PEMILIHAN BAHAN DAN PROSES MANUFAKTUR CAMSHAFT

PEMILIHAN BAHAN DAN PROSES MANUFAKTUR

CAMSHAFT

I. Pengertian

Proses pembakaran gas pada mesin 4 langkah dikendalikan oleh mekanisme katup. Mekanisme katup merupakan suatu mekanisme dalam engine yang memiliki tugas untuk mengatur open-close engine valve (buka-tutup katup) saluran masuk dan buang pada ruang bakar sebuah engine (motor bakar). Pada gambar berikut dapat dilihat bagaimana sistem kerja dari mekanisme katup tersebut.

 PEMILIHAN BAHAN DAN PROSES MANUFAKTUR

CAMSHAFT

I. Pengertian

Proses pembakaran gas pada mesin 4 langkah dikendalikan oleh mekanisme katup. Mekanisme katup merupakan suatu mekanisme dalam engine yang memiliki tugas untuk mengatur open-close engine valve (buka-tutup katup) saluran masuk dan buang pada ruang bakar sebuah engine (motor bakar). Pada gambar berikut dapat dilihat bagaimana sistem kerja dari mekanisme katup tersebut.

   

Gambar I.1 Mekanisme Katup

Sistem kerja mekanisme katup dimulai saat poros engkol berputar, maka akan mengakibatkan berputarnya camshaft yang dihubungkan melalui timing chain dan roda gigi/sprocket. Camshaft akan menggerakan rocker arm dan rocker arm akan menekan batang katup sehingga terjadi pergerakan katup.

Camshaft yang disebut juga poros bubungan atau poros nok berfungsi untuk mengatur membuka dan menutupnya katup hisap maupun katup buang (valve poppet) pada kepala silinder. Bentuk camshaft berupa batangan silinder dengan panjang tertentu yang memiliki bentuk khusus dan terdapat beberapa tonjolan landai seperti telur pada badannya yang disebut cam atau biasa juga disebut lobe atau bubungan. Bagian yang bernama cam/lobe inilah yang akan bertugas menggerakkan katup mesin sehingga mampu membuka lubang masuk dan keluar ruang bakar mesin dan waktu buka-tutup inilah yang dapat mempengaruhi tenaga pada sebuah mesin.

Gambar I.2 Camshaft

Dalam proses kerjanya, camshaft berputar seiring dengan putaran mesin. Camshaft berputar lebih lambat dari poros engkol karena jumlah gigi sprocket poros bubungan dua kali lebih banyak dari pada jumlah gigi sprocket poros engkol. Cam atau lobe merupakan bagian dari camshaft yang akan membuka dan menutup katup. Cam sendiri berbentuk seperti telur dimana pada saat katup menyentuh bagian yang paling lonjong, maka katup akan terbuka. Dan apabila katup bertemu dengan bagian yang paling datar maka katup akan terbuka.

Berdasarkan hal diatas, maka untuk menentukan material camshaft harus mempertimbangkan hal-hal sebagi berikut :

• Tahan panas
Camshaft merupakan bagian dari suatu engine dimana terjadi pembakaran dan menimbulkan panas. Oleh sebab itu material yang dipilih merupakan material yang tahan terhadap panas.

• Tahan putaran tinggi (kekuatan lelah tinggi)
Material camshaft haruslah yang tahan putaran tinggi karena dalam melakukan tugasnya, camshaft berputar dengan kecepatan tinggi secara terus menerus.

• 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.

• Kekakuan (Stiffness) tinggi, agar tahan terhadap defleksi

• Ductile (Ulet)

Material camshaft harus cukup ulet agar tidak mudah terdeformasi plastis.

• Process ability yang baik (mampu dibentuk dengan proses manufaktur)

• Densitas rendah (ringan), agar komponen camshaft tidak terlalu berat.

• Harga murah (berkaitan dengan biaya produksi)

II. Pemilihan Bahan

1.  Menentukan Bobot Sifat Material / Bahan

NO	Sifat Bahan	1-2	1-3	1-4	1-5	1-6	1-7	2-3	2-4	2-5	2-6
1	Tahan panas & gesekan	1	1	1	0	1	1
2	Tahan putaran tinggi	0						1	1	0	1
3	Kekakuan		0					0
4	Keuletan			0					0
5	Mampu proses				1					1
6	Ringan					0					0
7	Harga murah						0

NO	Sifat Bahan	2-7	3-4	3-5	3-6	3-7	4-5	4-6	4-7	5-6	5-7
1	Tahan panas & gesekan
2	Tahan putaran tinggi	1
3	Kekakuan		1	1	0	1
4	Keuletan		0				0	1	0
5	Mampu proses			0			1			0	1
6	Ringan				1			0		1
7	Harga murah	0				0			1		0

NO	Sifat Bahan	6-7	Positive decision	Weighting factor
1	Tahan panas & gesekan		5	0.238
2	Tahan putaran tinggi		4	0.19
3	Kekakuan		3	0.143
4	Keuletan		1	0.048
5	Mampu proses		4	0.19
6	Ringan	0	2	0.095
7	Harga murah	1	2	0.095
Total			21	0.999

Alasan penentuan bobot :

(1-2)---(1-0) Sifat tahan panas dan gesekan lebih diutamakan dari sifat tahan putaran tinggi (tahan lelah) karena ketika material tidak tahan panas dan gesekan maka dampaknya akan berakibat kerusakan yang lebih cepat pada camshaft daripada akibat putaran tinggi secara terus menerus.

(1-3);(1-4)---(1-0);(1-0) Sifat tahan panas dan gesekan juga lebih diutamakan daripada kekekuan dan keuletan karena sekaku dan seulet apapun material camshaft bila tidak tahan panas dan gesekan akan percuma.

(1-5)---(0-1) Material yang lebih mampu proses lebih diutamakan karena sebaik apapun sifat tahan panas dan gesekan material bila mampu prosesnya tidak baik maka dampaknya akan sulit mencapai bentuk dan kualitas permukaan yang dikehendaki, dan juga cost yang dibutuhkan akan lebih tinggi.

(1-6)---(1-0) Efek bobot camshaft terhadap bobot keseluruhan sistem tidak terlalu besar, maka dari itu sifat tahan panas dan gesekan lebih diutamakan dari bobot material yang ringan.

(1-7)---(1-0) Sifat tahan panas dan gesekan material lebih diutamakan daripada harga material karena apabila suatu material murah namun ketahanan panas dan gesekannya tidak baik maka tidak akan memenuhi fungsi dari camshaft.

(2-3);(2-4)---(1-0);(1-0) Ketahanan lelah material lebih diutamakan dari kekakuan karena sekaku dan seulet apapun material bila ketahanan lelah terhadap putaran tingginya tidak baik maka masa pakainya tidak akan lama.

(2-5)---(0-1) Material yang mampu prosesnya lebih baik lebih diutamakan karena pengaruhnya pada kelancaran dan efektivitas proses manufaktur dari camshaft, serta kualitas bentuk dan permukaan yang dukehendaki.

(2-6)---(1-0) Efek bobot camshaft terhadap bobot keseluruhan sistem tidak terlalu besar, maka dari itu sifat ketahanan lelah terhadap putaran tinggi lebih diutamakan dari bobot material yang ringan.

(2-7)---(1-0) Sifat ketahanan lelah material terhadap putaran tinggi lebih diutamakan daripada harga material karena apabila suatu material murah namun ketahanan lelahnya tidak baik maka tidak akan memenuhi fungsi dari camshaft dan masa pakainya tidak akan lama.

(3-4)---(1-0) Material yang memiliki kekakuan dan kekerasan tinggi lebih diutamakan daripada yang ulet karena dengan kekakuan dan kekerasan tinggi maka kemungkinan terjadinya defleksi atau kerusakan akibat gesekan menjadi lebih kecil.

(3-5)---(1-0) Kekakuan dan kekerasan material lebih diutamakan dari sifat mampu proses karena masih bisa dicapai dengan proses tertentu meskipun dengan cost proses yang sedikit lebih besar.

(3-6)---(0-1) Akan lebih baik jika bisa didapatkan material yang memiliki kekakuan dan kekerasan yang cukup tinggi namun tetap dengan bobot yang ringan, karena meskipun efek bobot camshaft terhadap bobot sistem keseluruhan tidak terlalu besar namun juga tetap harus diperhatikan.

(3-7)---(1-0) Kekakuan dan kekerasan material lebih diutamakan daripada harga material karena apabila suatu material murah namun kekakuan dan kekerasannya tidak baik maka tidak akan memenuhi fungsi dari camshaft dengan baik.

(4-5)---(0-1) Material yang mampu prosesnya lebih baik lebih diutamakan karena pengaruhnya pada kelancaran dan efektivitas proses manufaktur dari camshaft, serta kualitas bentuk dan permukaan yang dukehendaki. Material yang sangat ulet akan lebih sulit untuk diproses.

(4-6)---(1-0) Keuletan material lebih diutamakan daripada bobot material yang ringan karena bobot camshaft pengaruhnya tidak terlalu besar terhadap bobot sistem keseluruhan dan keuletan material sendiri berfungsi menjaga camshaft terhadap kemungkinan deformasi plastis.

(4-7)---(0-1) Harga material yang murah lebih diutamakan daripada keuletan material karena keuletan pada camshaft tetap diperlukan namun tidak perlu terlalu tinggi sehingga memungkinkan dicari material yang cukup ulet namun tetap murah.

(5-6)---(0-1) Masih memungkinkan untuk mencari material yang lebih ringan namun tetap bisa diproses, maka bobot material bisa lebih diutamakan dari sifat mampu proses material.

(5-7)---(1-0) Harga murah material tetap harus memperhatikan sifat mampu prosesnya karena akan percuma jika didapat harga murah dari material namun cost / biaya prosesnya justru menjadi lebih tinggi.

(6-7)---(0-1) Masih memungkinkan untuk mencari alternatif material dengan harga murah namun tetap memiliki bobot yang cukup ringan, maka harga material bisa lebih diutamakan daripada bobot material yang ringan.

2. Menentukan Kandidat Bahan

Ada 3 kandidat bahan yang digunakan sebagai alternatif untuk bahan pembuatan camshaft, yakni sebagai berikut :

-       Cast Iron (Malleable)

Cast iron dipilih sebagai salah satu alternatif karena memiliki kekerasan yang tinggi dan tahan untuk bekerja pada temperatur tinggi, dimana sifat ini diperlukan pada camshaft terutama pada bagian bubungan (cam) yang mengalami gesekan secara terus-menerus.

-       Steels (Carbon steel)

Carbon steel dipilih sebagai salah satu alternatif karena memliki sifat-sifat material yang dibutuhkan pada camshaft seperti kekerasan (meskipun tidak setinggi cast iron), keuletan dan ketahanan lelah yang cukup baik.

-       Alumunium alloy (die cast)

Sementara alumunium die cast dipilih sebagai salah satu alternatif karena memiliki bobot yang ringan dimana ini diperlukan supaya konstruksi menjadi lebih ringan dan efisiensi bahan bakar menjadi lebih baik.

Berikut analisa kandidat bahan dengan metode Material Performance Index :

NO	Bahan	Max. service temp. (ºC)	Yield strength (MPa)	Hardness (HV)	Modulus Elasticity (GPa)
1	Cast Irons (Malleable)	330-420	250	212	170
2	Steels (Carbon  steel AISI 1020)	180-320	350	120	207
3	Alumunium alloy (die cast)	74-320	124	85	70

NO	Bahan	Machinability index (%)	Density (gr/cm3)	Cost ($US/kg)
1	Cast Irons (Malleable)	120	7.25	1.9
2	Steels (Carbon steel AISI 1020)	150	7.85	1.6
3	Alumunium alloy (die cast)	110	2.7	7.6

3. Memilih Bahan

NO	Bahan	Tahan panas dan gesekan (0.238)	Tahan putaran tinggi (0.19)	Kekakuan (0.143)	Keuletan (0.048)
1	Cast Irons (Malleable)	100	71.43	100	82.13
2	Steels (Carbon steel AISI 1020)	66.67	100	56.6	100
3	Alumunium alloy (die cast)	52.53	35.43	40.1	33.82

NO	Bahan	Mampu proses (0.19)	Ringan (0.095)	Harga murah (0.095)	Material performance index
1	Cast Irons (Malleable)	91.67	37.24	84.21	84.57
2	Steels (Carbon steel AISI 1020)	73.33	34.39	100	74.47
3	Alumunium alloy (die cast)	100	100	21.05	57.09

            Berdasarkan uraian dan perhitungan di atas, maka bahan / material yang dipilih untuk pembuatan camshaft adalah Cast Irons (Mallaeble).

III. Pemilihan Proses

            Setelah melakukan proses pemilihan material, langkah selanjutnya adalah proses pemilihan proses manufaktur. Proses ini perlu dilakukan untuk memilih proses manufaktur yang sesuai untuk camshaft berdasrkan material yang telah dipilih dan berdasarkan pertimbangan-pertimbangan kebutuhan camshaft yang dinginkan.

            Karena material yang dipilih cast iron, maka proses pembuatan camshaft ini adalah shaping (proses bentuk awal dengan pengecoran) dan finishing (penyelesaian akhir). Proses shaping adalah proses pembentukan awal suatu produk dari suatu material. Sedangkan untuk proses finshing sudah pasti menggunakan proses bubut untuk pembubutan diameter poros yang ditumpu bearing, proses gerinda untuk penggerindaan dan pembentukan cam hingga profil akhir dan proses poles untuk pemolesan permukaan cam hingga kehalusan tercapai.

Untuk menentukan metode yang digunakan bergantung dari beberapa faktor antara lain: jenis material yang akan dibentuk, bentuk produk, toleransi, massa, kakasaran, kekakuan. Untuk proses shapping adalah menggunakan proses pengecoran. Proses pengecoran yang mungkin digunakan untuk cam ini adalah sand casting, die casting, dan investment casting.

1.Proses Sand Casting

Gambar III.1 Proses 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 :

- Selalu memerlukan pemesinan

- Hasil permukaaan kasar

- Sulit untuk mendapatkan toleransi yang kecil

- Kemungkinan cacat pada beberapa material

2.      Proses Die Casting

Gambar III.2 Proses die casting

Keuntungan :

- Hasil permukannya halus

- Akurasi dimensi yang bagus

- Proses pembuatan cepat

Keterbatasan :

- Biaya cetakan mahal

- Terbatas pada logam non ferrous (untuk logam fero ditambah cold chamber)

- Pengerjaan terbatas pada part yang kecil

3.      Proses Investment Casting

Gambar III.3 Proses 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

Spesifikasi camshaft yang dinginkan yang berhubungan dengan proses manufaktur umumnya adalah :

- Kekasaran kecil

- Toleransi kecil

- Ringan

Berdasarkan pertimbangan keuntungan dan keterbatasan dari beberapa proses casting dan juga berdasarkan spesifikasi camshaft yang dinginkan, maka proses yang dipilh untuk metal shaping pada camshaft adalah : Die Casting (cold chamber), prosesnya cepat dan menghasilkan permukaan yang sudah halus serta ketelitian yang tinggi sehingga nantinya proses finishing juga bisa lebih cepat. Dan untuk mass production proses ini akan lebih efektif dan efisien.

IV. Kesimpulan

            Dari uraian pemilihan bahan dan proses yang telah dijabarkan maka didapat alternatif pembuatan canshaft dengan menggunakan bahan / material cast iron dan proses shaping dengan die casting (cold chamber) serta finishing seperti pada umumnya, yakni bubut, gerinda dan atau poles.

            Perbedaan alternatif ini dari pembuatan camshaft pada umumnya adalah dari segi material dan proses manufakturnya, yakni :

a.    Pada umumnya material camshaft yang digunakan adalah carbon steel dengan macam-macam jenis sesuai analisa spesifikasi dari masing-masing produsen.

b.   Dengan carbon steel sebagai materialnya maka umumnya proses manufaktur camshaft yang digunakan adalah :

-          Shaping : proses bentuk awal bisa dengan proses pembentukan (forging) sampai mendekati ukuran dan bentuk yang diinginkan dan atau dengan proses pembubutan sampai bentuk dan ukuran toleransi finishing.

-          Karena menggunakan material carbon steel maka diperlukan perlakuan panas (heat treatment) untuk meningkatkan kekerasan camshaft sebelum proses finishing.

-          Proses finishing sama untuk semua alternatif, yakni dengan proses gerinda dan atau dengan poles pada bagian bubungan atau cam.

Untuk cost atau biaya dari metode alternatif ini diharapkan bisa lebih rendah daripada metode pada umumnya mengingat proses yang diperlukan lebih singkat dan lebih sederhana. Nilai pasti perbandingan belum bisa diprediksi karena diperlukan perhitungan lebih lanjut yang mencakup banyak aspek, misalnya per berapa jumlah produk yang dibandingkan. Karena pasti berbeda cost atau biaya yang dibutuhkan untuk membuat 10 produk dibandingkan 1000 produk untuk masing-masing metode, maka perbandingan harga produk nantinya juga akan berbeda.

   

Gambar I.1 Mekanisme Katup

Sistem kerja mekanisme katup dimulai saat poros engkol berputar, maka akan mengakibatkan berputarnya camshaft yang dihubungkan melalui timing chain dan roda gigi/sprocket. Camshaft akan menggerakan rocker arm dan rocker arm akan menekan batang katup sehingga terjadi pergerakan katup.

Camshaft yang disebut juga poros bubungan atau poros nok berfungsi untuk mengatur membuka dan menutupnya katup hisap maupun katup buang (valve poppet) pada kepala silinder. Bentuk camshaft berupa batangan silinder dengan panjang tertentu yang memiliki bentuk khusus dan terdapat beberapa tonjolan landai seperti telur pada badannya yang disebut cam atau biasa juga disebut lobe atau bubungan. Bagian yang bernama cam/lobe inilah yang akan bertugas menggerakkan katup mesin sehingga mampu membuka lubang masuk dan keluar ruang bakar mesin dan waktu buka-tutup inilah yang dapat mempengaruhi tenaga pada sebuah mesin.

Gambar I.2 Camshaft

Dalam proses kerjanya, camshaft berputar seiring dengan putaran mesin. Camshaft berputar lebih lambat dari poros engkol karena jumlah gigi sprocket poros bubungan dua kali lebih banyak dari pada jumlah gigi sprocket poros engkol. Cam atau lobe merupakan bagian dari camshaft yang akan membuka dan menutup katup. Cam sendiri berbentuk seperti telur dimana pada saat katup menyentuh bagian yang paling lonjong, maka katup akan terbuka. Dan apabila katup bertemu dengan bagian yang paling datar maka katup akan terbuka.

Berdasarkan hal diatas, maka untuk menentukan material camshaft harus mempertimbangkan hal-hal sebagi berikut :

• Tahan panas
Camshaft merupakan bagian dari suatu engine dimana terjadi pembakaran dan menimbulkan panas. Oleh sebab itu material yang dipilih merupakan material yang tahan terhadap panas.

• Tahan putaran tinggi (kekuatan lelah tinggi)
Material camshaft haruslah yang tahan putaran tinggi karena dalam melakukan tugasnya, camshaft berputar dengan kecepatan tinggi secara terus menerus.

• 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.

• Kekakuan (Stiffness) tinggi, agar tahan terhadap defleksi

• Ductile (Ulet)

Material camshaft harus cukup ulet agar tidak mudah terdeformasi plastis.

• Process ability yang baik (mampu dibentuk dengan proses manufaktur)

• Densitas rendah (ringan), agar komponen camshaft tidak terlalu berat.

• Harga murah (berkaitan dengan biaya produksi)

II. Pemilihan Bahan

1.  Menentukan Bobot Sifat Material / Bahan

NO	Sifat Bahan	1-2	1-3	1-4	1-5	1-6	1-7	2-3	2-4	2-5	2-6
1	Tahan panas & gesekan	1	1	1	0	1	1
2	Tahan putaran tinggi	0						1	1	0	1
3	Kekakuan		0					0
4	Keuletan			0					0
5	Mampu proses				1					1
6	Ringan					0					0
7	Harga murah						0

NO	Sifat Bahan	2-7	3-4	3-5	3-6	3-7	4-5	4-6	4-7	5-6	5-7
1	Tahan panas & gesekan
2	Tahan putaran tinggi	1
3	Kekakuan		1	1	0	1
4	Keuletan		0				0	1	0
5	Mampu proses			0			1			0	1
6	Ringan				1			0		1
7	Harga murah	0				0			1		0

NO	Sifat Bahan	6-7	Positive decision	Weighting factor
1	Tahan panas & gesekan		5	0.238
2	Tahan putaran tinggi		4	0.19
3	Kekakuan		3	0.143
4	Keuletan		1	0.048
5	Mampu proses		4	0.19
6	Ringan	0	2	0.095
7	Harga murah	1	2	0.095
Total			21	0.999

Alasan penentuan bobot :

(1-2)---(1-0) Sifat tahan panas dan gesekan lebih diutamakan dari sifat tahan putaran tinggi (tahan lelah) karena ketika material tidak tahan panas dan gesekan maka dampaknya akan berakibat kerusakan yang lebih cepat pada camshaft daripada akibat putaran tinggi secara terus menerus.

(1-3);(1-4)---(1-0);(1-0) Sifat tahan panas dan gesekan juga lebih diutamakan daripada kekekuan dan keuletan karena sekaku dan seulet apapun material camshaft bila tidak tahan panas dan gesekan akan percuma.

(1-5)---(0-1) Material yang lebih mampu proses lebih diutamakan karena sebaik apapun sifat tahan panas dan gesekan material bila mampu prosesnya tidak baik maka dampaknya akan sulit mencapai bentuk dan kualitas permukaan yang dikehendaki, dan juga cost yang dibutuhkan akan lebih tinggi.

(1-6)---(1-0) Efek bobot camshaft terhadap bobot keseluruhan sistem tidak terlalu besar, maka dari itu sifat tahan panas dan gesekan lebih diutamakan dari bobot material yang ringan.

(1-7)---(1-0) Sifat tahan panas dan gesekan material lebih diutamakan daripada harga material karena apabila suatu material murah namun ketahanan panas dan gesekannya tidak baik maka tidak akan memenuhi fungsi dari camshaft.

(2-3);(2-4)---(1-0);(1-0) Ketahanan lelah material lebih diutamakan dari kekakuan karena sekaku dan seulet apapun material bila ketahanan lelah terhadap putaran tingginya tidak baik maka masa pakainya tidak akan lama.

(2-5)---(0-1) Material yang mampu prosesnya lebih baik lebih diutamakan karena pengaruhnya pada kelancaran dan efektivitas proses manufaktur dari camshaft, serta kualitas bentuk dan permukaan yang dukehendaki.

(2-6)---(1-0) Efek bobot camshaft terhadap bobot keseluruhan sistem tidak terlalu besar, maka dari itu sifat ketahanan lelah terhadap putaran tinggi lebih diutamakan dari bobot material yang ringan.

(2-7)---(1-0) Sifat ketahanan lelah material terhadap putaran tinggi lebih diutamakan daripada harga material karena apabila suatu material murah namun ketahanan lelahnya tidak baik maka tidak akan memenuhi fungsi dari camshaft dan masa pakainya tidak akan lama.

(3-4)---(1-0) Material yang memiliki kekakuan dan kekerasan tinggi lebih diutamakan daripada yang ulet karena dengan kekakuan dan kekerasan tinggi maka kemungkinan terjadinya defleksi atau kerusakan akibat gesekan menjadi lebih kecil.

(3-5)---(1-0) Kekakuan dan kekerasan material lebih diutamakan dari sifat mampu proses karena masih bisa dicapai dengan proses tertentu meskipun dengan cost proses yang sedikit lebih besar.

(3-6)---(0-1) Akan lebih baik jika bisa didapatkan material yang memiliki kekakuan dan kekerasan yang cukup tinggi namun tetap dengan bobot yang ringan, karena meskipun efek bobot camshaft terhadap bobot sistem keseluruhan tidak terlalu besar namun juga tetap harus diperhatikan.

(3-7)---(1-0) Kekakuan dan kekerasan material lebih diutamakan daripada harga material karena apabila suatu material murah namun kekakuan dan kekerasannya tidak baik maka tidak akan memenuhi fungsi dari camshaft dengan baik.

(4-5)---(0-1) Material yang mampu prosesnya lebih baik lebih diutamakan karena pengaruhnya pada kelancaran dan efektivitas proses manufaktur dari camshaft, serta kualitas bentuk dan permukaan yang dukehendaki. Material yang sangat ulet akan lebih sulit untuk diproses.

(4-6)---(1-0) Keuletan material lebih diutamakan daripada bobot material yang ringan karena bobot camshaft pengaruhnya tidak terlalu besar terhadap bobot sistem keseluruhan dan keuletan material sendiri berfungsi menjaga camshaft terhadap kemungkinan deformasi plastis.

(4-7)---(0-1) Harga material yang murah lebih diutamakan daripada keuletan material karena keuletan pada camshaft tetap diperlukan namun tidak perlu terlalu tinggi sehingga memungkinkan dicari material yang cukup ulet namun tetap murah.

(5-6)---(0-1) Masih memungkinkan untuk mencari material yang lebih ringan namun tetap bisa diproses, maka bobot material bisa lebih diutamakan dari sifat mampu proses material.

(5-7)---(1-0) Harga murah material tetap harus memperhatikan sifat mampu prosesnya karena akan percuma jika didapat harga murah dari material namun cost / biaya prosesnya justru menjadi lebih tinggi.

(6-7)---(0-1) Masih memungkinkan untuk mencari alternatif material dengan harga murah namun tetap memiliki bobot yang cukup ringan, maka harga material bisa lebih diutamakan daripada bobot material yang ringan.

2. Menentukan Kandidat Bahan

Ada 3 kandidat bahan yang digunakan sebagai alternatif untuk bahan pembuatan camshaft, yakni sebagai berikut :

-       Cast Iron (Malleable)

Cast iron dipilih sebagai salah satu alternatif karena memiliki kekerasan yang tinggi dan tahan untuk bekerja pada temperatur tinggi, dimana sifat ini diperlukan pada camshaft terutama pada bagian bubungan (cam) yang mengalami gesekan secara terus-menerus.

-       Steels (Carbon steel)

Carbon steel dipilih sebagai salah satu alternatif karena memliki sifat-sifat material yang dibutuhkan pada camshaft seperti kekerasan (meskipun tidak setinggi cast iron), keuletan dan ketahanan lelah yang cukup baik.

-       Alumunium alloy (die cast)

Sementara alumunium die cast dipilih sebagai salah satu alternatif karena memiliki bobot yang ringan dimana ini diperlukan supaya konstruksi menjadi lebih ringan dan efisiensi bahan bakar menjadi lebih baik.

Berikut analisa kandidat bahan dengan metode Material Performance Index :

NO	Bahan	Max. service temp. (ºC)	Yield strength (MPa)	Hardness (HV)	Modulus Elasticity (GPa)
1	Cast Irons (Malleable)	330-420	250	212	170
2	Steels (Carbon  steel AISI 1020)	180-320	350	120	207
3	Alumunium alloy (die cast)	74-320	124	85	70

NO	Bahan	Machinability index (%)	Density (gr/cm3)	Cost ($US/kg)
1	Cast Irons (Malleable)	120	7.25	1.9
2	Steels (Carbon steel AISI 1020)	150	7.85	1.6
3	Alumunium alloy (die cast)	110	2.7	7.6

3. Memilih Bahan

NO	Bahan	Tahan panas dan gesekan (0.238)	Tahan putaran tinggi (0.19)	Kekakuan (0.143)	Keuletan (0.048)
1	Cast Irons (Malleable)	100	71.43	100	82.13
2	Steels (Carbon steel AISI 1020)	66.67	100	56.6	100
3	Alumunium alloy (die cast)	52.53	35.43	40.1	33.82

NO	Bahan	Mampu proses (0.19)	Ringan (0.095)	Harga murah (0.095)	Material performance index
1	Cast Irons (Malleable)	91.67	37.24	84.21	84.57
2	Steels (Carbon steel AISI 1020)	73.33	34.39	100	74.47
3	Alumunium alloy (die cast)	100	100	21.05	57.09

            Berdasarkan uraian dan perhitungan di atas, maka bahan / material yang dipilih untuk pembuatan camshaft adalah Cast Irons (Mallaeble).

III. Pemilihan Proses

            Setelah melakukan proses pemilihan material, langkah selanjutnya adalah proses pemilihan proses manufaktur. Proses ini perlu dilakukan untuk memilih proses manufaktur yang sesuai untuk camshaft berdasrkan material yang telah dipilih dan berdasarkan pertimbangan-pertimbangan kebutuhan camshaft yang dinginkan.

            Karena material yang dipilih cast iron, maka proses pembuatan camshaft ini adalah shaping (proses bentuk awal dengan pengecoran) dan finishing (penyelesaian akhir). Proses shaping adalah proses pembentukan awal suatu produk dari suatu material. Sedangkan untuk proses finshing sudah pasti menggunakan proses bubut untuk pembubutan diameter poros yang ditumpu bearing, proses gerinda untuk penggerindaan dan pembentukan cam hingga profil akhir dan proses poles untuk pemolesan permukaan cam hingga kehalusan tercapai.

Untuk menentukan metode yang digunakan bergantung dari beberapa faktor antara lain: jenis material yang akan dibentuk, bentuk produk, toleransi, massa, kakasaran, kekakuan. Untuk proses shapping adalah menggunakan proses pengecoran. Proses pengecoran yang mungkin digunakan untuk cam ini adalah sand casting, die casting, dan investment casting.

1.Proses Sand Casting

Gambar III.1 Proses 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 :

- Selalu memerlukan pemesinan

- Hasil permukaaan kasar

- Sulit untuk mendapatkan toleransi yang kecil

- Kemungkinan cacat pada beberapa material

2.      Proses Die Casting

Gambar III.2 Proses die casting

Keuntungan :

- Hasil permukannya halus

- Akurasi dimensi yang bagus

- Proses pembuatan cepat

Keterbatasan :

- Biaya cetakan mahal

- Terbatas pada logam non ferrous (untuk logam fero ditambah cold chamber)

- Pengerjaan terbatas pada part yang kecil

3.      Proses Investment Casting

Gambar III.3 Proses 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

Spesifikasi camshaft yang dinginkan yang berhubungan dengan proses manufaktur umumnya adalah :

- Kekasaran kecil

- Toleransi kecil

- Ringan

Berdasarkan pertimbangan keuntungan dan keterbatasan dari beberapa proses casting dan juga berdasarkan spesifikasi camshaft yang dinginkan, maka proses yang dipilh untuk metal shaping pada camshaft adalah : Die Casting (cold chamber), prosesnya cepat dan menghasilkan permukaan yang sudah halus serta ketelitian yang tinggi sehingga nantinya proses finishing juga bisa lebih cepat. Dan untuk mass production proses ini akan lebih efektif dan efisien.

IV. Kesimpulan

            Dari uraian pemilihan bahan dan proses yang telah dijabarkan maka didapat alternatif pembuatan canshaft dengan menggunakan bahan / material cast iron dan proses shaping dengan die casting (cold chamber) serta finishing seperti pada umumnya, yakni bubut, gerinda dan atau poles.

            Perbedaan alternatif ini dari pembuatan camshaft pada umumnya adalah dari segi material dan proses manufakturnya, yakni :

a.    Pada umumnya material camshaft yang digunakan adalah carbon steel dengan macam-macam jenis sesuai analisa spesifikasi dari masing-masing produsen.

b.   Dengan carbon steel sebagai materialnya maka umumnya proses manufaktur camshaft yang digunakan adalah :

-          Shaping : proses bentuk awal bisa dengan proses pembentukan (forging) sampai mendekati ukuran dan bentuk yang diinginkan dan atau dengan proses pembubutan sampai bentuk dan ukuran toleransi finishing.

-          Karena menggunakan material carbon steel maka diperlukan perlakuan panas (heat treatment) untuk meningkatkan kekerasan camshaft sebelum proses finishing.

-          Proses finishing sama untuk semua alternatif, yakni dengan proses gerinda dan atau dengan poles pada bagian bubungan atau cam.

Untuk cost atau biaya dari metode alternatif ini diharapkan bisa lebih rendah daripada metode pada umumnya mengingat proses yang diperlukan lebih singkat dan lebih sederhana. Nilai pasti perbandingan belum bisa diprediksi karena diperlukan perhitungan lebih lanjut yang mencakup banyak aspek, misalnya per berapa jumlah produk yang dibandingkan. Karena pasti berbeda cost atau biaya yang dibutuhkan untuk membuat 10 produk dibandingkan 1000 produk untuk masing-masing metode, maka perbandingan harga produk nantinya juga akan berbeda.