KURVATEK Vol.
No.
November 2024, pp.
e-ISSN: 2477-7870 p-ISSN: 2528-2670
SIMULASI PROSES PENGECORAN DALAM TAHAPAN
REVERSE ENGINEERING TOOLPOST MESIN BUBUT
KONVENSIONAL
SIMULATION OF THE CASTING PROCESS IN THE
REVERSE ENGINEERING TOOLPOST STAGE OF A
CONVENTIONAL LATHE MACHINE
Hasanudin1,*.
Agus Dwiyanto1 .
Muhammad Diki Setiawan1.
Kurniawan2 Program Studi Teknik Mesin.
Institut Teknologi Nasional Yogyakarta Jalan Babarsari.
Caturtunggal.
Depok.
Sleman.
Yogyakarta 55281.
Indonesia Program Studi Teknik Elektro.
Institut Teknologi Nasional Yogyakarta Jalan Babarsari.
Caturtunggal.
Depok.
Sleman.
Yogyakarta 55281.
Indonesia *Email corresponding: hasanudin@itny.
Email: agusdwiyanto@itny.
Email: mdikisetiawan@itny.
Email: kurniawan@itny.
Cara sitasi: Hasanudin.
Dwiyanto.
Setiawan, dan Kurniawan, "Simulasi Proses Pengecoran dalam Tahapan Reverse Engineering Toolpost Mesin Bubut Konvensional," Kurvatek, vol.
9, no.
2, pp.
213-220, 2024.
doi: 10.
33579/krvtk.
5478 [Onlin.
AbstrakAi Reverse engineering merupakan inovasi dalam pembuatan produk.
Produk yang telah ada dianalisis untuk dilakukan pengembangan produk atau meningkatkan performa.
Penelitian ini difokuskan pada penerapan metode reverse engineering untuk membuat toolpost, mengingat kebutuhan suku cadang toolpost mesin bubut konvensional masih bergantung pada impor dan seringkali tidak tersedia dipasaran karena pabrikan sudah tidak Tahapan yang dilakukan meliputi pengumpulan informasi produk, analisis fitur fungsional, pengukuran dan pemodelan toolpost serta analisis keterbuatan melalui simulasi pengecoran.
Simulasi pengecoran ini bertujuan untuk mengidentifikasi potensi cing tool postacat yang akan terjadi, sebelum desain toolpost akan diwujudkan dalam produk jadi.
Hasil simulasi menunjukkan total cacat porositas sebesar 2% dengan lokasi cacat yaitu pada area gating system dan area lubang pada toolpost.
Meskipun terdapat cacat, persentase dan lokasi cacat tersebut dapat dianggap tidak akan mempengaruhi keberfungsian dari toolpost.
Waktu tuang optimal yaitu 2,38 detik dan waktu pendinginan yaitu 201,3 detik untuk mencegah terjadinya retak dan Kata kunci: Rekayasa Peniruan.
Toolpost.
Simulasi Pengecoran.
Mesin bubut konvensional.
AbstractAiReverse engineering is an innovation in product development.
Existing products are analyzed for further development or performance enhancement.
This research focuses on the application of reverse engineering methods to create a toolpost, considering the need for toolpost spare parts for conventional lathes, which still relies on imports and is often unavailable in the market due to the discontinuation of manufacturers.
The stages involved include gathering product information, analyzing functional features, measuring and modeling the toolpost, and conducting manufacturability analysis through casting simulation.
This casting simulation aims to identify potential defects before the toolpost design is realized in a finished product.
The simulation results indicate a total porosity defect of 2%, with defect locations identified in the gating system area and the hole area of the toolpost.
Although defects are present, the percentage and locations of these defects are deemed unlikely to affect the functionality of the toolpost.
The optimal pouring time is 2.
38 seconds, and cooling time is 201.
3 seconds to prevent cracking and deformation.
Keywords: Reverse Engineering.
Toolpost.
Casting Simulation.
Lathe PENDAHULUAN Rekayasa peniruan atau reverse engineering merupakan inovasi dalam pembuatan produk atau komponen yang merupakan kebalikan dari perancangan produk.
Pada perancangan sebuah produk dibuat dengan diawali dengan ide, kemudian dirancang dan dituangkan dalam gambar detail desain, sampai Received October 21, 2024.
Revised November 25, 2024.
Accepted November 26, 2024 DOI : https://doi.
org/10.
33579/krvtk.
dengan produk jadi.
Sedangkan pada rekayasa peniruan produk yang sudah ada dipelajari dengan tujuan untuk menemukan kembali teknologi, prinsip kerja, dan sistem suatu produk berupa alat, perkakas, mesin .
eseluruhan atau bagianny.
melalui analisis struktur, fungsi, dan cara kerjanya, serta perkiraan mengenai bagaimana produk itu dahulu dibuat .
Setelah informasi tersebut didapatkan dilakukan pembaharuan pada produk atau komponen tersebut.
Sehingga rekayasa peniruan produk dapat dikatakan sebuah proses pengembangan produk dengan metode terbalik .
Pada industri manufaktur saat ini, konsep rekayasa peniruan dapat diterapkan secara legal untuk menghasilkan produk baru atau variasi dari produk lama.
Ada beberapa alasan mengapa rekayasa peniruan produk harus dilakukan diantaranya.
produsen asli sudah tidak ada lagi, tetapi konsumen membutuhkan produk tersebut, dokumentasi desain produk asli telah hilang atau tidak pernah ada, membuat data untuk memperbarui atau membuat bagian yang tidak memiliki data computer-aided design (CAD), atau yang datanya menjadi tidak dapat digunakan lagi.
Adanya fitur kurang baik dari suatu produk sehingga perlu diperbaiki, memperkuat fitur-fitur dari suatu produk karena penggunaan jangka panjang dan menemukan cara baru untuk meningkatkan kinerja dari produk .
Beberapa penelitian berkaitan dengan reverse engineering yang telah dilakukan di bidang industri manufaktur diantaranya Pengembangan komponen mekanik .
Rekayasa peniruan sudu turbin kaplan .
Pengembangan produk Pin valve untuk nozzle truk diesel TGA-30 .
Pembuatan rotary joint untuk memasok uap pada drum dryer .
Pembuatan prototipe fuel cock assy .
Pembuatan mesin gurdi .
Saat ini industri mesin perkakas di Indonesia masih belum berkembang.
Hal ini dapat dilihat dari data jumlah industri perkakas yang tercatat masih sedikit, sehingga kebutuhan mesin perkakas maupun suku cadangnya masih dipenuhi dengan mengimpor dari luar negeri .
Sehingga diperlukan kemampuan untuk menyediakan mesin perkakas dalam negeri .
Pada penelitian ini, dilakukan rekayasa peniruan produk toolpost mesin bubut konvensional.
Tahapan-tahapan dalam rekayasa peniruan produk toolpost yaitu dimulai dari pengumpulan informasi terkait toolpost, analisis fitur fungsional, pengukuran dan pembuatan model 3D toolpost serta analisis keterbuatan produk toolpost.
Pada tahap analisis keterbuatan produk toolpost dilakukan proses simulasi pengecoran.
Simulasi ini bertujuan untuk meningkatkan kualitas hasil pengecoran dengan mengidentifikasi kemungkinan cacat yang akan terjadi pada produk toolpost yang didesain dan meminimalkan cacat tersebut.
Sehingga pada saat desain tersebut diwujudkan dalam produk jadi, toolpost tersebut dapat berfungsi sesuai dengan yang diinginkan.
Selain itu simulasi ini bertujuan untuk mengurangi biaya trial-and-error, serta meningkatkan efisiensi proses pengecoran.
II.
METODE PENELITIAN
Rekayasa peniruan produk toolpost ini dilakukan dengan tahapan-tahapan sebagai berikut:
Pengumpulan Informasi Produk Toolpost Informasi yang dikumpulkan yaitu mengenai material dan proses produksi yang dilakukan untuk membuat toolpost.
Informasi material toolpost dibuat menggunakan besi cor kelabu FC 25 .
Sedangkan untuk pemilihan proses produksi mengikuti rangkaian proses pemilihan mulai dari proses interpretasi, seleksi, peringkat dan pencarian informasi pendukung.
Pada pemilihan proses, semua proses produksi dianggap memiliki kemungkinkan yang sama untuk dipilih.
Penentuan proses yang sesuai dilakukan secara iterasi .
Dalam interpretasi kebutuhan proses terdapat batasan-batasan tertentu, dimana batasan-batasan tersebut digunakan untuk memilih proses-proses yang tidak dapat digunakan.
Pada pemilihan proses produksi digunakan diagram pemilihan proses yaitu berupa matriks dan diagram batang.
Matriks dan diagram pemilihan proses terdiri dari Process-shape matrix.
Process-material matrix.
Process tolerance .
Mass-range chart.
Process-section thikness chart, dan surface roughness chart, dari hasil analisis tersebut didapatkan bahwa toolpost dibuat dengan proses sand casting, kemudian diproses lebih lanjut dengan conventional machining yaitu dengan frais.
Analisis Fitur dan Fungsinya Analisis fitur diawali dengan mengidentifikasi fitur fitur pada toolpost.
Kemudian hubungan atau keterkaitan antar fitur digambarkan dengan diagram liason.
Fitur yang menjadi karakteristik kunci (KC) dan mempengaruhi fungsi toolpost dapat dilihat pada Gambar 1.
Fitur A .
agian bawah toolpos.
merupakan fitur yang akan dirakit dengan eretan atas (Compound res.
, sehingga fitur A permukaannya harus rata.
Fitur B berfungsi sebagai dudukan penopang pahat mesin bubut, sehingga fitur B harus sejajar dengan fitur A.
Fitur C befungsi sebagai pemosisi toolpost pada eretan atas, sehingga fitur C harus tegak lurus terhadap fitur C.
KURVATEK Vol.
No.
November 2024: 213-220
KURVATEK
e-ISSN: 2477-7870 p-ISSN: 2528-2670 Gambar 1.
Diagram Liason untuk Analisis Fitur Fungsional (KC) Pengukuran Dimensi dan Pemodelan 3D Toolpost Pengukuran dimensi toolpost dilakukan dengan menggunakan metode pengukuran kontak.
Alat ukur yang digunakan yaitu jangka sorong Mitutoyo yang memiliki kecermatan 0,02 mm, lihat Gambar 2.
Proses pengukuran ini dilakukan di Laboratorium Teknik Produksi Institut Teknologi Nasional Yogyakarta.
Gambar 2.
Pengukuran Dimensi Toolpost Hasil pengukuran berupa dimensi toolpost ini digunakan untuk pembuatan model 3D toolpost dengan software CAD.
Model 2D dan 3D toolpost yang dibuat dapat dilihat pada gambar 3.
Simulasi Proses Pengecoran dalam Tahapan Reverse Engineering Toolpost Mesin Bubut Konvensional (Hasanudin.
Agus Dwiyanto .
Muhammad Diki Setiawan.
Kurniawa.
DOI : https://doi.
org/10.
33579/krvtk.
Gambar 3.
Model 2D dan 3D Toolpost Analisis Keterbuatan Analisis keterbuatan produk toolpost dilakukan dengan melakukan simulasi pengecoran dengan software simulasi pengecoran.
Simulasi pengecoran dilakukan untuk mengidentifikasi cacat-cacat yang mungkin akan terjadi saat dilakukan proses produksi toolpost dan mengoptimasi desain agar cacat yang terjadi seminimal mungkin.
Proses simulasi ini diawali dengan perencanaan dan pembuatan model 3D pola gating system.
Gating system ini dirancang untuk mengisi cetakan secepat mungkin dan tidak menimbulkan terbentuknya turbulensi saat logam cair menuju rongga cetakan.
Gating system ini dibuat mengikuti standard American FoundrymenAos Society .
dan melihat beberapa referensi tentang perencanaan gating system .
Adapun persamaan yang digunakan untuk menghitung gating system sebagai berikut:
Berat benda coran Waktu tuang w=A.
t = K1 .
Ooyc
Choke Area
AB =
Area of the Top of Sprue AT = ABOo yca ya .
Well base Well depth = 5 x AB = 2 x Runner depth .
yc ycc.
Oo2.
ya Menentukan Luasan Pengalir (Runner Are.
dan luasan saluran masuk (Gate Are.
menggunakan perbandingan antara :
Choke area : runner area : gate area
=1:4:4
Desain riser untuk mengkompensasi penyusutan logam mengikuti standar .
Berat logam cair yang ada di dalam riser ycI% WF= WC y ya% y 100 KURVATEK Vol.
No.
November 2024: 213-220
KURVATEK
e-ISSN: 2477-7870 p-ISSN: 2528-2670 Model 3D pola gating system dan model 3D toolpost yang telah dibuat digabungkan untuk selanjutnya dilakukan proses simulasi pengecoran.
Pada proses simulasi pengecoran ini diteliti pengaruh atau efek pengaturan ukuran mesh terhadap hasil simulasi.
Ukuran mesh divariasikan dengan ukuran 2 mm, 4 mm, 6 mm, 8 mm.
Pada proses simulasi ini yang diselidiki yaitu pengaruh ukuran mesh terhadap waktu cairan logam mengisi cetakan .
aktu tuan.
dan distribusi temperatur, pengaruh ukuran mesh terhadap waktu pendinginan serta pengaruh ukuran mesh terhadap cacat yang akan terjadi.
HASIL DAN DISKUSI
Hasil Desain Gating System Hasil perancangan gating system untuk pengecoran produk toolpost dapat dilihat pada Gambar 4.
Dimensi gating sytem diperoleh dari hasil perhitungan dengan menggunakan rumus .
sampai dengan .
Sebelum tahap perhitungan untuk menentukan dimensi gating system diperlukan data mengenai volume Hasil perhitungan didapatkan data dimensi gating system sebagai berikut:
Volume Berat benda coran Waktu tuang Choke Area Area of the Top of Sprue Tinggi sprue Well base Well depth Luasan Pengalir (Runner Are.
Luasan saluran masuk (Gate Are.
= 246,30 ycayco 3 = 1.
78 kg = 2,77 detik = 1,24 ycayco 2 = 3,47 ycayco 2 = 10 cm = 6,2ycayco 2 = 2,56 cm = 4,96 ycayco 2 = 4,96 ycayco 2 Sedangkan untuk saluran penambah .
yang berfungsi sebagai reservoir yang akan mensuplai logam cair tambahan pada produk cor selama proses pembekuan dirancang supaya logam cair didalamnya harus membeku lebih lambat dari benda toolpost.
Sehingga perlu dihitung berat logam cair yang diperlukan sebagai berikut:
Berat logam cair yang ada di dalam riser WF = 43,1 ycayco 3 Gambar 4.
Desain Gating system dan Toolpost Simulasi Proses Pengecoran dalam Tahapan Reverse Engineering Toolpost Mesin Bubut Konvensional (Hasanudin.
Agus Dwiyanto .
Muhammad Diki Setiawan.
Kurniawa.
DOI : https://doi.
org/10.
33579/krvtk.
Hasil Simulasi Proses Pengecoran Hasil simulasi menunjukkan bahwa ukuran mesh mempengaruhi waktu tuang logam cair mengisi cetakan dan distribusi temperatur pada cetakan yang terlihat pada gradasi warna, lihat Gambar 5.
Pada ukuran mesh 2 mm waktu yang dibutuhkan logam cair untuk mengisi cetakan adalah 2,57 detik dan temperatur pada cetakan saat sudah terisi logam cair pada area gating system yaitu 1400 AC, sedangkan pada area pada tepi toolpost yaitu 1216 AC, lihat Gambar 5a.
Ukuran mesh 4 mm waktu yang dibutuhkan untuk mengisi cetakan adalah 2,38 detik dan temperatur pada toolpost 1216 AC sedangkan pada area gating system logam cair tergradasi antara 1124 AC sampai 1400 AC, lihat Gambar 5b.
Ukuran mesh 6 mm waktu yang dibutuhkan untuk mengisi cetakan adalah 2,30 detik dan dan temperatur pada toolpost 1216 AC sedangkan pada tepi atas yaitu 1216 AC pada area gating system logam cair tergradasi antara 1124 AC sampai 1400 AC, lihat Gambar 5c.
Ukuran mesh 8 mm waktu yang dibutuhkan untuk mengisi cetakan adalah 2,27 detik dan temperatur pada cetakan saat sudah terisi logam cair tergradasi antara 1124 AC sampai 1400 AC, lihat Gambar Sehingga dapat dilihat bahwa semakin kecil ukuran mesh, turbulensi pada logam cair semakin terlihat jelas dan berpengaruh pada waktu logam cair mengisi cetakan.
Sedangkan perbedaan temperatur pada cetakan ini disebabkan oleh perbedaan waktu logam cair mengisi cetakan.
Distribusi temperatur yang tidak seragam pada toolpost dapat menyebabkan cacat seperti deformasi ataupun retak.
Gambar 5.
Pengaruh Ukuran Mesh Terhadap Distribusi Temperatur Hasil simulasi menunjukkan bahwa ukuran mesh mempengaruhi waktu pendinginan, lihat Gambar 6.
Ukuran mesh 2 mm waktu pendinginan yang dibutuhkan logam cair yaitu 221,03 detik yang ditunjukkan pada Gambar 6a.
Ukuran mesh 4 mm waktu pendinginan yang dibutuhkan logam cair yaitu 201,03 detik yang ditunjukkan pada Gambar 6b.
Ukuran mesh 6 mm waktu pendinginan yang dibutuhkan yaitu 196,51 detik yang ditunjukkan pada Gambar 6c.
Ukuran mesh 8 mm waktu yang dibutuhkan untuk pendinginan adalah 180,32 detik yang ditunjukkan pada Gambar 6d.
Sehingga dapat dilihat bahwa semakin besar ukuran mesh yang digunakan pada proses simulasi pengecoran semakin cepat pula waktu pendingiannya.
Kecepatan waktu pendinginan akan berpengaruh pada efisiensi dan ongkos produksi toolpost.
KURVATEK Vol.
No.
November 2024: 213-220
KURVATEK
e-ISSN: 2477-7870 p-ISSN: 2528-2670 Gambar 6.
Pengaruh Ukuran Mesh Terhadap Waktu Pendinginan Hasil simulasi pengecoran dengan ukuran mesh yang divariasikan 2 mm, 4 mm, 6 mm, dan 8 mm menunjukkan bahwa tidak ada pengaruh ukuran mesh terhadap cacat atau porositas yang terjadi, baik persentasenya maupun lokasinya sama.
Pada masing-masing hasil simulasi lokasi cacat yang terjadi pada toolpost terletak area lubang.
Sedangkan cacat-cacat yang lain terjadi pada gating system yaitu sprue, well base, riser.
Persentase porositas keseluruhan yang terjadi pada setiap simulasi dengan variasi ukuran mesh menunjukkan hasil yang sama yaitu 2%, karena persentase cetakan yang terisi yaitu 98%, lihat Gambar 7ad.
Karena lokasi cacat terjadi pada area gating system dan area lubang dengan persentase cacat tersebut dapat dikatakan relatif kecil.
Sehingga dapat dikatakan bahwa cacat yang terjadi tidak akan mempengaruhi kualitas produk toolpost.
Gambar 7.
Pengaruh Ukuran Mesh Terhadap Total Shrinkage Porosity Pada Tabel 1 dapat dilihat bahwa ukuran mesh berpengaruh terhadap waktu tuang waktu dan waktu Sedangkan untuk persentase cacat atau porositas yang terjadi tidak dipengaruhi oleh ukuran Ukuran mesh 4 mm merupakan ukuran mesh yang optimal karena distribusi temperatur pada toolpost lebih merata jika dibandingkan dengan ukuran mesh lainnya, sehingga proses pendinginan dapat lebih seragam untuk menghindari deformasi ataupun retak.
Simulasi Proses Pengecoran dalam Tahapan Reverse Engineering Toolpost Mesin Bubut Konvensional (Hasanudin.
Agus Dwiyanto .
Muhammad Diki Setiawan.
Kurniawa.
DOI : https://doi.
org/10.
33579/krvtk.
Table 1.
Pengaruh Ukuran Mesh Terhadap Hasil Simulasi Pengecoran Ukuran Mesh Waktu tuang .
2 mm 4 mm 6 mm 8 mm 2,57 2,38 2,30 2,27 Waktu pendinginan .
221,03 201,03 196,51 181,03 Total Shrinkage Porosity (%) IV.
KESIMPULAN
Lokasi cacat terjadi pada area gating system dan area lubang pada toolpost dengan persentase cacatnya dapat dikatakan sangat kecil.
Sehingga dapat disimpulkan bahwa cacat yang terjadi tidak akan mempengaruhi kualitas produk toolpost.
Desain toolpost yang telah dianalisis keterbuatannya melalui simulasi pengecoran selanjutnya perlu diwujudkan dalam bentuk prototipe.
UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Lembaga Penelitian.
Pengabdian Masyarakat dan Inovasi (LPPMI) Institut Teknologi Nasional Yogyakarta (ITNY) yang telah memfasilitasi publikasi artikel penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA