Makalah Proses Pengecoran Dan Penempaan

8/19/2019 Makalah Proses Pengecoran Dan Penempaan

1/31

MAKALAH PROSES PENGECORAN DAN PENEMPAAN

PROSES MANUFAKTUR I

Oleh :

Mazda Rachma Qunu! "#$%&'#'''()

G!*!h Iman+ Fa,a- Mul!a "#$%&'#'''.)

D!an An**-aen! /!+l!a "#$%&'#'''0)

Rachma N+1!2an! H!da2ah "#$%&'#'''3)

P-a4e2+a5ad! Kun Su6!47+ "#$%&'#''#$)

8URUSAN TEKNIK INDUSTRI

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNI/ERSITAS PEM9ANGUNAN NASIONAL /ETERAN;

8A


2/31

MAKALAH PROSES PENGECORAN DAN PENEMPAAN

PROSES MANUFAKTUR I

Oleh :

Rachma N+1!2an! H!da2ah "#$%&'#'''3)

8URUSAN TEKNIK INDUSTRI

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNI/ERSITAS PEM9ANGUNAN NASIONAL /ETERAN;

8A


3/31

PROSES PENGECORAN

De=!n!4! Pen*ec+-an "CASTING)

Pengecoran (CASTING) adalah salah satu teknik pembuatan produk dimana

logam dicairkan dalam tungku peleburan kemudian di tuangkan kedalam rongga

cetakan yang serupa dengan bentuk asli dari produk cor yang akan dibuat

Ada 4 aktor yang berpengaruh atau merupakan ciri dari proses pengecoran!

yaitu "

#$ Adanya aliran logam cair kedalam rongga cetak

%$ Ter&adi perpindahan panas selama pembekuan dan pendinginan dari logam

dalam cetakan

'$ Pengaruh material cetakan

4$ Pembekuan logam dari kondisi cair

lasiikasi pengecoran berdasarkan umur dari cetakan! ada pengecoran

dengan sekali pakai (ependable *old) dan ada pengecoran dengan cetakan

permanent (permanent *old)$Cetakan pasir termasuk dalam ependable mold$

arena hanya bisa digunakan satu kali pengecoran sa&a! setelah itu cetakan

tersebut dirusak saat pengambilan benda coran$ +alam pembuatan cetakan! &enis,

&enis pasir yang digunakan adalah pasir silika! pasir -ircon atau pasir

hi&au$Sedangkan perekat antar butir,butir pasir dapat digunakan! bentonit! resin!

uran atau air gelas$

Te-m!n+l+*! Pen*ec+-an den*an Cea6an Pa4!-

Secara umum cetakan harus memiliki bagian,bagian utama sebagai berikut "


4/31

Ca.ity (rongga cetakan)! merupakan ruangan tempat logam cair yang

dituangkan kedalam cetakan$ /entuk rongga ini sama dengan benda ker&a yang

akan dicor$ 0ongga cetakan dibuat dengan menggunakan pola$

Core (inti)! ungsinya adalah membuat rongga pada benda coran$ Inti

dibuat terpisah dengan cetakan dan dirakit pada saat cetakan akan digunakan$

/ahan inti harus tahan menahan temperatur cair logam paling kurang bahannya

dari pasir$

Gating sistem (sistem saluran masuk)! merupakan saluran masuk kerongga

cetakan dari saluran turun$ Gating sistem suatu cetakan dapat lebih dari satu!

tergantung dengan ukuran rongga cetakan yang akan diisi oleh logam cair$

Sprue (Saluran turun)! merupakan saluran masuk dari luar dengan posisi

.ertikal$Saluran ini &uga dapat lebih dari satu! tergantung kecepatan penuangan

yang diinginkan$

Pouring basin! merupakan lekukan pada cetakan yang ungsi utamanya

adalah untuk mengurangi kecepatan logam cair masuk langsung dari ladle

ke sprue$ecepatan aliran logam yang tinggi dapat ter&adi erosi pada sprue dan

terba1anya kotoran,kotoran logam cair yang berasal dari tungku kerongga

cetakan$

0aiser (penambah)! merupakan cadangan logam cair yang berguna dalam

mengisi kembali rongga cetakan bila ter&adi penyusutan akibat solidiikasi$

Pen*ec+-an Cea6an Pa4!-

Pengecoran dengan cetakan pasir melibatkan akti.itas,akti.itas seperti

menempatkan pola dalam kumpulan pasir untuk membentuk rongga cetak!

membuat sistem saluran! mengisi rongga cetak dengan logam cair! membiarkanlogam cair membeku! membongkar cetakan yang berisi produk cordan

membersihkan produk cor$ 2ingga sekarang! proses pengecoran dengan cetakan

pasir masih men&adi andalan industri pengecoran terutam industri,industri kecil$

Tahapan yang lebih umum tentang pengecoran cetakan pasir$

A$ Pasir


5/31

ebanyakan pasir yang digunakan dalam pengecoran adalah pasir silika

(Si3%)$Pasir merupakan produk dari hancurnya batu,batuan dalam &angka 1aktu

lama$Alasan pemakaian pasir sebagai bahan cetakan adalah karena murah dan

ketahanannya terhadap temperature tinggi$ Ada dua &enis pasir yang umum

digunakan yaitu naturally bonded(banks sands) dan synthetic (lake sands)$arena

komposisinya mudah diatur! pasir sinetik lebih disukai oleh banyak industri

pengecoran$

Pemilihan &enis pasir untuk cetakan melibatkan bebrapa aktor penting

seperti bentuk dan ukuran pasir$ Sebagai contoh ! pasir halus dan bulat akan

menghasilkan permukaan produk yang mulushalus$ 5ntuk membuat pasir cetak

selain dibutuhkan pasir &uga pengikat (bentonit atau claylempung) dan air$etiga

/ahan tersebut diaduk dengan komposisi tertentu dan siap dipakai sebagi bahan

pembuat cetakan$

/$ 6enis Cetakan Pasir

Ada tiga &enis cetakan pasir yaitu green sand! cold,bo dan no,bake mold$

Cetakan yang banyak digunakan dan paling murah adalah &enis green sand

mold (cetakan pasir basah)$ ata 7basah8 dalam cetakan pasir basah berati pasir

cetak itu masih cukup mengandung air atau lembab ketika logam cair dituangkan

ke cetakan itu$ Istilah lain dalam cetakan pasir adalah skin dried$ Cetakan ini

sebelum dituangkan logam cair terlebih dahulu permukaan dalam cetakan

dipanaskan atau dikeringkan$arena itu kekuatan cetakan ini meningkat dan

mampu untuk diterapkan pada pengecoran produk,produk yang besar$

+alam cetakan kotak dingin (bo,cold,mold)! pasir dicampur dengan

pengikat yang terbuat dari bahan organik dan in,organik dengan tu&uan lebihmeningkatkan kekuatan cetakan$Akurasi dimensi lebih baik dari cetakan pasir

basah dan sebagai konsekuensinya &enis cetakan ini lebih mahal$

+alam cetakan yang tidak dikeringkan (no,bake mold)! resin sintetik cair

dicampurkan dengan pasir dan campuran itu akan mengeras pada temperatur

kamar$ arena ikatan antar pasir ter&adi tanpa adanya pemanasan maka seringkali

cetakan ini disebut &uga cold,setting processes$Selain diperlukan cetakan yang


6/31

tinggi! beberapa siat lain cetakan pasir yang perlu diperhatikan adalah

permeabilitas cetakan (kemampuan untuk melakukan udaragas)$

C$ Pola

Pola merupakan gambaran dari bentuk produk yang akan dibuat$ Pola

dapat dibuat dari kayu! plasticpolimer atau logam$ Pemilihan material pola

tergantung pada bentuk dan ukuran produk cor! akurasi dimensi! &umlah produk

cor dan &enis proses pengecoran yang digunakan$

6enis,&enis pola "

#$ Pola tunggal (one pice pattern solid pattern)

/iasanya digunakan untuk bentuk produk yang sederhana dan &umlah produk

sedikit$Pola ini dibuat dari kayu dan tentunya tidak mahal$

%$ Pola terpisah (spilt pattern)

Terdiri dari dua buah pola yang terpisah sehingga akan diperoleh rongga cetak

dari masing,masing pola$ +engan pola ini! bentukproduk yang dapat dihasilkan

rumit dari pola tunggal$

'$ *atch,piate pattern

6enis ini popular yang digunakan di industri$Pola 7terpasang &adi satu8 dengan

suatu bidang datar dimana dua buah pola atas dan ba1ah dipasang berla1anan

arah pada suatu pelat datar$6enis pola ini sering digunakan bersama,sama dengan

mesin pembuatan cetakan dan dapat menghasilkan la&u produksi yang tinggi untuk

produk,produk kecil$

+$ Inti

5ntuk produk cor yang memiliki lubangrongga seperti pada blok mesin

kendaraan atau katup,katup biasanya diperlukan inti$ Inti ditempatkan dalam

rongga cetak sebelum penuangan untuk membentuk permukaan bagian dalam


7/31

produk dan akan dibongkar setelah cetakan membeku dan dingin$ Seperti cetakan!

inti harus kuat! permeabilitas baik! tahan panas dan tidak mudah hancur (tidak

rapuh)$

Agar inti tidak mudah bergeser pada saat penuangan logam cair!

diperlukan dudukan inti (core prints)$+udukan inti biasanya dibuatkan pada

cetakan seperti pada gambar$pembuatan inti serupa dengan pembuatan cetakan

pasir yaitu menggunakan no,bake! cold,bo dan shell$ 5ntuk membuat cetakan

diperlukan pola sedangkan untuk membuat inti dibutuhkan kotak inti$

9$ 3perasi Pengecoran

3perasi pengecoran dengan cetakan pasir melibatkan tahapan proses

perancangan produk cor! pembuatan pola dan inti! pembuatan cetakan! penuangan

logam cair dan pembongkaran produk cor$ Tahapan lebih rinci terlihat pada

gambar +iba1ah ini "


8/31

Setelah proses perancangan produk cor yang menghasilkan gambar teknik produk

(a) dilan&utkan dengan tahapan,tahapan berikutnya "

a) *enyiapkan bidang dasar datar atau pelat datar dan meletakan pola atas

(cope) yang sudah ada dudukan inti dipermukaan pelat datar tadi$

b) Seperti pada langkah c! untuk cetakan bagian ba1ah (drag) beserta sistem

saluran$

c) *enyiapkan koak inti (untuk pembuatan inti)

d) Inti yang telah &adi disatukan (inti yang dibuat berupa inti setengah atau

paroan inti)

e) Pola atas yang ada dipermukaan pelat datar ditutupi oleh rangka cetak atas (cope) dan ditambahkan system saluran seperti saluran masuk dan

saluran tambahan (riser)$ Selan&utnya diisi dengan pasir cetak$

) Setelah diisi pasir cetak dan dipadatkan! pola dan system saluran

dilepaskan dari cetakan

g) Giliran drag diisi pasir cetak setelah menempatkan rangka cetak diatas

pola dan pelat datar$

h) Setelah disi pasir cetak dan dipadatkan! pola dilepaskan dari cetakan

i) Inti ditempatkan pada dudukan inti yang ada pada drag$

&) Cope dipasangkan pada drag dan dikunci kemudian dituangkan logam cair$k) Setelah membeku dan dingin! cetakan dibongkar dan produk cor

dibersihkan dari sisa,sisa pasir cetakan$

l) Sistem saluran dihilangkan dari produk cor dengan berbagai metoda dan

produk cor siap untuk diperlakukan lebih lan&ut$

+alam teknik pengecoran logam luiditas tidak diartikan sebagai kebalikan dari

.iskositas! akan tetapi berarti kemampuan logam cair untuk mengisi ruang,ruang

dalam rongga cetak$ :luiditas tidak dapat dikaitkan secara langsung dengan siat,

siat isik secara indi.idu! karena besaran ini diperoleh dari pengu&ian yang

merupakan karakteristik rata,rata dari bebrapa siat,siat isik dari logam cair$

Ada dua aktor yang mempengaruhi luiditas logam cair! yaitu temperatur

dan komposisi unsur$ Temperatur penuangan secara teoritis harus sama atau diatas

garis li;uidus$ 6ika temperatur penuangan lebih rendah! kemungkinan besar ter&adi

solidiikasi didalam gating sistem dan rongga cetakan tidak terisi penuh$ Cacat ini

disebut &uga dengan nama misrun$ Cacat lain yang bisa ter&adi &ika temperatur

penuangan terlalu rendah adalah laps dan seams$


9/31

seakan,akan membentuk alur,alur aliran kontinu logam yang masuk kedalam

rongga cetak! dimana alur satu dengan alur lain berdampingan daya ikatannya

tidak begitu baik$6ika temperatur penuangan terlalu tinggi pasir yang terdapat

pada dinding gating sistem dan rongga cetakan mudah lepas se1aktu bersentuhan

dengan logam cair dan permukaanya men&adi kasar$Ter&adi reaksi yang cepat

antara logam tuang! dengan -at padat! cair dan gas diadalam rongga cetakan$+ari

pengu&ian ini dapat dicari daerah temperatur penuangan yang menghasilkan

produk dengan cacat yang seminim mungkin$

:aktor utama yang lain yang mempengaruhi besaran luiditas adalah

komposisi paduan$ =ogam cair yang memiliki luiditas yang tinggi adalah logam

murni dan alloys komposisi eutectic$Alloys yang dibentuk dari larutan padat! dan

memiliki range pembekuan yang besar memiliki luiditas yang &elek$


10/31

Contoh Pola spiral hasil pengu&ian :luiditas

Ada beberapa metoda dalam mengukur luiditas$*etoda ini dibedakan

berdasarkan bentuk rongga cetak yang digunakan untuk mengetahui mampu alir

logam cair$Ada rongga cetak yanmg berbentuk spiral dan ada &uga rongga cetak

yang berbentuk lorong yang meman&ang$ Pemilihan metoda ini sangat tergantung

/eberapa bentuk cetakan untuk pengukuran :luiditas

+ari bentuk benda ker&a dan bahan cetakan yang akan digunakan$ +alam

melakukan pengukuran mampu alir dipraktikum ini digunakan metode dengan

rongga cetak yang berbentuk spiral$*eskipun hasil pengukuran dengan metoda

diatas dipengaruhi oleh siat,siat cetakan! namun pengukuran tersebut sangat

praktis! karena langsung menggambarkan bagaimana mampu alir logam cair

dalam rongga cetak dengan bahan cetakan sebenarnya$2arga luiditasnya

dinyatakan dengan pan&ang (dalam mm) spiral yang terisi logam$Atas dasar hal

ini! luiditas &uga dikenal dengan istilah:luid lie$

L+*am>l+*am dalam ?en*ec+-an

/esi cor

> Paduan besi yang mengandung C ?" #!@ dan #,' Si$ 5nsur lain dapat

ditambahkan dengan maksud untuk meningkatkan siat,siat seperti kekuatan!

kekerasan atau ketahanan korosi$ 5nsur yang umumnya ditambahkan yaitu Cr!

Cu! *o dan Ni$


11/31

> /esi cor memiliki selang temperature cair yang relait lebih rendah daripada

ba&a dan relati lebih 7encer8 ketika cair$

> Siat mekanik besi cor tergantung pada &enis struktur mikronya yaitu bentuk dna

distribusi elemen,elemen penyusunnya$ Salah satu elemen yang memiliki

pengaruh yang berarti adalah grait$6umlah !ukuran dan bentuk grait

mempengaruhi kekuatan dan keuletan besi cor$ Selain grait! matriks &uga ikut

mempengaruhi siat mekaniknya$ *atris besi cor sama dengan yang terdapat pada

ba&a! yaitu eritik! perlitik! eritikBperlitik dan martensitik$ *atriks yang ter&adi

tergantung pada "

, omposisi kimia

, =a&u pendinginan! dan

, Proses perlakuan panas

, Ada lima &enis besi cor "

, /esi cor kelabu (grey cast iron)

, /esi cor malleable (malleable cast iron)

, /esi cor putih (1hite cast iron)

, /esi cor nodular (nodularductile cast iron)

, Compacted graphite cast iron (memiliki struktur mikro antara besi cor! elabu

dan besi cornodular)$

Siat mekanik "

4 ,@ ksi (kekuatan tarik)

' D EF ksi (kekuatan luluh)

# D E (perpan&angan)

Siat matriks dan karakter grait diperoleh dari kesetimbangan "

, omposisi kimia, +era&at inokulasi

, =a&u pembekuan

, Pengaturan la&u pendinginan

5ntuk mendapatkan siat yang diinginkan! biasanya pada besi cor

diterapkan perlakuan panas karena dari kondisi hasil pengecoran (as,cast) tidak

diperoleh siat yang diinginkan$ Proses perlakuan panas yang umum diterapkan "

, Annealing


12/31

, Austeniti-ing dan uenching

, Tempering

, /esi Cor Putih

/esi cor putih terbentuk ketika unsur karbon (C) tidak mengendap sebagai

grait selama proses pembekuan! akan tetapi tetap berkaitan dengan unsur besi

(:e)! krom (Cr) atau molibden (*o) membentuk karbida$ /esi cor putih bersiat

keras dan getas dan memiliki tampilan patahn seperti kristal ber1arna putih$

/esi Cor elabu

/esi cor kelabu merupakan paduan dari unsur,unsur besi (:e)! karbon H

dansilicon (Si) yang mengandung 7karbon tak berkaitan8 dalam bentuk

grait$Nama besi cor kelabu didapat dari tampilan patahan ber1arna kelabu$ /esi

cor kelabu untuk keperluan otomoti dan konstruksi umum lainnya dibagi men&adi

#F kelasgarde yang didasarkan pada kekuatan tarik minimumnya


13/31

ekuatan! kekerasan dan struktur mikro dari besi cor kelabu dipengaruhi

oleh beberapa aktor seperti komposisi kimia! desain! cetakan! karakteristik

cetakan dan la&u pendinginan selama dan setelah pembekuan$ 5nsur Cu! Cr! *o

dan Ni seringkali ditambahkan untuk mengatur struktur mikro matriks dan

pembentukan grait$ Selain itu bertu&uan untuk meningkatkan ketahanan korosi

besi cor kelabu pada beberapa media$

/esi cor kelabu dapat dikeraskan dengan proses ;uenching dan

temperature sekitar #EFF: (men&adi getas)$ ombinasi dengan proses temper

akan meningkatakan ketangguhan dan menurunkan kekerasannya$

/esi Cor *alleable

, /esi cor ini dihasilkan dari proses perlakuan panas besi cor putih yang memiliki

komposisi tertentu$

, Proses terbentuknya beis cor putih akibat "

, 0endahnya kandungan karbon dan silikon

, Adanya unsur,unsur pembentuk karbida seperti Cr! *o dan J

, =a&u pendinginan dan pembekuan yang tinggi

Pada proses pembuatan besi cor malleable! besi cor putih dipanaskan

hingga temperatur diatas temperatur eutectoid (#@FFo:) kemudian ditahan hingga

beberapa &am dan didinginkan dalam tungku$ Proses tersebut menyebabkan unsure

karbon terlarut dalam austenit! mengendap dan membentuk grait bulat tak

beraturan (irregular nodules o graphite) yang disebut korbon temper$ Proses ini

akan menghasilkan besi cor malleable dengan matriks erit$

/esi Cor Nodular , /esi cor nodular memiliki komposisi unsure yang sama dengan besi cor kelabu$

5nsur tersebut yaitu karbon dan silikon$

, Perbedaan besi cor nodular dan kelabu terletak pada bentuk grait (untuk

menghasilkan bentukgrait yang berbeda! digunakan proses yang berbeda pula)

, Pembulatan grait dicapai karena ditambahkan unsur *agnesium (*g) dan

Cerium (Ce)$


14/31

/a&a (/a&a Cor)

Salah satu &enis ba&a adalah ba&a karbon yaitu paduan besi,karbon yang

mengandung unsur karbon kurang dari #!@ (beberapa literature menyebutkan

kandungan karbon maksimum %$F )$ Sebagai tambahan selain karbon! ba&a cor

mengandung "

, Silikon (Si) " F$%F D F!@F

, *angan (*n) " F!F D #!FF

, :osor (P) "K?

, Sulur (S) "K?

Struktur mikro ba&a cor yang memiliki kandungan karbon kurang dari F!L

(ba&a hypoeutektoid) terdiri dari :90IT dan P90=IT$ adar karbon yang lebih

tinggi menambah &umlah perlit$ Struktur mikro ba&a cor yang memiliki kandungan

karbon lebih dari F!L (ba&ahipereutektoid) terdiri dari S9*9NTIT (:e'C)

dan P90=IT$ adar karbon yang lebih tinggi menambah &umlah sementit$

/a&a cor dengan kadar CMF!%F diatas diperoleh dari pendinginan didalam

tungku dari temperatur FoC setelah pengecoran$ /agian yang hitam

adalah P90=IT dan yang putih adalah:90IT$ Sedangkan ba&a cor dengan kadar

CMF!L didinginkan dalam tungku FFoC struktur yang terlihat &elas

yaitu P90=IT$

P-+4e4 Pele5u-an L+*am

Peleburan logam merupakan aspek terpenting dalam operasi,operasi pengecoran

karena berpengaruh langsung pada kualitas produk cor$ Pada proses peleburan!

mula,mula muatan yang terdiri dari logam! unsur,unsur paduan dan material


15/31

lainnya seperti luks dan unsur pembentuk terak dimasukkan kedalam

tungku$ :luks adalah senya1a inorganic yang dapat 7membersihkan8 logam cair

dengan menghilangkan gas,gas yang ikut terlarut dan &uga unsur,unsur pengotor

(impurities)$:luks memiliki beberpa kegunaan yang tergantung pada logam yang

dicairkan! seperti pada paduan alumunium terdapat co.er lues (yang

menghalangi oksidasi dipermukaan alumunium cair)!$Cleaning lues! drossing

lues! reining lues! dan 1all cleaning lues$

Tungku,tungku peleburan yang biasa digunakan dalam industri

pengecoran logam adalah tungku busur listrik! tungku induksi! tungku krusibel!

dan tungku kupola$ arakteristik masing,masing tungku peleburan adalah "

#$ Tungku busur listrik

> la&u peleburan tinggi la&u produksi tinggi

> polusi lebih rendah dibandingkan tungku,tungku lain

> memiliki kemampuan menahan logam cair pada temperatur tertentu untuk

&angka 1aktu lama untuk tu&uan pemaduan

%$ Tungku induksi

#$ hususnya digunakan pada industri pengecoran kecil%$ *ampu mengatur komposisi kimia pada skala peleburan kecil

'$ Terdapat dua &enis tungku yaitu Coreless (rekuensi tinggi)

dan core atau channel (rekuensi rendah! sekitar EF 2-)

4$ /iasanya digunakan pada industri pengecoran logam,logam non,erro

$ Secara khusus dapat digunakan untuk

keperluan superheating (memanaskan logam cair diatas temperatur cair

normal untuk memperbaiki mampu alir)! penahanan temperatur (men&aga

logam cair pada temperatur konstan untuk &angka 1aktu lama! sehingga

sangat cocok untuk aplikasi proses die,casting)! dan dupleingtungku


16/31

parallel (menggunakan dua tungku seperti pada operasi pencairan logam

dalam satu tungku dan memindahkannya ke tungku lain)

'$ Tungku krusibel

a) Telah digunakan secara luas disepan&ang se&arah peleburan logam$ Proses

pemanasan dibantu oleh pemakaian berbagai &enis bahan bakar$ b) Tungku ini bias dalam keadaan diam! dimiringkan atau &uga dapat

dipindah,pindahkan

c) +apat diaplikasikan pada logam,logam erro dan non,erro

4$ Tungku kupola

Tungku ini terdiri dari suatu saluranbe&ana ba&a .ertical yang didalamnya

terdapat susunan bata tahan api

a$ *uatan terdiri dari susunan atau lapisan logam! kokas dan luks b$ upola dapat beroperasi secara kontinu! menghasilkan logam cair dalam

&umlah besar dan la&u peleburan tinggi


17/31

*uatan upola

#$ /esi kasar (%F , 'F )

%$ Skrap ba&a ('F , 4F )

adar karbon dan siliko yang rendah adalah menguntungkan untuk mendapat

coran dengan prosentase Carbon dan Si yang terbatas$ 5ntuk besi cor kekuatan

tinggi ditambahkan dalam &umlah yang banyak$

'$ Skrap balik


18/31

Prosentase steel bertambah karena pengambilan steel dari kokas$ Peningkatan

kadar belerang(steel) yang diperbolehkan biasanya F!#

Mealu-*! P-+4e4 Pen*ec+-an

Pembekuan ingot dan Coran

+ari Pembekuan ingot dihasilkan ' daerah dengan karakteristik yang berbeda$

+aerah,daerah tersebut adalah "

#$ Chill Oone

Selama proses penuangan logam cair kedalam cetakan! logam cair yang berkontak

langsung dengan dinding cetakan akan mengalami pendinginan yang cepat

diba1ah temperatur likuidusnya$ Akibatnya pada dinding cetakan tersebut timbul

banyak inti padat dan selan&utnya tumbuh kearah cairan logam$ /ila temperatur

penuangannya rendah! seluruh bagian logam cair akan membeku secara cepat

diba1ah temperatur likuidus$ +isisi lain bila temperatur penuangan tinggi! cairan

logam yang berada ditengah,tengah ingot akan tetap berada diatas

temperatur likuidus untuk &angka 1aktu lama$

%$ Columnar -one


19/31

Sesaat setelah penuangan! gradien temperatur pada dinding cetakan menurun dan

kristal pada daerah chill tumbuh meman&ang dalam arah kristal tertentu$ ristal,

kristal tersebut tumbuh meman&ang berla1anan dengan arah perpindahan panas

(panas bergerak dari cairan logam kea rah dinding cetakan yang bertemperatur

lebih rendah) yang disebut dengan dendrit$ Setiap kristal dendrit mengandung

banyak lengan,lengan dendrit (primary dendrit)$ 6ika :raksi .olum

padatan (dendrite)meningkat dengan meningkatnya pan&ang dendrit dan &ika

struktur yang terbentuk berasa tunggal! maka lengan,lenagn dendrti sekunder dan

tertier akan timbul dari lengan dendrit primer$ +aerah yang terbentuk antara u&ung

dendrit dan ttitik dimana sisa cairan terakhir akan membeku disebut sebagaimushy

-one atau pasty -one$

'$ 9;uiaed -one

+aerah ini terdiri dari butir,butir e;uiaial yang tumbuh secara acak ditengah,

tengahingot$Pada daerah ini perbedaan temperatur yang ada tidak menyebabkan

ter&adinya pertumbuhan butir meman&ang$


20/31

Pengaruh Penyusutan

ebanyakan logam akan menyusut selama proses pembekuan dan ini

mengakibatkan perubahan struktur ingot$ Paduan,paduan dengan selang

pembekuan (daerah antara temperaturli;uidus dan solidus ) yang sempit

menghasilkan mushy -one yang sempit pula dan pada bagian permukaan atas

ingot terdapat sisa cairan logam yang lama kelamaan akan berkurang hingga

pembekuan berakhir dan pada ingot mengandung rongga cukup dalam pada

bagian tengah atau disebut pipe$

Pada paduan,paduan dengan selang temperatur pembekuan lebar! mushy

-one dapat menempati seluruh bagian ingot sehingga tidak terbentuk pipe$

Segregasi pada Ingot dan Coran

Pada struktur pembekuan terdapat dua &enis segregasi yaitu segregasi

makro (perubahan komposisi pada tiap bagian spesimen) dan segregasi

mikro (seperti yang ter&adi antara lengandendrit sekunder)$ Ada empat aktor yang

menyebabkan timbulnya segregasi makro! yaitu "


21/31

#$ Penyusutan karena pembekuan dan kontraksi panas

%$ Perbedaan kerapatan antardendritik cairan logam

'$ Perbedaan kerapatan antara padatan dan cairan

4$ Temperatur yang menyebabkan perbedaan kerapatan dalam cairan

Segregasi dalam pembekuan logam tidak diinginkan karena memberikan

pengaruh buruk pada siat mekanik$ 5ntuk segregasi mikro! pengaruhnya dapat

dikurangi dengan proses perlakuan panas (homogenisasi)$

Pemeriksaan Produk Cor

Tu&uan "

#$ Pemeriksaan rupa

a$ Pemeriksaan rupaisik

b$ Pemeriksaan dimensi (menggunakan &angka sorong! micrometer! &ig pemeriksa

dan alat ukur lainnya)

%$ Pemeriksaan cacat dalam (pemeriksaan tidak merusak! N+T)

a$ Pemeriksaan ketukan

b$ Pemeriksaan penetrasi (dye,penetrant)

c$ Pemeriksaan magnaluks (magnetic,particle)

d$ Pemeriksaan supersonic (ultrasonic)

e$ Pemeriksaan radiograi (radiograi)

'$ Pemeriksaan material a$ Pengu&ian kekerasan (menggunakan metoda /rinell! 0ock1ell!

Jickers dan Shore)

b$ Pengu&ian tarik

c$ Pengu&ian analisa kimia (spektrometri!9+S)

d$ Pengu&ian struktur mikrodan struktur makro

e$ Pemeriksaan dengan merusak


22/31

Cacat,cacat pada Coran

omisi pengecoran international telah membuat penggolongan cacat,cacat coran

dan dibagi men&adi kelas! yaitu "

#$ 9kor tikus tak menentukan atau kekerasan yang meluas

%$ =ubang,lubang

'$ 0etakan

4$ Permukaan kasar

$ Salah alir

E$ esalahan ukuran

@$ Inklusi dan struktur tak seragam

L$ +eormasi

$ Cacat,cacat tak nampak

PROSES PENEMPAAN

Penempaan adalah proses deormasi yang dilakukan dengan menekanbendaker&a

diantara dua cetakan ( die) ! baik menggunakan gaya ke&ut (impact ) atauditekan secara


23/31

gradual hingga diperoleh bentuk akhir bendaker&a yang diinginkan$ Secara umum

:orging atau penempaan merupakan penekanan pada logam dengan daya tekan

yang tinggi sehingga dapat dikatakan penempaan merupakan proses penumbukan

pada benda ker&a sehingga membentuk produk!karena penempaan merupakan

proses merapatkan butir atau serat pada bahan baku (material)!maka proses

penempaan mempunyai kekuatan untuk ratio berat sehingga sangat baik untuk

digunakan sebagai komponen,komponen mesin (pesa1at angkat)

Kla4!=!6a4! em?a

Tempa dapat diklasiikasikan dengan berbagai macam cara!

diantaranyaberdasarkan temperatur ker&a "

#)Tempa panas atau hangat cara ini paling banyak digunakan bila

diperlukandeormasi yang cukup besar dengan memanaskan kekuatan logam

dapatdikurangi dan keuletannya bertambah$

%)Tempa dingin cara ini &uga sering dilakukan untuk pembuatan produk tertentu$

euntungan dari tempa dingin adalah dapat meningkatkan kekuatanyang

dihasilkan dari pengerasan regang$

H+ 7+-6!n* adalah proses pembentukan dengan cara memanaskan benda

ker&a sampai diatas suhu rekristalisasi!kemudian diberikan gaya luar sehingga

ter&adi perubahan bentuk yang diinginkan$

0ekristalisasi adalah suatu proses dimana butir logam yang terdeormasi

digantikan oleh butiran baru yang tidak terdeormasi yang intinya tumbuh sampai

butiran asli termasuk didalamnya $atau perubahan struktur ristal akibat

pemanasan pada suhu krisis sehingga terbentuknya struktur butiran baru melalui

tumbuhnya inti dengan pemanasan $euntungan penger&aan panas$

Q Porositas dalam logam dapat dikurangi

Q etidakmurnian dalam bentuk inklusi terpecah,pecah dan tersebar dalam

logam

Q Struktur butir lebih halus

Q Siat,siat isis yang meningkat

Q 6umlah energi yang dibutuhkan untuk mengubah bentuk relati.e kecil$


24/31

erugian penger&aan panas$

Q Ter&adi oksidasi dan pembentukan kerak pada permukaan benda ker&a

sehingga penyelesaian permukaan kurang bagus$

Q +imensi benda ker&a yang dihasilkan kurang akurat

Q Peralatan penger&aan panas dan biaya pemeliharaan yang mahal$

P-+4e4 ?en*e-,aan d!n*!n aau c+ld " 7+-6!n* ) adalah merupakan

pembentukan logam secara plastis diba1ah suhu rekristalisasi pada umumnya

dilakukan disuhu kamar tanpa pemanasan benda ker&a $suhu rekristalisasi yang

dimaksud adalah suhu dimana logam akan mengalami perubahan struktur mikro$

euntungan penger&aan dingin

Q Tidak dibutuhkan pemanasan

Q 5kuran atau dimensi yang didapat baik

Q 2asil permukaan lebih halus karena tidak ada proses oksidasi terhadap

material

Q ekerasan dan kekuatan logam yang dihasilkan meningkat$

Q /iaya pera1atan dan pemeliharaan lebih murah

erugian penger&aan dingin

Q +ibutuhkan gaya yang besar untuk membuat suatu produk yang berukuran

kecil$

Q 2anya bahan yang lunak yang bisa diproses

Q Porositas dalam logam tetap

Q euletan menurun

Pe-5edaan ?en*e-,aan d!n*!n dan ?en*e-,aan ?ana4

Penger&aan panas Penger&aan dingin

+ilakukan diatas suhu rekristalisasi (ba&a

sekitar FFF,@FFFC)

+ilakukan diba1ah suhu rekristalisasi

+iperlukan gaya yang lebih rendah +iperlukan gaya yang lebih besar untuk

membuat produk yang bersi-e kecil

Perubahan siat mekanik kecil"

euletan meningkat

Perubahan siat mekanik besar"

euletan menurun


25/31

etahanan terhadap impact meningkat ekuatan dan kekerasan meningkat

/erdasarkan cara pemberian gaya untuk mendeormasikan bendaker&a!

tempadapat diklariikasikan atas "

#)tempa dengan beban impak (impact )!

%)tempa dengan beban gradual$*esin tempa yang digunakan untuk penempaan

dengan beban impak disebut

orging hammer! sedang yang digunakan untuk penempaan beban gradual disebut orging

press$

Cara lain untuk mengklasiikasikan proses tempa adalah berdasarkan

dera&ataliran logam ker&a yang didesak olehdies! seperti ditun&ukkan dalam

gambar $#F$

Gambar $#F

Tiga &enis operasi penempaan menurut cetakan


26/31

(a)tempa cetakan terbuka (open,die orging)!

(b)tempa cetakan tertutup (impression,die orging)!

(c)tempa tanpa sirip (lashless orging)$

A$3pen,die orging

/endaker&a ditekan diantara dua buah cetakan (die) yang datar(hampir datar)

sehingga logam mengalir dalam arah lateral tanpa dihambat olehpermukaan

cetakan$ 3perasi penempaan ini dikenal sebagaiupset orgingyaitumengurangi

tinggi bendaker&a dan menambah diameternya

/$ Analisa open,die orging

/ilaopen,die orging dilakukan pada kondisi yang ideal yaitu tidak ada

gesekanantara permukaan bendaker&a dan cetakan! sehingga ter&adi deormasi

yanghomogen! dan aliran radial logam seragam! seperti ditun&ukkan dalam

gambar$##$

Gambar $##

+eormasi homogen bendaker&a silinder dalam operasi cetakan terbuka


27/31

Pada kondisi ideal ini! regangan yang sebenarnya (true starin) dapat

ditentukandengan "

=uas penampang lintangAsecara bertahap akan bertambah selama operasi!

dansebaliknya tinggi akan berkurang$ Tegangan alir< &uga bertambah sebagaiakibat

pengerasan bendaker&a! kecuali logam tersebut plastis sempurna (misalnyadalam

penger&aan panas)$ Pada kondisi ini! eksponen pengerasan regang nM F!dan

tegangan alir< M < (kekuatan yield logam)$ Gaya: akan mencapai

hargamaksimum pada akhir penekanan! yaitu pada saat Adan< memiliki

hargatertinggi$Pada operasiupset orgingyang sesungguhnya! deormasi yang ter&adi

tidak seperti dalam gambar $##! karena adanya gesekan antara bendaker&a

denganpermukaan cetakan! seperti ditun&ukkan dalam gambar $#%$

Gambar $#%

+eormasi sebenarnya bendaker&a silinder dalam operasi

cetakanterbukaGesekan ini akan bertambah bila penger&aan dilakukan dalam

keadaan panas dancetakan (die) tetap dalam keadaan dingin$ 2al tersebut dapat

mengakibatkan "

(#)bertambahnya koeisien gesekan! dan

(%)adanya transormasi panas dari bendaker&a ke permukaandekat

permukaancetakan! sehingga bagian bendaker&a yang berdekatan dengan cetakan lebihsulit

dideormasi dibanding dengan bagian tengahnya$

edua aktor di atas menyebabkan gayaupset yang sebenarnya lebih besardibandingkan

dengan yang diprediksikansebelumnya$


28/31

C$ Impression D die orging

/endaker&a ditekan diantara sepasang cetakan yangtertutup! sehingga aliran

logam dalam arah lateral mendapat hambatan yang cukup

Signiikan dalam operasi tempa ini! se&umlah kecil logam ker&a mengalir

ke dalamcelah diantara kedua cetakan membentuk sirip (lash)! seperti dapat

dilihat dalamgambar $#F(b)$:lash yang terbentuk diantara kedua cetakan tersebut

harusdipotong dengan proses trimming$Impression,die orgingkadang,kadang &uga

disebut penempaan cetakan tertutup(closed,die orging)! dimana bentuk rongga

cetakannya merupakan kebalikanbentuk benda yang akan dibuat$ Tahapan

prosesimpression,die

Tahapan proses impression,die orging/ahan baku bendaker&a dalam

gambar tersebut berbentuk silinder serupa denganbentuk bedaker&a dalam operasi

open,die orging$ Pada saat cetakan mendekati posisi akhirnya lash dibentuk oleh

aliran logampada celah diantara cetakan$ Ralaupun lash harus dipotong pada

akhir operasi! tetapi sebenarnya &ugabermanaat untuk menekan aliran logam

menu&u celah diantara cetakan! sehinggalogam akan mengisi seluruh rongga

cetakan$ Pada penempaan panas! aliran logammenu&u celah akan terhambat karena

lash yang tipis lebih cepat men&adi dingin!


29/31

Selain itu &uga Proses :orging dapat dikelompokkan "

#$ 2A**90 :30GING

%$ +03P :30GING'$ P09SS :30GING

4$ 5PS9T :30GING

$ 03== :30GING

E$ SRAGING

+iba1ah ini merupakan pen&elasan dari macam,macam proses orging

2A**90 :30GING

Proses ini merupakan orging yang paling sederhana$ Pada umumnya landasan

(ANJI=) dan 2A**90 yang dipakai berbentuk datar$ Sehingga proses ini

diprioritaskan untuk membuat benda ker&a yang sederhana dan skala produksi

kecil$ Prosesnya lama dan hasilnya tergantung dari skill operator$

+03P :30GING

Prinsip dari penger&aan drop orging adalah *emaksa logam panas yang plastis

memenuhi dan mengisi bentuk die (cetakan) dengan cara penempaan$ Proses ini

sudah diperlengkapi dengan die (cetakan)$ +ie atau cetakan umumnya dibagi dua

bagian dimana satu bagian diletakkan pada hammer! yang lainnya pada an.il

(bantalan)$ Syarat die (cetakan) yang digunakan harus kuat dan tangguh terhadap

beban impact (beban ke&ut)!keausan! dan temperatur umumnya terbuat dari

campuran ba&a dengan krom! molibdenum dan nickel$ :aktor yang penting dan

harus diperhatikan adalah tenaga pneumatis dan tenaga hidrolis sehingga mesin,

mesin tipe steam hammer maupun air hammer mampu beker&a sangat cepat!

mudah dikontrol dan otomatis$ Impact orging &uga merupakan bagian dari closed


30/31

die orging hanya sa&a gerakan hammernya horisontal dan bisa diker&akan dalam

penger&aan panas maupun dingin$

P09SS :30GING

Pada hammer orging maupun drop orging energi yang diberikan pada saat

penempaan sebagian besar terserap oleh an.il (bantalan)! pondasi mesin dan

permukaan luar benda ker&a sedangkan bagian dalam benda ker&a belum

terdeormasi$ karena itu untuk benda ker&a dengan penampang tebal dan besar

digunakan press orging$ Prinsip press orging adalah dilakukan penekanan secara

perlahan,lahan pada benda ker&a sampai menghasilkan aliran logam yang uniorm$

Press orging biasanya diker&akan tanpa die dan hammer maupun an.ilnya

berbentuk datar$

5PS9T :30GING

Proses orging yang dikhususkan untuk pembesaran diameter pada u&ung batang

logam ditekan dalam arah meman&ang$ Pada dasarnya benda ker&a yang diset

berupa bar bulat! 1ire ataupun benda ker&a berbentuk silindris$ Ada ' hal yang

diperhatikan pada saat melakukan upset orging "

#$ Pan&ang benda yang diupset tidak lebih dari ' kali diameter batang

%$+iameter upset tidak lebih dari #! kali diameter batang

'$Pan&ang benda ker&a yang tidak ditumpu oleh die tidak lebih dari diameter

batang

03== :30GINGProses orging untuk mengurangi ketebalan dari bar yang berbentuk bulat atau

datar sehingga mengalami perpan&angan ke arah sumbu aisnya$ 0oll orging

biasanya memproduksi poros! batang taper dan pegas daun$ 0oll orging terdiri

dari dua roll semisilindris dengan bentuk groo.e sebesar %,@ sumbu putaran$

SRAGING

S1aging adalah proses pengurangan diameter benda ker&a yang berbentuk bulat


31/31

baik solid meupun berongga dengan cara penempaan berulang kali$ +isini die

berungsi sebagai hammer$ Proses s1aging &uga dapat membentuk bentuk kerucut

dan mengurangi diameter dalam maupun diameter luar penampang

Makalah Proses Pengecoran Dan Penempaan

Documents

Transcript of Makalah Proses Pengecoran Dan Penempaan