluminum alloy. Therefore, it is necessary to conduct research to manufacture pistons using the investment casting method, the pattern from a 3D printer on the influence of the temperature of the mold, and the quality of the piston casting results will be analyzed physically and mechanically. The research began with making a piston print pattern from a 3D printer machine. Furthermore, the mold pattern is coated with a mixture of silica powder and gypsum cement, to make ceramic molds. The ceramic mold was left to dry, the goal is that during the melting process the mold is not easily cracked or broken. The mold is then inserted into the heating furnace for the investment casting process to be carried out. The process will make the pattern made of the filament material melt to form a cavity. Furthermore, the aluminum casting process is carried out where previously the induction furnace has been heated for 2.5 hours and the scrap aluminum can be melted down. The aluminum scrap has melted, and the temperature of the hollow mold is measured using a type-K thermometer to determine the mold temperature which will be varied from 200ᵒC, 250ᵒC, 300ᵒC, 350ᵒC, and 400ᵒC. The mold temperature is by the variation, so the process of pouring the scrap aluminum liquid (AlSi7Fe0.6) can be done manually and consistently. The pouring of the liquid ends, let it stand until it hardens, and continues with the process of dismantling and cleaning the products obtained from the casting process. Changes in mold temperature are quite significant in their effect on changes in the grains of microstructures of 300ᵒC. The aluminum phase at a mold temperature of 200ᵒC, 250ᵒC is smaller than the aluminum phase at a mold temperature of 300ᵒC, 350ᵒC, and 400ᵒC. The size of the aluminum phase increases with increasing mold temperature. The grain size increases due to slow freezing and hot molds which make it difficult for the grains to spread and cause the grains to enlarge. The highest hardness value is at a mold temperature of 200℃, which is 47.00 HRB with a standard deviation of 5.01 and the lowest hardness value is at a mold temperature of 400ᵒC, which is 40.56 HRB with a standard deviation of 9.87. Therefore, the influence of the microstructure is very significant in its effect on the hardness. It can be seen in the structure of the second phase that the higher the mold temperature at 400℃, the lower the hardness. This is because the greater the temperature of the mold, the slower the freezing rate or the smaller. Meanwhile, at a mold temperature of 200℃, the freezing rate is faster because of the small temperature difference between the mold surface and the pouring temperature. There is a decrease in roughness as the mold temperature increases. The mold temperature of 200℃ has roughness at the top and sides of 110 μm and 120 μm. The mold temperature of 250℃ has roughness at the top and sides of 97 μm and 101 μm. This difference in mold temperature affects the grain structure in each variation.
Other obstract
-
| Item Type: | Thesis (Magister) |
|---|---|
| Identification Number: | 0422070005 |
| Uncontrolled Keywords: | Kata kunci : Piston, Investment Casting, Temperatur Cetakan, Struktur Mikro, Kekerasan, Kekasaran, Penyusutan, Porositas |
| Subjects: | 600 Technology (Applied sciences) > 621 Applied physics > 621.8 Machine engineering |
| Divisions: | S2/S3 > Doktor Teknik Mesin, Fakultas Teknik |
| Depositing User: | yulia Chasanah |
| Date Deposited: | 02 Aug 2022 04:07 |
| Last Modified: | 02 Aug 2022 04:10 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/192951 |
Actions (login required)
 |
View Item |