MEKANISME SISTEM KERJA MESIN INJECTION MOLDING PLASTIK

TUGAS MANUFACTUR

1. CECEP TOMY NUGRAHA NPM: 11710150552. AFID FERDIYAN NPM: 1171015046

JURUSAN:TEKNIK MESIN

INSTITUT TEKNOLGI BUDI UTOMO

1

DAFTAR ISI

JUDUL HALAMAN ……………………………………………………………………………………………….. 1DAFTAR ISI …………………………………………………………………………………………………………… 21.1 Mesin Injection Molding ……………………………………………………………………………………. 3

a. Spesifikasi Mesin ……………………………………………………………………………………. 3b. Fungsi Mesin ……………………………………………………………………………………. 3c. Peralatan Pelengkap ………………………………………………………………………… 3

2.2 Molding System ……………………………………………………………………………………………….. 4a. Mold System ……………………………………………………………………………………. 4b. Hydrolic System ……………………………………………………………………………………. 5c. Control system ……………………………………………………………………………………. 5d. Clamping system ……………………………………………………………………………………. 6e. Molded System ……………………………………………………………………………………. 6

3.3 Injection system ……………………………………………………………………………………………….. 7a. Hopper ……………………………………………………………………………………………….. 7b. Barrel ……………………………………………………………………………………………….. 7c. Screw ……………………………………………………………………………………………….. 7d. Nozzle ……………………………………………………………………………………………….. 8

4.4 Proses Seting Kondisi ……………………………………………………………………………………. 8

2

MESIN INJECTION MOLDING,SYSTEM & OPERATION

1.1 MESIN INJECTION MOLDING

Untuk system thermoplastics mesin injection bekerja dengan merubah butiran kecil atau pellet material yang masih mentah dimasukkakn ke dalam cetakan dengan melalui proses pelelehan,injection,pembentukan dan pendinginan dalam cycle yang sama.Type mesin injection molding seperti ini memiliki beberapa komponen penting diantaranya:

Injection system Hidrolic system Mold system Clamping system Control system

a. SPECIFIKASI MESIN

Besarnya pressure clamping (ton) dan besarnya shot size part biasanya digunakan identifikasi besarnya dari injection molding untuk thermoplastics.beberapa parameter telah masuk kedalamnya standar rata-rata misalnya inject pressure, desain srew, mold thicknes,dan jarak antara tie bar.

b. FUNGSI MESIN/KATEGORI MESIN

Injection mesin secara umum dapat dikategorikan ke dalam beberapa kategori berdasarkan fungsi mesin itu sendiri yaitu:

Mesin kategori umum Mesin dengan tingkat presisi yang tinggi Mesin dengan kecepatan tinggi

c. PERALATAN PELENGKAP

Biasanya kebanyakan dari peralatan pelengkap dari sebuah mesin injectin molding diantaranya:

3

Pemanas material / Hopper Dryer Peralatan/mesin pensuplay material/ Jet loader Mold temperature Controller (MTC) Mold Chiller Robot Pengambil Part Konveyor

2.2 MOLDING SYSTEM

a. Mold system

Sistem cetakan terdiri dari- Tie bar- Base plate Stationary(tetap) dan moving (bergerak)- Sprue dan runner system- Pin-pin ejector- Saluran-saluran pendinginseperti ditunjukkan di (dalam) Gambar 4. Cetakan mempunyai fungsi utama adalah untuk mendinginkan material plastic yang meleleh sehingga menjadi keras sesuai dengan bentuk yang diinginkan detil dimensional digambarkan cavity.

GAMBAR 4. mold system type three-plate

Mold system adalah gabungan dari base plate dengan cetakan dengan type yang diinginkan yang terbuat dari peralatan baja. Mold system membentuk plastik di dalam rongga cetakan(cavity) dan mengeluarkan part yang terbentuk.Plate stationari terikat bersebelahan dengan barrel dari mesin dan saling terkoneksi dengan plate moving dengan tie bar. Plat cavity cetakan secara umum terpasang pada stationary plate mesin dan menjadi rumah dari nozzle barrel.plat core bergerak bersama moving plate dengan dipandu oleh tie bar. Adakalanya, cavity terpasang pada moving plate dan core serta ejector system terpasang pada stationary plate.

Two-Plate mold

4

Mayoritas bagian cetakan terdiri 2 bagian utama yang terbelah menjadidua, seperti ditunjukkan gambar di bawah. Cetakan macam ini digunakan untuk cetakan yang memiliki type gate yang terletak pada bagian atas atau di sekitar tepi part, dengan runner terletak pada plat cetakan yang sama seperti cavity.

Three-Plate mold Three-Plate cetakan adalah type cetakan yang secara khusus digunakan untuk part-part dengan type gate tidak terletak pada tepi part. Runnernya terletak diantara dua plat, terpisah dari core dan cavity, sebagai ditunjukkan di dalam Gambar 5.

GAMBAR 5. ( kiri) two-plate cetakan. ( kanan) three-plate cetakan

v Cooling channels (circuits)

adalah jalur-jalur terusan yang ditempatkan/terletak di dalam badan dari suatu cetakan,sebagai jalur sirkulasi dari salah satu type bahan pendinginan ( air, uap air, atau minyak) . Fungsi mereka adalah menjaga kestabilan temperature permukaan cetakan. Jalur pendingin ini dapat juga dikombinasikan dengan alat kendali temperatur yang lain.

b. Hydraulic system

System hidrolik yang tersedia di mesin injection molding mensuport tenaga untuk membuka dan menutup cetakan, build up dan mempertahankan pressure clamping , memutar dan mendorong screw, dan memberi tenaga untuk menggerakkan pin-pin ejector dan menggerakan core/slide cetakan. Sejumlah komponen hidrolik diperlukan untuk menyediakan tenaga ini meliputi pompa -pompa, valve, motor hidrolik, perabot hidrolik, pipa-pipa hidrolik, dan lain sebagainya,

c. Control system

Sistem kendali menyediakan konsistensi dan kesesuaian didalam operasional mesin. Fungsinya untuk memonitor dan mengendalikan proses parameter,yang mencakup temperatur , tekanan, kecepatan injection, mempercepat dan memmposisikan screw, dan

5

posisi - posisi hidrolik. Pengawasan proses ini mempunyai suatu dampak langsung dengan mutu akhir part dan efisiensi dari proses itu.

d. Clamping system

Clamping system untuk membuka dan menutup cetakan, mendukung dan membawa bagian utama dari cetakan, dan menghasilkan kekuatan cukup untuk mencegah cetakan dari celah. Kekuatan clamping dapat dihasilkan oleh suatu sytem mekanik penguncian dengan togle,penguncian dengan hidrolik, atau suatu kombinasi dari keduanya.e. Molded system

Suatu system cetakan umumnya terdiri dari sistem delivery dan bentuk part, seperti ditunjukkan di dalam Gambar 6.

The delivery system

Delivery sytem menyediakan jalan lintasan untuk material plastik yang telah dicairkan dari nozel mesin ke dalam rongga/cavity ,yang secara umum meliputi:

a sprue cold slug wells a main runner branch runners gates

Desain delivery sistem mempunyai suatu pengaruh besar pada pola pengisian dan mutu part yang dibentuk.

Cold runners

System cold runner adalah system normal yang di desain untuk menghantarkan material dengan ukuran tidak terlalu banyak dan memelihara kondisi plastik yang dicairkan untuk bisa mencapai rongga dalam cavity yang diinginkan.

Hot runners

Hot-Runner pada proses injection molding fungsinya memelihara panas plastik yang dicairkan agar dapat dipindahkan kedalam cetakan ini digunakan umumnya dengan jumlah material yang besar.

6

3.3 INJECTION SYSTEM

KOMPONEN MESIN

Bagian-bagian dari injection system terdiri dari:- Hopper- Screw- Barrel(pemanas)- Nozzel

System ini untuk membatasi dan mentransfer plastic dengan melewati beberapa proses yaitu :

Feeding (Penyuplaian material) Compressing (Pemadatan) Degassing (Pembatasan) Melting (Pelelehan) Injection (Penyuntikan) Cooling (Pendinginan)

a. Hopper

Material thermoplastic di suplay ke dalam mesin dalam bentuk pellets yang kecil.Hoper yang berada di mesin injection molding adalah sebagai tempat penampungan pellet-pellet material.Pellet material akan turun dengan mengandalkan gravitasi melewati TROATH kemudian masuk kedalam barrel dan screw.

b. Barrel

        Barrel pada mesin injection molding adalah bagian yang tidak terpisahkan dengan screw .Unit ini terdiri dari beberapa band heater dengan menggunakan daya electric.

c. Screw Fungsi dari screw adalah digunakan untuk memadatkan,melelehkan dan mengalirkan material.Screw terdiri dari 3 zona yaitu:

- Feeding Zone- Compressing Zone- Metering Zone

7

Sedangkan diameter luar dari screw tidak lah konstan tetapi kedalaman dari screw akan menurun dari feed zone sampai bagian terahir dari melting zone.

Ini dengan tujuan - Compres/pemampatan yaitu dengan alur yang kecil maka daya tekan pun akan besar- Melting yaitu dengan semakin dekatnya material plastic dengan bagian barel sehingga

pemanasan material akan lebih maksimal. Dengan type ini mesin molding akan tersedia beberapa heater yang memungkinkan adanya perbedaan setting temperature untuk setiap zonenya.

d. NozzleAlat pemercik yang menghubungkan barrel dengan sprue bushing dari cetakan dan

mempunyai fungsi sekaligus sebagai suatu segel antara barrel dan cetakan. Temperatur pada bagian nozzle ini harus dimulai suhu leleh material atau di bawah itu, tergantung dengan rekomendasi dari pembuat material itu. Ketika barrel adalah dalam posisi full di depan, radius dari nozzle harus menempel tepat pada radius cekung dari sprue bushing sehingga dapat menghalangi kebocoran dan proses untuk mempermudah nozzle bersarang pada sprue bushing dengan tepat digunakanlah locate ring. Selama pada posisi purging(membersihkan),posisi dari barrel mundur dari sprue bushing, sehingga ketika membersihkan, material dapat jatuh bebas dari nozzle. Dua posisi barel ini digambarkan di bawah.

GAMBAR 3. ( a) Nozzle/Alat Pemercik pada posisi proses injection. ( b) Nozzle/Alat Pemercik dengan barrel yang mundur untuk posisi purging.

4.4 Proses Setting Kondisi

Pentingnya setting conditionKualitas part atau bagian yang dibentuk sangat dipengaruhi oleh kondisi-kondisi proses., Sebagai contoh, bagan setting proses yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

8

1. Ketika anda menurunkan temperatur, tekanan lebih tinggi diperlukan untuk mengirim material plastic yang meleleh ke dalam cavity.

2.Jika temperatur terlalu tinggi, anda mengambil resiko menyebabkan menurunannya kualitas material. 3.Jika tekanan injeksi terlalu rendah,yang dihasilkan part dengan kondisi short-shot. 4.Jika tekanan terlalu tinggi, anda akan membuat kondisi cetakan lebih buruk karena akan muncul flashing.

Setting machine process conditions

Sebelum proses setting kondisi, anda perlu meyakinkan mesin injection aktif dan sesuai dengan kondisi cetakan baik dari segi pressure,stroke material,atau desain dari cetakan yang anda rencanakan . Ikutilah step-by-step prosedur yang disajikan di bawah untuk mengendalikan pengaturan pada mesin anda.Step 1 Set the melt temperatureSuhu leleh material adalah salah satu faktor yang paling utama di dalam injection molding. Jika pelelehan terlalu rendah, resin tidak sepenuhnya dilelehkan sehingga bisa menyebabkan terlalu lengket untuk mengalir melewati rongga-rongga cetakan. Jika suhu leleh terlalu tinggi, resin akan menurun kualitasnya, terutama jika resin itu adalah POM atau PVC. Di rekomendasikan suhu Leleh dan temperature mold untuk material yang spesifik biasanya tersedia dari pembuat resin. Pada table material juga biasanya berisi uraian lengkap material, properties umum material, dan jenis aplikasi yang bisa digunakan. Setting heater band temperatures Kebanyakan pelelehan resin terjadi oleh karena pemanasan dan gesekan dari perputaran screw di dalam barrel. Alat pemanas atau barrel sebagian besar fungsinya untuk memelihara temperature leleh yang sesuai dengan material. Yang biasanya ada tiga sampai lima zone temperatur pada silinder . Aturan untuk menentukan temperatur barel adalah sebagai berikut:

- Temperatur perlu secara berangsur-angsur ber/kurang dari zone nozzle sampai pada zone yang paling dekat mini hopper.

- Zone temperatur Yang ter]akhir, paling dekat mini hopper, harus 40º sampai 50ºC ( 72º ke 80ºF) lebih rendah dari suhu leleh yang telah ditentukan, untuk memberi transfer butir/pil plastik yang lebih baik selama plasticisasi.

9

Air-shot temperature Actual suhu leleh , atau air-shot temperatur, pada umumnya lebih tinggi dibanding temperature barel yang telah ditentukan. Perbedaan ini adalah berkaitan dengan pengaruh tekanan balik(back press) dan perputaran screw dan pergeseran dan suhu leleh, sebagai tersebut di atas. Kita dapat mengukur actual suhu leleh dengan cepat dengan menempekan termometer ke dalam material plastic yang ditembakkan dari nozzle di luar cetakan.Step 2 Set the mold temperatureDisarankan suhu leleh dan temperature cetakan untuk material yang spesifik sesuai dengan yang disediakan dari penyalur material.Umumnya terdapat pada table material seperti pada table berikut:

Resin data table

GenericName

Flow Properties Melt Temperature

(C/F) Mold Temperature

(C/F) Ejection Temp.

(C/F)

MFRg/10min

Test Loadkg

Test Temp.

C Min. Rec. Max. Min. Rec. Max. Recommended

ABS 35 10 220 200/392 230/446 280/536 25/77 50/122 80/176 88/190

PA 12 95 5 275 230/446 255/491 300/572 30/86 80/176 110/230 135/275

PA 6 110 5 275 230/446 255/491 300/572 70/158 85/185 110/230 133/271

PA 66 100 5 275 260/500 280/536 320/608 70/158 80/176 110/230 158/316

PBT 35 2.16 250 220/428 250/482 280/536 15/60 60/140 80/176 125/257

PC 20 1.2 300 260/500 305/581 340/644 70/158 95/203 120/248 127/261

PC|ABS 12 5 240 230/446 265/509 300/572 50/122 75/167 100/212 117/243

PC|PBT 46 5 275 250/482 265/509 280/536 40/104 60/140 85/185 125/257

PE-HD 15 2.16 190 180/356 220/428 280/536 20/68 40/104 95/203 100/212

PE-LD 10 2.16 190 180/356 220/428 280/536 20/68 40/104 70/158 80/176

PEI 15 5.00 340 340/644 400/752 440/824 70/158 140/284 175/347 191/376

PET 27 5 290 265/509 270/518 290/554 80/176 100/212 120/248 150/302

PETG 23 5 260 220/428 255/491 290/554 10/50 15/60 30/86 59/137

PMMA 10 3.8 230 240/464 250/482 280/536 35/90 60/140 80/176 85/185

POM 20 2.16 190 180/356 225/437 235/455 50/122 70/158 105/221 118/244

PP 20 2.16 230 200/392 230/446 280/536 20/68 50/122 80/176 93/199

PPE|PPO 40 10 265 240/464 280/536 320/608 60/140 80/176 110/230 128/262

PS 15 5 200 180/356 230/446 280/536 20/68 50/122 70/158 80/176

PVC 50 10 200 160/320 190/374 220/428 20/68 40/104 70/158 75/167

SAN 30 10 220 200/392 230/446 270/518 40/104 60/140 80/176 85/185

10

Step 3 Set the switch-over positionswitch-over position adalah posisi di mana inj ram pada proses injection berada pada posisi perpindahan dari proses filling ke proses holding. Jarak cushion adalah jarak dari posisi switch over position dengan posisi pencapaian terjauh screw.Lihat Gambar 3. Sehingga posisi switch over menentukan jarak chusion.Biasanya jarak chusion adalah sekitar 5 samopai 10 mm

Step 4

Set the screw rotation speed

Tentukan kecepatan putar screw sesuai dengan kebutuhan pelelehan material plastic.Proses placticizing sebaiknya tidak lebih lama dari cycle time.Jika terjadi demikian maka naikkan kecepata putar screw.Kecepatan putar screw idealnya akan membuat plastizing selesai pada titik yang paling lambat masih dalam waktu cycle time tanpa memperpanjang waktu cycle time itu. Produsen resin biasanya menyediakan setingan perputaran screw untuk jenis material yang spesifik.

Step 5 Set the back pressure

Di rekomendasikan menentukan back press pada point 5 sampai 10 Mpa. Back press yang terlalu rendah dapat mengakibatkan part dalam kondisi yang tidak stabil.Meningkatnya back press akan meningkatkan kontribusi pergeseran suhu leleh dan mempercepat waktu pelelehan.Gunakan back press yang lebih tinggi untuk mencapai suatu shot size dimana shot size tersebut prosentasenya lebih besar dari kapasitas mesin, dalam rangka mempercepat pelelehan. Gunakanlah back press lebih rendah untuk shot size yang lebih kecil dari kapasitas mesin sebab material akan tinggal di dalam barrel yang lebih panjang untuk melewatinya sebelum material itu menjangkau kepala screw.Step 6

11

Set the injection pressure to the machine maximum

Inject pressure adalah tekanan yang diberikan pada material yang telah meleleh di depan sekrup. Pada saat setting mesin, tetapkan tekanan injeksi pada tekanan maksimum mesin. Tujuan adalah dengan sepenuhnya memanfaatkan percepatan injection mesin, yang ini tidak akan terjadi kerusakan pada cetakan karena switch over position telah disetting dan pressure hold masih belum diaktifkan.Step 7 Set the holding pressure at 0 MPa

Pada saat pertama kali setting mesin set holding pressure pada posisi 0 Mpa sehingga screw akan stop ketika mencapai switch over position yang ini bertujuan mencegah kerusakan mold atau kelebihan pressure.Pada proses step ke 17 presure holding akan dinaikkan ketika finishing setting.

Step 8 Set the injection velocity to the machine maximum

Dengan percepatan injection yang paling tinggi, kamu dapat memperkecil flow resistency,memperpanjang jangkauan aliran material, dan memperkecil kemungkinan weld line.

Hal hal yang perlu diperhatikan:

Gas vent yang tidak cukup akan menyebabkan tekanan udara terjerat di dalam cavity. Ini mengakibatkan temperatur sangat tinggi dan tekanan di dalam cavity, menyebabkan burn mark, penurunan kualitas material, dan shot short. Kamu perlu mendisain suatu gas vent sistem untuk menghindari atau memperkecil cacat disebabkan oleh udara terperangkap di dalam cetakan.Step 9 Set the holding time

Pengaturan hold time yang ideal adalah sampai kondisi gate mengeras atau kondisi part yang mulai mengeras atau yang mana saja lebih pendek.Step 10 Set ample remaining cooling time

12

FIGURE 4. Cycle time and its components

Cooling time dapat diperhitungkan atau diperkirakan.Cooling time berisi holding time dan remaining time seperti digambarkan pada gambar diatas.

Step 11 Set the mold open time

Mold open time biasanya diset pada 2 sampai 5 Sec.Didalamnya termasuk mold open,ejection part kemudian mold close seperti dapat dilihat pada gambar 4.cycle time adalah gabungan dari filling time,cooling time dan mold open time.

Step 12 Mold a short-shot series by increasing injection volume

Untuk tahap ini, isilah 2 – 3 step .Holding pressure harus diset pada posisi 0 Mpa sehingga injection akan terhenti ketika mencapai switch over position,kemudian naikkan shot size 5 sampai 10% sampai mencapai 95% mold terisi semua.

Step 13 Switch to automatic operationDirecomendasikan menggunakan system automatic untuk menjaga kestabilan proses.

Step 14 Set the mold opening strokeMold opening stroke adalah terdiri atas lebar core,panjang part(sprue),dan lebar cavity seperti tergambar pada gambar 5.Idealnya seminim mungkin untuk menetapkan mold opening stroke atau sesuai dengan kebutuhannya saja.kecepatan mebuka dari cetakan idealnya adalah dari awal membuka adalah pelan sampai pada posisi yang aman untuk dipercepat kemudian dipelanka kembali pada saat ketika mencapai mold opening stroke.

13

FIGURE 5. Required mold opening

Step 15 Set the ejector stroke, start position, and velocity

Cek kondisi slider dan pastikan dalam kondisi bebas/aman.Setinglah panjang ejector pada posisi maximum dari panjang core.

Step 16 Set the injection volume to 99% mold filledKetika proses telah berjalan stabil(ketika part tercetak sama pada setiap shotnya).Setinglah switch over position pada posisi 99% sehingga cetakan terisi semua.

Step 17 Increase the holding pressure in stepsNaikkan holding pressure pada setiap stepnya,kurang lebih 10 Mpa.Jika pada step pertama cetakan tidak terisi sepenuhnya maka naikkan shot sizenya.

Step 18 Minimize the holding timeCara tercepat untuk menemukan minimum holding time adalah dengan mensetting holding time lebih lama kemudian kurangilah holding time sampai muncul sink mark(hike).Jika kekonsistenan dimensi part sangat penting, gunakan penentuan yang lebih akurat dalam penentuan holding time. Dari kurva dibawah ini dengan membandingkan holding time dengan penentuan ketika gate atau part mulai mengeras. Sebagai contoh, Gambar 7 ditunjukan bahwa apabila pressure hold tidak mempengaruhi berat part setelah sembilan detik. Ini adalah hold time minimum yang diinginkan.

14

FIGURE 7. Determination of the gate/part freezing time by weighing parts manufactured at various holding pressure times

Step 19 Minimize the remaining cooling time

Kurangi waktu pendinginan (cooling time)sampai pada titik maximum temperature pada permukaan part,dimana temperature maximum yang dicapai pada permukaan part tidak menyebabkan perubahan bentuk.

15