ANALISIS CACAT CORAN LOGAM PADA PENGECORAN CETAKAN EKSPENDEBEL.doc

8/10/2019 ANALISIS CACAT CORAN LOGAM PADA PENGECORAN CETAKAN EKSPENDEBEL.doc

1/11

Analisis Cacat Coran Logam . (Dede Suhayat)

ANALISIS CACAT CORAN LOGAM

PADA PENGECORAN CETAKAN EKSPENDEBEL

Dede Suhayat *

ABSTRAK

Proses pengecoran logam merupakan salah satu proses pempadatan, salah satu operasipemprosesan pemuatan entuk produk atau produksi produk di industri sekondari logamdan produksi ingot di industri primer logam.Pengecoran logam dapat ditemukan se!ak sekitar"### seelum masehi. Pengecoran yaitu suatu proses yang logam leur mengalir oleh erat$sendiri atau gaya lain ke suatu cetakan yang memadatnya dalam entuk dari rongga cetakan,hasilnya isa coran ingot dan coran entuk untuk produk akhir.Cacat coran meru!uk

kekarakteristiknya yang tercipta suatu kekurangan atau tak$sempurna melampaui ataskualitas ditentukan oleh kondisi rancangan dan kondisi layanan.Cacat coran dapat diagiterutama dalam tiga kelompok. %) Cacat sangat erat atau cacat ma!or, yaitu cacat hasildalam scrapping coran. Penetrasi logam dan permukaan kasar yang harus meliatkan operasi

pemesinan dan operasi &inishing' dan coran yang gagal memperoleh &isik diperlukan ataupunkeperluaan &ungsiya. ) Cacat menengah' Cacat meghasilkan dalam iaya peraikan yangtinggi, tetapi coran aman dari kerusakan. ). Cacat ringan' memolehkan coran mudah danekonomis diperaikinya.

ata kunci + cacat coran, pengecoran logam, pengecoran cetakan pasir, dan cetakan hais.

ABSTRACTMetals casting process is a solidification process, a shaping process, a processing operation,

and casting process is a manufacturing process or a part production in the secondary metals

industries, and ingots production in the primary metals industries. Casting of metals can be

traced back to around 400 B.C.. Casting is a process in which molten metal flows by gravity

or other force into a mold where it solidifies in the shape of the mold cavity. Casting defects

refer to those characteristics which create a deficiency or imperfection exceeding uality

limits imposed by design and service condition. Casing defects are mainly divided in tree

categories. !"Ma#or or most severe defects. $hey result in scrapping of the casting. Metal

penetration , and rough surface sthatiterfere with machining and finishing operations% and a

casting that fails either to meet physical reuirements or functional reuirement. &"

'ntermediate defects. $hey result in the high cost of repairs, but save the castings fromdestruction. (" Minor defects. $hey permit the castings to be easily and economically

repaired.

)ey words * casting defects, metal casting ,sand casting or expendable mold

"

*)Dosen pada -urusan Pendidikan eknik /esin, 0P 1P2, -l Dr. Setiaudi 3o. # 4andung


2/11

56S2, 7olume 722, 3o. , -uli ##8

A. PENDAHULUAN

Cacat coran meru!uk ke karakteristik yang tercipta suatu kekurangan atau tak$

sempurna meleihi atas kualitas ditetukan oleh rancangan dan kondisi layanan. Cacat coran

diagi dalam tiga katagori. Pertama cacat ma!or atau cacat sangat erat yaitu menghasilkan

goresan' penetrasi logam , dan permukaan kasar yang harus diker!akan lagi oleh pemesinan

atau operasi &inishing pemesinan' serta suatu coran gagal medapatkan keutuhan &isik dan

keutuhan &ungsi. edua, cacat menengah mengasilkan iaya peraikan sangat mahal, tetapi

coran aman dari kerusakan. etiga, Cacat minor yaitu cacat yang memolekan coran isa

mudah dan ekonomis diperaikinya.

ergatung pada rancangan dan metode pengecoran, eerapa cacat dapat ter!adi pada coran.arena peredaan nama yang digunakan untuk meggamarkan cacat yang sama, omite

2nterasional Assosiasi eknik 0oundry telah ditetapkan standar nama$nama cacat coran yang

terdiri dari tu!uh katagori dasar cacat coran, yaitu penon!olan metalik ( sirip,kilasan,

memengkak dan permukaan kasar)' errongga$rongga ( erluang,kekasaran internal atau

rongga tersikap,luang$tiupan,luang$pin, dan rongga susut)' erputus$putus ( retak,soek

panas dan dingin, dan putus dingin)' Cacat permukaan ( lipatan permukaan,agian$

agian,goresan,lapisan tempelan pasir dan kelupasan oksid)' Coran tak$lengkap ( misrunkarena pempadatan premature,tak cukup 9olume tuang logam leuran,ocor logam leuran

dari cetakan setelah penuangan)' ak$tepat ukuran dan entuk ( tidak$tepatnya kelonggaran

penyusutan, kesalahan susun pola, pengkerutan tak$teratur,pola eruah$entuk dan coran

melengkung)' dan pemasukan ukan$logam,terak,dan ahan cetakan, dimana pemasukan

teretuk selama peleuran, pempadatan dan pencetakan, serta porosity coran isa diseakan

oleh penyusutan dan gas terperangkap.

B. LANDASAN TEORITIS

%. :amaran$Singkat (+verview) eknologi Pengecoran.

Pengecoran ( casting) yaitu suatu proses yang mana logam leuran ( molten

metal) mengalir oleh gaya$erat (gravity) atau oleh gaya lain ke suatu cetakan (mold)

dimana ia memadat dalam entuk rongga ( cavity ) cetakan. 2stilah casting !uga

diterapkan ke agian (the part) coran yang diuat oleh proses pengecoran ini. Casting

yaitu satu proses entukan tertua se!ak ;### tahun lalu.

"


3/11


Pengecoran logam erdasarkan tipe cetakan digunakan terdiri dari kelompok

pengecoran cetakan hais=ekpendeel yang teragi pengecoran pasir sand casting)

dan proses pengecoran lainya. Cetakan hais harus dirusak ila logam leur telah

mempadat untuk melepaskan coran. Cetakan hais diuat dari pasir alam,pasir uatan

(silica),plaster, dan ahan serupa. /acam proses cetakan hais=ekspedendel yaitu

cetakan pasir asah, cetakan tempurung,cetakan 9acuum,proses polysterene hais,

pengecoran penananam lilin,cetakan plaster dan cetakan keremik. Serta kelompok

pengecoran cetakan tetap (permanent mold ) yaitu suatu cetakan yang dapat

digunakan terus menerus untuk menghasilkan anyak coran serupa' cetakan ini diuat

dari ahan logam ( atau yang kurang umum dari ahan tahan$panas=refractory

keramik) yang dapat ertahan suhu tinggi dari operasi pengecoran. /acam proses

cetakan tetap yaitu + Proses cetakan permanen dasar=gra9ity,pengecoran

slush,pengecoran tekanan redah,pegecoran cetakan tetap 9acuum,pengecoran die dan

pengecoran setri&ugal.

a. Proses Pengecoran Logam

Seagai suatu proses produksi,pegecoran iasanya dierikan pada suatu foundry.

Suatu &oudry yaitu suatu parik yang dilengkapi untuk pemuatan cetakan,peleuran, penanganan logam dalam entuk leuran,perlakuan proses pengecoran,

dan pemersihan &inishing coran. Peker!a yang melakukan operasi pengecoran di

parik ini siseut &oundrymen.

Logam$logam ereda mengalami peredaan !umlah penyusutan, supaya rongga

cetakan harus dirancang untuk logam pokok yang dicorkan !ika ketepatan ukuran

yang kritis. Cetakan diuat dari eragai ahan ,meliputi pasir, plester, keramik,

dan logam.4eragai proses pengecoran sering dikelompokan menurut !enisperedaan cetakan ini.

. Cetakan Pengecoran Pasir

Pengecoran pasir ( sand casting) yaitu proses pengecoran !auh leih

penting. Suatu cetakan pengecoran pasir yang terdiri dari dua elahan cetakan +

cetakan elah atas ( cope ) dan cetakan elah a>ah (drag). Cope yaitu elahan

agian atas cetakan, dan drag yaitu elahan agian a>ah cetakan. edua elahan

agian cetakan ini di>adahi pada suatu kotak yang diseut suatu flask, yang mana

"8


4/11

56S2, 7olume 722, 3o. , -uli ##8

!uga diagi ke dua elahan, satu untuk cope dan lainnya untuk drag. edua elahan

cetakan terpisah di idang$pisah (parting line).

Pada pengecoran pasir ( dan proses cetakan hais lainya) rongga cetak diuat oleh

alat pola, yang teruat dari ahan kayu,logam,plastik, atau ahan lain, serta

mempunyai entuk agian ke yang dicor. Sistem saluran (the gatingsystem) pada

suatu cetakan pasir yaitu saluran atau !arigan saluran yang mana oleh logam leuran

mengalir ke rongga dari luar cetakan. Sistem saluran yakni terdiri dari suatu saluran

turun ( dowsprueatausprue) yang agian atas sprue ada corong tuang, lalu logam

leur masuk suatu pengalir ( runner) atau luang masuk langsung masuk ke rongga

utama dan aru masuk saluran penamah ( riser). Logam leuran didinginkan dalamcetakan itu sendiri secara alami, kemudian cora padat diongkar dari cetakan, coran

diperiksa serta ila perlu diselesaikan akhir.

. Pemanasan dan Penuangan Logam Pengecoran

/elakukan suatu operasi pengecoran,logam harus dipanaskan untuk suatu

suhu sedekit diatas titik leurnya dan dituangkan ke rongga cetakan untuk mempadat.

a. Pemanasan Logam

ungku pemanasan eragai macamnya yang digunakan untuk memanaskanlogam men!adi suhu leuran yang cukup untuk pengecoran. ?nergi panas

diperlukan yaitu se!umlah + %) panas menaikan suhu suhu sampai titikleur' )

panas &usi untuk meruahnya dari padat ke cair' dan ) panas menaikan suhu

leuran ke suhu yang diinginkan untuk penuangan. 2ni dapat ditun!ukan +

@ B 7 Cs( m o) E @& E Cl ( p $ m ) F (%)

Dimana @ panas total diperlukan untuk menaikan suhu logam ke suhu

penuangan, ( - )' B density, ( g=cm

)' Cs panas spesi&ik erat untuk logampadat, ( -=g$#C )' m suhu leur logam, ( #C )' # suhu a>al logam, ( #C )' @&

panas &usi, ( -=g )' Cl panas spesi&ik erat logam cair, (-=g )' p suhu

penuangan, ( #C )' dan 7 9olume logam dipanaskan, ( cm).

. Penuangan Logam Leur

Pengantaran logam leur ke cetakan,mencakup alirannya melalui system

saluran dan ke rongga, ada suatu tahap kritis dalam proses pengecoran. Pada

tahap ini untuk keerhasilan,logam harus mengalir ke semua daerah cetakan,

G#


5/11


mencakup sangat penting rongga utama seelum pempadatan. 0aktor

memperngaruhi operasi penuangan mencakup + suhu penuangan, la!u penuangan,

dan turulensi.

Ada eerapa huungan yang keteraturan aliran logam cair melalui system

saluran dan ke cetakan. Suatu huungan penting yaitu eori 4ernoulli, yang

keadaan ah>a !umlah enersi ( head,tekanan,kinetik dan gesekan) pada dua titik

dalam suatu cairan mengalir yaitu sama. 2ni dapat ditulis dalam entuk erikut +

@%E p%= B E 9%= g E 0% @E p= B E 9= g E 0 ()

Dimana @ ketinggian ( head ), ( cm)' p tekanan dari cairan, 3=cm'B

density, ( g=cm )' 9 kecepatan alir, ( cm=detik )' g konstanta percepatangra9itasi, 8


6/11

56S2, 7olume 722, 3o. , -uli ##8

mengisi cetakan seelum pemekuan. eenceran yakni kealikan dari kekentalan

(viscosity)' seperti kekentalan meningkat, keenceran menurun.

. Pempadatan dan Pendinginan pada Logam Pengecoran

Proses pempadatan ereda tergantung pada apakah logam agian murni atau

logam paduan.

a. Logam /urni. Suatu logam murni mempadat pada suhu tetap pada titik

ekunya,yang sama seperti titik leurnya. Jaktu ter!adi pemekuan actual diseut

>aktu pempadatan local dalam pengecoran, yang mana panas laten logam &usi

dilepas ke sekeliling cetakan. Jaktu pempadatan total pengamilan >aktu antara

penuangan dan >aktu pempadatan tuntas'setelah pempadatan komplit,pendinginan terus.

. Logam Paduan. eanyakan logam paduan memeku agak sedikit di atas suatu

rentang suhu dari pada suhu tunggal logam murni. 6entang tepat tergantung pada

system paduan dan komposisi pokok. Seagaimana suhu menurun, pemekuan

mulai pada suhu ditun!ukan oleh liKuidus dan tertuntaskan ila solidus tercapai.

Suatu kulit tipis terentuk dekat dinding cetakan karena tingkat suhu esar pada

permukaan.c. Paduan ?utectic. Paduan eutectic suatu unsure kecualian untuk proses umumnya

pada padatan paduan. Suatu paduan eutectic yaitu suatu komposisi pokok system

paduan untuk solidus dan liKuidus pada suhu yang sama. arena itu, pempadatan

ter!adi pada suhu konstan sedikit di atas rentang suhu.

d. Jaktu Pempadatan Coran

Apakah coran logam murni atau logam paduan, pempadatan memerlukan

>aktu. Jaktu pempadatan total yaitu >aktu diperlukan untuk coran men!adi padatsetelah penuangan. Jaktu ini tergantung pada ukuran dan entuk coran oleh

huungan empirik dikenal seagai hukum Ch9orino9, yang keadaan erikut +

S Cm( 7 = A )n (G)

Dimana + S >aktu pempadatan total, ( menit)' 7 9olume coran, (cm )' A

luas permukaan coran ( cm)' yaitu eksponensial iasanya diamil harga ' dan

Cmyaitu konstanta cetakan ( menit = cm ), harga ini tergantung pada kondisi

pokok operasi pengecoran, termasuk + ahan cetakan ( seperti panas spesi&ik,

G


7/11


konduksi termis ), si&at thermis logam coran ( seperti panas &usi,panas spesi&ik,dan

konduksi termis ),dan suhu penuangan relati& ke titik leur logam.

e. Penyusutan ( -hrinkage) Coran

Penyusutan ter!adi dalam tiga tahap + %) kontraksi cairan selama pendinginan a>al

pempadatan' ) kontraksi selama peruahan phase dari cair ke padat, diseut

penyusutan pempadatan' dan ) kontraksi thermis coran memadat selama

pendinginan pada suhu kamar.

Pemuatan pola memperhitungkan untuk penyusutan pempadatan dan kontraksi

termis oleh pemuatan rongga cetakan ukuran yang dileihkan. ergatung pada

logam yang dicorkan, mistar susut ini sedikit pan!ang dari % sampai Gdiandingkan ke ukuran mistar standar.

&. Arah Pempadatan Coran.

Supaya mengurangi ahaya pengaruh penyusutan,yang diinginkan untuk daerah

coran ereda dari cairan logam dikirim untuk memeku pertama dan untuk

pempadatan ma!u dari daerah tipis ini ma!u ke riser.

". Cacat Coran

4eerapa cacat yang umum pada anyak dan semua proses pengecoran.a. /isruns. Suatu misrun yaitu suatu coran yang telah memadat seelum tuntas

pengisian rongga cetakan.

. Putus dingin. Suatu putus dingin ter!adi ketika dua porsi logam megalir ersama

tetapi ada suatu keocoran &usi diantaranya karena pemekuan dini.

c. Shot dingin. etika pemelahan ter!adi selama penuangan, ola$ola padat logam

terentuk yang men!adi terperangkap dalam suatu pengecoran. Prosedur penuangan

dan racangan system saluran yang dihindarkan pemelahan dapat mengindari cacatini.

d. 6ongga penyusutan. Cacat ini suatu penurunan pada permukaan atau suatu cacat

dalam pada suatu coran, diseakan oleh penyusutan pemadatan yang menarik

se!umlah logam leuran yang sesuai dalam daerah terakhir untuk memeku. 2ni

sering ter!adi dekat puncak coran, yang dalam kasus ini diru!uk ke seagai suatu pipa.

/asalah ini terpecahkan oleh racangan saluran penamah.

G


8/11

56S2, 7olume 722, 3o. , -uli ##8

e. /icroporositi. 2ni meru!uk ke suatu !aringan luang kecil tersear keseluruh coran

diseakan oleh penyusutan pemadatan terpusatkan dari logam leuran akhir pada

struktur dentrik.Cacat iasanya terentuk pada logam paduan, karena cara

pelindungan yang pemekuan ter!adi dalam logam ini.

&. Soek panas. Cacat ini, !uga diseut retak panas, ter!adi ketika coran tertahan dari

kontraksi oleh suatu cetakan tak$luluh selama tahap akhir pemadatan atau tahap a>al

pendinginan setelah pemadatan. Pada proses pengecoran cetakan pasir dan proses

cetakan ekpendeel lainya, ini terhindarkan oleh campuran cetakan yang isa

diamrukan.

a. Luang pasir. Cacat ini terdiri dari suatu rongga gas teretuk alon oleh pelepasandari gas cetakan selama penuangan. 2ni ter!adi pada atau dia>ah permukaan coran

dekat puncak coran. /ampu temus rendah, luang udara kurang dan kadungan uap$

asah anyak dari cetakan pasir iasanya yang menyeakannya.

. Luangpin. Suatu cacat sama ke suatu luag pasir mencakup pementukan anyak

rongga udara kecil pada atau sedikit dia>ah permukaan coran.

c. Jash pasir. Suatu >ash yaitu suatu tak$teraturan permukaan coran yang hasil dari

erosi cetakan pasir selama penuangan . ontur erosi tercetak ke permukaan akhiragian coran.

d. Sca. 2ni merupakan suatu kekasaran luas permukaan coran karena encrustasi dari

pasir dan logam. 2ni diseakan oleh porsi percetakan permukaan &laking selama

pempadatan dan men!adikan imedded pada permukaan coran.

e. Penemusan. 4ila keenceran leuran logam yang tinggi, ia isa menemus ke

cetakan pasir atau inti pasir.

&. Shi&t cetakan. 2ni ter>u!udkan seagai suatu tahapan dalam produk coran pada garis$pisah diseakan oleh !arak sisi$eas dari cope dengan tertu!u ke drag.

g. Shi&t inti. Suatu pergerakan sama dapat ter!adi pada inti, tetapi !arak$tempuh iasaya

secara tegak. Shi&t inti dan shi&t cetakan diseakan oleh gaya$angkat leuran logam.

h. Cetakan retak. -ika kekuatan cetakan tidak$cukup, suatu retakan erkemang, ke yang

leuran logam dapat meresap mementuk suatu &in pada coran akhir.

G"


9/11


G. Cara 2npeksi. Prosedur pemeriksaan pengecoran mencakup +

a. Pemeriksaan 9isual untuk menditeksi cacat a9ious seperti misrun, shut dingin, dan

eerapa permukaan &la>s.

. Pengukuran ukuran untuk meyakinkan ah>a toleransi telah tercapai.

c. elogaman, kekimiaan, ke&isikan, dan u!i lain disangkutkan dengan seiring kualitas

logam coran.

C. PEMBAHASAN DA N HASIL

4eerapa petun!uk penting dan pertimangan untuk suatu pengecoran yaitu

seagai erikut ini.%. Suatu coran geometris sederhana. Sekalipun pengecoran yaitu suatu proses yang dapat

digunakan untuk menghasilkan geometris agian coran rumit, kesederhanaan rancangan

agian coran akan meningkatkan kemampuan$pengecorannya. Penghindaran kerumitan

yang tak$perlu dengan menyederhanakan pemuatan cetakan, mengurangi keutuhan

untuk inti, dan meningkatkan kekuatan coran

. Suatu sudut coran. Po!ok dan sudut$sudut lancip seharusnya dihindari , karena mereka

ersumer konsentrasi tegangan dan isa menyeakan soek panas serta retak padacoran. Pengadaan &illet seharusnya dirancang pada po!ok dalam dan u!ung ta!am

seharusnya ditumpulkan.

. Suatu ketealan agian coran. etealan agian dinding coran seharusnya seragam

supaya untuk menghindari rongga susut.

". Suatu emiringan dinding coran. Penampang agian coran yang diproyeksikan ke

cetakan seharusnya memiliki suatu kemiringan atau ketirusan. Pada pengecoran cetakan

hais atau cetakan sekali pakai, maksud kemiringan ini yaitu untuk memudahkanpelepasan pola dari cetakan. eutuhan kemiringan diperlukan hanya sekitar %#untuk

pengecoran cetakan pasir dan #sampai #untuk proses pengecoran cetakan tetap.

G. Suatu pemakaian inti pada coran errongga ( permukaan internal coran). Peruahan

kecil dalam rancangan agian coran dapat mengurangi keutuhan untuk pengintian.

;. Suatu toleransi ukuran dan permukaan akhir coran. Ada peredaan signi&ikan dalam

ketepatan ukuran dan penyelesaian akhir yang dapat dicapainya pada pengecoran,

tergantung yang dalam proses digunakan.

GG


10/11

56S2, 7olume 722, 3o. , -uli ##8

. Suatu A!angan pemesinan coran. oleransi yang dapat dicapainya dalam anyak proses

pengecoran yaitu tidak cukup untuk mencapai keutuhan &ungsional dalam anyak

penerapan coran.arena itu, ahan tamahan,yang diseut a!angan atau kelonggaran

allawance) pemesinan, harus ditinggalkan pada coran untuk operasi pemesinan dalam

permukaannya.elonggaran pemesinan permukaan coran pasir errentang antara %,G

sampai mm.

D. KESIMPULAN DAN SARAN

Dengan mengidenti&ikasi cacat coran untuk produk akhirya yang diuat oleh

proses pemekuan logam operasi teknik pengecoran entuk, guna menge9aluasikeerhasilan seluruh tahapannya.Cacat coran isa dikelompokan ke cacat erat ahkan

gagal, cacat menengah, dan cacat ringan.

%. Cacat erat atau gagalan coran isa diseakan oleh rancangannya yang kurang

tepat,dan masih kurang u!i coa laoratoraium dalam teknologi pengecoran' atau isa

diseakan oleh kondisi layanan yang kurang semestinya dari &oundrimen' serta

masih teratas sarana dan &asilitasnya.

. Cacat coran isa diseakan oleh kualitas ahan coran dalam komposisi paduan, aiktakaran dan !umlah unsure$unsurnya,serta unsure kotorannya terutama dari ahan

aku rongsokan dan ahan tamah atau &luM serta kotoran pemakaran.

. Cacat coran isa diseakan oleh kualitas peralatan pengecoran dan kondisi peleuran

ahan logam coran.

". Cacat coran isa diseakan oleh pemilihan penggunaan ahan cetakan yang tepat,

aik ketahanan panas,kekasaran dan kehalusan utir pasir, ahan tamah pengikatan,

serta kandugan kadar air.G. Cacat coran isa diseakan oleh pemakaian ahan pola dan entuk

polanya,terutama dalam pemuatan rongga coran.

;. Cacat coran ersirip atau er&lash karena diseakan keororan di garis pisah cetakan

yang terangkat gaya oyance ketika penuangan coran yang esardengan tidak

menanmahkan pemoot cetakannya.

. Cacat coran isa diseakan dalam proses penger!aan lan!utan lainnya, seperti

pelapisan dan heat treatment yang tidak semestinya.

G;


11/11


hususnya pengecoran entuk untuk menghindari cacat seaiknya pemilihan

ahan cetakan dan ahan produk yang dipakainya secara tepat.eknik proses pengecoran

dan pemuatan cetakan yang diterapkan secara secara tepat. Cara peleuran logam dan

cara penuangan leuran logam yang diterapkan secara tepat.Dan cara pendinginan,cara

pemongkaran,serta cara proses lan!ut coran yang dilakukan secara tepat !uga.

DA0A6 ?P1SAAA3

Astead 4 @ ,5st>ald P 0,dan 4egemen / L. %8

Nork + Jiley.4eeley P 6. %8./oundry $echnology. London + 3e>nes$4utte>orths.

0linn 6 A %8 Nork+

/c:ra>$@ill.

alpak!ian dan Schmid. ##. Manufacturing rocesses for ngieering Materials.

Chicago + Prentice @all.

otOin ? L. %8

ANALISIS CACAT CORAN LOGAM PADA PENGECORAN CETAKAN EKSPENDEBEL.doc

Documents

Transcript of ANALISIS CACAT CORAN LOGAM PADA PENGECORAN CETAKAN EKSPENDEBEL.doc