Laporan Praktikum(Pengecoran logam Alumunium menggunakan Cetakan Pasir)

Oleh

Nama : Ahmad Rapa’i

NPM : 0815021020

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG2012

I. Pendahuluan

A. Latar belakang

Dalam dunia industri logam banyak dijumpai produk-produk yang pembuatannya

menggunakan teknik pengecoran terutama komponen yang memiliki bentuk

kerumitan yang tinggi, mengapa dipilih cara ini alasannya cara ini akan

menghasilkan suatu produk yang sesuai dengan yang kita inginkan karena kita

menentukan pola terlebih dahulu yang sama dengan produk aslinya dengan

harapan produk hasil coran presisi selain itu proses pengecoran banyak digunakan

karena tidak memerlukan investasi modal awal yang terlalu tinggi berbeda dengan

pembuatan produk part atau komponen yang pembentukannya memerlukan

mesin-mesin yang canggih misal saja mesin CNC.

Kita ambil contoh untuk menbuat blok mesin jarang sekali digunakan selain

menggunakan cara pengecoran, mungkin ada tetapi jarang sekali kita jumpai

selain cara pengecoran.

Dalam pengecoran digunakan peralatan sederhana terutama pengecoran yang

menggunakan cetakan dari pasir tetapi ada juga yang menggunakan cetakan dari

logam, dari kedua cetakan ini yang paling sederhana adalah cetakan yang berasal

dari pasir.

Cetakan yang berasal dari pasir sangat umum digunakan dalam pengecoran karena

sangat mudah dalam pembentukan polanya,tidak memerlukan teknologi tinggi

bila dibandingkan dengan cetakan yang berasal dari logam tetapi cetakan pasir ini

hanya dapat digunakan sekali pakai berbeda dengan cetakan dari logam yang

dapat digunkan berkali-kali atau secara massal.

Untuk pembuatan pola cetakan yang berasal dari pasir ini perlu ketelitian dan

kesabaran dari si pembuat jika tidak cetakan yang akan dibuat akan mengalami

kegagalan sehingga perlu dilakukan berulang kali.

Dari hal diatas yang melatarbelakangi pengecoran logam menggunakan cetakan

pasir dengan harapkan mendapatkan pengetahuan akan keterampilan dalam proses

pengecoran terutama dalam proses pembuatan cetakannya serta kemampuan untuk

menganalisa kegagalan-kegagalan yang terjadi dalam proses pembutan cetakan

sehingga didapatkan hasil yang optimal.

B. Tujuan

Adapun tujuan dari praktikum pengecoran logam adalah sebagai berikut :

1. Menerapkan teori yang didapat dalam perkuliahan

2. Mengetahui teknik pembuatan cetakan yang berasal dari pasir cetak

3. Menganalisa kegagalan produk dari hasil pengecoran

II. Teori dasar

Proses pengecoran meliputi: pembuatan cetakan, persiapan dan peleburan logam,

penuangan logam cair ke dalam cetakan, pembersihan coran dan proses daur

ulang pasir cetakan. Produk pengecoran disebut coran atau benda cor. Berat coran

itu sendiri berbeda, mulai dari beberapa ratus gram sampai beberapa ton dengan

komposisi yang berbeda, mulai dari beberapa ratus gram sampai beberapa ton

dengan komposisi yang berbeda dan hamper semua logam atau paduan dapat

dilebur dan dicor.

Proses pengecoran secara garis besar dapat dibedakan dalam proses pengecoran

dan proses percetakan. Pada proses pengeceron tidak digunakan tekanan sewaktu

mengisi rongga cetakan, sedang pada proses pencetakan logam cair ditekan agar

mengisi rongga cetakan. Karena pengisian logam berbeda, cetakan pun berbeda,

sehingga pada proses percetakan cetakan umumnya dibuat dari logam. Pada

proses pengecoran cetakan biasanya dibuat dari pasir meskipun ada kalanya

digunakan pula plaster, lempung, keramik atau bahan tahan api lainnya.

A. Pasir

1. Jenis Pasir

Pasir silica (SiO2), ditemukan di banyak tempat, dan tersebar di seluruh

Nusantara. Pasir ini sangat cocok untuk cetakan karena tahan suhu tinggi tanpa

terjadi penguraian, murah harganya, awet dan butirannya mempunyai bermacam

tingkat kebesaran dan bentuk. Namun, angka muainya tinggi dan memiliki

kecenderungan untuk melebur menjadi satu dengan logam. Karena kandungan

debu yang cukup tinggi, dapat berbahaya bagi kesehatan.

2. Pengujian pasir

Pasir cetakan perlu diuji secara berkala untuk mengetahui sifat-sifatnya. Pengujian

yang lazim diterapkan adalah pengujian mekanik untuk menentukan sifat-sifat

pasir sebagai berikut:

1. Permeabilitas. Porositas pasir memungkinkan pelepasan gas dan uap yang

terbentuk dalam cetakan

2. Kekuatan. Pasir harus memiliki gaya kohesi, kadar air dan lempung,

mempengaruhi sifat-sifat cetakan.

3. Ketahanan terhadap suhu tinggi. Pasir harus tahan terhadap suhu tinggi tanpa

melebur.

4. Ukuran dan bentuk butiran. Ukuran butiran pasir harus sesuai dengan sifat

permukaan yang dihasilkan. Butiran harus berbentuk tidak teratur sehingga

memiliki kekuatan ikatan yang memadai.

B. Cetakan

Ada dua cara pengecoran dengan menggunakan cetakan pasir. Pembagian

dilakukan berdasarkan jenis pola yang digunakan:

1) Pola yang dapat digunakan berulang-ulang dan

2) Pola sekali pakai

Urutan pembahasan proses pengecoran adalah sebagai berikut:

1. Prosedur pembuatan cetakan

2. Pembuatan pola

3. Pasir

4. Inti

5. Peralatan (mekanik)

6. Penuangan dan pembersihan benda cor.

Prosedur pembuatan cetakan

Cetakan diklasifikasikan berdasarkan bahan yang digunakan:

1. Cetakan pasir basah (green-sand molds)

Cetakan dibuat dari pasir cetak basah.

2. Cetakan kulit kering (Skin dried mold)

3. Cetakan pasir kering (Dry-sand molds)

Cetakan dibuat dari pasir yang kasar dengan bahan pengikat

4. Cetakan lempung (Loan molds)

5. Cetakan furan (Furan molds)

6. Cetakan CO2

7. Cetakan logam

Cetakan logam terutama digunakan pada proses cetak-tekan (die casting)

logam dengan suhu cair rendah.

8. Cetakan khusus

Cetakan khusus dapat dibuat dari plastic, kertas, kayu semen, plaster, atau

karet.

Proses pembuatan cetakan yang dilakukan di pabrik-pabrik pengecoran dapat di

kelompokkan sebagai berikut:

1. Pembuatan cetakan di meja (Bench molding)

Dilakukan untuk benda cor yang kecil.

2. Pembuatan cetakan di lantai (Floor molding)

Dilakukan untuk benda cor berukuran sedang atau besar

3. Pembuatan cetakan sumuran (pit molding)

4. Pembuatan cetakan dengan mesin (machine molding)

a. Pembuatan Cetakan

Sebagai contoh akan diuraikan pembuatan roda gigi seperti pada Gambar 5.2 di

bawah ini. Cetakan dibuat dalam rangka cetak (flak) yang terdiri dari dua bagian,

bagian atas disebut kup dan bagian bawah disebut drag. Pak kotak cetak yang

terdiri dari tiga bagian, bagian tengahnya disebut cheek. Kedua bagian kotak

cetakan disatukan pada tempat tertentu dengan lubang dan pin.

Cetakan Pola Sekali Pakai

Keuntungan dari proses cetak sekali pakai ini meliputi :

1. Sangat tepat untuk mengecor benda-benda dalam jumlah kecil

2. Tidak memerlukan pemesinan lagi

3. Menghemat bahan coran

4. Permukaan mulus

5. Tidak diperlukan pembuatan pola belahan kayu yang rumit

6. Tidak diperlukan inti atau kotak inti

7. Pengecoran jauh lebih sederhana

Kerugiannya adalah :

1. Pola rusak sewaktu dilakukan pengecoran

2. Pola lebih mudah rusak, oleh karena itu memerlukan penangangan yang lebih

sederhana.

3. Pada pembuatan pola tidak dapat digunakan mesin mekanik

4. Tidak ada kemungkinan untuk memeriksa keadaan rongga cetakan

b. Saluran masuk, penambah, dan karakteristik pembekuan

Sistem saluran masuk (gating system) untuk mengalirkan logam cair ke dalam

rongga cetakan, terdiri dari cawan tuang, saluran turun, pengalir dan saluran

masuk tempat logam mengalir memasuki rongga cetakan. Fungsi system saluran

masuk perlu dirancang dengan mantap dengan mempertimbangkan faktor-faktor

berikut:

1. Aliran logam hendaknya memasuki rongga cetakan pada dasar atau dekat

dasarnya dengan turbulensi seminimal mungkin. Hal ini perlu diperhatikan,

khususnya pada benda tuang yang kecil

2. Pengikisan dinding saluran masuk dan permukaan rongga cetakan harus

ditekan dengan mengatur aliran logam cair atau dengan menggunakan inti

pasir kering.

3. Aliran logam cair yang masuk harus diatur sedemikian sehingga terjadi

solidifikasi terarah. Solidifikasi hendaknya mulai dari permukaan cetakan kea

rah logam cair sehingga selalu ada logam cair cadangan untuk menutupi

kekurangan akibat penyusutan.

4. Usahakanlah agar slag, kotoran atau partikel asing tidak dapat masuk ke dalam

rongga cetakan.

C. Pola

1. Jenis Pola

2. Ketepatan Ukuran Coran

Pada pembuatan pola harus diperhatikan beberapa hal antara lain: pengaruh

penyusutan logam cair, ketirusan, penyelesaian, distorsi dan kelonggaran,

sehingga kita dapat memperoleh benda cor yang benar-benar sesuai dengan benda

yang akan dibuat.

3. Penyusutan

Karena hampir semua jenis logam menyusut pada waktu pembekuan, pada waktu

membuat pola perlu ditambahkan ukuran penyusutan. Untuk kemudahan, untuk

besi cor dapat digunakan mister susut yang 1,04% atau 0,00104 mm/mm lebih

panjang dari ukuran standar. Direncanakan suatu roda gigi yang bila pemesinan

telah selesai, mempunyai diameter luar 150 mm. Untuk brons perlu ditambah

1,56%, baja 2,08%, aluminium dan magnesium 1,30%.

4. Tirus

Bila pola yang dapat diangkat dikeluarkan dari cetakan, kadang-kadang tepi

cetakan pasir yang bersentuhan dengan pola terangkat. Oleh karena itu untuk

memudahkan pengeluaran pola, maka sisi tegak pola dimiringkan. Untuk

permukaan luar, biasanya dipakai penambahan sebesar 1,04% hingga 2,08%.

Untuk lubang di sebelah dalam dapat digunakan kemiringan sampai 6,25%.

5. Penyelesaian

Permukaan coran yang akan mengalami pemesinan biasanya diberi tanda tertentu.

Tanda tersebut berarti bahwa pola harus dipertebal, sehingga cukup bahan untuk

diselesaikan. Umumnya penambahan adalah 3,0 mm. Untuk pola yang besar

suaian tersebut harus ditambah karena ada kemungkinan bahwa benda cor akan

melengkung.

6. Distorsi

Distorsi terjadi pada benda coran dengan bentuk yang tidak teratur karena sewaktu

membeku terjadi penyusutan yang tidak merata. Kemungkinan ini perlu

diperhitungkan sewaktu membuat pola.

7. Kelonggaran

Bila pasir di sekitar pola ditumbuk-tumbuk kemudian pola dilepaskan, pada

umumnya ruangan pola akan lebih besar sedikit. Pada benda cor yang besar atau

benda cor yang tidak mengalami penyelesaian, hal ini dapat diatasi dengan

membuat pola yang kecil sedikit.

Bahan Pola

Langkah pertama dalam pembuatan suatu benda cor ialah: persiapan pola. Pola ini

agak berbeda dibandingkan dengan benda cornya sendiri. Perbedaan tersebut

mencakup suaian pola untuk mengimbangi penyusutan dan pemesinan dan

penambahan lainnya unutk memudahkan pengecoran.

Pola biasanya dibuat dari kayu karena relative murah dan mudah dibentuk. Karena

penggunaan pola biasanya terbatas, pola tidak perlu dibuat dari bahan awet.

Sebaliknya pola yang diperlukan untuk produksi dalam jumlah yang banyak

biasanya dibuat dari logam karena lebih awet dalam penggunaan.

Pola logam tidak berubah bentuk dan rata-rata tidak memerlukan perawatan

khusus. Jenis logam yang banyak digunakan untuk pola ialah kuningan, besi cord

an aluminium. Aluminium banyak digunakan karena mudah dibentuk, ringan dan

tahan korosi. Pola logam biasanya dicor mengikuti pola induk yang terbuat dari

kayu.

III. Metode Praktikum

III.1. Alat dan bahan

Alat dan bahan yang digunakan dalam pengecoran logam alumunium

menggunakan cetakan pasir adalah sebagai berikut :

1. Pasir cetak

2. Pola cetakan (dalam praktikum digunakan asbak)

3. Pipa untuk membuat saluran masuk (inlet)

4. Papan persegi pencetak pasir

5. Bubuk anti air

6. Pasak atau patok bambu

7. Raw material dalam hal ini yang digunakan adalah limbah alumunium

8. Ladel

9. Kuas

10. Sekop / sendok pasir

11. Tungku peleburan mengunakan bahan bakar solar

12. Kompresor

III.2. Prosedur praktikum

Adapun prosedur praktikum yang digunakan yaitu sebagai berikut :

A. Melakukan peleburan raw material alumunium

Pada langkah awal kita melakukan peleburan alumunium terlebih dahulu

dengan tujuan ketika cetakan telah jadi, alumunium cair juga siap dituang.

supaya waktu praktikum dapat di manfaatkan dengan maksimal.

Adapun langkah pelebuaran alumunium yaitu sebagia berikut :

1. Mengisi solar kedalam tabung bahan bakar

2. Manghidupkan kompresor yang akan digunakan untuk proses

karburasi solar, sementara menunggu tekanan dalam tabung

mencukupi, masukkan alumunium yang akan dilebur kedalam tungku.

3. Membuka keran nozel bahan bakar sedikit saja, kemudian sulutkan api

pada ujung nozel untuk menghidupkan api pada awal peleburan

4. Putar keran saluran nozel secara perlahan hingga nyala api dianggap

cukup untuk melakukan proses peleburan.

Sementara menunggu alumunium mencair, praktikan malakukan prosedur

lainnya yaitu;

B. Membuat cetakan

1. Menyiapkan tempat pembuatan cetakan pasir

2. Menyiapkan alat pembuatan cetakan pasir

3. Membentuk pola pada cetakan bagian bawah dengan mengisi rongga

bagian bawah asbak yang digunakan sebagai pola. Sebelum mengisi

bagian bawah rongga pola. Terlebih dahulu menaburkan bubuk anti air

supaya pola bias terlepas dari cetakan pasir dengan mudah.

4. Setalah memastikan pola bagian bawah terbentuk dengan baik, lalu

menaburkan bubuk anti air kembali dibagian atas dan sekitar pola supaya

bagian atas pola dapat terpisah dengan mudah dari pola bagian bawah saat

dilepas.

5. Asbak yang dijadikan pola masih terletak pada pola bagian bawah,

kemudian memasang balok pencetak pasir cetak dengan posisi pola berada

tepat dingah.

6. Meletakkan pipa saluran masuk pada bagian atas pola untuk membentu

salusan masuk, Kemudian mengisi balok dengan pasir cetak.

7. Memadatkan cetakan pasir hingga rata dengan balok pencetak pasir cetak,

dan memasang pasak bambu di keempat sisi cetakan sebagai acuan posisi

awal cetakan.

8. Melepaskan pipa pembentuk saluran masuk secara perlahan, lalu

mengangkat cetakan pola bagian atas secara perlahan.

9. Melepaskan asbak yang digunakan sebagai pola dari pasir cetak secara

perlahan, dan memastikan pola terbentuk dengan sempurna.

10. Meletakkan kembali cetakan pola bagian atas dengan berporos pada pasak

bamboo yang sebelumnya terpasang pada keempat sisi cetakan. Dan

memastikan cetakan terpasang seperti pada kondisi sebelum cetakan pola

atas diangkat.

11. Membuka balok pencetak pasir cetak, dan menutup bagian bawah sisi

cetakan pasir dengan pasir cetak untu mengantisipasi meluasnya aliran

alumunium cair jika terjadi kebocoran cetakan pasir.

12. Setelah memastikan cetakan pasir siap digunakan, maka langkah

selanjutnya menuangkan alumunium cair kedalam cetakan pasir secara

cepat dan konstan, dan memastikan rongga pola terisi penuh.

13. Menunggu kurang lebih lima menit untuk memastikan alumunium cair

telah membeku, kemudian keluarkan hasil cetakan dari cetakan pasir.

IV. Pembahasan

Dalam proses pengecoran yang telah dilakukan banyak hal yang perlu

diperhatikan diantaranya pada saat pembuatan cetakan, dalam prakikum

yang dilakukan di tanjung bintang cetakan yang digunakan menggunakan

pasir, pada saat membuat cetakan yang berbahan dari pasir perlu

diperhatikan kadar air pada pasir cetak karena bila kadar air yang terlalu

tinggi maupun yang terlalu sedikit akan membuat proses pencetakan

menjadi sulit,usahakan kadar air pas agar pasir cetak mudah untuk

dilakukan proses pencetakan dan tidak menimbulkan gelembung-

gelembung udara pada saat coran telah dituang kedalam cetakan.

Pembuatan cetakan yang dilakukan setelah pasir cetak siap digunakan

banyak hal yang perlu diperhatikan yaitu pertama

penaburan bubuk anti air usahakan bubuk anti air ditabur secara merata

agar pada saat pengangkatan cetakan pasir pada bagian dasar tidak ikut

terangkat bersama cetakan, selain pada dasar cetakan bubuk anti air harus

juga diberikan pada pola, disini pola yang digunakan yaitu asbak dan gelas

, agar pada pelepasan pola pada cetakan bagian bawah dapat dilakukan

dengan mudah. Kedua pemadatan pasir cetak pada saat proses pengisian

papan cetak, lakukan dengan pengisian sedikit demi sedikit lalu padatkan

perlahan, tujuan nya adalah agar kepadatan pasir cetak pada papan cetak

merata jika kepadatan pasir cetak tidak merata pada saat pengangkatan

cetakan atas ada sebagian pasir cetak tidak terangkat atau rontok. Ketiga

pada saat penggabungan cetakan bagian atas dengan cetakan bagian

bawah harus diperhatikan kesejajaran antara bagian kanan yang dipegang

dan bagian kiri yang dipegang pada cetakan jika tidak sejajar maka

mengakibatkan bersentuhan antara pola bagian bawah dan bagian atas jika

bersentuhan dipastikan pasir akan rontok.

Proses penuangan logam cair kedalam cetakan dalam praktikum yang telah

dilakukan tidak mengalami kendala, kegagalan pengecoran yang telah

dilakukan banyak terjadi pada proses pembuatan cetakan maka dari itu

perlu dilakukan berulang-ulang dalam pembuatan cetakan, kegagalan

diantaranya benda hasil coran terbentuk hanya sebagian, pada saat

penuangan coran kedalam cetakan coran meluber atau coran keluar dari

pola cetakan, kesalahan letak saluran masuk sehingga benda hasil coran

susah untuk di finishing,untuk mengatasi hal tersebut telah dijelaskan di

atas.

Sebagian besar kegagalan produk hasil coran dalam praktikum ini adalah

produk hasil coran terbentuk hanya sebagian, hal ini terjadi karena

kesalahan pada proses pembuatan cetakan. Proses pembuatan cetakan

adalah hal yang terpenting dalam menentukan produk hasil coran, gagal

tidak nya hasil coran sangat ditentukan oleh cetakan coran.

V. Simpulan dan saran

a. Simpulan

Adapun simpulan yang dapat diambil dalam praktikum pengecoran logam

menggunakan cetakan pasir cetak adalah sebagai berikut :

1. Kadar air pada pasir cetak harus pas agar mudah dalam proses

pencetakan dan tidak menimbulkan gelembung pada saat coran

telah dituang kedalam cetakan.

2. Proses pembuatan cetakan dengan pasir cetak harus dilakukan

dengan teliti dan hati-hati agar didapat hasil coran seperti bentuk

polanya

3. Kegagalan produk hasil coran sangat ditentukan dari cetakan pasir

yang dibuat.

b. Saran

Adapun saran yang dapat diberikan dalam praktikum pengecoran

Logam menggunakn cetakan pasir cetak adalah sebagai berikut :

1. Pada saat penyatuan cetakan atas dan cetakan bawah,diusahakan

tidak miring agar dinding-dinding pola tidak jatuh atau rontok

2. Hati-hati pada saat peleburan logam agar tidak terlalu dekat dengan

tungku peleburan dan hati-hati pada saat penuangan agar tidak

terkena bagian tubuh praktikan.

Daftar Pustaka

www.google.com/wikepedia/pengecoran

www.blogspot.com/D&V/teknikpengecoran