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.
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.
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.
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
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.
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.
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.
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
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.
![www.up2det.com [imagetag]](https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg6YCxsY6obkZfCEG-s2SLCxWEzKgCvZjsJYxHDJFEPUZJENrnVMFwJFAWI3KLl4Bx1uczQRbHATDS2ngpwgP0tZFu9imSQk9Pj8m0kVpF5oG3UU0V_4zwHr7fOhfUIdQfLFTU_B4PH1Xk/s200/minum-berdiri.jpg)
