1. TUGAS
PEMILIHAN BAHAN dan PROSES
“INHAUST VALVE”
NAMA : ARIE NALDO
NIM : 0807135337
JURUSAN TEKNIK MESIN S1
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS RIAU
2012
2. KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena
dengan rahmat dan hidayah Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Pemilihaan
Bahan dan Proses ini tepat pada waktunya.
Tugas Pemilihaan Bahan dan Proses yang berjudul Mendesign Inhaust
Valve. Dari Judul tersebut Penulis mau menentukan material yang Tepat agar
Inhaust Valve yang diproduksi bisa sesuai standar dan Penulis juga ingin
menentukan Proses manufaktur yang cocok.
Demikian Tugas Pemilihaan Bahan dan Proses ini Penulis buat dengan
harapan semoga diterima.
Pekanbaru, Januari 2012
Penulis
Arie Naldo
3. DAFTAR ISI
Kata Pengantar i
Daftar Isi ii
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Perumusan Masalah 1
1.3 Tujuan 1
1.4 Batasan Masalah 2
BAB II TEORI DASAR 3
2.1 Katup 3
2.2 Cara Kerja Katup 4
2.3 Mekanisme Katup 5
2.4 Motor Bakar Empat Langkah 6
2.5 Jenis Katup Menurut Rangkaian Pergerakannya 8
2.6 Dudukan Katup 9
2.7 Pengantar Katup/Bos Katup 9
2.8 Pegas Katup 10
2.9 Kerugian Penggunaan Multi Valve Dibandingkan Single Valve : 10
2.10 Metode Menggerakkan Katup 11
2.11 Komponen-Komponen Mekanisme Katup 11
2.12 Valve Timing Diagram 14
2.13 Hydraulic Valve Lifter 16
BAB III PROSES PEMILIHAN MATERIAL DAN MANUFAKTUR 19
3.1 Metode Pemilihan Material 19
3.2 Proses Pemilihan Material 23
4. - Sifat Material 31
- Harga Materal 38
- Evaluation Matrik 42
3.3 Pemilihan Proses Manufaktur 43
1. Shaping 44
A. Casting Methods 48
B. Molding Methods 50
C. Deformation Methods 52
D. Powder Methods 54
E. Special Methods 55
F. Machining 56
G. Heat Treatment 57
2. Finishing 59
A. Polishing 59
B. Painting 59
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN 62
4.1 Kesimpulan 62
4.2 Saran 62
DAFTAR PUSTAKA
5. BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan teknologi alat transportasi semakin berkembang ini
diiringi dengan Produk- produk sepeda motor yang diproduksi perusahaan-perusahan
di bidang otomotiv.
Dari Perkembangan bentuk bodi sampai komponen-komponen pada
mesin yang semakin disempurnakan. Salah satu komponen mesin yang paling
penting adalah valve (katup) yang berfungsi sebagai pintu gerbang pemasukan
bahan bakar dan pembuangan gas sisa pembakaran, yang mana waktu
pembukaan dan penutupan katup-katup tersebut diatur sesuai dengan prinsip
kerja mesin.
6. Jadi untuk menghasilkan katup yang sesuai dengan standard proses
pemilihan bahan dan proses pembuatannya haruslah tepat agar menghasilkan
produksi katup yang berkualitas dan sesuai dengan permintaan pasar.
1.2 Perumusan Masalah
Permasalahan yang dibahas dalam makalah ini adalah mendesign
komponen mesin yaitu mendesign katup yang berkualitas dan memenuhi
standar yang berlaku.
1.3 Tujuan
Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah :
1. Mengetahui material yang tepat untuk mendesign sebuah katup
2. Mengetahui proses yang dilakukan untuk mendesign katup.
1.4 Batasan Masalah
Untuk lebih memfokuskan permasalahan berdasarkan tujuan penelitian
yang diuraikan sebelumnya maka pada penelitian ini terdapat beberapa
batasan masalah yang akan diuraikan berikut :
1. Material yang tepat untuk mendesign Katup
2. Proses manufakturing apa saja yang dibutuhkan untuk mendesign katup.
7. BAB II
TEORI DASAR
2.1 Katup
Valve poppet (katup)adalah salah satu bagian dari mesin mobil yang
berguna sebagai alat untuk membuka dan menutup.
Valve poppet atau katup terdiri dari 2 jenis yaitu :
1. katup masuk (in valve) Katup masuk biasa diletakkan disaluran
pemasukan campuran bahan bakar dan udara dari kabulator atau biasa disebut
intake manifold. katup masuk berfungsi sebagai pembuka dan penutup antara
8. saluran masuk (intake manifold) ke ruang bakar pada mesin. untuk membuka dan
menutup, katup masuk digerakkan oleh camsaft.
2. katup buang (ext valve) Katup buang biasa diletakkan di saluran
pebuangan gas sisa pembakaran atau biasa disebut exus manivolt. katup buang
berfungsi sebagai pembuka dan penutup antara saluran bahan bakar ke saluran
buang (axus manivolt)kemudian menuju ke knalpot.
Definisi lain dari Katup yaitu katup berfungsi sebagai pintu gerbang
pemasukan bahan bakar dan pembuangan gas sisa pembakaran, yang mana waktu
pembukaan dan penutupan katup-katup tersebut diatur sesuai dengan prinsip kerja
mesin. Kontruksi katup terdiri dari kepala katup (valve head), batang katup (valve
stem) berbentuk seperti jamur. Bagian katup yang berhimpit disebut permukaan
katup (valve face) yang dibuat miring sesuai dengan kemiringan permukaan
dudukan katup. Kepala katup atau daun katup, pada katup hisap berdiameter lebih
besar dibandingkan dengan katup buang, karena perbedaan tekanan antara gas
yang masuk kedalam silinder dan gas yang keluar dari dalam silinder. Katup hisap
mengandalikan perbedaan tekanan udara luar dengan penurunan tekanan dalam
silinder yang disebabkan oleh hisapan torak, sedangkan pada katup buang gas
bekas pembakaran akan keluar dari silinder dengan tekanan sisa pembakaran
sehingga cukup kuat untuk mendorong gas bekas pembakaran keluar dari silinder.
Disamping itu juga dimaksudkan agar pemasukan bahan bakar udara lebih
sempurna.
2.2 Cara Kerja Katup
Katup atau bahasa Inggrisnya Valve atau bahasa bengkelnya Klep ini
adalah komponen terpenting dalam sebuah kendaraan. Klep berada pada kepala
silinder pada setiap kendaraan yang berbentuk seperti payung. Klep terbagi
menjadi 2 kerja, pertama adalah klep masuk dan yang kedua adalah klep buang.
Klep masuk fungsinya adalah untuk memasukan campuran udara dan bensin yang
sudah berbentuk kabut kedalam silinder mesin. Sedangkan klep buang adalah klep
yang berfungsi untuk membuang gas hasil pembakaran setelah piston melakukan
9. kompresi. Setiap kendaraan memiliki jumlah katup yang berbeda-beda. Pada
mobil-mobil kecil buatan Jepang tahun80an, biasanya jumlah klep pada setiap
silindernya ada 3 klep. Namun, sekarang ini mobil-mobil buatan sekarang sudah
mengadopsi 4 klep pada setiap silindernya. Hal ini dilakukan untuk mempertinggi
efisiensi volumetrik sehingga pemanfaatan BBM dapat lebih efektif dan daya
yang dihasilkanpun semakin besar untuk mesin bersilinder sama. Sehingga bila
suatu mesin memiliki 4 silinder maka jumlah klep masuk dan buang berjumlah
16. begitupun motor, pada motor-motor ber-cc biasanya memiliki 4 klep. 2 masuk
dan 2 buang. Katup biasanya terbuat dari baja yang tahan panas dan karat
(Stainless Steel). Saat sedang melakukan kompresi, klep berfungsi menutup
lubang atau saluran pada silinder. Pada saat pembakaran berakhir, klep buang
segera membuka untuk mengalirkan gas sisa hasil pembakaran menuju exhaust
manifold. Setelah proses pembuangan selesai, maka piston akan melakukan
langkah isap dan klep isap-pun membuka untuk memasukkan campuran udara dan
bensin yang sudah mengabut menuju silinder mesin. Setiap katup dari sebuah
silinder melakukan gerakan membuka dan menutup satu kali untuk setiap dua kali
putaran poros engkol (Crankshaft).
Pada mesin berkonstruksi klep samping, katup-katup ini digerakkan oleh
penekan katup digerakkan oleh bos. Sedangkan pada mesin yang menerapkan
sistem katup diatas (SOHC/DOHC), penekan katup dan batang penekan katup.
Setelah diangkat sehingga terlepasdari tempat dudukannya, katup-katup ini
dikembalikan pada posisi semula oleh sebuah pegas. Pada saat membuka, katup-katup
itu akan terangkat dari dudukannya antara 5/16-3/8 inchi. Selain itu kerja
katup bisa dikatakan berat. Seperti, jika mesin berputar 7500 rpm, katup membuka
dan menutup lebih dari 60kali/detik. Jika mesin digenjot hingga 10000 rpm ,
katup dipaksa membuka dan menutup hingga lebih dari 80 kali/detik. Suhu katup
bisa mencapai 700 derajat Celcius.
10. Cara Kerja Katup
2.3 Mekanisme Katup
Mekanisme katup adalah suatu mekanisme pengaturan proses pembukaan
dan penutupan katup pada saluran masuk dan buang motor bakar. Mekanisme
tersebut berfungsi untuk membuka dan menutup katup isap dan katup buang yang
sesuai dengan firing order suatu silinder dan proses pengerjaannya, yang
memasukkan campuran bahan bakar dan udara serta mengeluarkan gas buang sisa
pembakaran.
Mekanisme Katup
11. 2.4 Motor Bakar Empat Langkah
Untuk menghasilkan satu langkah kerja pada sebuah motor bakar empat
langkah, membutuhkan siklus empat langkah gerakan piston atau dua langkah
putaran crankshaft yang sempurna. Siklus empat langkah ini dikenal sebagai
siklus otto, yang ditemukan oleh Nikolaus August Otto pada tahun 1867. Empat
langkah tersebut terdiri dari :
1. Langkah Isap, adalah langkah piston dari TMA (Titik Mati Atas) dimana
katup buang tertutup dan katup isap terbuka, dan piston begerak menuju
TMB (Titik Mati Bawah) sehingga dapat menghisap campuran bahan
bakar dan udara ke dalam ruang pembakaran melalui katup isap.
2. Langkah Kompresi, adalah langkah piston menekan campuran bahan
bakar dan udara dengan bergerak dari TMB ke TMA, dimana katup isap
dan katup buang sama – sama dalam posisi tertutup. Sehingga campuran
bahan bakar dan udara tadi terkompresi. Kompresi tersebut membuat
tekanan di dalam ruang pembakaran menjadi tinggi. Sesaat piston
mendekati TMA, busi memancarkan percikan api untuk membakar
campuran bahan bakar dan udara yang terkompresi tadi. Sehingga
terjadilah ledakan di dalam ruang pembakaran.
3. Langkah Ekspansi, adalah langkah piston yang bergerak turun dari TMA
ke TMB akibat terdorong oleh ledakan di dalam ruang pembakaran
tersebut dan memaksa crankshaft berputar. Posisi katup isap dan buang
masih sama – sama tertutup. Langkah inilah yang dapat menghasilkan
tenaga dan mesin dapat bekerja.
4. Langkah Buang, adalah langkah dimana piston bergerak ke atas dari
TMB ke TMA, dimana katup isap tertutup dan katup buang terbuka.
Sehingga piston dapat membuang sisa pembakaran. Pada saat piston
mencapai TMA maka katup buang tertutup dan katup isap terbuka
sehingga siklus empat langkah dapat dimulai kembali.
12. Siklus Empat Langkah
Motor Bakar Empat Langkah
2.5 Jenis Katup Menurut Rangkaian Pergerakannya
Rangkaian pergerakan yang teratur pada katup dinamakan mekanik katup,
dan dapat dibagi dalam beberapa susunan katup, yaitu model katup sisi dan model
katup kepala.
1. Katup sisi, dalam susunan ini tidak terdapat katup-katup pada kepala silinder
(cylinder head) dengan demikian konstruksi silindernya amat sederhana. Mekanik
katupnya tidak begitu rumit dan mempunyai bagian-bagian yang sedikit dan tidak
menimbulkan suara, tetapi bentuk ruang bakar ini sangat sukar untuk memperoleh
13. kemampuan yang tinggi dan karena kerugian/kekurangan hal ini maka
penggunaan katup sisi saat ini jarang sekali dipakai.
Katup Sisi
2. Katup kepala, Model katup kepala terutama terdiri dari sumbu nok/camshaft,
dudukan katup, batang, dan lengan katup. Mekanisme kerja dimulai dari bila nok
pada sumbu nok mendorong keatas kedudukan katup, batang katup terdorong
keatas oleh kedudukan katup tersebut. Bila salah satu ujung batang penekan akan
mendorong ujung lengan katup dan ujung lainnya mendorong katup kebawah dan
menyebabkan katup terbuka. Nok/Cam berputar untuk selanjutnya katup akan
menutup oleh tegangan pegas katup.
Katup Kepala
2.6 Dudukan katup
14. Dudukan katup berfungsi sebagai tempat dudukan kepala katup. Antara
kepala katup dengan dudukan katup harus membuat persinggungan yang rapat
agar tidak terjadi kebocoran gas pada saat kompresi atau kerja. Sudut kemiringan
persinggungan katup dengan dudukan katup untuk katup masuk dan katup buang
adalah 45º, lebar persinggungan katup dengan dudukan katup dimaksudkan agar
ekanan katup dan dudukan katup dapat sebesar mungkin, agar persinggungan
katup dengan dudukan katup tidak mudah terbakar dan tidak mudah terselip
kotoran yang menyebabkan kebocoran gas pada langkah kompresi atau kerja.
Dudukan katup
2.7 Pengantar katup/bos katup
Pemasangan pegas katup belum tentu menjamin katup tersebut akan baik
kedudukannya, agar katup dapat stabil pada kedudukannya, baik pada saat
menutup ataupun saat membuka, maka katup dilengkapi dengan penghantar katup
(valve guide) atau bos katup.
2.8 Pegas katup
Fungsi dari pegas katup yaitu untuk mengembalikan katup agar tetap dalam
keadaan rapat-rapat dalam kedudukannya. Telah diketahui bahwa kerja katup
adalah membuka dan menutup disesuaikan dengan langkah torak. Pada saat
membuka, katup digerakan oleh sumbu nok dan pada saat menutup katup
digerakan oleh pegas katup. Jumlah pegas yang dipasang pada sebuah katup ada
yang satu katup dan ada yang dua buah.
15. Pegas Katup
2.9 Keuntungan penggunaan multi valve dibandingkan dengan single valve :
1. Beban katup lebih kecil
Karena kepala katup cenderung lebih kecil sehingga mengurangi beban
katup dan umur katup cenderung lebih lama
2. Ruang buka lebih besar
Dengan menggunakan dua buah katup masuk atau katup buang secara
bersamaan, otomatis jumlah campuran udara dan bahan bakar lebih
banyak dan pada saat langkah buang gas sisa hasil pembakaran lebih
mudah terbuang
3. Efisiensi lebih tinggi
Tenaga yang dihasilkan cenderung lebih besar karena dengan banyak-nya
campuran udara dan bahan bakar yang masuk menyebabkan tinggi-nya
tekanan kompresi, sehingga pembakaran menjadi lebih sempurna
2.10 Kerugian penggunaan multi valve dibandingkan single valve :
1. Konstruksi lebih rumit
2. Membutuhkan dua buah camshaft
16. 3. Suara mesin cenderung lebih kasar
4. Untuk yang non hidrolis penyetelan katup lebih lama
2.11 METODE MENGGERAKKAN KATUP
Camshaft digerakkan oleh crankshaft dengan beberapa metode. Berikut ini
metode-metode menggerakkan katup :
Timing Gear
Metode ini digunakan pada mekanisme katup jenis OHV (Over Head
Valve).
Keuntungan :
- Lebih kuat dan tahan lama.
Kerugian :
- Menimbulkan bunyi yang besar.
Timing Chain
17. Metode ini digunakan pada mekanisme katup jenis OHV (Over Head Valve) dan
OHC (Over Head camshaft).
Keuntungan :
Menimbulkan bunyi yang lebih kecil dibanding tipe timing gear.
Kerugian :
Umur lebih pendek dibanding tipe timing gear.
Timing Belt
18. Metode ini digunakan pada mekanisme katup jenis OHC (Over Head
camshaft) dan DOHC (Double Over Head Camshaft).
Timing belt terbuat dari fiberglass yang diperkuat dengan karet sehingga
mem-punyai daya renggang yang baik dan hanya mempunyai penguluran yang
ke-cil karena panas.
Keuntungan :
Tidak menimbulkan bunyi.
Tidak memerlukan pelumasan.
Kerugian :
Umur lebih pendek dibanding tipe timing chain.
2.12 KOMPONEN-KOMPONEN MEKANISME KATUP
19. Poros Nok
Poros nok berfungsi untuk menggerak-kan mekanisme katup, pompa oli,
pom-pa bahan bakar dan distributor.
Pengangkat Katup
Pengangkat katup (valve lifter) berfungsi untuk meneruskan gerakan
camshaft ke push rod.
Pada mesin yang menggunakan lifter konvensional celah katupnya harus di-stel,
tetapi ada mesin yang mengguna-kan hydraulic lifter tidak perlu melaku-kan
penyetelan celah katup karena ce-lahnya selalu 0 mm.
Batang Penekan
20. Batang penekan (push rod) berfungsi untuk meneruskan gerakan lifter ke rocker
arm.
Rocker Arm dan Shaft
Rocker arm berfungsi untuk menekan katup saat tertekan ke atas oleh
push rod. Rocker arm dilengkapi skrup dan mur pengunci untuk penyetelan celah
katup.
Pada mesin yang menggunakan lifter hidraulis tidak dilengkapi skrup dan mur
pengunci
Katup
21.
Katup terbuat dari baja khusus (special steel). karena katup berhubungan
deng-an tekanan dan temperatur tinggi
Pada umumnya katup masuk lebih besar dari katup buang. Agar katup
menutup rapat pada dudukannya, maka permukaan sudut katup (valve face angle)
dibuat pada 44,5° atau 45,5°
2.13. VALVE TIMING DIAGRAM
Valve timing diagram adalah diagram waktu kerja katup Valve timing
diagram dipengaruhi oleh bentuk cam dan celah katup. Valve overlap adalah saat
dimana katup hisap (intake valve) dan katup buang (exhaust valve) sama-sama
membuka. Valve overlap berfungsi sebagai langkah pembilasan (campuran udara
bahan bakar baru mendorong gas sisa hasil pembakaran). Valve overlap terjadi
saat akhir langkah buang dan awal langkah hisap. Overlap yang besar
menghasilkan kemampuan kecepatan tinggi yang lebih baik, tetapi idling menjadi
kurang stabil.
22. 2.14. HYDRAULIC VALVE LIFTER
Penggunaan pengangkat katup hidraulis (hydraulic valve lifter) mempunyai
keun-tungan tidak memerlukan penyetelan katup dan mengurangi suara berisik.
Cara Kerja
Oli yang bertekanan dari pompa memasuki plunger dalam lifter melalui saluran
oli (oil passage).
23. Katup Menutup
Plunger spring selalu menekan plunger ke atas, maka celah katup selalu nol.
Oli yang bertekanan juga mendorong check ball melawan check ball spring dan
mengalir ke working chamber.
Katup Membuka
Cam mendorong lifter body, maka teka-nan oli di dalam working chamber
naik sehingga check ball menutup saluran oli, dan lifter body terdorong ke atas
dengan plunger, menyebabkan katup membuka dengan adanya gerakan rocker
arm melalui push rod.
24. BAB III
PROSES PEMILIHAN MATERIAL DAN MANUFAKTUR
3.1 Metode Pemilihan Material
Secara garis besar material dibagi dalam beberapa kelompok besar. Fungsi
yang spesifik dari material bisa di tentukan apabila induk materialnya sudah di
ketahui. Setiap material mempunyai struktur, mechanical properties, physical
properties, dan modification properties yang berbeda-beda.
Klasifikasi material
26. Tabel 3.2 Physical Properties
Dalam pengembangan sebuah model (part) baru pasti akan diikuti oleh
beberapa pertanyaan seperti :
a) Seperti apa bentuknya?
b) Apa fungsinya?
27. c) Bagaimana cara kerja mesin itu?
d) Berapa Harganya?
Untuk menjawab semua pertanyaan itu diperlukan penetapan sifat-sifat kerja
dari part yang sesuai dengan design, kemampuan material yang digunakan secara
garis besar dan proses yang akan digunakan.
Cara ini bisa dilakukan untuk menyaring kelas material dan proses mana
yang akan digunakan.
Pemilihan dari kemampuan material dibagi menjadi 5 kategori yaitu :
1. Sifat operasi (functional requirement) dari part
Sifat operasi berhubungan langsung dengan karakteristik dari pembebanan
yang diterima part secara langsung. Apakah part itu menerima beban gesek,
beban tarik, beban geser, beban kejut, dll.
2. Kondisi operasi part (resistance to service condition)
Kondisi lingkungan tempat beroperasi mempunyai peran yang sangat
penting dalam menentukan suatu material. Contohnya lingkungan yang
memungkinkan terjadinya korosi, seperti lingkungan bertemperatur rendah,
berdampak merugikan bagi kebanyakan material.
3. Kemampuan Proses (process ability requirement)
Kemampuan proses suatu material bisa dinilai dari kemampuan part
tersebut untuk dikerjakan dan dibentuk menjadi barang jadi. Contohnya part
tersebut memiliki sifat castability, formability, machinability, weldability, dan
hardenability.
4. Harga (Cost)
Harga biasanya menjadi faktor penting dalam evaluasi material karena
tidak sedikit aplikasi yang mempunyai batasan budget. Penentuan harga
biasanya dibandingkan dengan aplikasi yang akan di gunakan.
5. Ketahanan uji (reliability requirement)
Ketahanan uji bisa diartikan kemungkinan akan ketahanan suatu material
terhadap fungsi tanpa adanya kerusakan atau kegagalan proses.
28. 3.2 Proses Pemilihan Material
a. Analisis Produk
Dari bab sebelumnya sudah dijelaskan bahwa proses pembakaran gas pada
engine dikendalikan oleh mekanisme katup. Mekanisme katup merupakan suatu
mekanisme pengaturan proses pembukaan dan penutupan katup pada saluran
masuk dan buang motor bakar.
Katup yaitu katup berfungsi sebagai pintu gerbang pemasukan bahan bakar
dan pembuangan gas sisa pembakaran, yang mana waktu pembukaan dan
penutupan katup-katup tersebut diatur sesuai dengan prinsip kerja mesin.
Kontruksi katup terdiri dari kepala katup (valve head), batang katup (valve stem)
berbentuk seperti jamur. Bagian katup yang berhimpit disebut permukaan katup
(valve face) yang dibuat miring sesuai dengan kemiringan permukaan dudukan
katup. Kepala katup atau daun katup, pada katup hisap berdiameter lebih besar
dibandingkan dengan katup buang, karena perbedaan tekanan antara gas yang
masuk kedalam silinder dan gas yang keluar dari dalam silinder. Katup hisap
mengandalikan perbedaan tekanan udara luar dengan penurunan tekanan dalam
silinder yang disebabkan oleh hisapan torak, sedangkan pada katup buang gas
bekas pembakaran akan keluar dari silinder dengan tekanan sisa pembakaran
sehingga cukup kuat untuk mendorong gas bekas pembakaran keluar dari silinder.
Disamping itu juga dimaksudkan agar pemasukan bahan bakar udara lebih
sempurna.
Selain itu kerja katup bisa dikatakan berat. Seperti, jika mesin berputar 7500
rpm, katup membuka dan menutup lebih dari 60kali/detik. Jika mesin digenjot
hingga 10000 rpm , katup dipaksa membuka dan menutup hingga lebih dari 80
kali/detik. Suhu katup bisa mencapai 700 derajat Celcius.
Dari pengertian katup yang telah dijelaskan diatas maka ada beberapa hal
yang perlu dipertimbangkan sebelum menentukan material yang digunakan untuk
mendesign sebuah katup.
29. 1. Tahan gesekan / aus
Untuk membuka dan menutup katup, terjadi kontak langsung
antara cam/lobe dengan katup. Oleh sebab itu material yang dipilih
haruslah tahan terhadap gesekan/aus.
2. Tahan panas
Jika mesin digenjot hingga 10000 rpm , katup dipaksa membuka
dan menutup hingga lebih dari 80 kali/detik. Suhu katup bisa mencapai
700 derajat Celcius.
3. Tahan Defleksi
4. Ductile
5. Efisiensi, Durability, Environment, Manufacturability
6. Harga Terjangkau
Tabel kebutuhan untuk menentukan material Katup
Fungsi sebagai pintu gerbang pemasukan bahan bakar dan
pembuangan gas sisa pembakaran, yang mana waktu
pembukaan dan penutupan katup-katup tersebut
diatur sesuai dengan prinsip kerja mesin.
Constraint Tahan gesekan/aus
Tahan Panas sampai 100o - 700o celcius
Tahan Defleksi
Ductile
Mampu proses
Tujuan Meminimalisasi Biaya
Variabel Bebas Pemilihan Bahan dan Proses
31. Pemilihan Material
Sebagai pertimbangan dalam pemilihan material untuk camshaft, maka
diambil 3 jenis material yang akan dipertimbangkan sebagai material untuk
camshaft yaitu :
Stainless Steel
Cast Iron
Ni Alloys
Sifat-sifat material
Sebelum melaksanakan proses seleksi material, perlu diketahui properties
dari material dari material-material yang jadi pertimbangan sehingga sesuai
dengan properties material yang diinginkan.
32. 1. Stainless Steel
Dalam metalurgi , stainless steel, juga dikenal sebagai inox baja atau
inox dari Perancis "inoxydable", didefinisikan sebagai baja paduan dengan
minimal 10,5 atau 11% kromium konten massa.
Stainless steel tidak menimbulkan korosi , karat atau noda dengan air
seperti besi biasa tidak, tetapi meskipun nama itu tidak sepenuhnya noda-bukti.
Hal ini juga disebut tahan korosi baja atau CRES ketika jenis paduan dan kelas
tidak rinci , khususnya di industri penerbangan. Ada kelas yang berbeda dan
selesai permukaan stainless steel sesuai dengan lingkungan paduan harus
bertahan.. Stainless steel yang digunakan di mana baik sifat dari baja dan
ketahanan terhadap korosi yang diperlukan.
Stainless steel berbeda dari baja karbon dengan jumlah yang hadir
kromium.. Unprotected karbon baja berkarat mudah ketika terkena udara dan
kelembaban.. Ini oksida besi film (karat) aktif dan mempercepat korosi dengan
membentuk oksida besi yang lebih. Baja stainless mengandung kromium yang
cukup untuk membentuk sebuah film kromium oksida pasif, yang mencegah
korosi permukaan lebih lanjut dan blok korosi dari menyebar ke struktur internal
logam.
Stainless steel merupakan salah satu jenis baja dengan logam induk besi.
Dalam stailess steel terdapat unsur-unsur yang dipadukan membentuk suatu alloy.
Unsur-unsur yang ada dalam baja stainless steel yaitu krom, nikel, molibden,
silikon dan mangan. Namun unsur dengan persentasi tertinggi adalah krom dan
nikel. Baja stainless steel sebagian besar digunakan untuk membuat peralatan-peralatan
rumah tangga terutama yang sering berhubungan dengan air.
Sedangkan aluminium adalah logam dengan warna yang menarik
(mengkilat) tanpa diberi cat atau unsur-unsur tembahan. Aluminium seperti
stainless steel yang sebagian besar diaplikasikan pada peralatan-peralatan yang
sering berhubungan dengan air
33. Baja stainless steel dan alumium ketika terdapat air atau uap air akan
bereaksi dengan oksigen membentuk membentuk suatu lapisan yang sangat tipis
dan lapisan tersebut melekat kuat pada permukaannya sehingga dapat melindungi
bagian bawah baja yang belum teroksidasi. Lapisan tipis ini memiliki sifat tembus
cahaya dan memiliki warna seperti logam aslinya (stainless steel dan aluminium
yang belum teroksidasi) sehingga kedua logam seolah-olah tidak teroksidasi atau
tidak mengalami karat (berkarat).
Lapisan tipis pada baja stainless steel adalah kromium(III) oksida (Cr2O3)
yang merupakan hasil reaksi antara krom dengan oksigen. Oleh sebab itu yang
berperan penting dalam baja stainless steel adalah krom, sedangkan unsur yang
lain seperti nikel dan unsur-unsur yang lain berfungsi sebagai penguat. Sedangkan
pada aluminium lapisan tipis tersebut adalah aluminium(III) oksida (Al2O3) dan
merupakan hasil reaksi antara aluminium dengan oksigen juga.
Walaupun memilik sifat tahan karat namun logam aluminium maupun
paduannya memiliki kekurangan, salah satunya yaitu tidak bisa di las atau
disolder. Hal ini tentu sangat merugikan, sebab jika sebagian kecil dari aluminium
yang mengalami kerusakan maka semua bagian harus diganti dengan yang baru.
Sedangkan pada baja stainless steel dapat dilas tapi bagian yang di las akan
meninggalkan bercak hitam karena besi sebagai logam induk bereaksi dengan
oksigen membentuk oksida besi (Fe2O3) yang berwarna coklat atau yang disebut
karat besi.
2. Cast Iron
Cast iron mengandung 2,14% – 4,3% karbon dengan sejumlah kecil
mangan, belerang, fosforus, dan silikon Besi cor terdiri dari besi kelabu, besi
nodular, besi putih, besi malleable.
a. Besi cor kelabu
Terdiri dari 2.5-4.0 %C & 1.0-3.0%Si. Graphite berbentuk
serpihan-serpihan, dikelilingi oleh matriks ferrite or pearlite Besi cor
34. kelabu standar sangat keras diakibatkan karbon yang mengembang
dalam stuktur yang bertindak sebagai perambat tegangan Bisa diberikan
perlakuan panas untuk memperbaiki struktur yang membuat material
menjadi mampu bentuk dan mampu tempa
b. Besi Cor putih
Seluruh karbon merupakan simentit sehingga sangat keras dan
getas. Mikrostruktur terdiri dari karbida putih sehingga tidak bisa di las
c. Besi cor mampu tempa (maleable)
Dibuat dari besi cor putih dengan melakukan heat treatment
kembali untuk menguraikan gumpalan grafit (Fe3C) menjdi ferrite,
pearlit & martensit serta mempunyai sifat mirip baja.
d. Besi cor nodular
Merupakan perpaduan besi cor kelabu yang berbentuk grafit bola-bola
kecil dimana ujung-ujung flake berbentuk takikan Mempunyai
keuletan tinggi (disebut juga ductile cast iron). Sifat mekanik dapat
ditingkatkan dengan perlakuan panas.
Komposisi cast iron
3. Ni Alloys
Nikel dan nikel paduan digunakan untuk berbagai aplikasi yang luas,
sebagian besar yang melibatkan ketahanan korosi dan / atau ketahanan panas.
Beberapa di antaranya adalah:
35. Pesawat turbin gas
Turbin uap
Aplikasi medis
Sistem tenaga nuklir
Kimia dan petrokimia industri
Sejumlah aplikasi lain untuk paduan nikel melibatkan sifat fisik unik dari
tujuan khusus basis nikel atau paduan nikel tinggi. Ini termasuk:
Rendah-ekspansi paduan
Hambatan listrik paduan
Soft magnetik paduan
Bentuk memori paduan
Tahan panas Aplikasi.
Nikel-basis paduan digunakan dalam banyak aplikasi di mana mereka
mengalami lingkungan yang keras pada suhu tinggi. Paduan nikel-kromium atau
paduan yang mengandung lebih dari sekitar 15% Cr digunakan untuk
menyediakan baik dan resistensi oksidasi pada suhu melebihi carburizati 760 ° C.
Resistensi korosi.
Nikel-basis paduan menawarkan ketahanan korosi yang sangat baik untuk
berbagai media korosif. seperti dengan semua jenis korosi, banyak faktor yang
mempengaruhi tingkat serangan. Media korosif itu sendiri adalah faktor yang
paling penting yang mengatur korosi logam tertentu.
Ekspansi rendah Paduan
Nikel ditemukan memiliki efek mendalam pada ekspansi termal dari besi.
Paduan dapat dirancang untuk memiliki ekspansi termal yang sangat rendah atau
seragam tampilan dan ekspansi diprediksi atas rentang suhu tertentu.
36. Besi-36% Ni paduan (Invar) memiliki ekspansi terendah dari paduan Fe-
Ni dan mempertahankan dimensi hampir konstan selama variasi normal pada suhu
atmosfer.
Penambahan kobalt untuk matriks nikel-besi menghasilkan paduan dengan
koefisien ekspansi yang rendah, modulus elastisitas yang konstan, dan kekuatan
yang tinggi.
Paduan Perlawanan Listrik
Beberapa sistem paduan berdasarkan nikel atau mengandung isi nikel
tinggi digunakan dalam instrumen dan peralatan kontrol untuk mengukur dan
mengatur karakteristik listrik (paduan resistensi) atau digunakan dalam tungku
dan peralatan untuk menghasilkan panas (paduan pemanasan)..
Jenis resistensi paduan mengandung nikel meliputi:
Ni Cu-Ni paduan yang mengandung 2-45 Ni%
Ni Ni-Cr-Al paduan mengandung 35-95 Ni%
Ni Ni-Cr-Fe Ni paduan mengandung 35-60%
Ni Ni-Cr-Si paduan mengandung 70 sampai 80% Ni
Jenis resistensi nikel paduan pemanasan con-Taining meliputi:
Ni-Cr paduan mengandung 65-80 Ni% dengan Si 1,5%
Ni paduan mengandung 35 sampai 70% dengan 1,5% Si + l% Nb
Paduan magnetik lembut.
Dua kelas yang luas dari magnetis material lunak telah dikembangkan
dalam sistem Fe-Ni. Tinggi-nikel paduan (sekitar 79% Ni dengan Mo 4 sampai
5%; bal Fe) memiliki permeabilitas awal yang tinggi dan induksi saturasi rendah.
37. Bentuk Paduan Memori.
Bahan logam yang menunjukkan kemampuan untuk kembali ke bentuk
mereka sebelumnya didefinisikan ketika mengalami pemanasan yang sesuai
jadwal yang disebut sebagai paduan bentuk memori. Nikel-titanium alloy (50Ni-
50Ti) adalah salah satu dari beberapa bentuk paduan komersial penting memori.
2. Efek Pepaduan Elemen
a. ALUMUNIUM - Aluminium yang paling aktif di deoxidizer umum
digunakan dalam produksi baja. Digunakan dalam pengawasan melekat
ukuran butiran.
b. BORON – Penambahan boron padabaja sekitar 0,0005 ke 0,003% akan
meningkatkan hardenability. Dikombinasikan dengan elemen lainnya
alloying, boron bertindak sebagai "intensifier",meningkatkan keamanan
kedalaman selama quenching.
c. CARBON - Bila sejumlah kecil karbon yang ditambahkan ke besi, maka
properti yang memberikan nilai baja yang hebat mulai muncul. Sejumlah
karbon meningkat hingga ,80 atau ,90%, logam menjadi keras, memiliki
gaya tarik lebih besar, dan apa yang paling penting, menjadi semakin
responsif terhadap perawatan dengan panas sesuai perkembangan yang
sangat tinggi dan kekuatan keras. Jika karbon yang akan meningkat
melebihi batas-batas tertentu dalam dataran karbon baja, kemampuan
untuk bekerja baik panas atau dingin akan hilang hampir seluruhnya, dan
akan mulai menganggap karakteristik cast iron, yang biasanya memiliki
1,7 ke 4,5% karbon.
d. CHROMIUM - kromium meningkatkan respon terhadap perlakuan panas.
Ini juga meningkatkan kedalaman penetrasi keras. Paling kromium-bearing
alloys berisi ,50-1,50% kromium. Stainless steels berisi kromium
dalam jumlah besar (12 sampai 25%), sering di kombinasi dengan nikel,
dan memiliki daya tahan untuk meningkatkan dan oksidasi korosi.
e. COLUMBIUM - Columbium di 18-8 stainless steel memiliki serupa efek
untuk titanium dalam pembuatan baja untuk kekebalan berbahaya karbit
38. hujan dan hasil antar granular korosi. Columbium bearing welding
electrodes digunakan dalam kedua welding titanium dan columbium
bearing stainless steels sejak titanium akan hilang melas sedangkan yang
arc columbium diselenggarakan atas ke dalam menggalang deposit.
f. COPPER - Tembaga biasanya ditambahkan dalam jumlah ,15-,25%
menjadi atmospheric untuk meningkatkan daya tahan korosi dan
meningkatkan ketegangan dan menghasilkan kekuatan hanya dengan
sedikit kerugian dalam hal elastis. Tinggi kekuatan yang dapat diperoleh
oleh hujan keamanan tembaga-bearing baja.
g. IRON - Besi adalah unsur utama dari baja. Biasanya komersial
mengandung unsur besi lainnya hadir dalam jumlah yang berbeda-beda
produksi yang diperlukan mekanis properti. Besi tidak mempunyai
kekuatan, yang sangat elastis dan lembut dan tidak menanggapi panas
perawatan untuk setiap derajat yang cukup besar. Hal ini dapat sedikit
keras oleh pengerjaan dingin, tetapi tidak sebesar hampir bahkan
seorangpemberi baja karbon rendah.
h. LEAD - Lead dalam baja sangat meningkatkan kemampuan mesinnya. Bila
lead yang halus dan seragam dibagi didistribusikan tidak diketahui efek
pada properti mekanik dari tingkat kekuatan baja paling sering ditentukan.
Biasanya ditambahkan dalam jumlah dari 15% hingga 35%.
i. MANGAN – Biasanya terdapat di semua baja dan berfungsi sebagai
deoxidizer dan juga untuk memberi kekuatan dan respon untuk perawatan
panas. Mangan biasanya terdapat dalam jumlah dari 1 / 2% hingga 2%,
tetapi untuk baja tertentu dalam kisaran 10% hingga 15%.
j. MOLYBDENUM - Molybdenum meningkatkan penetrasi keras dan
meningkatkan kekerasan. Molybdenum cenderung membantu baja
melawan kelemahan pada suhu tinggi dan yang penting adalah alat
memastikan kekuatan tinggi merayap. Hal ini umumnya digunakan dalam
relatif mulai dari jumlah kecil ,10-,40%.
k. NICKEL - Nikel meningkatkan kekuatan dan ketangguhan, tetapi
merupakan salah satu elemen yang paling efektif untuk meningkatkan
39. mampu keras (hardenability). Penambahan kuantitas yang umum adalah 1-
4%, meskipun aplikasi tertentu, sebagai persentase tinggi sebesar 36%
yang digunakan. Steels mengandung nikel biasanya memiliki resistansi
impak, khususnya di suhu rendah. Stainless steels tertentu mengandung
nikel sampai sekitar 20%.
l. FOSFOR - fosfor Sejumlah fosfor terdapat pada semua baja. Di Selain
menghasilkan peningkatan kekuatan dan mengurangi hal elastis di rendah
suhu, fosfor diyakini untuk meningkatkan perlawanan terhadap
atmospheric korosi.
m. SILICON - Silicon adalah salah satu deoxidizers umum digunakan selama
proses manufaktur. Terdapat dalam berbagai kuantitas hingga 1% pada
baja memiliki manfaat efek pada beberapa properti seperti gaya tarik. Juga
steels khusus digunakan di dalam orang banyak dari 1,5% menjadi 2,5%
silicon ke meningkatkan hardenability. Tingkat persentase, silicon
ditambahkan sebagai alloy untuk menghasilkan listrik karakteristik
tertentu dalam socalled silicon steels listrik dan juga menemukan beberapa
aplikasi di beberapa tempat alat steels tampaknya memiliki keamanan dan
toughening efek.
n. SULPHUR - Sulphur merupakan elemen penting dalam baja karena dalam
jumlah yang besar akan meningkatkan machinability. Jumlah yang
umumnya digunakan untuk tujuan ini adalah ,06-,30% sulphur adalah
pembentukan panas.
o. TELLURIUM - The penambahan sekitar ,05% tellurium ke leaded baja
meningkatkan machinability melalui leaded hanya steels.
p. TITANIUM - Titanium ditambahkan ke 18-8 stainless steels untuk
membuat kekebalan terhadap endapan karbit. Kadang-kadang
ditambahkan ke lembar karbon rendah untuk membuatnya lebih cocok
untuk lapisan porselen.
q. TUNGSTEN - Wolfram digunakan sebagai alat alloying unsur dalam baja
dan cenderung untuk menghasilkan halus, padat dan ujung pemotong
tajam ketika digunakan dalam jumlah yang relatif kecil. Bila digunakan
40. Harga (cost)
Selain harga pembelian kebanyakan konsumen juga memikir berapa biaya
perawatan dari produk yang kita hasilkan, serta biaya jasa pemasangan part
tersebut.
Diagram Harga
Tabel harga Untuk beberapa Material
42. Diagram Harga dan Kekuatan Material
Tabel 1-1. Sifat-sifat bahan teknik pada 20°C
Bahan
Berat
spesifik
KN/m3
Modulus
Young
Gpa
Tegangan
maksimum
kPa
Koefisien
ekspansi
10e-6/°C
Rasio
Poisson
I. Metal dalam bentuk papan, batang atau blok
Al alloys
Kuningan
Tembaga
Nikel
Baja
Ti alloys
27
84
87
87
77
44
70-79
96-110
112-120
210
195-210
105-210
310-550
300-590
230-380
310-760
550-1400
900-970
23
20
17
13
12
8-10
0.33
0.34
0.33
0.31
0.30
0.33
II. Non-metal dalam bentuk papan, batang atau blok
Beton
Kaca
24
26
25
48-83
24-81
70
11
5-11
0.23
43. III. Bahan dengan filamen (diameter < 0.025 mm)
Al oksida
Barium carbide
Kaca Grafit
38
25
22
690-2410
450
345-980
13800-27600
6900
7000-20000
IV. Bahan komposit (campuran)
Boron epoksi
Kaca-S diperkuat
epoksi
19
21
210
66.2
1365
1900
4.5
Estimasi harga beberapa material berdasarkan beam, minimum cost stiffness
prescribed
No Material Density (Mg/m3) Elastisitas (N/mm2) Harga ($)
1
Stainless Steel
8.1
190000
2
Ti alloys
4.8
210000
3
Ni Alloys
8.95
210000
4
Cu alloys
8.94
120000
53.81
95.47
51.21
38.74
Dari tabel di atas Cu alloys memiliki harga yang paling murah. Dan Ti
alloys memiliki harga yang paling mahal.
44. Penentuan Pemilihan Material
Berikut ini adalah hasil dari pemilihan material berdasarkan kebutuhan
Katup yang dinginkan :
Kondisi suhu operasi : cast iron dan stainless steel
Stiffness(Modulus young tinggi) : stainless steel dan Ni alloys
Kemampuan proses : Cast Iron dan stainless steel
Berat (density rendah) : Cast Iron
Harga : Cast iron
Dari proses pemilihan material berdasarkan pertimbangan dari kebutuhan
katup terhadap material –material yang dipertimbangkan untuk material katup,
maka material yang dipilih adalah Stainless Steel
45. 3.3 Pemilihan Proses Manufaktur
Setelah melakukan proses pemilihan material, langkah selanjutnya adalah
proses pemilihan manufaktur. Proses ini perlu dilakukan untuk memilih proses
manufaktur yang sesuai untuk Katup berdasrkan material yang telah dipilih dan
berdasarkan pertimbangan-pertimbangan kebutuhan Katup yang dinginkan.
Diagram Jenis-Jenis Proses Manufaktur
Adapun proses manufaktur dari suatu produk secara umum dibagi tiga
kategori yaitu :
a. Shaping (pembentukan)
b. Joining (penyatuan /assembli)
c. Finishing (penyelesaian akhir)
Pada kasus ini, katup yang didesain adalah katup dimana badan katup dan
kepala katup menyatu sehingga proses metal shaping terdiri dari
46. Shaping
Finishing
a. Shaping
Proses shaping adalah proses pembentukan awal suatu produk dari suatu
material. Proses ini terbagi beberapa proses antara lain :
Casting Methods
Moulding Methods
Deformation Methods
Powder Methods
Special Methods
Untuk menentukan metode yang digunakan bergantung dari beberapa faktor
antara lain :
Jenis material yang akan dibentuk
Bentuk produk
Toleransi
Massa
Kakasaran
Kekakuan
Dan lain-lain
Dibawah ini adalah beberapa diagram sebagai pertimbangan dalam
menentukan pemilihan manufactur untuk material katup.
49. Diagram Matrik Hubungan Proses – Massa
Diagram Matrik Hubungan Proses – Toleransi
Toleransi Dari Beberapa Proses Manufaktur
50. Spesifikasi katup yang dinginkan yang berhubungan dengan proses
manufaktur adalah :
Berat kurang dari 1 kg
Kekasaran kecil
Toleransi kecil
A. Casting Methods
1. Sand casting
Keuntungan dari sand casting adalah :
Hampir semua logam dapat digunakan
Hampir tidak ada batasan ukuran dan bentuk bagian
Sangat kompleks
Biaya peralatan murah
Umumnya jalur dari pola langsung ke casting
Keterbatasan :
51. Selalu memerlukan pemesinan
Hasil permukaaan kasar
Sulit untuk mendapatkan toleransi yang kecil
Kemungkinan cacat pada beberapa material
2. Investment casting
Keuntungan :
Hasil produk mempunyai akurasi yang tinggi
Hasil permukaan yang bagus
Pengerjaan tidak terlau rumit
Dapat mengecor semua logam
Toleransi kecil.
Keterbatasan :
Terbatas pada pegerjaan parts yang kecil
Biaya pembuatan pola dan cetakan mahal
Biaya tenaga kerja yang tinggi
52. 3. Die casting
Keuntungan :
Hasil permukannya halus
Akurasi dimensi yang bagus
Proses pembuatan cepat
Keterbatasan :
Biaya cetakan mahal
Terbatas pada logam non ferrous
Pengerjaan terbatas pada part yang kecil
B. Molding Methods
1. Injection Molding
Injection molding adalah metode pembentukan material termoplastik
dimana material yang meleleh karena pemanasan diinjeksikan oleh plunger ke
dalam cetakan yang didinginkan oleh air sehingga mengeras.
Meskipun banyak variasi dari proses dasar ini, 90 persen injection molding
adalah memproses material termoplastik. Injection molding mengambil porsi
53. sepertiga dari keseluruhan resin yang dikonsumsi dalam pemrosesan termoplastik.
Sekarang ini bisa dipastikan bahwa setiap kantor, kendaraan, rumah, pabrik
terdapat barang-barang dari plastik yang dibuat dengan cara injection molding,
misalnya pesawat telepon, printer, keyboard, mouse, rumah lampu mobil
,dashboard, reflektor, roda gigi, helm, televisi, sisir, roda furnitur, telepon seluler,
dan masih banyak lagi yang lain.
2. Crompression Molding
pencetakan di mana bahan cetakan, umumnya dipanaskan, pertama
ditempatkan dalam, terbuka dipanaskan cetakan rongga. Cetakan ditutup dengan
kekuatan atas atau anggota steker, tekanan diterapkan untuk memaksa bahan ke
dalam kontak dengan semua bidang cetakan, sementara panas dan tekanan
dipertahankan sampai bahan cetakan telah disembuhkan. Proses mempekerjakan
thermosetting resin dalam tahap parsial sembuh, baik dalam bentuk butiran,
dempul -seperti massa, atau preforms. Pencetakan kompresi adalah volume tinggi,
tekanan tinggi metode yang cocok untuk pencetakan yang kompleks, kekuatan
tinggi fiberglass bala. Komposit canggih termoplastik juga dapat kompresi
dibentuk dengan kaset searah, kain tenun, serat berorientasi secara acak tikar atau
untai cincang. Keuntungan dari molding kompresi adalah kemampuannya untuk
cetakan besar, bagian yang cukup rumit. Juga, adalah salah satu metode biaya
terendah cetakan dibandingkan dengan metode lain seperti moulding mentransfer
54. dan injection molding , apalagi itu limbah material yang relatif sedikit,
memberikan keuntungan ketika bekerja dengan senyawa mahal.
3. Blow Molding
Blow molding adalah proses manufaktur plastik untuk membuat produk-produk
berongga (botol) dimana parison yang dihasilkan dari proses ekstrusi
dikembangkan dalam cetakan oleh tekanan gas. Pada dasarnya blow molding
adalah pengembangan dari proses ekstrusi pipa dengan penambahan mekanisme
cetakan dan peniupan.
C. Deformation methods
1. Rolling
Proses ini sering digunakan sebagai langkah awal dalam mengubah ingot
dan billet menjadi produk setengah jadi/akhir.
Prinsip : menekan bahan dasar dengan menggunakan 2 rol atau lebih
dengan arah putaran yang berlawanan sehingga terjadi perubahan dimensi
(dimensi penampang) Faktor yang juga hrus diperhatikan dalam proses rolling
adalah sudut gigitan
55. ROLLING MILL
Prinsip : mengurangi ketebalan bisa dilakukan dengan pengerjaan panas
maupun pengerjaan dingin
ROLLING FORGING
Pada proses ini roll dapat dibagi 2 bagian, yaitu SHAPE ROLLING dan
ROLLING FORGING, SHAPE ROLLING umumnya mengerjakan bagian-bagian
yang kecil, misalnya ulir dan dikerjakan pada pengerjaan panas.
Sedangkan ROLLING FORGING dikhususkan pada pengerjaan dingin dan
mengerjakan bagian yang besar.
Keuntungannnya : benda kerja memiliki strength tinggi, biaya cost
produksi lebih rendah dan laju produksi lebih tinggi dibanding dengan proses
cutting.
ROLL FORMING
Proses ini memproduksi lembaran logam untuk pembuatan pipa, plat strip.
ROLL FORMING dikerjakan pada pengerjaan dingin untuk pembuatan lembaran
kecil, lembaran dengan penampang tipis dan material yang lunak, misal
aluminium, tembaga
2. Forging
FORGING adalah proses pembentukan logam secara plastis dengan
memberikan gaya tekan pada logam yang akan dibentuk . Gaya tekan yang
diberikan bisa secara manual maupun secara mekanis (HIDROLIS ataupun
PNEUMATIS) Proses FORGING bisa dikerjakan pada pengerjaan dingin maupun
pengerjaan panas.
Ada 3 hal yang perlu diperhatikan dalam proses forging :
56. a. Drawn Out
b. Upset
c. Squeezed
Proses FORGING dapat dikelompokkan :
1. Hammer Forging
2. Drop Forging
3. Press Forging
4. Upset Forging
5. Roll Forging
6. Swaging
3. Drawing
Cold drawing merupakan proses pembentukan dingin secara plastis dari
metal sepanjang sumbunya.
Proses ini dapat dibagi 5 kelompok besar
1. BAR AND TUBE DRAWING
2. WIRE DRAWING
3. STRETCH FORMING
4. DEEP DRAWING
5. FORMING WITH RUBBER
D. Powder methods
1. Sintering
Teknik sintering digunakan untuk meningkatkan kerapatan keramik sesuai
dengan mikrostruktur dan komposisi fasa yang diinginkan. Metode ini meliputi
manipulasi rencana sintering (sintering schedules) dan dalam beberapa kasus
digunakan tekanan. Kontrol dari atmosfir sintering (sintering dalam udara bebas)
termasuk hal yang penting, dan dalam banyak kasus dengan kontrol yang tepat
dalam mengatur tekanan penggunaan oksigen dan nitrogen sebagai fungsi
temperatur terkadang dapat memberikan keuntungan atau bahkan merupakan hal
57. yang sangat penting. Insoluble gas yang terjebak didalam pori-pori yang tertutup
dapat menghambat proses densifikasi akhir atau membawa pada pertambahan
densifikasi, dan, dalam kasus ini menunjukkan adanya perubahan atmosfir
sintering atau vakum sintering (sintering dalam keadaan non-oksida). Praktek
sintering melipui kontrol dari karakteristik partikel, struktur padatan muda, dan
perkiraan struktur kimia yang terbentuk sebagai fungsi dari kondisi selama proses
sintering berlangsung.
2. Slip casting
Slip Casting adalah proses untuk membuat keramik yang berlubang.
Proses ini menggunakan cetakan dengan dinding yang berlubang-lunagng kecil
dan memanfaatkan daya kapilaritas air.
E. Special methods
1. Rapid Prototype
Rapid prototype adalah prototype yang mengacu pada jenis metodologi
pengembangan perangkat lunakyang menggunakan perencanaan minimal dalam mendukung
rapid prototyping. Perencanaan dariperangkat lunak dikembangkan menggunakan RAD(Rapid
Application Development) tool disisipkandengan menulis perangkat lunak itu sendiri.
Kurangnya perencanaan awal secara umum memungkinkanperangkat lunak untuk ditulis jauh
lebih cepat, dan membuatnya lebih mudah untuk mengubahpersyaratan.
2. Electro forming
Electroforming adalah pembentukan logam proses yang membentuk
bagian-bagian tipis melalui elektroplating proses. Bagian ini diproduksi oleh
pelapisan kulit logam ke bentuk dasar, dikenal sebagai mandrel , yang dihapus
setelah pelapisan. [1] [2] Proses ini berbeda dari elektroplating dalam plating jauh
lebih tebal dan dapat eksis sebagai diri- mendukung struktur saat mandrel akan
dihapus.
58. Dalam beberapa tahun terakhir, karena kemampuannya untuk mereplikasi
tepat permukaan Mandrel atom-by-atom dengan praktis tanpa kehilangan
kesetiaan, electroforming telah diambil pada kepentingan baru dalam fabrikasi
mikro dan skala nano logam perangkat dan dalam memproduksi cetakan injeksi
presisi dengan mikro dan skala nano fitur untuk produksi objek micromolded
bukan logam.
F. Machining
1. Turning
Proses bubut (turning) merupakan proses produksi yang melibatkan
bermacam-macam mesin yang pada prinsipnya adalah pengurangan diameter dari
benda kerja. Proses-proses pengerjaan pada mesin bubut secara umum
dikelompokkan menjadi dua yaitu: proses pemotongan kasar dan pemotongan
halus atau semi halus. Jenis mesin ini bermacam-macam dan merupakan mesin
perkakas yang paling banyak digunakan di dunia serta paling banyak
menghasilkan berbagai bentuk komponen-komponen sesuai peralatan. Pada
mesin ini, gerakan potong dilakukan oleh benda kerja dimana benda ini dijepit dan
diputar oleh spindel sedangkan gerak makan dilakukan oleh pahat dengan gerakan
lurus. Pahat hanya bergerak pada sumbu XY.
59. 2. Planer
Planer adalah mesin yang digunakan untuk memproduksi benda yang
besar dan berat. Gerak potong dilakukan oleh benda kerja, sedangkan gerak
makan dilakukan oleh pahat.
3. Grind
Prinsip kerja dari menggerinda adalah menggosok, menghaluskan dengan
gesekan atau mengasah, biasanya proses grinding digunakan untuk proses
finishing pada proses pengecoran. Mesin gerinda dibedakan menjadi beberapa
macam antara lain :
a. Face Grinding jenis serut (reciprocating table), biasanya digunakan
untuk design sindle vertikal, untuk roda gigi, dan untuk pengerjaan permukaan
datar.
b. Face Grinding jenis meja kerja putar (rotating table) yang digunakn
untuk pengerjaan luar seperti memperbaiki cxetkan dan permukaan panjang.
c. Gerinda silindris ( Cylindrical Grinding ) gerinda ini digunakan untuk
mengerinda permukaan silindris, meskipun demikian pekerjaan tirus yang
sederhana dapat juga dikerjakan. Gerakan silindris dapat dikelompokkan menurut
metode penyangga meja kerja, yaitu gerinda dengan pusat dan gerinda tanpa
pusat.
G. Heat treatment
Sifat mekanik tidak hanya tergantung pada komposisi kimia suatu paduan,
tetapi juga tergantung pada strukturmikronya. Suatu paduan dengan komposisi
kimia yang sama dapat memiliki strukturmikro yang berbeda, dan sifat
mekaniknya akan berbeda. Strukturmikro tergantung pada proses pengerjaan yang
dialami, terutama proses laku-panas yang diterima selama proses pengerjaan.
Proses laku-panas adalah kombinasi dari operasi pemanasan dan pendinginan
dengan kecepatan tertentu yang dilakukan terhadap logam atau paduan dalam
keadaan padat, sebagai suatu upaya untuk memperoleh sifat-sifat tertentu. Proses
60. laku-panas pada dasarnya terdiri dari beberapa tahapan, dimulai dengan
pemanasan sampai ke temperatur tertentu, lalu diikuti dengan penahanan selama
beberapa saat, baru kemudian dilakukan pendinginan dengan kecepatan tertentu.
Secara umum perlakukan panas (Heat treatment) diklasifikasikan dalam 2 jenis
1. Near Equilibrium (Mendekati Kesetimbangan)
2. Non Equilirium (Tidak setimbang)
Secara umum heat treatment dengan kondisi Near Equilibrium itu dapat
disebut dengan anneling.
Annealing
Annealing ialah suatu proses laku panas (heat treatment) yang sering
dilakukan terhadap logam atau paduan dalam proses pembuatan suatu produk.
Tahapan dari proses Anneling ini dimulai dengan memanaskan logam (paduan)
sampai temperature tertentu, menahan pada temperature tertentu tadi selama
beberapa waktu tertentu agar tercapai perubahan yang diinginkan lalu
mendinginkan logam atau paduan tadi dengan laju pendinginan yang cukup
lambat. Jenis Anneling itu beraneka ragam, tergantung pada jenis atau kondisi
benda kerja, temperature pemanasan, lamanya waktu penahanan, laju pendinginan
(cooling rate), dll.
1. Full annealing (annealing)
2. Normalizing
3. Spheroidizing
4. Process Annealing
5. Stress relief Annealing
61. b. Finishing
Proses Finishing adalah proses penyelesaian akhir dari suatu proses
pembuatan suatu produk. Proses ini bertujuan untuk memperhalus, memperindah
serta mempercantik produk sehingga produk tersebut siap untuk dipasarkan dan
dipakai.
Pada proses finishing pembuatan katup, proses finishing yang dipilih
adalah:
A. Polishing
Polishing merupakan proses penghalusan permukaan dari suatu produk
dengan menggunakan polish machine. Pada produk katup, bagian yang dipolish
adalah bagian permukaan katup. Hal ini bertujuan agar proses pembukaan dan
penutupan katup tidak terhambat akibat permukaan yang tidak licin.
B. Painting
Painting atau pengecatan adalah proses pelapisan pada suatu material
dengan tujuan agar terlindung dari korosi, sebagai pemanis dan juga fungsi
susunan warna. Dengan melakukan pengecatan maka objek yang dicat akan
terlindung dari reaksi oksidasi yang dapat menyebabkan karat. Pemilihan warna
yang tepat juga dapat mempengaruhi psikis dari manusia sehingga mendorong
effisiensi dan produktivitas yang tinggi. Bagian dari camshaft yang akan dicat
adalah seluruh bagian kecuali permukaan cam. Jenis cat yang banyak digunakan
adalah cat anti karat, cat anti karat adalah cat dasar pada permukaan besi yang
dapat mempertinggi sifat penempelan dengan dengan besi serta mencegah
timbulnya karat. Menjaga besi dari karat adalah memutus hubungan antara besi
dengan udara dan air sehingga reaksi kimia terutama reaksi oksidasi tidak akan
terjadi.
Untuk mengatur viskositas atau kekentalan pada cat maka cat biasanya
dicampur dengan thiner. Jika viskositas dari cat kurang tepat maka akan sangat
berpengaruh pada hasil pengecatan. Jika campuran terlalu encer maka lapisan cat
terlalu tipis dan akan menurunkan efisiensi lapisan. Dan jika terlalu kental maka
62. akan menimbulkan cacat seperti goresan kuas atau can yang menggumpal
sehingga diperoleh hasil yang kurang maksimal.
Sebelum melakukan pengecatan maka hal terpenting yang harus dilakukan adalah
menyiapkan bidang material yang akan dilas. Bidang material harus dibersihkan
dari kotoran, air, dan minyak agar tidak merusak penempelan cat dengan material.
Ada dua cara dalam membersihkan bidang material yang akan di cat, yaitu :
Cara fisik
Cara ini digunakan untuk membersihkan bagian-bagian yang tidak dapat
dilakukan dengan cara kimia. Peralatan yang digunakan yaitu dapat berupa
kikir, mesin gerinda, ampelas dan juga wire brush.
Cara kimia
Yaitu proses pembersihan dengan cairan kimia, contohnya dengan garam
klorida yang dilarutkan dengan air untuk menghilangkan karat.
Penggunaan alat pengecatan yang tepat sangat mempengaruhi kualitas dari
hasil pengecatan. Ada beberapa macam alat pengecatan, diantaranya :
a. Air spray
b. Air less spray
c. Spray elektrostatis
d. Pencelupan
e. Pelapisan listrik
f. Curtain flow coater
g. Roler coat
Alat pengecatan yang dilakukan pada katup adalah dengan menggunakan air
spray karena memiliki efisiensi pekerjaan yang baik serta dapat menghasilkan
pengecatan yang halus. Prinsip air spray seperti tampak pada gambar.
63. Prinsip air spray
Jika pada larutan dikenakan aliran udara dengan kecepatan tinggi maka
larutan akan menjadi titik-titik air lalu jatuh. Seperti pada gambar sprayer, jika
ditiupkan udara dari lubang kecil dibagian ujung akan keluar udara yang kuat
maka tekanan di dekat O akan menjadi rendah, air akan naik keatas dan dengan
dorongan udara yang kuat maka air akan menyemprot keluar.
Berdasarkan Pertimbangan Kegunaan, Prinsip kerja, Keuntungan dan
Kerugian dari beberapa proses manufactur diatas serta proses finising maka katup
dapat menggunakan proses shaping menggunakan metode Cor “Casting methods”
dan finishing menggunakan proses polish dan Paint.
Tabel Pemilihan Proses untuk Katup
Shaping
Casting Methods Die casting
Machining
Cut
Turning
Girnd
Finishing
Polish Electro Polish
Painting Enamel
64. BAB IV
KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan yang telah dibahas pada bab sebelumnya maka
penulis menyimpulkan bahwa material yang tepat untuk merancang sebuah
Inhaust valve adalah “Ni alloys”.
Sedangkan Proses Manufaktur yang digunakan adalah :
a. Shaping
1. Casting Methods
- Die Casting
2. Machining
- Cut
- Turning
- Grind
b. Finishing
1. Polih
- Electro Polish
2. Painting
- Enamel
4.2 Saran
Penulis Menganalisis ternyata Banyak sekali faktor – faktor yang dapat
mempengaruhi proses pembuatan suatu produk terutama merancang katup, oleh
sebab itu perlu adanya perencanaan yang tetap agar produk yang dihasilkan sesuai
dengan keinginan pasar, kualitas baik dan harganya pun dapat bersaing, aspek-aspek
yang harus dipenuhi adalah :
Design
Material selection
Process selection
Manufacture
Evaluation / inspection
65. DAFTAR PUSTAKA
Ashby, Michael F. 2005. Materials Selection in Mechaical design. 3th Editions.
Elsevier.
Callister, William J. 2007. Materials Science and Engineering, an introduction.
7th Editions. John Willey & sons.
http://xlusi.com/el/katup-adalah/
http://www.keytometals.com/Article9.htm
http://fadlymicel.wordpress.com/2010/10/29/proses-manufactur/
