PEMBUATAN CYLINDER HEAD MOBIL

A.      Latar Belakang.

Sejak ditemukanya motor bakar (internal combustion engine) perkembangannya

sangat pesat. Dalam Berbagai bidang sangat dibutuhkanengine sebagai tenaga penggerak

untuk  menggerakkan sistem kerja mekanis ataupun untuk menggerakan sistem pembangkit

daya (generator). Salah satu yang populer dalam penggunaan engine adalah

penggunaan engine sebagai tenaga penggerak pada kendaraan.

Engine sebagai tenaga penggerak merupakan suatu sistem yang saling mendukung

satu sama lain, hal ini terlihat dari berbagai komponen-komponen yang menyatu membentuk

sebuah unit yang bertujuan menghasilkan tenaga (power). Engine yang sering digunakan

adalah engine dengan mekanisme torak (piston) yang sering disebut dengan motor bakar

torak.

Pada motor bakar torak prinsip kerjanya adalah dengan merubah gerak translasi kerja

(proses pemasukan, proses kompresi, proses ekspansi, dan proses pengeluaran/pembuangan)

menjadi gerak rotasi yang selanjutnya digunakan untuk menggerakan sesuatu beban

kebutuhan. Untuk mendukung proses kerja torak tersebut tidak terlepas dari komponen motor

bakar yang disebut dengan kepala silinder (cylinder head).

1.    Definisi Cylinder Head.

Cylinder Head adalah suatu komponen motor bakar yang ditempatkan di atas blok

silinder. Cylinder Head dibaut dengan kuat bersama blok silinder dengan dipasangkan paking

diantara pertemuan dua permukaan untuk mencegah terjadinya kebocoran kompresi ataupun

gas buang hasil pembakaran. Cylinder Head dibuat dengan konstruksi dan bahan yang

sedemikian rupa sesuai dengan fungsi, besarnya beban dan temperatur yang diterima agar

kuat dan selalu berfungsi dengan baik mendukung kinerja dari motor bakar.

 

                  Bagian Atas                                                      Bagian Bawah

Gambar 1.1 Cylinder Head [1]

2.    Fungsi Cylinder Head pada Engine.

Dalam motor bakar torak, cylinder head mempunyai beberapa fungsi untuk

mendukung proses kerja. Fungsi cylinder head diantaranya adalah :

      Sebagai tutup blok silinder sekaligus ruang bakar.

      Sebagai dudukan mekanisme katup (valve).

      Sebagai dudukan poros nok (cam shaft) pada model SOHC dan DOHC.

      Sebagai dudukan saluran masuk (intrake manifold).

      Sebagai dudukan saluran buang (exhaust manifold).

      Sebagai dudukan busi (spark plug) pada Gasoline Engine, atau nosel injeksi (injector nozzle)

pada Diesel Engine.

3.     Konstruksi Cylinder Head.

Sesuai dengan fungsinya, konstruksi cylinder head mempunyai bagian-bagian dengan

bentuk yang sedemikian untuk

memperlancar proses kerja motor

bakar torak. Konstruksi cylinder

head dapat dilihat pada gambat

berikut :

 

 

Ruang Bakar

 

 

Gambar 1.2  Konstruksi  dan Komponen Cylinder Head [2]

Cylinder Head terdiri dari bagian-bagian berupa dudukan, rongga saluran, dan bentuk

permukaan antara lain :

      Bentuk cekungan sebagai ruang bakar.

Ruang bakar sebagai tempat pembakaran campuran bahan bakar dan udara oleh percikan

pengapian busi (gasoline engine) atau temperatur tingi (diesel engine), setelah dikompresikan

oleh torak pada akhir langkah kompresi. Dalam hal ini cylinder head mendapatkan

pembebanan tekan yang tinggi dan temperatur tinggi yang disebabkan temperatur hasil

pembakaran. Oleh karena itu konstruksi cylinder head dibuat dengan perencanaan yang

matang agar dapat tahan terhadap pembebanan tersebut.

      Rongga saluran masuk (intrake).

Saluran masuk sebagai saluran masuknya campuran udara dan bahan bakar yang telah

dimixer di karburator ataupun intrake manifold (gasoline engine). Pada diesel engine saluran

masuk hanya untuk mengalirkan udara saja. Untuk memperlancar masuknya campuran udara

dan bahan bakar tersebut saluran dibuat dengan permukaan yang halus dan tidak banyak

belokan.

      Ronga saluran keluar (exhaust).

Saluran keluar sebagai saluran keluarnya gas hasil pembakaran dari dalam silinder motor.

Gas hasil pembakaran dalam kondisi panas yang tinggi dan komposisi karbon yang

bertekanan, oleh karena itu saluran keluar harus dibuat tahan temperatur dan tekanan tinggi.

      Rongga saluran air pendingin.

Cylinder head mendapatkan beban temperatur yang tinggi dari hasil pembakaran. Untuk

mencegah terjadinya pemuaian yang besar akibat temperatur tersebut.  Pemuaian yang

berlebih menyebabkan kemacetan pergerakan komponen-komponen yang bergerak seperti

gerak katup (valve) dan gerak putar poros cam (cam shaft). Oleh karena itu cylinder head

harus mendapatkan pendinginan oleh media pendingin, sehingga konstruksinya juga dibuat

rongga sirkulasi air pendingin sedemikian rupa agar pendinginan dapat berjalan lancar dan

merata.

      Rongga saluran pelumas.

Cylinder head sebagai rumah (hausing) dari poros cam dan mekanisme katup, dimana

komponen-komponen tersebut bergerak baik secara rotasi dan translasi sehingga akan

menghasilkan gesekan antara komponen yang akan berakibat keausan. Oleh karena itu perlu

mendapatkan pelumasan, sehingga konstruksinya juga harus di desain agar memungkinkan

pelumas dapat mengalir dengan lancar dan dapat melumasi secara merata. Maka dibuatlah

rongga untuk saluran pelumas untuk mengatasi tersebut.

      Dukukan mekanisme katup (valve).

Sebagai tempat dudukan dari mekanisme katup (valve) yang selalu bergerak selama motor

bekerja, yaitu untuk mengatur pemasukan campuran bahan bakar dan udara (inlet valve) dan

mengatur pengeluran gas buang hasil pembakaran (outlet valve). Maka konstruksi cylinder

headdibuat dengan memperhitungkan posisi dudukan mekanisme katup tersebut dapat

bekerja dengan optimal.

      Dukukan busi (spark plug) atau nosel injektor (injector nozzle).

Sebagai tempat dudukan busi (spark plug) yang berfungsi memberikan percikan bunga api

untuk proses pembakaran pada gasoline engine, ataupun nosel injeksi (injector nozzle) yang

melakukan proses pengabutan bahan bakar dengan tekanan tinggi sehingga terjadi proses

pembakaran pada diesel engine. Kedua komponen tersebut adalah sarana untuk mendukung

proses pembakaran, oleh karena itu dudukan komponen tersebut haruslah pada posisi yang

tepat sehingga proses pembakaran dapat dilakukan secara efektif. Maka dalam

konstruksinyacylinder head dibuat dengan memperhitungkan posisi dudukan komponen

tesebut dapat bekerja dengan baik.

      Dudukan baut pengikat dengan blok silinder.

Cylinder head sebagai penutup blok silinder dan akan diikat dengan kuat menggunakan baut

pengikat. Maka konstruksi cylinder head dibuat dengan memperhitungkan dudukan baut

pengikat. Posisi baut pengikat disesuaikan pada beberapa titik, sehingga cylinder head dan

blok silinder dapat dengan kuat dan merata.

B.       Proses Manufacturing.

Proses manufactur dari cylinder head adalah melalui 2 (dua) kelompok utama

pengerjaan yaitu pengerjaan secara pengecoran (casting) dan pekerjaan secara permesinan

(machining). Sebelum proses manufacturing yang menghasilkan cylinder head yang baik, ada

faktor keterkaitan yang erat diantaranya dengan proses desain (perencanaan) dan proses

pemilihan material (material selection).

 

Gambar 2.1 Hubungan Materiasl, Design, dan Processing.[3]

Hubungan antara proses desain dan pemilihan material sebelum proses manufaktur

sangat diharapkan untuk memperoleh suatu product yang baik, dalam segi kualitas, biaya

(cost) yang relevan, dan proses pengerjaan yang mudah dan efektif.

1.      Flow Chart.

Flowcahart dimaksudkan sebagai tata cara urutan dalam

proses manufacturing cylinder head, agar dalam pengerjaan tahap-tahap dapat diselesaikan

dengan baik dan waktu yang efektif. Flowcart ini juga sebagai gambaran langkah-langkah

teknik pekerjaan yang ditempuh, sehingga akan mudah memberikan solusi apabila dalam

pengerjaan menemui kendala-kendala. Dalam proses manufacturing cylinder head

menempuh langkah-langkah sebagai berikut :

 

     Proses Perencanaan

 

     Proses Manufacturing

 

Gambar 2.2 Flowcart manufaktur cylinder head

2.      Gambar Desain Cylinder Head.

Desain cylinder head dibuat dalam perancangan dengan menggunakan bantuan soft

ware perancangan. Biasanya soft ware yang dipakai adalah solid work dengan komputerisasi.

Dalam perancangan ini yang perlu dipertimbangkan adalah sebagai berikut :

      Model cylinder head yang akan dibuat telah diperhitungkan semua fungsi-fungsi

dari cylinder head.

      Desain cylinder head mempertimbangkan bahan (material) yang akan digunakan, mulai

dari density material, titik lebur material, titik beku material, dan penyusutan volume material

saat membeku setelah proses casting.

      Dimensi cylinder head diperhitungkan dengan matang, karena berhubungan dengan ukuran

toleransi yang diberikan pada proses pengerjaan.

      Cara pengerjaan (proses manufakturing), hal ini untuk mempermudah proses pengerjaan

dengan langkah-langkah yang efektif dan efisien, serta menghasilkan produk yang sesuai

dengan perencanaan.

      Peralatan yang dibutuhkan, hal ini berhubungan dengan proses manufaktur yang akan

dilakukan.

Hasil dari proses perancangan ini biasanya dalam bentuk gambar kerja dan deskripsi

proses pengerjaan, serta peralatan dan material yang dibutuhkan. Proses desain ini sangat

menentukan keberhasilan dari proses manufaktur dan besarnya biaya produksi (cost). Proses

perancangan ini bisa dilakukan oleh engineer-engineer yang berpengalaman dan mengetahui

seluk beluk benda yang akan dibuat, serta menguasai soft ware perancangan. Dalam

pembuatan cylinder head proses perancangan ini dilakukan dengan cermat dan teliti

menggunakan soft ware solid work.

 

Gambar 2.3 Display proses perancangan cylinder head [4]

3.      Material Cylinder Head.

Bahan material cylinder head adalah aluminium alloy (paduan aluminium), dimana

aluminium ini adalah hasil paduan antara Al, Si, Cu, Mg, Ti, Fe, dan Mn dengan prosentase

tertentu. Perusahaan otomotif sering menggunakan jenis aluminium alloy untuk cylinder

head tergantung dari jenisengine. Untuk diesel engine biasa digunakan aluminium alloy

GAS7GT (A356) atau GAS9CI (354), sedangkan untuk  gasoline engine biasa

menggunakan aluminium alloy AS7U3 (319). Berikut adalah tabel spesifikasi paduan

aluminium untuk material cylinder head.

Tabel 2.1 Komposisi kimia aluminium

alloy cylinder head [5]

Paduan aluminium ini sifat mekanik yang baik dan tahan terhadap suhu tinggi

sehingga cocok digunakan sebagai material dalam pembuatancylinder head. Beberapa

keuntungan dari penggunaan bahan aluminium alloy sebagai material cylinder head adalah

sebagai berikut :

           Ringan, hal ini sangat cocok karena akan mengurangi berat dari engine sehinga performance

engine lebih tinggi karena lebih sedikit daya engineyang digunakan untuk mengatasi

kelembaman engine itu sendiri.

           Tahan karat, mempunyai daya tahan karat yang cukup tinggi sehingga sebuah engine tidak

cepat terkorosi (umur engine lebih lama).

           Dapat mentransfer kalor dengan baik, perlu diketahui bahwa aluminium mempunyai sifat

hantar kalor yang baik, hal ini sangat cocok untuk material cylinder head karena salah fungsi

dari cylinder head sendiri sebagai ruang bakar yang menerima panas yang tinggi dari

pembakaran motor, oleh karena itu panas pada cylinder head harus cepat ditransfer agar tidak

terjadi over heating.

           Mudah dicor dan dikerjakan dengan permesinan, hal ini adalah keuntungan dari proses

manufaktur, karena lebih mudah dikerjakan sehingga biaya (cost) pengerjaan dapat

ditekan/diminimalkan.

           Permukaannya mudah dihaluskan, hal ini adalah keuntungan dari proses kerja

dimana cylinder head berfungsi sebagai saluran masuk dari campuran bahan bakar dan udara

serta saluran buang dari gas buang pembakaran. Jadi apabila permukaan saluran tersebut

halus, maka proses pemasukan dan pembuangan dapat berjalan dengan baik.

Adapun sifat dari aluminium alloy sebagai material cylinder head adalah sebagai

berikut :

Tabel 2.2 Karakteristik aluminium alloy.[5]

Karakteristik paduan aluminium alloy sebagai material cylinder head dapat dilihat

pada diagram berikut :

 

Gambar 2.4 Diagram perbandingan prosentase berat silicon terhadap temperatur  pada aluminium alloy [6]

Pada paduan aluminiun, selain sifat aluminiun sendiri, unsur paduan mempunyai

keuntungan dan kelemahan sebagai berikut :

           Silikon (Si)

Silikon pada paduan aluminium mempunyai pengaruh positif :

  Meningkatkan sifat mampu alir.

  Mempermudah proses pengecoran.

  Meningkatkan daya tahan terhadap korosi.

  Memperbaiki sifat-sifat atau karakteristik coran.

  Menurunkan penyusutan hasil coran.

  Tahan terhadap hot tear (perubahan pada metal casting pada saat solidifikasi)

Pengaruh negatif  yang ditimbulkan :

  Penurunan keuletan terhadap beban kejut, jika kandungan silikon terlalu tinggi.

           Tembaga (Cu)

Tembaga pada paduan aluminium mempunyai pengaruh positif :

  Meningkatkan kekerasan bahan dengan membentuk presipilat.

  Memperbaiki kekuatan tarik.

  Mempermudah proses pengerjaan mesin.

Pengaruh negatif yang ditimbulkan :

  Menurunkan daya tahan terhadap korosi.

  Mengurangi keuletan bahan.

  Menurunkan kemampuan pembentukan.

           Magnesium (Mg)

Magnesium pada paduan aluminium memberikan pengaruh positif :

  Mempermudah proses penuangan.

  Meningkatkan kemampuan pengerjaan mesin.

  Meningkatkan daya tahan terhadap korosi.

  Meningkatkan kekuatan mekanis.

  Menghaluskan butitan kristal secara efektif.

  Meningkatkan ketahanan terhadap beban impak.

Pengaruh negatif yang ditimbulkan :

  Meningkatkan kemungkinan timbul cacat hasil pengecoran.

           Besi (Fe)

Besi pada paduan aluminium memberikan pengaruh positif :

  Mencegah terjadinya penempelan logam cair pada cetakan.

Pengaruh negatif yang ditimbulkan :

  Penurunan sifat mekanik.

  Penurunan kekuatan tarik.

  Timbulnya bintik keras pada coran.

  Peningkatan cacat porositas.

Sedangkan paduan lainnya pada dasarnya memberikan keuntungan positif pada

paduan aluminium (aluminium alloy) sehingga paduan ini sering digunakan sebagai material

dalam permesinan.

4.      Proses Pengecoran (Casting) Cylinder Head.

Pengecoran adalah salah satu proses pembentukan logam dengan menggunakan

cetakan, yang kemudian diisi dengan logam cair. Pada proses pengecoran bahan baku

dicairkan dengan cara memanaskan hingga mencapai suhu tertentu, selanjutnya cairan logam

dituangkan ke dalam rongga cetakan yang telah disediakan sebelumnya dan dibiarkan sampai

dengan logam tersebut menjadi beku dalam cetakan. Pembongkaran dapat dilakukan setelah

semua logam beku.

Berbagai macam jenis pengecoran yang ada antara lain :

      Sand casting

Adalah jenis pengecoran dengan menggukanan cetakan pasir. Jenis pengecoran ini paling

banyak dipakai, karena biaya produksinya yang relatif murah dan dapat membuat benda cor

dengan kapasitas yang besar.

      Centrifugal casting

Adalah jenis pengecoran dimana cetakan diputar bersamaan dengan penuangan logam cair ke

dalam cetakan. Kemudian cetakan diputar dengan tujuan agar logam cair dapat terdorong

oleh adanya gaya centrifigal. Teknik pengecoran ini biasanya digunakan untuk membuat

benda cor yang berbentuk bulat dan silindris, misalnya pembuatan pelek.

      Die casting

Adalah jenis pengecoran yang cetakannya terbuat dari logam baja dll. Sehingga cetakan dapat

dipakai secara berulang-ulang. Teknik pengecoran ini biasa digunakan peda pengecoran

benda cor yang mempunyai titik didih dibawah dari logam cetakan, misalnya untuk

pengecoran polimer atau logam ringan.

      Invesment casting

Adalah jenis pengecoran tang polanya terbuat dari lilin (wax), dan cetakannya terbuat dari

keramik. Teknik pengecoran ini biasanya digunakan untuk membuat benda cor yang

mempunyai teknik kepresisisan yang tinggi, misalnya rotor turbin.

            Dalam pembuatan cylinder  head ini, teknik pengecoran yang digunakan adalah

teknik pengecoran dengan menggunakan cekatan pasir (sand casting). Karena benda cor

dalam kapasitas yang cukup besar serta konstruksinya yang cukup rumit yang tidak

memungkinkan menggunakan teknik pengecoran lain, serta dapat dibuat dengan skala yang

besar (industri masal).

 

Gambar 2.5 Cetakan pasir (sand casting molding) dan simulasi casting.[4]

a.      Persiapan Casting.

Dalam melakukan proses pengecoran, adala beberapa hal yang harus dipersiapan

sebelum melakukan pengecoran. Hal ini akan mempengaruhi keberhasilan dalam pengecoran

untuk mendapatkan hasil yang sesuai. Persiapan-persiapan yang dilakukan diantaranya :

1). Pesiapan pola atau model (pattern).

Pola atau model adalah sebuah bentuk dan ukuran yang sama dengan bentuk aslinya

benda yang ingin dikehendaki. Pola ini dibuat dalam bentuk rongga dengan tujuan logam cair

akan masuk dalam rongga-rongga tersebut. Pada proses sand casting ini cetakan yang

digunakan menggunakan pasir dicampur dengan bahan perekat dan aditif lainnya agar dapat

dibentuk menjadi cetakan dengan baik, dan permukaan dari cetakan yang halus. Dalam

pembuatan cetakan cylinder head adalah sebagai berikut :

         Deskripsikan dengan baik desain cylinder head yang telah direncanakan.

         Siapkan bahan-bahan pembuat cetakan.

         Proses pembuatan cetakan, dengan memperhatikan bentuk dan ukuran cylinder head yang

akan dibuat.

         Setelah jadi dalam bentuk cetakan, dilakukan pemanasan sehingga cetakan pasir yang telah

dibuat tidak mudah retak/pecah.

         Cetakan telah disetting dengan inti cetakan (core) untuk proses casting.

 

Gambar 2.6  Pola atau model pada pengecoran cylinder head.[4]

Pada proses pembuatan pola untuk cetakan cylinder head, dibuat dengan pasir yang

telah diayak sehingga butiran-butiran menjadi kecil dan seragam. Hal ini untuk menghasilkan

permukaan yang halus pada benda coran sehingga kerapatan baik dan tingkat

kepresisian/toleransi menjadi kecil. Proses pembuatan pola cetakan dengan pasir cetak

biasanya menggunakan pasir jenis berikut :

         Pasir Silica, pasir ini didapat dengan menghancurkan batu silica dan kemudian disaring

untuk mendapatkan ukuran butiran yang diinginkan.

         Pasir Zircon, pasir ini mempunyai daya tahan api yang efektif dan dapat mencegah sinter.

         Pasir Olivin, didapat dengan cara menghancurkan batu yang membentuk 2MgO, SiO2,

2FeO.SiO2. pasir ini mempunyai daya hartar panas yang lebih besar dibanding pasir silika.

Proses pencampuran pasir cetak yang halus dengan bahan perekat dan aditif lainya,

untuk membuat cetakan dan inti cetakan (core). Pencampuran dengan perbandingan 90%

pasir silica, 6% clay (tanah liat), 3% bahan perekat (epoksi), dan 1% bahan pelumas.

Perbandingan ini berdasarkan presentase berat dari masing-masing bahan.

 

Gambar 2.7  Bahan baku pembuat cetakan pasir.[4]

 

Gambar 2.8 Bentuk dari pasir cetak hasil pencampuran.[4]

2). Persiapan Inti Cetakan (Core).

Inti (core) merupakan bagian khusus yang bergungsi sebagai bingkai untuk

melindungi struktur model yang akan dibentuk. Inti ini biasanya diletakan pada bagian tengah

dari pola cetakan, sehinnga bagian yang terdapat inti tidak mendapatkan bentuk coran.

Logam cair akan masuk pada sela-sela antara inti dengan pola cetakan. Core dibuat dengan

penggunakan pasir cetak yang telah dicampur dengan bahan perekat dan aditif lainnya seperti

halnya cetakan (dies). Pembuatan inti (core) harus lebih teliti dan hati-hati, karena bentuknya

yang rumit dan kecil-kecil. Core harus dibuat dengan ukuran yang tepat dan sesuai dengan

cetakan (dies) karena akan dipasangkan nantinya dalam proses pengecoran. Dalam

pembuatan pengecoran cylinder head ini, core dibuat dan di pasang pada bagian dalam

cetakan yang disetting menjadi satu dengan cetakan sebelum dilakukan pengecoran. Dalam

pembuatan inti (core) cylinder head adalah sebagai berikut :

           Deskripsikan dengan baik perancangan cylinder head terutama dalam perancangan inti

cetakan.

           Siapkan bahan yang akan digunakan dalam pembuatan inti cetakan (core).

           Proses pembuatan inti cetakan (core) dengan memperhatikan ukuran dan betuk dari cylinder

head. Selain itu juga perhatikan bentuk dan ukuran cetakan yang telah dibuat karena

nantinya core ini akan dipasangkan menjadi satu dengan cetakan yang telah dibuat.

           Setelah selesai dibuat, core di panaskan dengan tujuan agar tidak mudak patah/retak.

           Core siap untuk disetting/dipasangkan dengan cetakan untuk proses casting cylinder head.

 

Gambar. 2.9 Pembuatan inti cetakan (core) cylinder head.[4]

Inti cetakan (core) cylinder head yang telah

dihasilkan dari proses pengerjaan seberpti di bawah ini :

Gambar 2.10 Inti cetakan (core) cylinder head.[4]

3). Bagian-bagian lain pada cetakan pasir.

Cope adalah bagian atas dalam pasir cetak yang berfungsi sebagai penutup bagian

atas,  biasanya terbuat dari pasir cetak. Drag adalah bagian bawah dari pasir cetakan yang

berfungsi sebagai alas dari benda coran, biasanya juga terbuat dari pasir cetak. Gate adalah

lubang terbuka dimana sebagai jalan (pintu) dari logam cair yang akan dituangkan kedalam

cetakan. Riser adalah lubang pengeluaran yang disediakan untuk mengalirnya sisa lelehan

logam cair  dalam cetakan. Riser ini berfungsi sebagai pengontrol terhadap logam cair,

apakah logam cair telah mengisi semua rongga dalam cetakan.

 

Gambar 2.11 Gate, Riser, Cope, dan Drag pada cetakan pasir.[4]

Pada sistem pengecoran cylinder head dengan cetakan pasir

yang modern, cope dan drag dibuat secara langsung menggunakan pasir cetak dalam bentuk

pola langsung. Sehinga lebih lebih sederhana dan praktis serta tidak terlalu banyak dalam

penggunaan pasir cetak. Demikian juga gatedan riser dibuat langsung pada permukaan

bagian atas cetakan, sehingga logam cair langsung dituang ke dalam rongga dan akan keluar

pada lubang-lubang pengontrol. Hal ini dilakukan untuk mengurangi logam coran yang

terbuang pada bagian saluran gate dan riser.

b.      Proses Casting.

Proses casting cylinder head dengan menggunakan sistem sand casting terdiri dari

langkah-langkah sebagai berikut :

1). Langkah-Langkah pada Saat Casting.

Langkah-langkah pada proses casting cylinder head adalah dimulai dari material cor

yang dalam keadaan cair, dituang ke dalam cetakan dengan corong penuang sampai dengan

material logam cetakan membeku di dalam cetakan. Proses casting dapat diuraikan sebagai

berikut :

           Proses setting cetakan

Proses ini penting dilakukan mengingat pada pembuatan cylinder head ini, cetakan pasir yang

digunakan sebagai cetakan terdiri dari rumah cetakan (pattern) dan inti cetakan (core). Oleh

karena itu perlu dilakukan langkah setting, yaitu pemasangan inti cetakan pada rumahnya.

Dalam pemasangan ini harus diperhatikan susunannya jangan sampai tertukar, dan urutan

pemasangan inti cetakan yang tepat karena banyak inti cetakan yang digunakan, yang

masing-masing akan membentuk bagian tertentu dari cylinder head.

 

Gambar 2.12Proses setting cetakan pasir. [4]

           Proses penuangan material cor ke dalam cetakan

Proses ini adalah proses utama dalam pekerjaan pengecoran cylinder head, dalam proses ini

material cor (logam cor) yang dalam keadaan cair dituangkan ke dalam cetakan yang telah

dipersiapkan. Proses penuangan ini harus hati-hati dan pastikan logam cair masuk ke dalam

rongga-rongga cetakan dengan baik. Waktu yang diperlukan dalam proses ini juga tidak

boleh terlalu lama, karena dapat mengakibatkan perbedaan waktu pengerasan logam didalam

cetakan, hal ini menyebabkan proses pertemuan logam cor tidak kuat dan mudah terpisah.

Jadi waktu yang diperlukan harus cepat, tidak boleh rentang proses pembekuan logam cor

sangat jauh.Corong material cor 

Proses penuangan ini dilakukan di lubang “gate” dan penuangan akan selesai apabila

sebagian logam cor telah keluar pada saluran “riser”. Hal ini menandakan bahwa seluruh

rongga-rongga cetakan telah terisi logam cor. Proses ini dapat dilihat sebagai berikut :

 

Gambar 2.13 Proses penuangan logam cor [4]

           Proses pembekuan material cor di dalam cetakan

Proses ini ini adalah proses mendiamkan selama waktu tertentu, sehingga logam cor dapat

membeku di dalam cetakan. Proses pembekuan dengan cara didiamkan pada suhu kamar

(kurang lebig 25oC). Lamanya proses pembekuan tergantung dari material cor, untuk cylinder

head dengan bahan paduan aluminium (aluminium alloy) waktu pembekuan dalam suhu

kamar kurang lebih 60-90 menit.

 

Gambar 2.14 Proses pembekuan logam cor pada cetakan dalam waktu tertentu[4]

2). Langkah-Langkah Setelah Casting.

Proses ini adalah proses penanganan setelah pengecoran. Beberapa langkah

penanganan hasil coran adalah sebagai berikut :

           Pembongkaran cetakan

Setelah di logam coran pastikan beku di dalam cetakan, maka dilakukan pembongkaran

cetakan untuk mengeluarkan cylinder head dari pengecoran dari cetakan. Untuk cetakan pasir

biasanya adalah cetakan sekali pakai, jadi cetakan dibongkar dengan cara di hancurkan

menggunakan mesin penghancur. Kemudian cylinder head hasil pengecoran di keluarkan

menggunakan jig.

 

Gambar 2.15 Proses pengeluaran cylinder head dari cetakan [4].

           Pembersihan cylinder head hasil cetakan

Setelah dikeluarkan dari cetakan, cylinder head biasanya masih dalam keadaan kotor, karena

banyak sisa-sisa pasir cetakan yang menempel terutama pada bagian sela-sela, oleh karena itu

harus dibersihkan. Pada proses  pembersihan ini dengan cara dicuci dengan menggunakan air

bertekanan hingga bersih, kemudian dikeringkan.

 

Gambar 2.16 Proses pencucian cylinder head dengan air bertekanan [4].

5.      Proses Permesinan (Machining) Cylinder Head.

Proses permesinan ini dimaksudkan untuk memperbaiki dan merapikan hasil

pengecoran. Perlu diketahui bahwa proses pengecoran dengan menggunakan cetakan pasir ini

mempunyai tingkat kepresisian yang kurang bagus, dan toleransi yang sangat besar, jadi perlu

dilakukan pengejaan permesinan untuk menghasilkan cylinder head yang mempunyai bentuk,

ukuran, dan permukaan yang sesuai standar. Proses permesinan yang dilakukan diantaranya

sebagai berikut :

a.      Proses Deburied.

Proses pengecoran (casting) biasanya masih menyisakan logam-logam chip yang

menempel pada permukaan coran. Biasanya chip ini terbentuk karena adanya rongga kecil

(gap) antara rumah cetakan dengan inti cetakan. Hal ini sangat kurang bagus terutama

pada cylinder headkarena akan mengganggu sistem kerja nantinya (misalkan pada saluran

masuk atau saluran keluar cylinder head) sehingga aliran campuran bahan bakar ataupun gas

buang akan terhambat. Oleh kerena itu chip ini harus dibuang agar permukaan dari saluran

tersebut menjadi halus tanpa penghalang. Proses yeng dilakukan untuk mengatasi hal ini

adalah proses deburied, dengan cara memanaskan dengan api las, sehingga chip tersebut akan

meleleh dan diratakan.

 

Gambar 2.17 Proses deburied chip dengan pemanasan api las [4].

b.      Proses Pekerjaan Facing Menggunakan Milling Machine.

Permukaan cylinder head hasil pengecoran terutama pada permukaan yang lurus yang

akan dipasangkan pada blok silinder tidak terlalu rata, hal ini apabila dibasangkan pada blok

silinder dapat mengakibatkan kebocoran kompresi maupun gas buang, oleh karena itu

permukaan ini harus dibuat serata mungkin dengan tingkat kepresisian yang tinggi. Untuk

pengerjaan persesinan tersebut menggunakan mesin frais milling vertikal, adapun langkahnya

sebagai berikut :

           Letakan cylinder head pada dudukan dengan permukaan ruang bakar menghadap pada

pisau frais milling, dan dicekam dengan clamping kityang kuat.

           Pasang pahat mesin frais jenis face mill pada mesin frais milling.

           Setel putaran mesin disesuaikan dengan material dari cylinder head.

           Lakukan pemakanan secara bertahap, sampai ketebalan yang diinginkan

           Untuk pemakanan finishing dengan cara menaikan putaran, sehingga dihasilkan permukaan

yang halus.

 

Gambar 2.18 Proses pengerjaan permukaan cylinder head dengan facing menggunakan milling machine [4].

c.       Proses Pekerjaan Grinding Permukaan.

Permukaan cylinder head hasil pengecoran dengan menggunakan cetakan pasir 

menghasilkan permukaan yang kurang rata, biasanya permukaannya kasar rongga-rongga

kecil karena pengaruh butiran-butiran pasir. Hal ini sangat tidak diingikan karena

memudahkan banyak kotoran-kotoran yang masuk ke rongga-rongga tersebut dapat dapat

menyebakan oksidasi atau korosi. Oleh karena itu dilakukan pekerjaan permesinan dengan

penggerindaan dengan mesin gerinda sehingga permukaanya cukup halus.

 

Gambar 2.19 Proses penggerindaan dengan mesin gerinda [4].

d.      Pemasangan Dudukan Katup dan Proses Perataan dengan Mesin Milling.

Cylinder head adalah mempunyai fungsi sebagai dudukan dari mekanisme katup.

Katup (valve) harus dapat berfungsi dengan baik, membuka dan menutup dan tidak boleh

bocor, oleh karena itu dudukan katup yang merupakan persinggungan antara daun katup

harus dipasang cincin dudukan. Pemasangan cincin ini dengan penggunakan alat pres,

dengan cara ditekan pada lubang katup, sehingga cincin akan terpasang dengan kuat.

Gambar 2.20 Proses pemasangan cincin dudukan katup dengan alat pres [4].

Setelah cincin terpasang pada cylinder head, agar cincing dapat bersinggungan

dengan baik dengan daun katup, maka harus dibuat sudut. Besarnya sudut singgung adalah

45o. Untuk membuat sudut ini menggunakan mesin frais milling dengan menggunakan

pahat pulper dengan penyetelan sudut 45o. Proses pemakanan akan menghasilkan

ketirusan/membentuk sudut 45o, sehingga antara katup dan dudukannya dapat bertemu dan

bersinggungan dengan rapat.

 

Gambar 2.21 Proses kontershang dudukan katup menggunakan pahat pulperdengan mesin frais milling [4].

e.       Proses Tapping.

Cylinder head salah satu fungsinya adalah sebagai dudukan busi dan pengikat

komponen-komponen lainnya. Proses pengukatan dengan sistem baut, oleh karena itu

diperlukan lubang berulir sabagai pasangan dari baut tersebut. Untuk membuat lubang tang

berulir ini dilakukan dengan cara pengetapan menggunakan alat tap. Prosesnya pengetapan

menggunakan mesin frais dan pahat tap. Perlu diketahui bahwa proses pengetapan dengan

mesin frais ini dengan putaran sangat rendah, sehingga proses pengetapan dapat dilakukan

dengan baik dan menghasilkan ulir yang sesuai.

 

Gambar. 2.22 Proses tapping bagian cylinder head [4].

f.       Proses Finishing (Polish).

Proses permesinan yang terakhir adalah proses finishing, yaitu dengan cara polish

permukaan dengan menggunakan gerinda halus. Proses ini akan menghasilkan permukaan

yang halus dan menkilap, sehingga cylinder head siap untuk dirakit pada engine.