Studi eksperimental dan simulasi perpindahan kalor pada Injection Moulding dengan sistem pendinginan saluran lurus dan konformal

TRIYONO, Budi, Ir. Alva Edy Tontowi, M.Sc.,Ph.D

2006 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Sistem pendingin memegang peranan penting dalam proses pembentukan plastik dengan sistem injeksi dimana lebih dari 17% siklus proses injeksi plastik digunakan untuk tahap pendinginan. Sistem pendingin yang baik diindikasikan dengan kemampuan untuk menyerap panas dari mould dan keseragaman distribusi temperatur karena indikator ini secara langsung akan mempengaruhi waktu siklus proses injeksi dan kualitas produk yang dihasilkan. Dalam penelitian ini dua model sistem pendingin air saluran lurus dan konformal diuji secara eksperimental dan simulasi. Material yang digunakan untuk bahan cetak dan mould adalah High Density Polyethylene (HDPE) dan mildsteel, sedangkan model cetakan berbentuk silindris dengan ukuran diameter luar 50mm, diameter dalam 40mm dan tinggi 40mm. Dalam eksperimen, tiga parameter divariasikan yaitu debit air pendingin: 7,5x10-6, 1,25x10-5, 2x10-5, 2,75x10-5, 3,5x10-5, 5,75x10-5m3/s, temperatur injeksi: 200°C, 220°C, 240°C, serta cooling time: 10, 20, 30 40 dan 50 detik. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sistem pendinginan konformal dapat menyerap panas lebih baik yang ditandai dengan lebih banyak energi panas yang terserap oleh air pendingin dan dapat mereduksi cooling time hingga 16.95% serta produk hasil eksperimen memiliki dimensi yang relatif lebih baik yaitu penyimpangan ukuran diameter luar sebesar 0,36mm dan penyimpangan kebulatan sebesar 0,05mm jika dibandingkan sistem pendingin saluran lurus yang menghasilkan produk dengan penyimpangan ukuran diameter sebesar 0,66mm dengan penyimpangan kebulatan sebasar 0,11mm. Sedangkan dari hasil simulasi diperoleh gambaran bahwa distribusi gradien temperatur yang dihasilkan menjadi lebih seragam.

Cooling system is an important thing in plastic injection process. It is more than 17% of cycle time taken for cooling process. A good cooling system is indicated by system capability to absorb its heat energy from the molding and a uniform temperature distribution within the mould which directly will reduce the cycle time and improve the product quality. The research compared two model of cooling system, straight and conformal cooling channels that tested experimentally and visualized by simulation. The material of injected part is High Density Polyethylene (HDPE) and the material of mould is mild steel. The outside diameter of the cavity is 50mm, core diameter is 40mm, and the height is 40mm. The experiment was examined by using three parameters, coolant flow rate: 7,5x10-6, 1,25x10-5, 2x10-5, 2,75x10-5, 3,5x10-5, and 5,75x10-5 m3/s, injection temperature: 200°C, 220°C, 240°C and cooling time: 10, 20, 30 40, 50 seconds. The results of research show that the conformal cooling system could absorb the heat better than the straight cooling system which was indicated by more energy that absorbed by the cooling fluid could reduce the cooling time up to 16.95% and make products with better dimension. It also produced products with measurement deviation of outside diameter of 0,36mm and roundness deviation of 0,05mm. In contrast, the straight cooling channel gives of measurement deviation of outside diameter of 0,66mm and roundness deviation of 0,11mm. Meanwhile, the simulation shows that the conformal cooling channels make distribution of gradient temperature more uniform.

Kata Kunci : Perpindahan Kalor,Proses Injeksii,HDPE, Conformal, High Density Polyethylene (HDPE), Cooling Time