BAB I
PENDAHULUAN
LATAR BELAKANG
Cylinder blocks atau yang juga dikenal dengan engine blocks adalah struktur utama dari mesin yang menjadi tempat untuk silinder mesin, bagian untuk pendingin, pembuangan, menyalurkan gas dalam mesin, dan sebagai host bagi crankcase dan cam shafts. Engine block adalah 'rumah' utama bagi ratusan komponen dari mesin modern. Bagian mesin ini juga adalah yang terbesar yaitu sekitar 20% sampai 25% dari total berat mesin. Kombusi internal pertama yang berhasil dilakukan dan bisa digunakan pada automobile dibuat oleh Siegfrid Marcus sekitar tahun 1864. Saat itu menggunakan silinder tunggal, mesin two strokes berbahan bakar bensin.
Dewasa ini, mesin telah sampai pada era perkembangan yang maksimum dan masih akan terus berkembang. Perkembangan ini telah mengakibatkan peningkatan power, daya tahan, dan efisiensi mesin. Material yang kini digunakan untuk membuat engine block memberikan kekuatan yang lebih tinggi dan massa lebih ringan yang sangat penting untuk power dari mesin itu sendiri. Selama bertahun-tahun engine block dibuat dengan cast iron alloy, hal ini didasarkan pada kekuatan, factor ekonomis (murah), dan juga ketahanan pakainya. Tetapi, seiring dengan perkembangan mesin yang semakin kompleks dan rumit, engineers menemukan material baru yang bisa mengurangi berat mesin dan sekaligus meningkatkan kekuatan dan ketahanan pakainya. Paduan logam yang banyak digunakan adalah Paduan logam aluminum (aluminum alloy).
TUJUAN
Menambah wawasan dalam mengetahui bahan material dan prosesnya
Salah satu syarat tugas dari pemilihan material dan proses
SISTEMATIKA PENULISAN
BAB I PENDAHULUAN
Latar belakang
Tujuan
Sistematika penulisan
BAB II DASAR TEORI
2.1 Definisi Blok Silinder
2.2 Jenis Konstruksi Berdasarkan Silinder
2.3 Sifat-Sifat yang di Butuhkan Blok silinder
2.4 Material yang Digunakan dalam Pembuatan Engine Block
2.5 Proses Pembuatan Engine Block
2.6 Faktor-Faktor yang Harus Diperhatikan selama Proses Produksi
2.7 Cacat selama Proses Produksi
BAB III PENUTUP
3.1 Kesimpulan
3.2 Saran
DAFTAR PUSATAKA
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Definisi Blok Silinder
Blok ( cylinder block ) merupakan bentuk dasar dari pada suatu mesin. dan pada blok silinder ini terdapat beberapa buah silinder. Blok silinder biasanya terbuat dari Cast Iron, tetapi belakangan ini banyak juga yang terbuat dari paduan alumunium dengan maksud mengurangi berat Mesin itu sendiri, serta Proses Pendinginan yang lebih baik.
Gambar 2.1 silinder blok
Fungsi Utama dari silinder blok :
Sebagai kedudukan silinder dan Kepala Silinder ( Cylinder Head )
Sebagai rumah mekanisme engkol (poros engkol, connecting rod, piston dll)
Tempat terjadinya proses langkah langkah pembakaran
Didalamnya terdapat silinder yang berfungsi sebagai tempat piston naik turun untuk menghasilkan langkah usaha.
2.2 Jenis Konstruksi Berdasarkan Silinder
Berdasarkan Susunan Silinder :
Sebaris
Dengan konfigurasi seperti ini, mesin cukup menggunakan satu poros engkol dan satu garis kepala silinder. Kelebihan dari konfigurasi mesin ini yaitu mudah dipasang dan mudah diservis. Namun kelemahannya adalah mesin jenis ini memiliki tinggi yang cukup tinggi dan tenaga yang dihasilkan tidak sebesar mesin berkonfigurasi V. Mesin sejajar 4 atau segaris 4 adalah sebuah mesin pembakaran dalam dengan empat silinder lurus dalam satu baris.
Gambar 2.2 Jenis Konstruksi Silinder sebaris
Bentuk " V "
Jenis Bentuk "V" adalah konfigurasi umum untuk sebuah mesin pembakaran internal. Piston yang susunannya diatur sedemikian rupa sehingga membentuk huruf V membuat mesin ini disebut mesin V.
Silinder disusun ke dalam 2 bentuk, bentuk bersudut 60 atau 90 derajat. Mesin ini menggunakan satu poros engkol. Masing-masing jurnal poros engkol digunakan untuk memasang 2 batang piston. Di karenakan memiliki 2 buah blok mesin, mesin jenis ini memiliki dua kepala silinder. Keuntungan jenis ini, yaitu memiliki Daya yang lebih besar dibandingkan dengan jenis silinder sebaris namun kerugiannya adalah boros Bahan bakar.
Gambar 2.3 Jenis Konstruksi Silinder Bentuk " V "
Boxer ( Tidur )
Tipe Boxer (juga dikenal dengan mesin berlawnaan horisontal), dimana piston-piston yang bersesuaian dihubungkan pada pin engkol yang berbeda dan mencapai TMA secara simultan. Konsep ini berbeda dengan mesin dengan piston berlawanan.
Mesin V 180°, dimana piston yang bersesuaian dihubungkan pada satu pin engkol
Gambar 2.4 Jenis Konstruksi Silinder Tipe Boxer
2.3 Sifat-Sifat yang di Butuhkan Blok silinder
Kaku, pembebanan tekan tidak boleh mengakibatkan perubahan elatisitas pada bentuknya.
Ringan dan kuat
Konstruksi blok dan silinder harus memperoleh pendinginan yang merata
memiliki sifat luncur yang baik, sehingga tahan aus.
Tidak mudah berubah bentuk.
2.4 Material yang Digunakan dalam Pembuatan Engine Block
material yang banyak digunakan adalah cast iron dan aluminum alloy. Cast iron dipilih karena memiliki mechanical properties yang baik, murah, dan ketersediaannya cukup banyak. Aluminum alloys memiliki sebagian besar sifat-sifat cast iron dengan berat yang lebih rendah. Selain itu, aluminum alloy juga memberikan surface finish yang baik dan juga machinability yang lebih tinggi daripada cast iron. Seiring dengan perkembangan teknologi, material baru pun ditemukan yaitu graphite cast iron yang lebih ringan dan kuat dibandingkan dengan grey cast iron.
Grey cast iron Alloys
adalah material pertama dan paling banyak digunakan dalam pembuatan engine blocks. Meskipun aluminum alloy juga memiliki banyak persamaan dan lebih ringan daripada gray cast iron, material ini tetap digunakan dalam pembuatan engine blocks pada mesin diesel karena ketahanan stress internalnya lebih tinggi. Grey cast iron mengandung 2.5% – 4 % karbon, 1-3% silicon, 0,2 – 1% mangan, 0,02 – 0,25% sulfur, dan 0,02-1% fosfor. Material ini memiliki penyerapan getar yang sangat baik, bagitu pula dengan ketahanan pakai dan ketahanan termalnya, serta mudah dalam pemrosesan dan harganya yang cukup murah karena ketersediaan yang melimpah.
Aluminum Alloys
Aluminum alloy sangat popular digunakan karena massanya yang ringan, hal ini membuat massa mesin juga berkurang secara signifikan. Tetapi, kelemahan utamanya adalah harganya yang lebih mahal dibandingkan grey cast iron. Aluminum alloys memiliki machinability yang lebih baik daripada gray cast iron. Terdapat dua jenis aluminum alloys yang biasa digunakan dalam produksi engine blocks, yaitu 319 dan A356.
Aluminum alloy 319 mengandung 85,8 – 91,5 % aluminum, 5,5 – 6,5 % silicon, 3 – 4% copper, 0,35% nikel, 0.25% titanium, 0,5% mangan, 1% iron, 0,2% magnesium, dan 1% zinc. Campuran logam ini baik untuk proses casting, tahan korosi, dan memiliki konduktivitas termal yang baik. Di bawah proses heat treatment T5, diperoleh kekuatan dan kekakuan yang tinggi untuk engine block.
Alumunium alloy A356 mengandung 91.1 - 93.3 % aluminum, 6.5 - 7.5 % silicon, 0.25 - 0.45 % magnesium, 0.2% copper, 0.2% of titanium, 0.2% iron, and 0.1% zinc. Meskipun memiliki sifat mekanis yang sama dengan 319, jika A356 berada dalam heat treatment T6 akan diperoleh kekuatan yang lebih tinggi daripada 319. Tetapi modulus elastisitasnya (72.4 GPa) lebih rendah dibandingkan dengan 319 (74 GPa).
Compacted Graphite Cast Iron
Compacted graphite cast iron memiliki tensile strength dan modulus elastisitas yang lebih tinggi daripada gray cast iron. Hal ini karena compact graphite yang ditemukan dalam mikrostruktur dari CGI. Material ini memiliki tingkat penyerapan getaran yang sebaik gray cast iron namun machinability-nya rendah.
2.5 Proses Pembuatan Engine Block
Proses pembuatan engine block sama seperti proses pembuatan barang-barang lain yang dibuat melalui sand casting. Pertama dibuat mold dari campuran pasir, silica clay, dan air. Mold tersebut adalah beberapa core yang disatukan melalui pemanasan dan kompresi. Untuk bentuk bagian dalam mold cavity yang rumit, digunakan pattern yang terbuat biasanya dari kayu. Setelah mold siap digunakan, barulah logam bahan baku dielehkan pada pada tungku khusus. Untuk melelehkan alumunium alloy dibutuhkan suhu hingga 948 derajat Celsius. Temperatur yang digunakan berbeda beda untuk material berbeda.
Gambar 2.5 core dan wooden Pattern
Lelehan material tersebut kemudian dialirkan ke dalam mold untuk dibiarkan mengalami proses solidifikasi. Riser mengambil peranan yang sangat penting dalam proses ini sehingga peletakan dan ukurannya harus sangan diperhatikan. Riser yang baik harus memadat paling akhir setelah seluruh bagian molten material memadat.
Gambar 2.6 Core yang Telah Disatukan dan Siap Digunakan
Setelah memadat sempurna, mold dimasukkan ke dalam mesin pemanas yang melelehkan rekatan silica clay sehingga pasir yang menjadi bahan dasar mold terlepas. Pemanasan ini juga meningkatkan kekuatan engine block. Namun, hasil yang diperoleh masih harus diproses kembali untuk menghilangkan sisa riser dan juga menghaluskan permukaan. Proses finishing ini akan menghasilkan engine block yang siap digunakan untuk proses perakitan mesin selanjutnya.
Gambar 2.7 Engine Block Hasil Sand Casting
2.6 Faktor-Faktor yang Harus Diperhatikan selama Proses Produksi
Ada berbagai faktor yang sangat mempengaruhi kualitas akhir dari engine block. Faktor-faktor tersebut yaitu
Pasir yang digunakan harus memiliki kekuatan tinggi untuk mempertahankan bentuk yang kaku.
Semakin tinggi tingkat permeabilitas pasir akan menurunkan porositas mold, permeabilitas yang lebih lendah akan menghasilkan permukaan akhir yang bagus.
Stabilitas Temperatur yang harus dipertahankan untuk menghindari kerusakan selama proses solidifikasi seperti cracking.
Pasir harus memiliki kemampuan kompresi yang baik sehingga tidak terjadi cracking pada proses solidifikasi.
Riser harus ditempatkan pada lokasi yang tepat agar tidak mengalami solidifikasi sebelm bagian lain memadat.
Presisi ukuran dalam engine block harus sesuai standar agak mesin dapat bekerja dengan baik saat digunakan.
Cooling rate harus sesuai standar agar output yang dihasilkan memiliki sifat-sifat yang diinginkan
2.7 Cacat selama Proses Produksi
Setiap cacat pada engine block akan menurunkan kekuatannya. Seiring dengan kerjanya pada temperature tinggi, cacat kecil dapat menjadi sumber kegagalan mesin.
Jika pasir yang digunakan saat casti memiliki permeabilitas yang tinggi, kekuatan dan surface finish dari hasil cetakan dapat menurun.
Jika pasir yang digunakan memiliki stabilitas yang rendah, cetakan dapat mengalami retak.
Jika pasir yang digunakan memiliki kompresi yang rendah, casting tidak akan mampu menyusut dan berakhir dengan cracking.
Jika riser memadat sebelum bagian casting lainnya, kekuatan engine block akan menjadi lebih rendah
Jika molten alloy tidak memenuhi standar, mesin akan mengalami kegagalan saat kondisi mesin sedang bekerja cepat
Jika ukuran cylinder bores, crank, dan came bearings tidak sesuai standar, gesekan mesin saat dijlankan dapat meningkat atau bahkan menurun (kinerja mesin tidak sesuai yang diharapkan)
DAFTAR PUSTAKA
https://www.scribd.com
http://herydarsito.blogspot.com/2012/07/komponen-mesin.html
http://newengineeringpractice.blogspot.com/2011/08/engine-block-manufacturing-process.html
http://oto-kita.blogspot.com/2010/12/blok-silinder.html
http://adityamotor.blogspot.com/2012/10/komponen-mesin-bensin-i.html
http://akukha.blogspot.com/2010/06/silinder-blok-macam-macamnya.html
https://domsavmania.wordpress.com/materi-dan-buku-teknik-mesin/motor-bakar/susunan-silinder/
