DESIGN TRADITIONAL versus DESIGN dengan KOMPUTER
A. 1. DESIGN PRODUK yang BAIK , adalah DESIGN PRODUK yang sesuai dengan ketentuan-ketentuan sebagai berikut : Pemakaian bahan plastik yang seminimal mungkin
Cycle time yang seminimal mungkin , dari pemadatan yang singkat ( lebih pendek )
Penyusutan yang sama pada keseluruhan proses pembentukan ( shrinkage ) Resiko yang seminimal mungkin terhadap tekanan yang diperlukan
Ketebalan produk yang harus dipertahankan setipis mungkin serta mudah /
memungkinkan untuk dibentuk , yang menjamin ketentuan-ket ketentuan-ketentuan entuan di atas . 2. Dan KAPASITAS PRODUK , adalah :
Quantity dari produk yang diperlukan , Waktu pemakaian serta kualitas dari dari produk yang yang diproduksi , serta Waktu pengiriman pengiriman , yang juga menentukan menentukan dalam perencanaan perencanaan dan pengerjaannya pengerjaannya
3. MATERIAL produk ( ( jenis jenis plastik ) : PP – polyprophylene , LDPE – low densitity polyethylene , HDPE – high density polyprophylene , PVC – polyvinyl chloride chloride , dan jenis-jenis jenis-jenis lain .
Volume produk produk - V_p
( mm^3 )
Berat produk - W_p ( gr ) Density ( berat jenis material ) - Bj_m ( gr / mm^3 ) Shrinkage factor material - Sh_m ( % )
4. JUMLAH CAVITY dalam menentukan CETAKAN Untuk dapat menentukan jumlah cavity produk dibuat single atau multiple pada plastic molding , adalah tergantung dari beberapa faktor , sebagai beikut :
Kapasitas pencetakan ( pembuatan produk ) dan waktu pengiriman
Kontrol kualitas yang diperlukan Biaya produksi ( cetakan dan jumlah produksinya )
Pembahanan plastik yang dipergunakan
Bentuk dan ukuran mold yang direncanakan dan dibuat Kapasitas mesin produksi yang dipergunakan
Faktor yang menentukan dalam pemakaian mesin produksi :
Short capacity dari capacity dari mesin produksi - Sw ( gr ) Weight of molding adalah berat produk berikut runner dan gate - Wm
( gr )
Plasticizing Capacity adalah adalah kemampuan injeksi material atau pengeluaran material dari
mesin – Pc ( gr /min. ) Dengan perbandingan jumlah perbandingan jumlah short short pada tiap menitnya - Q_sh qty / min. , maka jumlah cavity dapat dapat pula ditentukan ditentukan .
5. TONASE DARI MESIN PLASTIK ( INJECTION / BLOW ) yang akan DIPERGUNAKAN Mendasarkan kepada Clamping Force Force - Tons
Adalah tonase yang diperlukan diperlukan untuk menjaga agar kondisi mold tetap tertutup rapat selama proses produksi ( injection ataupun blowing ) , dan menahan tekanan material pada total area yang diproyeksikan diproyeksikan pada seluruh seluruh permukaan permukaan cavity dan dan core , pada pada saat injeksi , pemampatan ataupun pembentukan .
Total Area Proyeksi - Ax Ax mm^2 Tekanan yang diijinkan untuk bahan cetakan ( mold ) - Tx
Maka , Clamping Force - CF CF Tons , dapat diperhitungkan :
Kg / mm^2
Semakin tinggi tekanan yang diijinkan untuk bahan cetakan ( Jenis baja yang dipergunakan ) , akan semakin kuat menahan tekanan dari Clamping Force mesin . Beberapa tekanan jenis yang diijinkan dari beberapa contoh jenis baja yang sering dipergunakan :
Cast Steel
Safe Factor no.7 Carbon Steel
Low Carbon Steel
Closed Condition
38.75 Kg / mm^2 5.43 Kg / mm^2 8.44 Kg / mm^2 17.57 Kg / mm^2 4.92 Kg / mm^2
Dengan pertimbangan hingga 10 s/d 20 % faktor untuk tekanan sepenuhnya , maka maksimum tonase mesin yang akan dipergunakan , dapat ditentukan . 6. KARAKTERISTIK BAHAN PLASTIK yang diperlukan :
Jenis bahan - PP , LDPE , HDPE , PVC , ABS ,dan lain-lain Density ( berat jenis ) material plastik - Bj_m ( lb/in^2 ) Melting temperature , suhu pelelehan ( keluar dari screw ) - Mt ( Fahrenheit ) Poison ratio , viskositas melting material berdasarkan tabel rasio - pr ( lb. sec. / in^2 ) Injection Presure pada Cavity , tekanan aman yang diperlukan saat pembentukan produk - P_cv = 10.000 ( psi )
Injection Presure , tekanan aman yang diperlukan pada saat proses injection masuk pada sprue - P_sp = 15.000 ( psi ) Thermal diffusion dari material yang dipergunakan - Th_m ( in^3 / sec. )
7. KARAKTERISTIK BAHAN MOLD yang dipergunakan dan keadaannya :
Temperature Atmosfir
- T atm
( Fahrenheit )
Specific heat , panas jenis dari bahan mold - S_heat ( BTU / m. hrs. Fahrenheit )
Density ( berat jenis ) bahan Mold - Bj_St ( lb / in^3 ) Mold Temperature - Mt ( Fahrenheit )
Thermal konduksi bahan Molding - K ( BTU / ft^2. hrs. Fahrenheit )
Sebagai contoh untuk beberapa jenis bahan mold : Assab 718 , Stavax atau Thysen 2312/2316 mempunyai nilai thermal koduksi yang mencapai : 21 BTU / ft^2. hrs. Fahrenheit .
JIS S 50 C , S 45 C , Assab 760 atau Thysen 1730 mempunyai nilai thermal konduksi yang mencapai : 28 BTU / ft^2. hrs. Fahrenheit .
B. 1. SPRUE , RUNNER DAN GATE : profile , dimensi dan pembagian flow-nya Berdasarkan profilenya , SPRUE memiliki diameter awal yang lebih kecil dan diameter akhir yang menuju RUNNER dibuat lebih besar , atau pada panjangnya mempunya sudut ketirusan yang berkisar antara 0.5 s/d 8 derajat , tergantung dari kondisi awal diameter lobang pemasukan material yang ditentukan berdasar bahan plastik dan design mold-nya . Ketirusan dimaksudkan untuk mempermudah pelepasan produk bersamaan dengan sprue dan runner . Sedangkan profile untuk RUNNER dan GATE , terdapat 3 kategori jenis profile yang sering dipergunakan , yaitu :
Jenis yang Kurang ( POOR ) , berbentuk Half Round , biasanya dibuat pada salah satu sisi saja , pada sisi cavity atau pada sisi core , atau sesuai dengan kondisi cavity produk yang direncanakan .
Jenis yang Lebih Bagus ( BETTER ) , berbentuk Trapesium , biasanya dibuat pada salah satu sisi saja , pada sisi cavity atau pada sisi core , atau sesuai dengan kondisi cavity produk
yang direncanakan . Jenis yang Paling Bagus ( BEST ) , berbentuk Full Round yang biasanya dibuat pada kedua belah belahan sisi core dan sisi cavity masing-masing setengah lingkaran .
Dalam merencanakan , tentunya telah diperhitungkan , profile manakah yang akan dipergunakan , sesuai dengan kondisi dan kemungkinan yang dapat di terapkan . Sebagaimana telah ditentukan , bahwa yang Paling Bagus-lah yang dapat memberikan hasil yang sangat bagus dari design yang telah direncanakan . Tetapi , dapat di-implementasikan atau tidaknya design tersebut pada saat pengerjaannya , adalah hal yang sangat menentukan . Dan dari hasil keakuratan kalkulasi dan konversi re-profile , maka dari ketiga kategory profile tersebut , memberikan pilihan sangat menentuan dengan : AREA ataupun KELILING profile yang telah diketahui . Sebagai contoh , dari suatu design , ketentuan profile runner adalah berbentuk Full Round , dan hasil kalkulasinya diperoleh ukuran diameter runner – Dr = 3 mm . Tetapi , pada kenyataannya pembuatan runner dengan bentuk lingkaran tidak memungkinkan pada konstruksi mold yang sedang direncanakan tersebut . Tentunya harus menentukan pilihan selanjutnya , Runner dengan profile Half Round atau dengan profile Trapesium. Dan dari hasil Dr = 3 mm , maka nilai mutlak untuk Area dan Keliling sudah dapat diketahui , maka konversi re-profile dapat ditentukan kemudian .
Jika Area Dr ( Full Round ) = 1/4 x pi x Dr^2 = 1/4 x 3.14 x 3^2 =7.0686mm^2 maka konversi re-profile ke Half Round , adalah : Area Dr ( Half Round ) = Area Dr ( Full Round ) = 7.0686 mm^2 , maka : Area Dr ( Half Round ) = ( 1/4 x pi x Dr^2 ) : 2 = 7.0686 mm^2 ( 7.0686 x 2 ) : ( 1/4 x pi ) = ( 14.1372 ) : ( 1/4 x 3.14 ) = Dr^2 = 18 mm ,
maka Dr = 18^1/2 = 4.243 mm . Jadi Dr ( Half Round ) , berubah atau tidak sama dengan Dr ( Full Round ) , tetapi sesuai dengan konversi kalkulasi dari Dr ( Full Round ) , yang semula Diameter 3mm , menjadi
Diameter 4.243 mm . Dan jika itu masih tidak memungkinkan dan harus dirubah menjadi profile Trapesiummaka konversinya , adalah :
Area Dr ( Trapesium ) = Area Dr ( Full Round ) = 7.0686mm^2 maka , Area Dr ( Trapesium ) = ( 1.3125 Dr^2 ) : 2 = 7.0686mm^2
dan , ( 7.069 x 2 ) : 1.313 = Dr^2 = 10.771 mm
maka Dr = 10.771^1/2 = 3.282mm
dan tinggi profile dan lebar bawah dari Trapesium adalah masing-masing , 0.75 Dr = 0.75 x 3.282 = 2.461 mm atau dengan menentukan sudut kemiring dinding runner yang dikehendaki : T Alpa : Tan ^-1 [ (( Dr - 0.75 Dr ) : 2 ) : 0.75 Dr ] sehingga : T Alpa = Tan^-1 [ { ( 3.282 - ( 0.75 x 3.282 ) ) : 2 } : (0.75 x 3.282 ) ] Tan ^-1 ( 0.167 ) = 9.461 derajat , adalah sudut kemiringan Trapesium.
Mengapa konversi dan re-profile harus dilakukan ? dan mengapa tidak mengganti profile begitu saja ? Hal ini berhubungan erat dengan prinsip tekanan dan flow pada suatu ruangan , di mana pada area yang sama besar , maka tekanan dankecepatan yang dilaluinya akan sama pula . Jadi , secara prinsip jika hasil kalkulasi sudah menentukan diameter , dan hasil area yang menentukan , maka dengan merubah memperbesar atau memperkecil area tersebut , akan berpengaruh terhadap besar tekanan yang akan diterimanya , serta kecepatan dalam melaluinya .
2. PEMBAGIAN JALUR RUNNER DARI SPRUE SAMPAI KE GATE Beberapa metode layout Sprue , Runner , dan Gate , dengan posisi penempatan cavity pada cetakan multiple cavity , dapat dilihat pada layout berikut ini :
Sedangkan pada single cavity , titik injection point , di mana sprue ditempatkan atau sebagai permulaan material diinjeksikan , ditentukan berdasarkan sumbu moment inertia dari produk , karena pada titik pusat yang tepat , flow material pada saat pembentukan , dapat menyebar rata pada cavity . Dan jika hal tersebut tidak memungkinkan karena kondisi bentuk produk , kalkulasi secara khusus dapat dilakukan dengan mempertimbangkan faktor-faktor yang mendukung flow dan sirkulasi sebagaimana diharapakan . Pada kondisi yang khusus , penggunaan Hot Runner , yang secara prinsip menghasilkan flow dan panas material mengalir yang lebih bagus pada tiap cavity-nya , karena hantaran panas material yang tetap terjaga pada saat pembentukan produk . Untuk penggunaan System Hot Runner , akan diulas pada bagian selanjutnya .
Flow material yang mengalir dalam proses pembentukan produk , pada cetakan multiple cavity berawal dari Sprue , kemudian masuk dan terbagi-bagi dalam beberapa Segmen Runner , Segmen pertama adalah Primary Runner , kemudian Secondary Runner , lalu Tertiary Runner hingga Gate , setelah itu memasuki Cavity pembentukan produk . Berikut ini adalah contoh layout Runner yang kompleks , tetapi typical , lengkap dengan pembagian segmensegmennya .
Contoh kalkulasi untuk design 8 cavity Fliptop Cap , dengan skema Runner seperti tampak pada gambar . Dengan jalur runner yang typical , ukuran yang diharapkan sebenarnya sudah dapat diprediksikan ( berdasar tabel ) , sehingga flow aliran material plastik dan kalkulasi yang akan dilakukan , serta dapat dibagi-bagi dalam beberapa tahapan segmen sebagai berikut : Dari Nozle Injection , material plastik dialirkan ke Sprue dari diameter
kecil kediameter yang lebih besar ( bentuk tirus ) , flow ini membentuk Runner Sprue .
Setelah Runner Sprue , flow material terbagi dalam dua arah segmen Primary Runner yang typical ( arah yang membelah ke samping kiri dan kanan ditambah arah ke masing-masing ke kedua cavity yang dperhitungkan setengahnya atau arah Runner ke-dua
cavity ) . Kemudian segmen Secondary Runner , adalah runner yang mengarah ke kedua cavity , yang diperhitungkan setengah bagian pada arah yang menuju salah satu cavity . Secondary Runner , bentuk dan penampang runnernya lebih kecil dariPrimary Runner .
Setelah itu adalah segmen Tertiary Runner , di mana aliran runner itu kemudian menuju ke satu arah satu cavity . Sebelum aliran masuk ke dalam cavity , masih terdapat satu segmen lagi yang harus dilalui , yaitu Gate . Tertiory Runner , bentuk dan penampang runnernya lebih kecil dari Secondary Runner .
Gate , adalah bagian runner yang menerima tekanan yang paling besar setelah proses flow runner yang melalui segmen-segmen runner . Setelah melalui Gate , flow material masuk ke dalam cavity untuk pembentukan produk .
3. LANGKAH AWAL KALKULASI Apabila design dengan computer sudah dilakukan secara 3D , maka dengan mudah akan didapatkan hasil volume tiap-tiap segmen flow runner tersebut , tetapi jika tidak , anda dapat melakukan kalkulasi secara manual . Dalam contoh design Fliptop Cap tersebut di atas , hasil data volume yang dapat diperoleh dari komputer , adalah sebagai berikut :
Volume Sprue Runner , V_Sp ( 1 segmen )
=
1.124.65 mm^3
Volume Primary Runner , V_Pr ( 1 segmen ) = 8.660.32 mm^3 Volume Secondary Runner , V_Sr ( 4 segmen ) = 2.388.93 x 4 = 9.555.72 mm^3
Volume Tertiary Runner , V_Tr ( 8 segmen )
=
Volume Gate , V_Gt ( 8 segmen ) Volume Produk , V_Prod. ( 8 cavity )
= 57.33 x 8 = 458.64 mm^3 = 7.871.19 x 8 = 62.969.52 mm^3
368.48 x 8 = 2.947.84 mm^3
—————————————– Volume material plastik total ( V_plast ) = 85.716.69 mm^3 Dengan material plastik jenis PP , shrinkage ( Sh_m ) 2 % , dan berat jenis ( Bj_m ) 0.96 gr/dm^3 , maka berat material yang diperlukan untuk satu kali short ( Wm ) , adalah :
Dan berat per short-nya adalah , Wm = ( 85.716.69 x 0.96 ) : 1.000 = 82.29 gr
Berdasarkan Short weight ( Sw ) , maka Spesifikasi Mesin Injection yang akan dipergunakan dapat diketahui dengan :
Sehingga , Sw = 82.29 : 0.8 = 102.86 gr , Dari hasil perhitungan , Sw = 102.86 gr – adalah sesuai dengan Spesifikasi Mesin Injection dengan kapasitas antara 80 s/d 100 Ton .
Jika ditentukan dengan menggunakan Mesin Plastic Injection 100 Tons , berdasarkan spesifikasinya , Plasticizing Capacity ( Pc ) mesin tersebut berkisar antara 40 s/d 70 Kg/hrs . Jika diambil rata-rata , maka dapat ditemukan faktor sebesar 55 Kg/hrs , atau 15.28 gr/second . Sehingga Volumetric Flow -nya ( Vf )untuk material PP , adalah :
maka , Vf = ( 15.28 gr /second : 0.96 gr/dm^3 ) x 1.000 = 15.914.58 mm^3 / second . Konversi ke in. = 0.9712 in^3 /second . Perhatikan cross section di bawah ini dengan dimensi pada segmen-segmen runner dan main dimensi produk , perhatikan pula bahwa dimensi Primary runner , Dr = ( 7 mm ) ,Secondary runner ( 6 mm ) , dan Tertiory runner ( 5 mm = 3.75 / 0.75 ) , dari Primary
Runner , ke segmen-segmen di design mengecil , hingga lobang Gate dengan diameter akhir Dr ( 1.36 mm )
Filling time yang diperlukan untuk total volume plastik dalam pembentukannya , dapat diperhitungkan berdasar Platicising Capasity dengan spesifikasi material plastik dan mesin yang dipergunakan , atau mendasarkan pada perkiraan yang dapat direvisi kemudian pada saat re-kalkulasi .
Volume Total Plasticizing dengan bahan PP adalah V_plast. : 85.716.69 mm^3 = 5.2308 in.^3 , dan Volumetric Flow berdasar spesifikasi mesin , Vf = 0.9712 in^3 / second . Meghasilkan kalkulasi waktu pengisian material secara garis besar dari faktor kondisi mesin , dan tidak memperhatikan faktorfaktor dalam proses yang akan berlangsung . Hasil kalkulasi ini lebih akurat dari prediksi yang diasumsikan , sebelum aktual kalkulasi dilakukan , setelah flow material mengalami tekanan serta adanya viskositas dalam proses aliran dan pembentukan . Maka Filling time ( Ft ) yang diperlukan dalam pembentukan 8 cavity Fliptop Cap tersebut , adalah :
sehingga , Ft = 5.2308 mm3 : 0.9712 mm3/sec. = 5.39 seconds , hasil ini dipergunakan sebagai nilai pre-kalkulasi ( dari sekedar asumsi ) , yang dapat menentukan hasil yang diharapkan berdasarkan aliran pada segmen-segmenya . Perhatikan ukuran , bentuk serta jarak-jarak sumbu gambar berikut di bawah ini , di mana titik pusat antar produk direncanakan demikian , sehingga pada pembuatannya , pengadaan material dan pengerjaannya , sudah mempertimbangkan kondisi-kondisi lubang-lubang Cavity , baut serta rencana penempatan lobang cooling mold ( pendinginan ) pada bagian selanjutnya . Dan langkah selanjutnya untuk proses kalkulasi , adalah flow material yang terjadi pada segmen-segmen pembentukannya .
3.a. Kalkulasi pada segmen Sprue Runner
Volume material pada Sprue adalah , ( V_Sp ) = 1124.65 mm^3 , konversi ke in. = 0.0686 in^3 Injection pressure , P_Inj. = 15.000 ( psi )
Injection pressure pada Cavity , P_Cav. = 10.000 ( psi ) Volumetric Flow yang akan melalui Sprue , Vf_Sp = Vf = 0.9712 in^3 / second Filling time pada Sprue , Ft_Sp :
Maka , Ft _Sp = ( 0.0686 ) : ( 0.9712 ) = 0.07 second .
Shear rate pada Sprue (Sr_Sp) , dari radius diameter awal Sprue , ( r_Sp ) = 2.455 mm = 0.0967 in ( bisa rata-rata dari bentuk tirus ) , dan panjang Spruedapat ditentukan berdasar tebal plat mold , L_Sp = 40 mm = 1.5748 in. ) , bisa pula ditentukan berdasar tabel dan jenis material plastik yang dipergunakan . Dan formulasi Shear rate pada sprue , adalah :
Maka , Sr_Sp = ( 4 x 0.689 in^3 / second ) : ( pi x 0.0967^3 in ) = 1.369.46 sec^-1
. Poison ratio ( pr ) berdasar tabel melting point material PP pada suhu 280 derajat Celcius dengan Sr_sp = 1.368.46 sec^-1 , adalah ( pr ) = 0.012420 lb. sec./in.^2 ( Lihat Chart Melting point , Viscosity dan Shear Rate ) ( Poison Ratio Table ) , dan
cara perhitungannya untuk mendapatkan keakuratan hasilnya ) . Kemudian Shear Stress pada Sprue , adalah Ss_Sp :
maka , Ss_Sp = ( 0.012420 lb. sec./in.^2 ) x ( 1.369.46 sec^-1 ) = 17.01 psi .
Dan Pressure Drop pada Sprue , adalah Pd_Sp :
Maka , Pd_Sp = [ ( 17.01 psi ) x ( 1 x 1.5748 in. ) ] : ( 0.0967 in ) = 227.13 psi . CHART MELTING POINT , VISCOSITY DAN SHEAR RATE
Chart Melting Point , Viscositas dan Shear Rate tersebut di atas , berfungsi untuk menentukan viskositas ( poison ration ) , di mana nilai poison ratio ditentukan oleh hasil kalkulasi dari Shear rate , dengan berdasar suhu melting point material yang terbagi dalam 3 kurva untuk masing-masing kondisi melting point , karena tingkatan pada tiap kolom memiliki perbandingan yang sangat tinggi , tidak memungkinkan menentukan hasil perbandingan dengan hanya melihat pada Chart saja , tetapi harus memperhitungkan dan membagi tahapan
pada tiap kolom dan lajurnya serta membagi-bagi dalam range , tiap-tiap tingkatanya seperti pada tabel dibawah ini . Dengan demikian ,secara presisi , hingga 6 – 8 angka desimal , dapat tercapai , dan hasil perhitunganya lebih presisi . TABEL KALKULASI SHEAR RATE DAN POISON RATIO
3.b. Kalkulasi pada segmen Primary Runner
Volume material pada Primary runner , ( V_Pr ) = 8.660.32 mm^3 , konversi ke in. = 0.5285 in^3 , dan dimensi Dr ( Trapesium ) = 7 mm , panjang runnerprimary ( L_Pr ) = 2 x ( 47 + 87.66 ) = 269.32 mm , maka per arah adalah , 269.32 : 2 = 134.66 mm = 5.3016 in. . Perhatikan bahwa , karena typical design pada dua arah , maka kalkulasi di lakukan pada satu bagian atau satu arah saja ( dengan dibagi 2 ) .
Volume material total dikurangi Volume material pada Sprue , kemudian dibagi dua ( typical design ) dan dibagi waktu pengisian , adalah volumetric Flow yang akan melalui Primary runner .
( 5.2825 - 0.0686 ) : ( 2 x 5.39 ) = 0.48 in.^3 / second Area Dr ( Trapesium ) = ( 1.3125 Dr^2 ) : 2 = ( 1.3125 x 7^2 ) : 2 = 32.156mm^2 , konversi ke Dr ( Full roud ) , Area Dr ( Full round ) = 1/4 x pi x Dr^2 = 32.156 mm^2 , maka Dr^2 = 32.156 : ( 1/4 x pi ) = 40.942 , Dr ( Full round ) = 40.942 ^ 1/2 = 6.398 mm , dan radius Primary runner , r_Pr = 6.398 : 2 = 3.199 mm = 0.126 in.
Injection pressure pada Primary runner ( P_Pr ) , adalah tekanan aliran material setelah keluar dari Sprue menuju Primary Runner , tekanan ini berkurang karena terjadinya presure drop setelah melewati lubang Sprue ( Pd_sp )
P_Pr = P_Inj. – Pd_Sp psi P_Pr = 10.000 psi - 227.13 psi = 9.722.87 psi Filling time pada Primary runner , adalah ( Ft_pr ) :
maka , Ft _Pr = 0.5285 : ( 2 x 0.48 ) = 0.55 second , perhatikan bahwa pada setiap segmen , Filling time dapat terkalkulasi , dan mempunyai nilai yang lebih besar karena viskositas yang dialami oleh aliran material .
Shear rate pada Primary runner : ( Sr_Pr )
Sr_Pr = ( 4 x 0.48 in^3 / second ) : ( pi x 0.126^3 in. ) = 305.33 sec^-1 .
Poison ratio : ( pr ) berdasar tabel melting point material PP pada suhu 280 derajat Celcius dengan Sr_pr = 305.33 sec^-1 , adalah ( pr ) = 0.014148 lb. sec./in.^2 ( Lihat Chart Melting point , Viscosity dan Shear Rate ) dan hasil kalkulasinya ( Poison Ratio Table )
Kemudian Shear Stress pada Primary runner , Ss_Pr :
Ss_Pr = ( 0.014148 lb. sec./in.^2 ) x ( 305.33 sec^-1 ) = 4.32 psi .
Dan Pressure Drop pada Primary runner , Pd_Pr :
Pd_Pr = [ ( 4.32 psi ) x ( 2 x 5.3016 in. ) ] : ( 0.126 in ) = 363.65 psi .
3.c. Kalkulasi pada segmen Secondary Runner
Volume material pada Secondary runner , ( V_Sr ) = 9.555.72 mm^3 , konversi ke in. = 0.5831 in^3 , dan dimensi Dr ( Trapesium ) = 6 mm , panjang runner secondary ( L_Sr ) = ( 4 x 101.12 ) = 404.47 mm , terbagi pada 4 jalur cavity , maka , 404.47 : 4 = 101.12 mm = 3.9811 in. .
Volume material total dikurangi Volume material pada Sprue dan Primary runner , kemudian dibagi 8 ( typical design ke arah 8 cavity ) kemudian dibagi waktu pengisian , adalah Volumetric Flow yang akan melalui Secondary runner .
( 5.2308 - 0.0686 - 0.5285 ) : ( 4 x 5.39 ) = 0.22 in.^3 / second
Area Dr ( Trapesium ) = ( 1.3125 Dr^2 ) : 2 = ( 1.3125 x 6^2 ) : 2 = 23.625mm^2 , konversi ke Dr ( Full roud ) , Area Dr ( Full round ) = 1/4 x pi x Dr^2 = 23.625 mm^2 , maka Dr^2 = 23.625 : ( 1/4 x pi ) = 30.08 , Dr ( Full round ) = 30.08 ^ 1/2 = 5.485 mm , dan radius Secondary runner , r_Sr = 5.485 : 2 = 2.742 mm = 0.108 in.
Injection pressure pada Secondary runner ( P_Sr ) , adalah tekanan aliran material setelah keluar dari Primary runner menuju Secondary Runner , tekanan ini berkurang karena terjadinya pressure drop setelah melewati jalur Primary Runner ( Pd_Pr )
P_Sr = P_Pr. psi – Pd_Pr psi P_Sr = 9.722.87 psi - 363.65 psi = 9.359.22 psi Filling time pada Secondary runner , adalah ( Ft_Sr ) :
Ft _Sr = 0.5831 : ( 4 x 0.22 ) = 0.68 Shear rate pada Secondary runner , ( Sr_Sr ) :
second .
Sr_Sr = ( 4 x 0.22 in^3 / second ) : ( pi x 0.108^3 in. ) = 217.61 sec^-1 . Poison ratio : ( pr ) berdasar tabel melting point material PP pada suhu 280 derajat Celcius dengan Sr_pr = 217 217.61 sec^-1 , adalah ( pr ) = 0.014341 lb. sec./in.^2 ( Lihat Chart Melting point , Viscosity dan Shear Rate )dan perhitungan dari table ( Poison Ratio Table )
Kemudian Shear Stress pada Secondary runner , adalah Ss_Sr :
Ss_Sr = ( 0.014341 lb. sec./in.^2 ) x ( 217.61 sec^-1 ) = 3.12 psi .
Dan Pressure Drop pada Secondary runner , Pd_Sr :
Pd_Sr = [( 3.12 psi ) x ( 4 x 3.9811 in. )] : ( 0.1o8 in ) = 460.30 psi .
3.d. Kalkulasi pada segmen Tertiary Runner
Volume material pada Tertiary runner , ( V_Tr ) = 2.947.84 mm^3 , konversi ke in. = 0.1799 in^3 , dan dimensi Dr ( Trapesium ) = 5 mm , panjang runner Tertiary ( L_Sr ) = ( 8 x 22.46 ) = 179.68 mm , terbagi pada 8 jalur cavity , maka , 179.68 : 8 = 22.46 mm = 0.8842 in. .
Volume material total dikurangi Volume material pada Sprue , Primary runner dan Secondary runner , kemudian dibagi 8 ( typical design ke arah 8 cavity ) kemudian dibagi waktu pengisian , adalah Volumetric Flow yang akan melaluiTertiary runner .
Vf_Tr = ( 5.2308 - 0.0686 - 0.5285 – 0.5831 ) : ( 8 x 5.39 ) = 0.09 in.^3 / second Area Dr ( Trapesium ) = ( 1.3125 Dr^2 ) : 2 = ( 1.3125 x 5^2 ) : 2 = 16.406mm^2 , konversi ke Dr ( Full roud ) , Area Dr ( Full round ) = 1/4 x pi x Dr^2 = 16.406 mm^2 , maka Dr^2 = 16.406 : ( 1/4 x pi ) = 20.889 , Dr ( Full round ) = 20.889^ 1/2 = 4.57 mm , dan radius Tertiary runner , r_Tr = 4.57 :
2 = 2.29 mm = 0.09 in. Injection pressure pada Tertiary runner ( P_Tr ) , adalah tekanan aliran material setelah keluar dari Secondary runner menuju Tertiary Runner ,tekanan ini berkurang karena terjadinya pressure drop setelah melewati jalurSecondary Runner ( Pd_Sr ) P_Tr = P_Sr. psi – Pd_Sr psi P_Tr = 9359.22 psi - 460.30 psi = 8898.92 psi
Filling time pada Tertiary runner , ( Ft_Tr ) :
Ft _Tr = 0.1799 : ( 8 x 0.09 ) = 0.24 second . Shear rate pada Tertiary runner , ( Sr_Tr ) :
Sr_Tr = ( 4 x 0.09 in^3 / second ) : ( pi x 0.09^3 in. ) = 164.35 sec^-1 . Poison ratio : ( pr ) berdasar tabel melting point material PP pada suhu 280 derajat Celcius dengan Sr_pr = 164.35 sec^-1 , adalah ( pr ) = 0.014458 lb. sec./in.^2 ( Lihat Chart Melting point , Viscosity dan Shear Rate ) dan kalkulasi dari tabel
( Poison Ratio Table ) Kemudian Shear Stress pada Tertiary runner , Ss_Tr :
Ss_Tr = ( 0.014458 lb. sec./in.^2 ) x ( 164.35 sec^-1 ) = 2.38 psi . Dan Pressure Drop pada Tertiary runner , Pd_Tr :
Pd_Tr = ( 2.38 psi x 8 x 0.8842 in. ) : ( 0.09 in. ) = 186.83 psi .
3.e. Kalkulasi pada segmen Gate dan Cavity
Volume material pada Gate dan Cavity , ( V_Gt_Cav. ) = 458.64 +62.969.52 = 63.428.16 mm^3 , konversi ke in. = 3.8706 in^3 , dengan dimensi Dr1 = 3.30 mm dan Dr2 = 1.0 mm , kemudian ditentukan diameter gate yang menuju Cavity , Dr ( Full Round ) = 1.0 mm , dan radiusnya , r_Gt = 1.0 : 2 = 0.5 mm = 0.0197 in. , panjang total runner Tertiary ( L_Gt2 ) = ( 8 x 12.28 ) = 97.92 mm , terbagi pada 8 jalur cavity , maka panjang runner Tertiary pada tiap segmen , ( L_Gt ) =
97.92 : 8 = 12.24 mm = 0.4819 in. . Volume material total dikurangi Volume material pada Sprue , Primary runner , Secondary runner dan Tertiary runner , kemudian dibagi 8 ( typical design ke arah 8 cavity ) kemudian dibagi waktu pengisian , adalah Volumetric Flow yang akan melalui Gate masuk ke dalam Cavity .
Vf_Gt = ( 5.231 - 0.0686 - 0.5285 – 0.5831 - 0.1799 ) : ( 8 x 5.39 ) = 0.09 in.^3 / second Injection pressure pada Gate ( P_Gt ) , adalah tekanan aliran material setelah keluar dari Tertiary runner menuju Gate , tekanan ini berkurang karena terjadinya pressure drop setelah melewati jalur Tertiary Runner ( Pd_Tr ) P_Gt = P_Tr. psi – Pd_Tr psi
P_Gt = 8898.92
psi - 186.83 psi = 8712.09 psi
Filling time pada Gate dan Cavity , ( Ft_Gt ) :
Ft _Gt = ( 0.028 + 3.8426 ) : ( 8 x 0.09 ) = 5.39 second .
Shear rate pada Gate , ( Sr_Gt ) :
Sr_Gt = ( 4 x 0.09 in^3 / second ) : ( pi x 0.0197 ^3 in. ) = 14,994.16 sec^-1 . Poison ratio : ( pr ) berdasar tabel melting point material PP pada suhu 280 derajat Celcius dengan Sr_pr = 14,994.16 sec^-1 , adalah ( pr ) = 0.007449 lb. sec./in.^2 ( Lihat Chart Melting point , Viscosity dan Shear Rate) dan hasil kalkulasi dari tabel ( Poison Ratio Table )
Kemudian Shear Stress pada Gate , Ss_Gt :
Ss_Gt = ( 0.007449 lb. sec./in.^2 ) x ( 14,994.16 sec^-1 ) = 111.69 psi . Dan Pressure Drop pada Gate , Pd_Gt :
Pd_Gt = [ ( 111.69 psi x 8 x 0.4819 in. ) ] : ( 0.0197 in. ) = 21.872.72 psi . Sampai perhitungan pada tahapan ini , seluruh kalkulasi runner dan segmen – segmennya sudah terpenuhi . Dan hingga pada Pressure Drop yang terjadi pada aliran gate ke cavity , maka keseluruhan pressure drop yang dijumlahkan , Pd_Tot. :
Pd_T0t. = 277.13 + 363.65 + 460.30 + 186.83 + 21,872.72 = 23,160.63 psi Dan karena keseluruhan pressure drop yang dikehendaki adalah sebesar 10.000 psi (Pd_Tot.(1) = 10.000 psi ) , yang sesuai dengan tekanan yang memenuhi standard pembentukan produk dengan bahan PP . Dalam hal ini , meskipun tekanan pada Injection Screw dapat mencapai kondisi 15.000 psi atau lebih , hal tersebut tidak perlu dilakukan , karena dengan kondisi yang memenuhi proses pembentukan , akan sempurna hasilnya , dan ketahanan mesin dapat di jaga serta tidak melampaui ketentuan yang sudah direncanakan . Dari perhitungan yang telah di lakukan , jumlah Pd_Tot. yang tercapai adalah sebesar =23,160.63 psi . Ternyata design runner tersebut tidak sesuai dengan tekanan yang ditentukan , dan harus dirubah , agar hasilnya sesuai dengan ketentuan . Dengan metode reverse atau berbalik dan berbanding , maka kalkulasi yang telah dilakukan akan direvisi ulang berdasarkan perbandingan dengan ketentuan ukuran , dan nilai aksen (1) dari ukuran semula . Sehingga dapat di formulasikan : Pressure drop yang dikehendaki , Pd_Tot. (1)= 10.000 psi , Pressure Drop Total, Pd_Tot. = 23,160.63 psi dan nilai aksen masing-masing pressure drop pada tiap segmen di mulai dari segmen Gate , di mana :
Pd_Gt.(1) = ( 21.872.72 x 10.000 ) : 23.160.63 = 9.445.56 psi Dengan metode Formula yang sama , maka reverse kalkulasi dapat dilaksanakan , berdasarkan hasil perbandingan tersebut . Dalam hal ini , pergunakan nilai aksen (1)untuk membedakan dengan formulasi yang sebelumnya .
