Makalah ini merinci cincin obor penghancur kerucut, komponen penyegel dan pelindung vital yang terletak di antara rakitan utama seperti cincin penyetel dan rangka utama, atau kerucut bergerak dan kerucut tetap. Fungsi utamanya meliputi penyegelan suhu tinggi (tahan hingga 150°C), mencegah kontaminasi, insulasi termal, dan penyerapan getaran, yang membutuhkan ketahanan panas, ketahanan oli, dan kekuatan mekanis.
Cincin obor memiliki struktur komposit, terdiri atas rangka logam (baja cor paduan atau karbon rendah) dengan penampang berbentuk U/L, lapisan penyegel (karet suhu tinggi, komposit grafit, atau kain felt yang diperkuat logam), alur retensi, tepi flensa, dan lubang ventilasi opsional.
Rangka logam diproduksi melalui pengecoran pasir: pemilihan material (Q235 atau ZG230–450), pembuatan pola dengan kelonggaran penyusutan, pencetakan pasir hijau, peleburan dan penuangan (1450–1480°C), pendinginan dan pengocokan, serta anil untuk menghilangkan tegangan. Proses pemesinan dan manufaktur meliputi pemesinan rangka, persiapan lapisan penyegel, pengikatan lapisan dengan perekat tahan panas, penyelesaian akhir, dan perlakuan permukaan opsional.
Kontrol kualitas meliputi pengujian material (komposisi kimia, kekuatan tarik, kekerasan), pemeriksaan dimensi (CMM untuk akurasi), pengujian kekuatan ikatan, evaluasi kinerja segel (siklus tekanan dan panas), dan inspeksi visual/fungsional. Hal ini memastikan cincin obor memberikan penyegelan yang andal dalam kondisi suhu tinggi dan getaran tinggi, melindungi komponen internal, dan memastikan pengoperasian penghancur yang efisien.
Pengenalan Rinci tentang Komponen Cincin Obor Penghancur Kerucut
1. Fungsi dan Peran Cincin Obor
Cincin obor penghancur kerucut (juga dikenal sebagai cincin api atau cincin segel) adalah komponen penyegel dan pelindung penting yang terletak di antara cincin penyetel dan rangka utama, atau di antara kerucut bergerak dan rakitan kerucut tetap. Fungsi utamanya meliputi:
Penyegelan Suhu Tinggi: Menahan panas gesekan yang dihasilkan selama penghancuran (suhu hingga 150°C) untuk menjaga segel yang rapat, mencegah kebocoran oli pelumas atau masuknya air pendingin.
Pencegahan Kontaminasi: Menghalangi debu, partikel bijih, dan kotoran lainnya memasuki sistem pelumasan internal, mengurangi keausan pada bantalan dan roda gigi.
Isolasi Termal: Memisahkan ruang penghancuran suhu tinggi dari sistem pelumasan suhu rendah, melindungi komponen sensitif dari kerusakan akibat panas.
Penyerapan Getaran: Menyerap getaran radial dan aksial kecil antara bagian yang saling berpasangan, mengurangi kebisingan dan memperpanjang masa pakai komponen yang berdekatan.
Mengingat paparannya terhadap suhu tinggi, abrasi, dan korosi kimia (dari mineral bijih), cincin obor harus memiliki ketahanan panas (hingga 200°C), ketahanan terhadap minyak, dan kekuatan mekanis.
2. Komposisi dan Struktur Cincin Obor
Cincin obor biasanya berupa komponen annular dengan struktur komposit, menggabungkan material logam dan non-logam. Komponen utama dan detail strukturalnya meliputi:
Rangka Logam: Alas melingkar yang terbuat dari baja karbon rendah (baja Q235 atau baja 10#), memberikan kekakuan struktural. Alas ini memiliki penampang berbentuk U atau L untuk menopang material penyegel dan memastikan stabilitas dimensi di bawah panas.
Lapisan Penyegel: Material tahan aus dan tahan panas yang diikat atau dipasang secara mekanis pada rangka logam. Material yang umum digunakan antara lain:
Karet Suhu Tinggi (EPDM atau Viton): Tahan terhadap minyak dan suhu hingga 200°C, digunakan pada aplikasi panas sedang.
Komposit Tertanam Grafit: Meningkatkan ketahanan panas (hingga 300°C) dan pelumasan sendiri, cocok untuk lingkungan dengan gesekan tinggi.
Felt yang Diperkuat Logam: Wol terkompresi atau serat sintetis yang diresapi dengan resin tahan panas, memberikan kesesuaian yang baik pada permukaan yang tidak rata.
Alur Retensi: Alur melingkar pada rangka logam untuk mengamankan lapisan penyegel, mencegah terlepasnya lapisan selama getaran.
Tepi Flange: Bibir tipis dan fleksibel pada lapisan penyegel yang menekan permukaan yang saling berhadapan (cincin penyetelan atau rangka utama) untuk menciptakan segel yang rapat di bawah beban awal.
Lubang Ventilasi (Opsional): Lubang-lubang kecil yang dibor melalui rangka logam untuk melepaskan udara atau kelembapan yang terperangkap, mencegah penumpukan tekanan yang dapat mengganggu segel.
3. Proses Pengecoran untuk Rangka Logam
Rangka logam cincin obor sering diproduksi melalui pengecoran pasir demi efektivitas biaya dan bentuk yang kompleks:
Pemilihan Material:
Baja karbon rendah (Q235) lebih disukai karena kemampuan cor, kemampuan las, dan kekuatannya yang sedang (kekuatan tarik ≥375 MPa). Untuk aplikasi tegangan tinggi, baja cor paduan (ZG230–450) digunakan untuk meningkatkan kekakuan.
Pembuatan Pola:
Pola kayu atau busa dibuat untuk meniru diameter luar cincin (biasanya 300–1200 mm), diameter dalam, dan bentuk penampang melintang (berbentuk U/L). Kelonggaran penyusutan (1,2–1,5%) ditambahkan untuk memperhitungkan penyusutan akibat pendinginan.
Cetakan:
Cetakan pasir hijau disiapkan dengan teknik cope and drag, menggunakan inti pasir untuk membentuk lubang bagian dalam. Rongga cetakan dilapisi dengan cairan berbasis tanah liat untuk memastikan permukaan coran yang halus.
Mencair dan Menuang:
Baja dilebur dalam kubah atau tanur listrik pada suhu 1500–1550°C, dengan komposisi kimia dikontrol hingga C 0,12–0,20%, Mn 0,3–0,6% (untuk Q235) untuk menghindari kerapuhan.
Penuangan dilakukan pada suhu 1450–1480°C menggunakan sendok sayur, dengan laju aliran tetap untuk mengisi rongga cetakan tanpa turbulensi, sehingga mengurangi porositas.
Pendinginan dan Pengocokan:
Coran didinginkan di dalam cetakan selama 12–24 jam untuk meminimalkan tekanan termal, kemudian dihilangkan dengan getaran. Residu pasir dibersihkan menggunakan shot blasting (pasir baja G40).
Perlakuan Panas:
Anil pada suhu 600–650°C (berpendingin udara) mengurangi tekanan pengecoran, mengurangi kekerasan hingga 130–180 HBW untuk pemesinan yang lebih mudah.
4. Proses Pemesinan dan Manufaktur
Pemesinan Kerangka:
Cincin cor dipasang pada mesin bubut CNC untuk memproses diameter luar, diameter dalam, dan permukaan flensa, dengan kelonggaran finishing 0,5–1 mm. Dimensi kunci (misalnya, lebar cincin, ketebalan flensa) dikontrol hingga ±0,1 mm.
Alur retensi untuk lapisan penyegel digiling menggunakan mesin penggilingan CNC, dengan kedalaman yang tepat (2–5 mm) dan lebar (3–8 mm) untuk memastikan ikatan yang aman.
Persiapan Lapisan Penyegel:
Untuk pelapis karet: Lembaran EPDM atau Viton dipotong sesuai ukuran menggunakan die cutting, dengan toleransi ±0,5 mm. Permukaan ikatan dikasar dengan sandblasting (Ra25–50 μm) untuk meningkatkan daya rekat.
Untuk komposit grafit: Lembaran grafit yang dikompresi dipotong dan dibentuk menggunakan pemotongan jet air, memastikan ketebalan yang seragam (3–10 mm) di seluruh cincin.
Ikatan Liner:
Permukaan ikatan rangka logam dibersihkan dengan aseton untuk menghilangkan minyak dan kotoran. Perekat tahan panas (berbasis epoksi, dengan suhu operasi hingga 200°C) diaplikasikan secara merata dengan ketebalan 0,1–0,2 mm.
Liner ditekan ke rangka menggunakan mesin pres hidrolik (tekanan: 0,5–1 MPa) dan dikeringkan dalam oven pada suhu 80–100°C selama 2–4 jam untuk mencapai kekuatan ikatan penuh.
Penyelesaian:
Cincin yang telah dirakit diselesaikan dengan pembubutan untuk memastikan bibir penyegel memiliki permukaan yang halus (Ra1,6–3,2 μm), sehingga meningkatkan kontak efektif dengan komponen yang berpasangan.
Tepi flensa dihilangkan gerindanya untuk menghilangkan sudut-sudut tajam, yang mencegah kerusakan pada segel di dekatnya selama pemasangan.
Perawatan Permukaan Opsional:
Rangka logam dilapisi dengan pelapisan seng (5–8 μm) atau cat epoksi untuk menahan korosi di lingkungan lembab.
5. Proses Pengendalian Mutu
Pengujian Material:
Rangka logam: Analisis spektrometri memverifikasi komposisi kimia (misalnya, Q235: C ≤0,22%, Mn ≤1,4%). Uji tarik memastikan kekuatan ≥375 MPa.
Lapisan penyegel: Sampel karet menjalani pengujian kekerasan (Shore A 60–80 untuk EPDM) dan pengujian penuaan panas (70°C selama 72 jam, dengan perubahan kekerasan ≤±5 Shore A).
Pemeriksaan Akurasi Dimensi:
Mesin pengukur koordinat (CMM) memeriksa dimensi kritis: diameter luar (±0,1 mm), diameter dalam (±0,1 mm), dan keseragaman ketebalan lapisan (variasi ≤0,05 mm).
Kerataan permukaan flensa diukur menggunakan pelat permukaan dan pengukur feeler, dengan toleransi ≤0,1 mm/m.
Pengujian Kekuatan Ikatan:
Pengujian destruktif pada cincin sampel: Bagian lapisan ditarik tegak lurus terhadap kerangka menggunakan penguji tarik, yang memerlukan kekuatan ikatan minimum 3 MPa untuk lapisan karet dan 5 MPa untuk komposit grafit.
Pengujian Kinerja Segel:
Pengujian tekanan: Cincin dipasang dalam perlengkapan uji dan diberi tekanan udara 0,3 MPa selama 30 menit, tanpa ada kebocoran yang terdeteksi melalui aplikasi larutan sabun.
Siklus panas: Cincin dibiarkan hingga suhu 200°C selama 1 jam, kemudian didinginkan hingga suhu 25°C (diulang 100 siklus), dengan pemeriksaan pasca uji yang menunjukkan tidak ada lapisan yang terkelupas atau retak.
Inspeksi Visual dan Fungsional:
Bibir penyegel diperiksa di bawah pembesaran (10x) untuk memastikan tidak ada robekan, gelembung, atau ketidakteraturan.
Uji kecocokan dengan komponen yang cocok (cincin penyetelan, rangka utama) memastikan keselarasan dan tekanan kontak yang tepat di seluruh permukaan penyegelan.
Melalui proses ini, cincin obor mencapai kinerja penyegelan yang andal dalam lingkungan suhu tinggi dan getaran tinggi, melindungi komponen internal penghancur kerucut dan memastikan efisiensi operasional jangka panjang.
