PERENCANAAN DAN PEMBUATAN BANTALAN...

Himawan Abdi Senjaya : Perencanaan Dan Pembuatan Bantalan Poros Lori Dengan Kapasitas Lori 2,5 Ton Tbs Dengan Proses Pengecoran Logam, 2010.

PERENCANAAN DAN PEMBUATAN BANTALAN POROS LORI DENGAN KAPASITAS LORI 2,5 TON

TBS DENGAN PROSES PENGECORAN LOGAM

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

HIMAWAN ABDI SENJAYA NIM. 050401048

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2009




HIMAWAN ABDI SENJAYA NIM. 050401048

Diketahui / Disyahkan : Disetujui oleh : DepartemenTeknik Mesin Dosen Pembimbing, Fakultas Teknik USU Ketua, Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP. 196412241992111001 NIP. 194508171971062001

Ir. Raskita S. Meliala




HIMAWAN ABDI SENJAYA

050401048

Telah Disetujui dari Hasil Seminar Skripsi Periode ke-554, pada tanggal 21 November 2009

Pembanding I, Pembanding II,

Ir. Alfian Hamsi, M.Sc. NIP. 195609101987011001 NIP. 194910121981031002

Ir. Mulfi Hazwi, M.Sc.




HIMAWAN ABDI SENJAYA

NIM. 050401048

Telah Disetujui Oleh : Pembimbing/Penguji

NIP. 194508171971062001 Ir. Raskita S. Meliala

Penguji I, Penguji II,

Ir. Alfian Hamsi, M.Sc. NIP. 195609101987011001 NIP. 194910121981031002

Ir. Mulfi Hazwi, M.Sc.

Diketahui Oleh : Depertemen Teknik Mesin

Ketua,

NIP. 196412241992111001 Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri


KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa

karena atas berkat, rahmat dan perlindungan-Nya sehingga penulis dapat

menyelesaikan Tugas Sarjana ini.

Adapun Tugas Sarjana yang dipilih berhubungan dengan bidang Teknik

Pengecoran Logam dengan judul: PERENCANAAN DAN PEMBUATAN

BANTALAN POROS LORI DENGAN KAPASITAS LORI 2,5 TON TBS DENGAN

PROSES PENGECORAN LOGAM.

Tugas Sarjana ini merupakan salah satu syarat yang harus dikerjakan oleh

mahasiswa untuk menyelesaikan studi S1 di Departemen Teknik Mesin Fakultas

Teknik Universitas Sumatera Utara. Tugas Sarjana ini dikerjakan berdasarkan

hasil survey langsung di PT. Baja Pertiwi Industri Pengecoran Logam Medan

serta melakukan pembahasan dan studi literatur.

Dalam menyelesaikan tugas sarjana ini, penulis banyak mendapat

dukungan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan

terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Kedua orang tua saya, Muliadi dan Erni Natalia yang telah memberikan

kasih sayang, dukungan materi serta non materi yang tak terhingga buat

penulis baik dalam menyelesaikan perkuliahan maupun tugas sarjana ini.

2. Ibu Ir. Raskita S. Meliala selaku Dosen Pembimbing, Bapak Ir. Alfian

Hamsi, M.Sc. dan Bapak Ir. Mulfi Hazwi, M.Sc. selaku Dosen

Pembanding serta Penguji, yang telah bersedia meluangkan waktunya

untuk memberikan arahan dan bimbingan hingga tugas sarjana ini selesai.

3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Tulus Burhanuddin

Sitorus, ST, MT. selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Seluruh staf pengajar dan pegawai administrasi di Departemen Teknik

Mesin USU dan Magister Teknik Mesin USU.

5. Bapak Eddy Susanto selaku Direktur PT. Baja Pertiwi Industri Medan,

Bapak Willian Rajali selaku Manager PT. Baja Pertiwi Industri Medan dan


Bapak Ir. Sudirman selaku Kepala Bagian Quality Control, yang telah

banyak memberikan bimbingan kepada penulis selama survey.

6. Kedua kakak saya, Reny Senjaya dan Yuni Senjaya yang telah banyak

memberikan bantuan baik material maupun spiritual selama proses

perkuliahan dalam penyelesaian tugas sarjana ini.

7. Teman-teman, rekan-rekan senior maupun junior dan semua pihak yang

telah memberikan bantuan dan dukungan kepada penulis dari awal

perkuliahan hingga tugas sarjana ini selesai.

Penulis menyadari bahwa dalam tugas sarjana ini masih terdapat

kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan masukan dari para

pembaca demi kesempurnaan tugas sarjana ini. Akhir kata semoga Tugas Sarjana

ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Sekian dan terima kasih.

Medan, November 2009

Penulis,

NIM. 050401048

Himawan Abdi Senjaya


DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL

DAFTAR GAMBAR

DAFTAR SIMBOL

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

1.2 Tujuan Perencanaan

1.3 Metode Penulisan

1.4 Batasan Masalah

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Bantalan

2.1.1 Klasisfikasi Bantalan

2.1.2 Perbandingan Antara Bantalan Luncur dan Bantalan

Gelinding

2.1.3 Klasifikasi Bantalan Luncur

2.2 Poros dengan Beban Lentur Murni

2.3 Bahan-bahan Pengecoran

2.3.1 Besi cor

2.3.2 Baja cor

2.3.3 Coran paduan tembaga

2.3.4 Coran paduan ringan

2.3.5 Coran paduan lainnya

2.4 Penggunaan Coran

2.5 Pembekuan Coran

2.6 Diagram Keseimbangan Paduan

2.7 Bentuk dan Ukuran Coran Bantalan

2.7.1 Bentuk Standar dan Ukuran Coran

2.7.2 Ketelitian Ukuran dari Coran

2.8 Macam Pola

i

iii

vi

vii

ix

1

1

2

2

3

4

4

4

5

6

7

12

12

14

15

16

16

17

19

20

22

23

24

25


2.9 Bahan-bahan untuk Pola

2.10 Pembuatan Pola

2.10.1 Gambar pengecoran

2.10.2 Menetapkan kup, drag dan permukaan pisah

2.10.3 Penentuan tambahan penyusutan

2.10.4 Penentuan Tambahan Penyelesaian Mesin

2.11 Sistem Saluran

2.12 Penambah

2.13 Cetakan Pasir dan Pasir Cetak

2.13.1 Macam-macam Pasir Cetak

2.13.2 Syarat bagi pasir cetak

2.13.3 Susunan Pasir Cetak

2.13.4 Sifat-sifat Pasir Cetak

2.13.5 Pembuatan Cetakan dengan cara CO2

2.14 Peleburan

2.15 Penuangan

2.16 Pengerjaan Akhir dan Pemeriksaan Coran

BAB III PENETAPAN SPESIFIKASI BANTALAN POROS LORI

3.1 Analisa Gaya Geser & Momen pada Bantalan Poros Lori

3.2 Perhitungan Diameter Bantalan

BAB IV PERENCANAAN PEMBUATAN BANTALAN LORI

4.1 Perencanaan Pola

4.2 Perencanaan Sistem Saluran

4.3 Penambah

4.4 Pemberat

4.5 Pemilihan Bahan Pasir untuk Cetakan

4.6 Proses Pembuatan Cetakan

4.7 Peleburan Logam Coran

4.8 Penuangan

4.8.1 Kecepatan Penuangan

4.8.2 Waktu Penuangan

4.8.3 Temperatur Penuangan

28

30

30

31

32

32

33

37

42

42

43

44

46

47

48

49

50

53

53

55

60

60

62

65

67

67

68

70

72

72

72

73


4.9 Pengerjaan Akhir

4.9.1 Menyingkirkan Pasir dari Rangka Cetak

4.9.2 Alat-alat penyingkir pasir dan pembersih

permukaan coran

4.9.3 Penyingkiran saluran turun dan penambah

4.10 Pemeriksaan Coran

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

5.2 Saran

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

74

74

74

77

78

81

81

84

85

87


DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang

difinis dingin untuk poros

Tabel 2.2 Faktor tambahan tegangan pada gandar

Tabel 2.3 Kecepatan kerja terhadap pembebanan

Tabel 2.4 Sifat-sifat yang diminta dan bahan yang cocok untuk coran

Tabel 2.5 Ketebalan dinding mininum dari pengecoran pasir

Tabel 2.6 Toleransi tebal dinding yang biasa dari pengecoran pasir

Tabel 2.7 Tambahan penyusutan yang disarankan

Tabel 2.8 Diameter saluran turun dan berat tuang

Tabel 2.9 Ukuran dari pengalir dan saluran masuk

Tabel 2.10 Perbandingan efektif dari penambah

Tabel 2.11 Penentuan diameter penambah

Tabel 4.1 Komposisi cairan logam dalam tanur

Tabel 4.2 Komposisi bantalan poros lori

7

9

11

17

23

24

32

35

36

39

39

71

71


DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 (a) Bantalan radial polos (b) Bantalan radial berkerah

(c) Bantalan aksial berkerah (d) Bantalan aksial

Gambar 2.2 (e) Bantalan radial ujung (f) Bantalan radial tengah

Gambar 2.3 Gandar

Gambar 2.4 Waktu pembekuan dari berbagai macam penampang

Gambar 2.5 Diagram Keseimbangan dari Paduan Biner

Gambar 2.6 Pola Pejal

Gambar 2.7 Pola Pelat Pasangan

Gambar 2.8 Pola Kup dan Drag

Gambar 2.9 Pola Cetakan Sapuan

Gambar 2.10 Pola Penggeret dengan Penuntun

Gambar 2.11 Pola Penggeret Berputar dengan Rangka Cetak

Gambar 2.12 Pola Kerangka

Gambar 2.13 Tambahan penyelesaian mesin untuk coran baja

Gambar 2.14 Sistem Saluran

Gambar 2.15 Hubungan antara berat coran dan waktu tuang untuk

baja cor

Gambar 2.16 Hubungan antara tebal coran dan jarak isi dari penambah

Gambar 2.17 Kurva Pellini

Gambar 2.18 Bentuk butir-butir dari pasir cetak

Gambar 2.19 Proses pembuatan inti dengan CO2

Gambar 3.1 Bentuk bantalan yang akan dibuat

Gambar 3.2 Pembebanan pada poros

Gambar 3.3 Distribusi gaya poros dan bantalan

Gambar 3.4 Diagram benda bebas untuk x < 142,5 mm


Gambar 3.6 Penampang poros lori

Gambar 4.1 Detail Pola Bantalan Poros Lori

Gambar 4.2 Partisi Bantalan untuk Perhitungan Volume

Gambar 4.3 Cawan Tuang

6

7

9

20

22

25

26

26

27

27

28

28

33

34

37

41

41

45

48

53

54

54

54

55

57

62

62

63


Gambar 4.4 Saluran turun

Gambar 4.5 Pengalir

Gambar 4.6 Saluran masuk

Gambar 4.7 Rongga Cetakan


Gambar 4.9 Tanur Induksi Jenis Krus

Gambar 4.10 Cara Kerja Hanger Type Shot Blasting Machine

Gambar 4.11 Cara Kerja Rotary Barrel Shot Blasting Machine

Gambar 4.12 Hanger Shot Blasting Machine

Gambar 4.13 Rotary Shot Blasting Machine

Gambar 4.14 Diagram alir proses pembuatan bantalan poros lori

64

64

65

69

69

70

74

75

75

76

80


DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Satuan

A Luas penampang lori m2

a Jarak dari tengah bantalan ke ujung luar naaf roda mm

C Koefisien aliran -

D Diameter penambah mm

ds Diameter dalam bantalan poros mm

F Berat lori kg

G Berat coran kg

g Gaya gravitasi bumi m/s2

g Jarak telapak roda mm

H Tinggi penambah mm

h Tinggi titik berat mm

h Tinggi saluran turun mm

j Jarak bantalan radial mm

k Faktor keamanan -

l Panjang coran mm

l Panjang naaf roda mm

M1 Momen pada tumpuan roda karena beban statis kg.mm

M2 Momen pada tumpuan roda karena gaya vertikal

tambahan kg.mm

M3 Momen lentur pada naaf tumpuan roda sebelah dalam

karena beban horizontal kg.mm

m Faktor tambah tegangan -

n Banyak saluran masuk buah

P Beban horizontal kg

Q0 Beban pada bantalan karena beban horizontal kg

R0 Beban pada telapak roda karena beban horizontal kg

r Jari-jari telapak roda mm

T Tebal bagian coran di bawah penambah mm

V Kecepatan tuang m/s


W Beban statis pada satu gandar kg

W Berat pemberat kg

V Volume lori m3

VT Volume total coran m3

L Beban horizontal Beban statis pada satu gandar

-

V Beban tambahan karena gerakan vertikal Beban statis

-

γ Massa jenis baja kg/m3

σ Tegangan yang dapat ditahan lori kg/mm2

σb Tegangan lentur kg/mm2

σWb Tegangan yang diizinkan kg/mm2


BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pengecoran logam dapat diartikan sebagai suatu proses untuk

memproduksi suatu benda dari logam dengan cara menuangkan logam cair ke

dalam cetakan yang mempunyai rongga sesuai dengan bentuk yang diinginkan,

dan selanjutnya logam tersebut dibiarkan membeku.

Sejarah mencatat bahwa pengecoran logam telah dimulai sejak empat ribu

tahun sebelum Masehi. Logam pertama yang dicor adalah emas dan perak. Hal itu

dikarenakan emas dan perak terdapat di alam dalam keadaan murni. Setelah itu

manusia menemukan tembaga yang sangat cocok untuk berbagai kebutuhan.

Vannoccio Biringuccio (1480-1539) merupakan bapak dari industri

pengecoran. Pada tahun 1538 beliau menjadi kepala “Papal Foundry” di Roma,

Italia. Pada saat itu beliau merupukan orang pertama yang menulis teknik

pengecoran dan dijadikan dalam bentuk buku. Dalam tulisan itu beliau mengupas

tentang masalah metalurgi pada abad ke-16, namun ada tiga prinsip yang masih

berlaku pada saat ini yaitu: Rencanakan dan buatlah cetakan dengan sebaik-

baiknya, lebur dan cairkan logam yang akan dicor dengan baik, dan buatlah

komposisi paduan yang tepat dan sesuai dengan hasil yang diinginkan.

Ketatnya persaingan industri saat ini menyebabkan para perancang harus

membuat rancangan yang se-efisien mungkin. Hal ini dimaksudkan untuk

menekan biaya produksi. Di samping itu, kualitas coran harus ditingkatkan agar

produk yang dihasilkan mampu bersaing di pasaran.


Pembangunan di bidang industri tentunya memerlukan banyak sarana

penunjang guna mendukung kelancaran pekerjaan, seperti halnya mesin-mesin

proses produksi. Salah satu diantaranya adalah mesin-mesin yang digunakan

dalam industri pengolahan kelapa sawit, seperti misalnya Lori yang digunakan

untuk merebus tandan buah segar di dalam Sterilizer.

Pada dasarnya bagian dari Lori adalah roda, bantalan, poros, motor

penggerak, tali, bushing, dan lain sebagainya. Pada kesempatan ini penulis akan

memfokuskan rancangan pada bantalan poros. Bantalan ini berfungsi untuk

menumpu poros berbeban.

1.2 Tujuan Perencanaan

Adapun tujuan perencanaan ini adalah:

1. Secara Teknis

Tujuannya adalah untuk membuat Bantalan Poros Lori yang dapat

menahan beban 3,6 ton.

2. Secara Akademis

Tujuannya adalah untuk menerapkan teori dan ilmu pengetahuan yang

diperoleh selama mengikuti perkuliahan.

1.3 Metode Penulisan

Metode yang digunakan dalam penulisan tugas sarjana ini adalah:

1. Survey Lapangan

Survey lapangan dilakukan di PT. Baja Pertiwi Industri Pengecoran

Logam Jln. Sisingamangaraja KM 7,5 No. 62 B Medan.


2. Studi Literatur

Berupa studi kepustakaan dan kajian dari buku-buku yang berkaitan

dengan pengecoran logam serta buku-buku lain yang mendukung dan

membantu dalam proses pengerjaan tugas sarjana ini.

3. Diskusi

Berupa tanya jawab mengenai rancangan yang akan dibuat dengan dosen

pembimbing dan teman-teman mahasiswa.

1.4 Batasan Masalah

Adapun batasan masalah yang akan diuraikan antara lain sebagai berikut:

1. BAB I : Pendahuluan, berisikan tentang latar belakang,

tujuan perencanaan, metode penulisan dan batasan

masalah.

2. BAB II : Tinjauan Pustaka, berisikan tentang teori- teori yang

mendasari proses pengecoran logam.

3. BAB III : Penetapan Spesifikasi Bantalan Poros Lori,

berisikan tentang gambaran umum, perhitungan

dimensi serta material bantalan.

4. BAB IV : Perencanaan Pembuatan Bantalan Poros Lori,

meliputi perencanaan pola, sistem saluran,

penambah, pemberat, cetakan, peleburan logam

coran, penuangan, pengerjaan akhir, pemeriksaan

coran dan diagram alir proses.

5. BAB V : Kesimpulan dan Saran


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Bantalan

Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga

putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman dan

panjang umur. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta

elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan

baik maka prestasi seluruh sistem akan menurun atau tak dapat bekerja secara

semestinya. Jadi, bantalan dalam permesinan dapat disamakan peranannya dengan

pondasi pada gedung. (Lit. 6, hal. 103)

2.1.1 Klasisfikasi Bantalan

Bantalan dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

1. Atas dasar gerakan bantalan pada poros

a. Bantalan luncur

Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan

karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan

perantaraan lapisan pelumas.

b. Bantalan gelinding

Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar

dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola (peluru), rol

atau rol jarum dan rol bulat.


2. Atas dasar arah beban terhadap poros

a. Bantalan aksial, yaitu arah beban yang ditumpu bantlan ini adalah

tegak lurus sumbu.

b. Bantalan radial, yaitu arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu

poros.

c. Bantalan gelinding khusus, yaitu bantalan ini dapat menumpu beban

yang arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros.

2.1.2 Perbandingan Antara Bantalan Luncur dan Bantalan Gelinding

Bantalan luncur mampu menumpu poros berputaran tinggi dengan beban

besar. Bantalan ini sederhana konstruksinya dan dapat dibuat serta dipasang

dengan mudah. Karena gesekannya yang besar pada waktu mulai jalan, bantalan

luncur memerlukan momen awal yang besar. Pelumasan pada bantalan ini tidak

begitu sederhana. Panas yang timbul dari gesekan yang besar, terutama pada

beban besar, memerlukan pendinginan khusus. Sekalipun demikian, karena

adanya lapisan pelumas, bantalan ini dapat meredam tumbukan dan getaran

sehingga hampir tidak bersuara.

Bantalan gelinding pada umumnya lebih cocok untuk beban kecil daripada

bantalan luncur, tergantung pada bentuk elemen gelindingnya. Putaran pada

bantalan ini dibatasi oleh gaya sentrifugal yang timbul pada elemen tersebut.

Karena hanya konstruksinya yang sukar dan ketelitiannya yang tinggi, maka

bantalan gelinding hanya dapat dibuat oleh pabrik-pabrik tertentu saja. Adapun

harganya pada umumnya lebih mahal daripada bantalan luncur. Untuk menekan

biaya pembuatan serta memudahkan pemakaian, bantalan gelinding diproduksikan


menurut standar dalam pelbagai ukuran dan bentuk. Keunggulan bantalan ini

adalah pada gesekannya yang sangat rendah. Pelumasannya juga sangat

sederhana. cukup dengan minyak gemuk, bahkan pada jenis yang memakai cil

sendiri tidak perlu pelumasan lagi. Meskipun ketelitiannya sangat tinggi, namun

karena adanya gerakan elemen gelinding dan sangkar, pada putaran tinggi

bantalan ini agak gaduh dibandingkan dengan bantalan luncur.

2.1.3 Klasifikasi Bantalan Luncur

Menurut bentuk dan letaknya bagian poros yang ditumpu bantalan yaitu

bagian yang disebut jurnal, bantalan ini dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

a. Bantalan Radial, yang dapat berbentuk silinder, belahan silinder, elips, dll.

b. Bantalan Aksial, yang dapat berbentuk bola, kerah, michel.

c. Bantalan Khusus, yang berbentuk bola.

Menurut pemakaiannya terdapat bantalan untuk penggunaan umum,

bantalan poros engkol, bantalan utama mesin perkakas, bantalan roda kereta api.

Dalam teknik otomobil bantalan luncur dapat berupa bus, bantalan logam

sinter dan bantalan plastik.

Gambar 2.1 dan Gambar 2.2 menunjukkan jenis-jenis bantalan luncur.

Gambar 2.1 (a) Bantalan radial polos (b) Bantalan radial berkerah

(c) Bantalan aksial berkerah (d) Bantalan aksial


Gambar 2.2 (e) Bantalan radial ujung (f) Bantalan radial tengah

2.2 Poros dengan Beban Lentur Murni

Poros untuk mesin pada umumnya terbuat dari baja batang yang ditarik

dingin dan difinis, baja karbon konstruksi mesin (disebut bahan S-C) dihasilkan

dari ingot yang dikil (baja yang dideoksidasikan dengan ferro silikon dan dicor;

kadar karbon terjamin). Jenis-jenis baja S-C beserta dengan kekuatan tariknya

dapat dilihat pada Tabel 2.1. (Lit. 6, hal. 12)

Tabel 2.1 Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difinis

dingin untuk poros

Standar dan macam Lambang Perlakuan panas

Kekuatan tarik (kg/mm2)

Keterangan

Baja karbon

konstruksi mesin

(JIS G 4501)

S30C S35C S40C S45C S50C S55C

Penormalan “ “ “ “ “

48 52 55 58 62 66

Sumber: Sularso, Kiyokatsu Suga, “Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin“ hal. 3


Poros (gandar) dari kereta tambang dan kereta rel tidak dibebani dengan

puntiran melainkan hanya mendapatkan pembebanan lentur saja. Jika beban pada

satu poros didapatkan sebagai ½ dari berat kendaraan dengan muatan maksimum

dikurangi berat poros dan roda, maka besarnya momen lentur M1 (kg.mm) yang

terjadi pada dudukan roda dapat dihitung.

Dari bahan yang dipilih dapat ditentukan tegangan lentur yang diizinkan

(kg/mm2). Diameter (mm) yang diperlukan dapat diperoleh dari rumus

berikut ini.

(Lit. 6, hal. 12)

(Lit. 6, hal. 12)

Dalam kenyataan, poros tidak hanya mendapatkan beban statis saja

melainkan juga beban dinamis. Jika perhitungan ds dilakukan sekedar untuk

mencakup beban dinamis secara sederhana saja, maka dalam persamaan kedua

diatas dapat diambil faktor keamanan yang lebih besar untuk menentukan σa.

Tetapi dalam perhitungan yang lebih teliti, beban dinamis dalam arah tegak dan

mendatar harus ditambahkan pada beban statis. Bagian poros dimana dipasangkan

naaf roda disebut dudukan roda. Beban tambahan dalam arah vertikal dan

horizontal menimbulkan momen pada dudukan roda inti.

Poros yang digerakkan oleh suatu penggerak mula juga mendapatkan

beban puntir. Namun demikian poros ini dapat dianggap sebagai poros pengikut

dengan cara mengalikan ketiga harga momen tersebut diatas (yang ditimbulkan


oleh gaya-gaya statis, vertikal dan horizontal) dengan faktor tambahan (m) pada

Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Faktor tambahan tegangan pada gandar

Pemakaian Gandar Faktor Tambahan Tegangan m

Gandar pengikut (tidak termasuk gandar dengan rem cakra)

1,0

Gandar yang digerakkan; ditumpu pada ujungnya 1,1 – 1,2 Gandar yang digerakkan; lentur silang 1,1 – 1,2 Gandar yang digerakkan; lenturan terbuka 1,2 – 1,3 Sumber: Sularso, Kiyokatsu Suga, “Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin“ hal. 13

Simbol dari bagian perangkat roda dapat dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Gandar


Rumus-rumus dari JIS E4501 adalah sebagai berikut:

M1 = (j – g) W / 4 (Lit. 6, hal. 13)

dimana: M1 = Momen pada tumpuan roda karena beban statis (kg.mm)

j = Jarak bantalan radial (mm)

g = Jarak telapak roda (mm)

W = Beban statis pada satu gandar (kg)

M2 = αV . M1 (Lit. 6, hal. 13)

dimana: M2 = Momen pada tumpuan roda karena gaya vertikal

tambahan (kg.mm)

V = Beban statis

Beban tambahan karena gerakan vertikal

M1 = Momen pada tumpuan roda karena beban statis (kg.mm)

(Lit. 6, hal. 13)

dimana: P = Beban horizontal (kg)

L = Beban statis pada satu gandar

Beban horizontal

W = Beban statis pada satu gandar (kg)

(Lit. 6, hal. 13)

dimana: Q0 = Beban pada bantalan karena beban horizontal (kg)

P = Beban horizontal (kg)

h = Tinggi titik berat (mm)



(Lit. 6, hal. 13)

dimana: R0 = Beban pada telapak roda karena beban horizontal (kg)


h = Tinggi titik berat (mm)

r = Jari-jari telapak roda (mm)


(Lit. 6, hal. 13)

dimana: M3 = Momen lentur pada naaf tumpuan roda sebelah dalam

karena beban horizontal (kg.mm)


r = Jari-jari telapak roda (mm)

Q0 = Beban pada bantalan karena beban horizontal (kg)

R0 = Beban pada telapak roda karena beban horizontal (kg)

a = Jarak dari tengah bantalan ke ujung luar naaf roda (mm)

l = Panjang naaf roda (mm)



Harga dan dapat dilihat pada Tabel 2.3

Tabel 2.3 Kecepatan kerja terhadap pembebanan

Kecepatan kerja maksimum (km/jam) αV αL 120 atau kurang 0,4 0,3

120 – 160 0,5 0,4 160 – 190 0,6 0,4 190 – 210 0,7 0,5

Sumber: Sularso, Kiyokatsu Suga, “Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin“ hal. 15


Dari hal-hal diatas dapat disimpulkan bahwa:

(Lit. 6, hal. 15)

Setelah ditentukan maka tegangan lentur (kg/mm2) yang terjadi pada

dudukan roda dapat dihitung. Selanjutnya jika sama dengan 1 atau lebih,

maka:

(Lit. 6, hal. 15)

(Lit. 6, hal. 15)

2.3 Bahan-bahan Pengecoran

2.3.1 Besi cor

Besi cor adalah paduan besi yang mengandung karbon, silisium, mangan,

fosfor dan belerang. Besi cor digolongkan menjadi enam macam yaitu: besi cor

kelabu, besi cor kelas tinggi, besi cor kelabu paduan, besi cor bergrafit bulat, besi

cor yang dapat ditempa dan besi cor cil. (Lit. 8, hal. 4)

Struktur mikro dari besi terdiri dari ferit atau perlit dan serpihan karbon

bebas. Karbon dan silisim ternyata mempengaruhi struktur mikro, ukuran serta

bentuk dari karbon bebas dan struktur dasar berubah sesuai dengan mut dan

kualitasnya. Disamping itu, ketebalan dan laju pendinginan mempengaruhi

struktur mikro. Walaupun kekuatan tarik dari besi cor kelabu kira-kira 10-30

kg/mm2, namun besi cor ini agak getas, titik cairnya kira-kira 1200°C dan

mempunyai mampu cor sangat baik serta murah, sehingga besi cor kelabu ini

dipergunakan paling banyak untuk benda-benda coran.


Besi cor kelas tinggi mengandung lebih sedikit karbon dan silikon,

lagipula ukuran grafit bebasnya agak kecil dibandingkan dengan besi cor kelabu,

sehingga kekuatan tariknya lebih tinggi yaitu kira-kira 30-50 kg/mm2. Membuat

besi cor kelas tinggi agak susah dibandingankan dengan besi cor kelabu.

Besi cor kelabu paduan mengandung unsure-unsur paduan dan grafit,

mempunyai struktur yang stabil sehingga sifatnya lebih baik. Dilihat dari unsur-

unsur yang ditambahkan adalah krom, nikel, molibden, titan dan sebagainya,

sehingga ketahanan panas, ketahanan aus, ketahanan korosi dan mampu mesin

dari besi cor macam ini baik sekali berkat adanya unsure-unsur tersebut.

Besi cor mampu tempa dibuat dari besi cor putih, yang dilunakan di dalam

sebuah tanur dalam waktu yang lama. Struktur sementit dari besi cor putih

berubah menjadi ferit atau perlit dan karbon yang tertemper mengendap. Menurut

struktur mikronya ada tiga macam besi cor mampu tempa, yaitu besi cor mampu

tempa perapian hitam, besi cor mampu tempa perapian putih dan besi cor mampu

tempa perlit. Besi cor macam ini sangat baik keuletannya dan perpanjangannyya

dibandingkan dengan besi cor kelabu, tetapi harganya mahal karena proses

perlunakan, lagipula tidak cocok untuk coran yang tipis dan kecil karena sebelum

proses pelunakan keuletannya berkurang.

Besi cor grafit bulat dibuat dengan jalan mencampurkan magnesium,

kalsium atau besi serum ke dalam cairan logam sehingga grafit bulat akan

mengendap. Besi cor macam ini mempunyai keuletan, kekuatan, ketahanan aus

dan ketahanan panas yang baik sekali dibandingkan dengan besi cor kelabu.

Besi cor cil adalah besi yang mempunyai permukaan terdiri dari besi cor

putih dan bagian dalamnya terdiri dari struktur dengan endapan grafit.


Permukaannya mempunyai ketahanan aus yang baik sekali dan bagian dalamnya

mempunyai keuletan yang baik pula. Besi cor demikian dipergunakan sebagai

bahan tahan aus.

2.3.2 Baja cor

Baja cor digolongkan ke dalam baja karbon dan baja paduan. Coran baja

karbon ialah paduan besi karbon dan digolongkan menjadi 3 macam, yaitu baja

karbon rendah (C<0,20%), baja karbon menengah (0,20-0,50 % C) dan baja

karbon tinggi (C>0,5%). Kadar karbon yang rendah menyebabkan kekuatan

rendah, perpanjangan yang tinggi dan harga bentur serta mampu las yang baik.

Baja cor mempunyai struktur yang buruk dan sifat yang getas apabila tidak

diadakan perlakuan panas yang pelunakan atau penormalan maka baja cor

menjadi ulet dan struktur menjadi halus. Titik cairnya kira-kira 1500°C, mampu

cornya buruk dibandingakan dengan besi cor, tetapi besi cor dapat dipergunakan

baik sekali sebagai bahan untuk bagian-bagian mesin, sebab kekuatannya yang

tinggi dan harganya rendah.

Baja paduan adalah baja cor yang ditambahkan unsur-unsur paduan. Salah

satu atau beberapa unsur paduan seperti mangan, khrom, molibden atau nikel

dibubuhkan untuk memberikan sifat-sifat khusus dari baja paduan tersebut,

umpamanya sifat-sifat ketahanan aus, ketahanan asam dan korosi atau keuletan.

Contoh baja cor adalah: baja cor tahan karat dan baja cor tahan panas. Baja cor

terdiri dari baja cor paduan rendah dan baja cor paduan tinggi yang disebut

dengan menambahkan macam-macam unsur paduan kepada baja cor karbon. Baja

ini disebut baja paduan rendah apabila unsur paduannya ditambahkan 1-2% dan


disebut baja paduan tinggi apabila unsur paduannya 10%. Baja cor karbon

dikeraskan, dikuatkan dengan pencelupan dingin tetapi kemampuan mengerasnya

agak buruk dan hanya kulitnya saja yang keras. Lapisan yang mengeras menjadi

lebih tebal dengan menambahkan Mn, Cr, Mo atau Ni. Baja tersebut boleh

dikatakan mempunyai mampu keras yang tinggi kadar karbon 0,5-0,6% karena

kadar karbon menentukan tingkat kekerasan dari baja menyebabkan baja menjadi

keras dengan pencelupan dingin.

2.3.3 Coran paduan tembaga

Macam-macam coran paduan tembaga adalah: perunggu, kuningan,

kuningan kekuatan tinggi, perunggu aluminium dan sebagainya. Perunggu adalah

paduan antar tembaga dan timah dan perunggu yang biasa dipakai mengandung

kurang dari 15% timah. Titik cairnya kira-kira 1000°C, jika lebih rendah dari titik

cair paduan besi, dan mampu cornya lebih baik sekali sama halnya dengan besi

cor. Sifat-sifat ketahanan korosi dan ketahanan aus adalah baik sekali, sehingga

bahan ini dapat dipakai untuk bagian-bagian mesin. Harganya 5-10 kali mahal

dari besi cor kelabu, sehingga bahan ini hanya dipakai untuk bagian khusus

dimana diperlukan sifat-sifat yang luar biasa. Perunggu digolongkan kedalalm dua

macam yaitu perunggu fosfor yang sifat ketahanannya diperbaiki oleh

penambahan fosfor, dan perunggu timbal yang cocok untuk logam bantalan

dengan menambahkan timbal. Kuningan adalah paduan antar seng dan tembaga

dan kuningan tinggi adalah paduan yang mengandung tembaga, aluminium, besi,

nikel, mangan dan sebagainya, dimana unsur-unsur tersebut dimaksudkan untuk

memperbaiki sifat-sifat mekanisnya. perunggu aluminium adalah paduan tembaga,


aluminium dan sebagainya, yang baik sekali dalam sifat-sifat ketahanan aus dan

korosi. Disamping itu adapula coran tembaga murni.

2.3.4 Coran paduan ringan

Coran paduan ringan adalah coran paduan aluminium, coran paduan

magnesium dan sebagainya. Aluminium murni mempunyai sifat mampu cor dan

sifat mekanis yang jelek. Oleh karena itu dipergunakan paduan aluminium karena

sifat-sifat mekanisnya akan diperbaiki dengan menambahkan tembaga, silisium,

magnesium, mangan, nikel dan sebagainya. Coran paduan aluminium adalah

ringan dan merupakan penghantar panas yang baik, yang dipergunakan apabila

sifat-sifat tersebut diperlukan. Al-Si, Al-Cu-Si dan Al-Si-Mg adalah deretan dari

paduan aluminium yang banyak dipergunakan untuk bagian-bagian mesin yang

tahan panas dan Al-Mg adalah untuk bagian-bagian tahan korosi. Paduan

magnesium lebih ringan dari pada logam umum lainnya, sebab berat jenisnya

kira-kira 1,8. Biasanya aluminium, mangan brilium dan sebagainya ditambahkan

sebagai unsur-unsur paduan.

2.3.5 Coran paduan lainnya

Paduan seng yang mengandung sedikit aluminium dipergunakan untuk

pengecoran cetak. Logam monel adalah paduan nikel yang mengandung tembaga

dan demikian juga hasteloy yang mengandung molibden dan silikon. Paduan

timbal adalah paduan antara timbal, tembaga, timah dan logam bantalan adalah

paduan antara timbal, tembaga dan stibium. Disamping itu dipakai juga paduan

timah, tembaga, dan stibium.


2.4 Penggunaan Coran

Setiap produk selalu berhubungan dengan bahan (material) dimana ahli

teknik perlu memiliki pengetahuan yang memadai mengenai sifat-sifat bahan yang

akan digunakan. Di dalam menentukan pilihan, perancangan harus

memperhatikan sifat-sifat seperti: kekuatan, konduktivitas (listrik), daya hantar

panas, berat jenis dan sebagainya. Baja cor paduan adalah baja cor yang

ditambahkan unsur-unsur paduan. Salah satu atau beberapa dari unsur-unsur

paduan seperti mangan, chrom, molibdenum atau nikel dibutuhkan untuk

memberikan sifat-sifat khusus dari baja paduan tersebut, antara lain sifat-sifat

ketahanan aus, ketahanan asam, dan korosi atau keuletan, lihat pada Tabel 2.4.

Contoh baja cor: baja cor tahan karat dan baja cor tahan panas. Coran dipakai

untuk berbagai macam tujuan, apalagi bahan-bahan dipilih dengan

mempertimbangkan umur, harga dan sebagainya.

Tabel 2.4 Sifat-sifat yang diminta dan bahan yang cocok untuk coran

Sifat-sifat yang diminta

Bahan coran

Kekuatan Baja cor, besi cor mutu tinggi, besi cor bergrafit bulat, besi cor mampu tempa

Tahan banting keuletan

Baja cor, besi cor bergrafit bulat, besi cor mampu tempa

Mudah dibuat Baja cor kelabu, coran brons, coran paduan aluminium (Al-Si-Cu, Al-Si-Mg)

Ringan Coran paduan aluminium, coran paduan magnesium Baik sekali dalam

konduktivitas termal dan listrik

Coran tembaga murni

Tahan aus Coran Ni-Cr, baja cor mangan tinggi, besi vor bergrafit bulat, besi cor mutu tinggi, coran paduan tembaga

Tahan korosi Air segar dan air asin........... Coran paduan tembaga


Asam nitrat.......................... Coran baja tahan karat Besi cor chrom tinggi Besi cor silicon tinggi Asam klorida....................... Hasteloy Coran paduan tembaga Asam sulfat.......................... Besi cor silikon tinggi Coran paduan tembaga (kecuali kuningan) Baja cor tahan asam Baja tahan karat Alkali.................................... Baja cor karbon rendah Coran paduan tembaga Baja cor tahan karat Besi cor kelabu

Tahan panas 1000-1200ºC....................... Baja cor tahan panas 700-800ºC............................ Baja cor tahan karat Baja cor aluminium Besi cor chrom tinggi Besi cor Ni-Cr 500-600ºC............................. Baja cor paduan rendah Besi cor paduan rendah 400ºC.................................... Baja cor karbon Baja cor mangan tinggi 350ºC.................................... Besi cor mutu tinggi Besi cor bergrafit bulat Besi cor mampu tempa 250-300ºC............................ Besi cor kelabu Coran paduan tembaga 200-250ºC.............................. Coran paduan tembaga 100-200ºC............................ Coran paduan aluminium

Tahan temperatur rendah

Di atas 25ºC.......................... Besi cor kelabu 46ºC........................... Baja cor karbon rendah 73ºC............................ Baja cor 2,5% Ni 100ºC........................ Baja cor 3,5% Ni 196ºC......................... Baja cor 18 Cr-8 Ni Coran brons

Sumber: Tata Surdia, Kenji Chijiwa, “Teknik Pengecoran Logam” hal. 7


2.5 Pembekuan Coran

Paduan merupakan campuran antara dua unsur lebih yang membentuk

struktur kristal yang memiliki sifat logam. Salah satu campuran komponen

tersebut haruslah unsur logam tetapi lainnya dapat logam maupun bahan non

logam.

Pembekuan coran dimulai dari berbagai logam yang bersentuhan dengan

cetakan, yaitu ketika panas dari logam cair diambil oleh cetakan sehingga bagian

logam yang bersentuhan dengan cetakan itu mendingin sampai titik beku, dimana

inti-inti kristal tumbuh. Bagian dari dalam coran mendingin lebih lambat daripada

bagian luar, sehingga kristal-kristal tumbuh dari inti asal mengarah ke bagian

dalam coran dan butir-butir kristal tersebut berbentuk panjang seperti kolom, yang

disebut struktur kolom. Struktur ini muncul dengan jelas apabila gradient

temperatur yang besar terjadi pada permukaan coran besar, umpamanya pada

pengecoran dengan cetakan pasir menyebabkan gradien temperatur yang kecil

membentuk struktur kolom yang tidak jelas. Bagian tengah coran mempunyai

gradient temperatur yang kecil sehingga merupakan susunan dari butiran-butiran

kristal segi banyak dengan orientasi yang sembarang. (Lit. 8, hal. 15)

Apabila permukaan beku diperhatikan, setelah logam yang belum

membeku dituang keluar dari cetakan pada waktu pendinginan, maka terdapat dua

kasus bahwa permukaan itu bisa halus dan kasar. Permukaan halus adalah kasus

dari logam yang mempunyai daerah beku (yaitu perbedaan temperatur antara

mulainya dan berakhirnya membeku) yang sempit, dan permukaan kasar adalah

kasus dari logam yang mempunyai daerah beku lebar.


Pembekuan dari suatu coran maju perlahan-lahan dari kulit ke tengah.

Jumlah waktu pembekuan dari kulit ke tengah berbanding lurus V/S, yaitu

perbandingan antara volume coran V dan luas permukaan S melalui mana panas

dikeluarkan. Oleh karena itu apapun bentuknya, umpamanya prisma, bujur

sangkar, segi tiga atau silinder atau sejenisnya, jumlah waktu pembekuannya kira-

kira akan sama kalau harga V/S sama pula.

Sebagai contoh, perpotongan dari dua bagian coran merupakan bagian

yang besar dengan luas permukaan yang kecil dimana panas akan keluar lewat

permukaan itu, dan selanjutnya cetakan dipanaskan sehingga laju penyerapan

panas diperlambat. Oleh karena itu waktu pembekuan bagian tersebut menjadi

lama. Pada Gambar 2.4 ditunjukkan ketergantungan waktu pembekuan bagian

tersebut terhadap ukuran dari coran besi.

Gambar 2.4 Waktu pembekuan dari berbagai macam penampang

2.6 Diagram Keseimbangan Paduan

Seperti dijelaskan dalam bagian diatas, sebuah paduan terdiri dari larutan

padat, senyawa-senyawa antar logam dan logam murni. Disini ditunjukkan

ketergantungan dari perubahan-perubahan fasa terhadap temperatur dan komposisi

(perbandingan antara unsur-unsur penyusun) dalam satu diagram yang disebut

diagram keseimbangan. (Lit. 8, hal. 17)


Diagram ini sangat berguna untuk mengetahui sifat-sifat paduan. Paduan

antara dua unsur tersebut disebut paduan Biner, paduan tiga unsur disebut Terner.

Tiap paduan tersebut mempunyai diagram keseimbangan sendiri tetapi diagram

keseimbangan paduan terner lebih sulit.

Perunggu adalah suatu paduan antara tembaga dan timah dan besi cor atau

baja cor adalah paduan antara besi dan karbon, yang sesungguhnya masing-

masing masih mengandung unsur lain, tetapi unsur-unsur tersebut tidak

memberikan pengaruh banyak pada sifat utamanya. Oleh karena itu paduan-

paduan tersebut dapatlah dianggap sebagai paduan biner, ordinatnya adalah

temperatur dan absisnya adalah komposisi dari paduan.

Kurva-kurva pada diagram keseimbangan menunjukkan daerah-daerah

dimana terdapat fasa yang sama, yang didapat dari kurva-kurva pendinginan dan

perubahan fasa yang terjadi apabila cairan A dan cairan B dicampur pada berbagai

perbandingan dan didinginkan perlahan-lahan sampai membeku. Dengan

demikian memungkinkan kita dengan sepintas pandang saja, mengenai fasa yang

terjadi pada temperatur tertentu. Perubahan fasa sangat tergantung pada macam

paduan, sehingga tiap paduan mempunyai diagram keseimbangan sendiri. Pada

Gambar 2.5 dapat dilihat bentuk diagram secara umum.


Gambar 2.5 Diagram Keseimbangan dari Paduan Biner

2.7 Bentuk dan Ukuran Coran Bantalan

Dalam pengecoran, bentuk dan ukuran yang sembarangan dapat diizinkan,

tetapi dalam beberpa hal sukar untuk membuat produk dan mempunyai cacat yang

tergantung pada bentuk dan ukurannya, sehingga kadang-kadang coran menjadi

mahal. Oleh karena itu harus teliti dalam pengerjaannya.

Pertama, bentuk dari pola hendaknya dibuat. Pola yang sukar dibuat

membutuhkan waktu dan biaya yang banyak. pola harus sederhana agar dapat

meminimalkan kesalahan dalam pembuatan coran.

Kedua, cetakan dari coran hendaknya mudah. Terutama harus dihindari

bentuk-bentuk yang tidak dapat dicetak dengan kup dan drag atau kalau mungkin

lebih baik tidak dengan permukaan pisah yang rumit.

Ketiga, cetakan hendaknya tidak menyebabkan cacat dalam pengecoran.

Cetakan tidak akan digunakan kalau menyebabkan cacat dalam penuangan dan


pembekuan, walaupun pembuatan model dan pencetakannya mudah. Sebagai

contoh adalah coran yang terlalu tipis dan perubahan tebal yang terlalu besar

harus dihindarkan.

Dalam beberapa hal, coran menjadi mudah dibuat dan cacatnya hilang

apabila bentuk dan ukurannya diubah sedikit. Oleh karena itu sangat penting

bahwa pembuatan dan perencanaan harus bekerja sama agar mudah dalam

membuat coran tanpa cacat.

2.7.1 Bentuk Standar dan Ukuran Coran

Ukuran coran harus ditentukan sedemikian sehingga coran mudah dibuat.

Dinding yang sangat tipis menyebabkan cacat salah alir dan coran tidak baik, oleh

karena itu tebal minimum harus dipilih sesuai dengan bahannya. Pada Tabel 2.5

menunjukkan tebal minimum dari coran pasir. Harga-harga ini adalah yang biasa

dan ketebalan yang tipis masih mungkin, tetapi sukar dibuat.

Tabel 2.5 Ketebalan dinding mininum dari pengecoran pasir

Bahan Ukuran Coran (mm) Kurang

dari 200

200- 400

400- 800

800- 1250

1250- 2000

2000- 3200

Besi cor kelabu 3 4 5 8 8 10 Besi cor mutu tinggi 4-5 5-6 6-8 8-10 10-12 12-16 Besi cor bergrafit bulat

5-6 6-8 8-10 10-12 12-16 16-20

Baja cor 5 6 8 10 12 16 Baja tahan karat 8 10 12 16 20 25 Brons dan kuningan 2 2,5 3 4 5 6 Kuningan tegangan tinggi

3 4 5 6 8 10

Paduan aluminium 2-3 2,5-4 3-5 4-6 5-8 6-10 Sumber: Tata Surdia, Kenji Chijiwa, “Teknik Pengecoran Logam” hal. 46


2.7.2 Ketelitian Ukuran dari Coran

1. Toleransi ukuran tebal dinding

Ukuran coran akan menyimpang karena adanya: penyimpangan pola pada

pembuatan cetakan, ketidaktelitian pada pemasangan inti, dan variasi

penyusutan volume coran dan sebagainya. Oleh karena itu ukuran coran

akan mempunyai tingkat kesalahan sampai tingkat tertentu yang masih

diperkenankan dengan satu pembatasan toleransi. Pada Tabel 2.6

menunjukkan toleransi untuk coran besi, coran kelabu cor baja dengan

cetakan pasir, yang diperbolehkan kalau tidak ada permintaan khusus,

derajat permintaan harus ditunjukkan gambar rencana.

2. Toleransi ukuran untuk panjang

Ukuran yang mempunyyai hubungan antara kup dan drag atau cetakan

utama dan inti sering cenderung untuk menyimpang lebih daripada kalau

hanya mempunyai hubungan dengan kup dan drag saja. Tetapi

perencanaan menghendaki ketelitian tanpa mempertimbangkan keadaan

tersebut.

Tabel 2.6 Toleransi tebal dinding yang biasa dari pengecoran pasir (± mm)

Ketebalan Dinding (± mm) Bahan Kurang

dari 5 5-10 10-20 20-30 30-40 40-80 80-

160 Coran

besi cor Teliti 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0

Sedang 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 Coran baja

Teliti - 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 Sedang - 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 6,0



2.8 Macam Pola

Pola mempunyai bebagai macam bentuk seperti diurikan dibawah ini.

Pada pemilihan pola harus diperhatikan produktivitas, kwalitas coran dan harga

pola. (Lit. 8, hal. 56)

1. Pola Pejal

Pola pejal adalah pola yang biasanya dipakai yang bentuknya hampir

serupa dengan coran. Gambar 2.6 menunjukkan 7 jenis pola yang dibagi

berdasarkan pola tunggal, pola bedah, pola setengah, pola belahan banyak

(1, 2, 3, 4, 5: permukaan pisah; A, B, C, D: permukaan penutup dari

rangka), pola penarikan terpisah dan pola penarikan sebagian.

Gambar 2.6 Pola Pejal


2. Pola Pelat Pasangan

Pola ini merupakan pelat dimana pada kedua belahnya ditempelkan pola

demikian juga saluran turun, pengalir, saluran masuk, dan penambah. Pola

pelat pasangan seperti pada Gambar 2.7 cocok sekali untuk masa produksi

dari coran kecil. Pola biasanya dibuat dari logam atau plastik.

Gambar 2.7 Pola Pelat Pasangan

3. Pola Pelat Kup dan Drag

Dalam hal ini pola kayu, logam atau plastik dilekatkan pada dua pelat

demikian juga saluran, turun pengalir, saluran masuk dan penambah. Pelat

tersebut adalah pelat kup dan drag seperti yang dapat dilihat pada Gambar

2.8. Kedua pelat dijamin oleh pena-pena agar bagian atas dan bawah dari

coran menjadi cocok. Pola semacam ini dipakai untuk produksi.

Gambar 2.8 Pola Kup dan Drag


4. Pola Cetakan Sapuan

Dalam hal ini bentuk dari coran silinder atau bentuk benda putar. Alat ini

dibuat dari pelat dengan sebuah penggeret dan pemutar pada tengahnya.

Pembuatan cetakan ini dilakukan dengan memutar penggeret disekeliling

pemutar. Bentuk pola cetakan sapuan dapat dilihat pada Gambar 2.9.

Gambar 2.9 Pola Cetakan Sapuan

5. Pola Penggeret dengan Penuntun

Gambar 2.10 menunjukkan pola penggeret dengan penuntun yang

dipergunakan untuk pipa lurus atau pipa lengkung yang penampangnya

tidak berubah. Penuntun dibuat dari kayu dan pembuatan cetakan

dilakukan dengan menggunakan penggeret sepanjang penuntun. Harga

pola tidak mahal tetapi memerlukan waktu yang agak lama.

Gambar 2.10 Pola Penggeret dengan Penuntun


6. Pola Penggeret Berputar dengan Rangka Cetak

Ini suatu kasus dimana bagian pola dapat ditukar serta konsentris. Kedua

ujung dari penggeret mempunyai poros. Bentuk pola penggeret berputar

dengan rangka cetak dapat dilihat pada Gambar 2.11.

Gambar 2.11 Pola Penggeret Berputar dengan Rangka Cetak

7. Pola Kerangka

Gambar 2.12 menunjukkan pola kerangka yang dibuat dengan

menggunakan pelat dasar dan membuat pelat dudukan penuntun diatasnya

dan mengikat pelat-pelat untuk menahan pasir antara tiap penuntun.

Gambar 2.12 Pola Kerangka

2.9 Bahan-bahan untuk Pola

Bahan-bahan yang dipakai untuk pola ialah kayu, resin atau logam. Dalam

hal ini khusus dipakai plaster atau lilin. (Lit. 8, hal. 62)


1. Kayu

Kayu dipakai untuk pola adalah kayu saru, kayu ras, kayu pinus, kayu

magoni, kayu jati dan lain-lain. Pemilihan kayu menurut macam dan

ukuran pola, jumlah produksi dan lamanya pakai. Kayu yang kadar airnya

lebih dari 14% tidak dapat dipakai karena akan terjadi pelntingan yang

disebabkan perubahan kadar air dalam kayu. Kadang-kadang suhu udara

luar harus diperhitungkan, dan ini tergantung pada daerah dimana pola itu

dipakai.

2. Resin sintetis

Dari berbagai macam resin sintetis, hanya resin epoksi-lah yang banyak

dipakai. Ia mempunyai sifat-sifat: penyusutan yang kecil pada waktu

mengeras, tahan aus yang tinggi, memberikan pengaruh yang lebih baik

dengan menambah pengencer, zat pemlastis atau penggemuk menurut

penggunaannya.

Resin polistirine (polistirine berbusa) dipakai sebagai bahan untuk pola

yang dibuang setelah dipakai dalam cara pembuatan cetakan yang lengkap.

Pola dibuat dengan menambah zat pembuat busa pada polistirena untuk

membuat berbutir, bentuk dan membuat busa.

Resin epoksi dipakai untuk coran yang kecil-kecil dari satu masa produksi.

Terutama sangat memudahkan bahwa rangkapnya dapat diperoleh dari

pola kayu atau pola plaster

3. Bahan untuk pola logam

Bahan yang lazim dipakai untuk pola logam adalah besi cor. Biasanya

dipakai besi cor kelabu karena sangat tahan aus, tahan panas dan tidak


mahal. Kadang-kadang besi cor liat dipakai agar lebih kuat. Paduan

tembaga juga biasa dipakai untuk pola cetakan kulit agar dapat

memanaskan bagian cetak yang tebal secara merata.

Aluminium adalah ringan dan mudah diolah, sehingga sering dipaki untuk

pelat pola atau pola untuk mesin pembuat cetakan.

2.10 Pembuatan Pola

Pola adalah perlu dalam pembuatan coran. Pola yang dipergunakan untuk

pembuatan cetakan benda coran, dapat digolongkan menjadi pola logam dan pola

kayu (termasuk pola plastic). Pola logam dipergunakan agar dapat menjaga

ketelitian ukuran benda coran, terumtama dalam masa produksi, sehingga unsur

pola lebih lama dan produktivitas lebih tinggi. (Lit. 8, hal. 63)

Pola logam bisa dibuat dari banyak jenis sesuai dengan penggunaannya.

Sebagai contoh, logam tahan panas seperti: besi cor, baja cor dan paduan tembaga

adalah cocok untuk pola pada pembuatan cetakan kulit, sedangkan paduan ringan,

adalah mudah diolah dan dipilih untuk pola yang dipergunakan dalam masa

produksi dimana pembUuatan cetakan dilakukan dengan tangan.

Pola kayu dibuat dari kayu, murah, cepat dibuatnya dan mudah diolahnya

dibanding dengan pola logam oleh karena itu pola kayu umumnya dipakai untuk

cetakan pasir. Sedangkan sering dipakai pola kayu yang permukaannya diperkuat

dengan lapisan plastik.

2.10.1 Gambar pengecoran

Hal pertama yang harus dilakukan pada pembuatan pola adalah mengubah

gambar perencanaan menjadi gambar untuk pengecoran. Dalam hal ini


dipertimbangkan bagaimana menurunkan biaya pembuatan cetakan, bagaimana

membuat pola yang mudah, bagaimana menstabilkan inti-inti dan bagaimana cara

mempermudah pembongkaran cetakan, kemudian mentapkan arah kup dan drag,

posisi permukaan pisah, bagian yang dibuat oleh cetakan utama dan bagian uang

dibuat oleh inti. Selanjutnya menetapkan tambahan penyusutan, tambahan untuk

penyelesaian dengan mesin, kemiringan pola dan seterusnya dan dibuat gambar

untuk pengecoran yang kemudian diserahkan kepada pembuat pola.

2.10.2 Menetapkan kup, drag dan permukaan pisah

Penentuan kup, drag dan permuakaan pisah adalah hal paling penting

untuk mendapatkan coran yang baik. Hal mana membutuhkan pengalaman yang

luas dan pada umumnya harus memenuhi ketentuan-ketentuan dibawah ini:

1. Pola harus mudah dikeluarkan dari cetakan. Permukaan posah lebih baik

satu bidang. Pada dasarnya kup dibuat agak dangkal.

2. Penembapatan initi harus mudah. Tempat inti dalam cetakan utama harus

ditentukan secara teliti.

3. Sistem saluran harus dibuat sempurna untuk mendapat aliran logam cair

yang optimum.

4. Terlalu banyak permukaan pisah akan mengambil banyak waktu dalam

proses pembuatan cetakan yang menyebabkan tonjolan-tonjolan sehingga

pembuatan pola menjadi mahal. Penghematan jumlah permukaan pisah itu

harus dipertimbangkan.


2.10.3 Penentuan tambahan penyusutan

Karena coran menyusut pada waktu pembekuan dan pendinginan, maka

pembuat pola perlu mempergunakan “mistar susut” yang diperpanjang

sebelumnnya sebanyak tambahan penyusutan pada ukuran pola. Besarnya

penyusutan sering tidak isotropis sesuai dengan bahan coran, bentuk, tempat,

tebalnya coran, atau ukuran dan kekuatan inti. Kemudian mengingat bentuknya

kadang-kadang mistar susut diubah sesuai dengan arah tegak atau mendatar. Oleh

karena itu persyaratan harus dituliskan pada gambar pengecoran. Tabel 2.7

memberikan harga-harga angka yang khas untuk tambahan penyusutan.

Tabel 2.7 Tambahan penyusutan yang disarankan

Tambahan penyusutan

Bahan

8/1.000 Besi cor, Baja cor tipis 9/1.000 Besi cor, Baja cor tipis yang banyak menyusut 10/1.000 Sama dengan atas dan aluminium 12/1.000 Paduan aluminium, Brons, baja cor (tebal 5-7 mm) 14/1.000 Kuningan kekuatan tinggi, baja cor 16/1.000 Baja cor (tebal lebih dari 10 mm) 20/1.000 Coran baja yang besar 25/1.000 Coran baja yang besar dan tebal


2.10.4 Penentuan Tambahan Penyelesaian Mesin

Tempat dimana memerlukan penyelesaian mesin setelah pengecoran harus

dibuat dengan kelebihan tebal seperlunya. Kelebihan tebal ini berbeda menurut

jenis bahan, ukuran, arah kup dan drag, dan keadaan pekerjaan mekanik. Gambar

2.13 menunjukkan harga-harga yang biasa untuk penyelesaian mesin.


Gambar 2.13 Tambahan penyelesaian mesin untuk coran baja

2.11 Sistem Saluran

Sistem saluran adalah jalan masuk bagi cairan logam yang dituangkan ke

dalam rongga cetakan. Tiap bagian diberi nama, mudlai dari cawan tuang dimana

logam cair dituangkan dari ladel, sampai saluran masuk ke rongga cetakan. Nama-

nama itu ialah: cawan tuang, saluran turun, pengalir dan saluran masuk, seperti

dijelaskan dalam Gambar 2.14.

Cawan tuang merupakan penerima yang menerima cairan logam langsung

dari ladel. Saluran turun adalah saluran yang pertama membawa cairan logam dari

cawan tuang ke dalam pengalir dan saluran masuk. Pengalir adalah saluran yang

membawa logam cair dari saluran turun kebagian-bagian yang cocok pada

cetakan. Saluran masuk adalah saluran yang mengisikan logam cair dari pengalior

kedalam rongga cetakan. (Lit. 8, hal. 65)


Gambar 2.14 Sistem Saluran

Bentuk dari Bagian-bagian Sistem Saluran

1. Cawan Tuang

Cawan tuang biasanya berbentuk corong atau cawan dengan saluran turun

dibawahnya. Cawan tuang harus mempunyai konstruksi yang tidak dapat

melakukan kotoran yang terbawa dalam logam cair dari ladel. Oleh karena

itu cawan tuang tidak boleh terlalu dangkal. Kalau perbandingan antara: H

tinggi logam cair dalam cawan tuang dan d diameter cawan, harganya

terlalu kecil, umpamanya kurang dari 3, maka akan terjadi pusaran-

pusaran dan timbullah terak atau kotoran yang terapung pada permukaan

logam cair. Karena itu kedalaman cawan sebaiknya dibuat lebih besar,

sebaliknya kalau terlalu dalam, penuangan menjadi sukar dan logam cair

yang tersisa dalam cawan tuang akan terlalu banayak sehingga tidak

ekonomis.

2. Saluran Turun

Saluran turun dibuat lurus dan tegak dengan irisan berupa lingkaran.

Kadang-kadang irisannya sama dari atas sampai bawah, atau mengecil dari


atas kebawah. Yang pertama dipakai kalau dibutuhkan pengisian yang

cepat dan lancar, sedangkan yang kedua dipakai apabila diperlukan

penahanan kotoran sebanyak mungkin. Saluran turun dibuat atau dilobangi

sewaktu membuat cetakan. Penentuan diameter saluran tuang berdasarkan

berat tuang dapat dilihat pada Tabel 2.8.

Tabel 2.8 Diameter saluran turun dan berat tuang

Berat tuang (kg)

Luas saluran turun a3 (mm2)

Diameter saluran turun (mm)

Berat tuang (kg)

Luas saluran turun a3 (mm2)

Diameter saluran turun (mm)

≤ 10 130 13 300 – 350 1200 39 10 – 20 240 19 350 – 400 1200 39 20 – 30 370 22 400 – 450 1270 40 30 – 40 430 24 450 – 500 1360 42 40 – 50 480 25 500 – 600 1460 43 50 – 75 580 27 600 – 700 1620 45

75 – 100 700 30 700 – 800 1710 47 100 – 125 770 31 800 – 900 1840 48 125 – 150 830 33 900–1000 1910 49 150 – 175 920 34 1000–1250 2170 52 175 – 200 1030 36 1250–1500 2410 55 200 – 250 1180 39 1500–2000 2810 60 250 – 300 1200 39 – – –


3. Pengalir

Pengalir biasanya mempunyai irisan seperti trapezium atau setengah

lingkaran sebab irisan demikian dibuat pada permukaan pisah, lagipula

pengalir mempunyai luas permukaan yang terkecil untuk satu ruas irisan

tertentu, sehingga lebih efektif untuk pendinginan yang lambat. Ukuran


pengalir sebaiknya dipilih yang cocok dan sesuai dengan ukuran

panjangnya.

4. Saluran Masuk

Saluran masuk dibuat dengan irisan yang lebih kecil daripada irisan

pengalir, dapat mencegah kotoran masuk kedalam rongga cetakan. Bentuk

irisan saluran masuk biasanya berupa bujur sangkar, trapesium, segitiga

atau setengah lingkaran yang membesar kearah rongga cetakan untuk

mencegah terkikisnya cetakan. Kadang-kadang irisannya diperkecil

ditengah dan diperbesar lagi kearah rongga. Pada pembongkaran saluran

turun, irisan terkecil ini mudah diputuskan sehingga mencegah kerusakan

pada coran. Saluran masuk dapat dihitung dengan rumus:

(Lit. 8, hal. 74)

Dimana: n = banyak saluran masuk

l = panjang coran

Jumlah luar saluran (a1) = n.W2.A

Ukuran dari pengalir dan saluran masuk dapat dilihat pada Tabel 2.9.

Tabel 2.9 Ukuran dari pengalir dan saluran masuk

Berat Coran (kg) Ukuran pengalir (mm2)

Ukuran Saluran Masuk (mm2)

10 – 100 20 x 20 90 x 6 100 – 200 30 x 30 100 x 7 200 – 400 35 x 35 – 400 – 800 40 x 40 –

800 – 1000 50 x 50 – 1600 – 3200 60 x 60 –



Hubungan antara berat coran dan waktu tuang untuk baja cor dapat dilihat

pada Gambar 2.15.

Gambar 2.15 Hubungan antara waktu tuang dan berat tuang untuk baja cor

(t: tebal coran)

2.12 Penambah

Penambah memberi tambahan persediaan logam cair dan menambah

tekanan pada logam cair yang megimbangi penyusutan dan pembekuan dari coran

dan agar logam cair dapat masuk kedalam bagian cetakan yang sempit.

Penambah digolongkan menjadi dua macam, penambah samping dan

penambah atas. Penambah samping dipasang disamping coran dan langsung

dihubungkan dengan saluran turun dan pengalir, Penambah macam ini sangat


efektif dan dipakai untuk coran kecil dan menengah. Penambah atas dipasang di

atas coran yang biasanya berbentuk silinder atau mempunyai ukuran besar.

Penambah yang terbuka ke udara luar disebut penambah terbuka,

sedangkan penambah yang dekat pada bagian ataasnya berbentuk setengah bola

disebut penambah buta. Penambah buta tidak dapat memberikan logam cair kalau

bagian luarnya membeku, Karena dibagian-bagian yang tidak membeku diatasnya

menjadi hampa udara. untuk menghindari kesukaran ini disisipkan kerucut initi

yang kecil yang berujung tajam. (Lit. 8, hal. 78)

1. Penambah untuk coran besi

Penyusutan dari besi dalam pembekuan lebih kecil daripada penyusutan

baja cor dan paduan bukan besi. Peranan penambah disini adalah

memberikan logam cair kebagian yang menyusut karena pembekuan,

untuk mencegah terbentuknya rongga-rongga penyusutan, demikian juaga

untuk meniadakan pasir yang terbawa, terak dan gas-gas dari coran.

Umumnya besi cor mempunyai koefisien penyusutan sebagai berikut:

a. Besi cor dengan kekuatan tarik lebih dari 35 kg/mm2, penyusutan 5%

b. Besi cor dengan kekuatan tarik lebih dari 30 kg/mm2, penyusutan 3%

c. Besi cor dengan kekuatan tarik lebih dari 25 kg/mm2, penyusutan 2%

d. Besi cor dengan kekuatan tarik lebih dari 20 kg/mm2, penyusutan 0-1%

Jumlah berat penambah tidak dseluruhnya berfungsi sebagai penambah

sebab logam cair menyetuh permukaan cetakan atau udara luar yang

membekukannya karena penurunan temperatur yang cepat. Perbandingan

pengisian yang efektif dari penambah samping yang dihubungkan dengan


sistem pengisian yang berbeda dengan penambah atas yang diisi degan

logam cair melalui rangga cetakan karena perbedaan temperatur dari

logam cair dari penambah-penambah itu. Tabel 2.10 menunjukkan

perbandingan pengisian afektif. Ini berarti bahwa kalau jumlah berat

penambah 100kg, maka berat penambah samping yang berfungsi sebagai

penambah adalah seberat 30kg sampai 40kg sedangkan pada penambah

atas yang bekerja berat efektif adalah sebesar 30 sampai 35kg.

Tabel 2.10 Perbandingan efektif dari penambah

Macam penambah Besi kelabu (%) Besi cor liat (%) Penambah atas 30-35 20-25

Penambah samping 35-40 25-30 Sumber: Tata Surdia, Kenji Chijiwa, “Teknik Pengecoran Logam” hal. 79

Penambah sebaiknya dibuat berbentuk silinder mengingat pengaruhnya

dan mudah pembuatannya. Diameter silinder ditentukan hanya oleh tebal

coran seperti ditunjukkan dalam Tabel 2.11.

Tabel 2.11 Penentuan diameter penambah

Kekuatan tarik bahan

D (mm) Penambah samping

Penambah atas

20-25 kg/mm2 T+30 T+40 lebih besar dari 30 kg/mm2 T+40 T+50


Sebagai tambahan, ada penambah yang dipasang pada keseluruhan bagian

atas coran, biasanya pada coran yang berbentuk silinder panjang seperti


selubung silinger atau torak. Macam ini lazim dipakai karena pembekuan

mengarah yang lebih baik dan pengaruh penambah yang lebih baik jika

logam cair dituang dari saluran pensil.

2. Penambah untuk coran baja

Baja cor mempunyai titik cair yang tinggi dan koefisien penyusutan yang

sangat besar, disamping itu pembekuannya terjadi dalam waktu yang

pendek yang berbeda dengan besi cor, sehingga irisan dari penambah

untuk baja cor harus besar. Penambah harus dipasaang diatas saluran

masuk, pada tempat yang tertinggi dari coran dan diatas bagian yang

paling tebal pada coran. Bentuk silinder adalah bentuk yang sering

dipakai.

Karena tempat dan bentuk penambah ditentukan, maka banyaknya

penambah ditentukan menurut rumus:

(Lit. 8, hal. 81)

Jarak pengisian penambah (JP) ditentukan menurut Gambar 2.16.


Gambar 2.16 Hubungan antara tebal coran dan jarak isi dari penambah

Karena tempat, bentuk dan banyaknya penambah telah ditentukan maka

ukuran dari tiap bagian harus ditentukan, maka:

Volume coran Volume penambah

ditentukan dari Gambar 2.17 dimana (P+L)/T disebut faktor bentuk, P

panjang coran, L lebar coran T tebal bagian dimana penambah harus

dipasang.

Gambar 2.17 Kurva Pellini


Tinggi penambah (H) ditentukan oleh rumus dibawah ini, sedangkan

dalam hal dipergunakan selubung eksoterm atau isolasi, diameter

penambah (D) mungkin sama dengan (H).

Tinggi penambah berbentuk silinder:

H = (1,5 ± 0,2) x D (Lit. 8, hal. 82)

Tinggi penambah berbentuk elips:

H = (1,5 ± 0,2) x jari-jari kecil (Lit. 8, hal. 82)

2.13 Cetakan Pasir dan Pasir Cetak

2.13.1 Macam-macam Pasir Cetak

Pasir cetak yang lazim adalah pasir gunung, pasir pantai, pasir sungai dan

pasir silica yang disediakan alam, beberapa dari pasir dipakai begitu saja dan

Yang lain dipakai setelah dipecah menjadi butir-butir dengan ukuran yang cocok.

Kalau pasir memiliki kadar lempung yang cocok dan bersifat adhesi, mereka

dipakai begitu saja sedangkan kalau sifat adhesinya kurang, maka perlu

ditambahkan lempung kepadanya. Kadang-kadang berbagai pengikat dibutuhkan

juga disamping lempung. (Lit. 8, hal. 110)

Pasir gunung, pada umunya digali dari lapisan tuan. Mereka mengandung

lempung dan kebanyakan dapat dipakai setelah dicampur air. Pasir dengan kadar

lempung 10-20% dapat dipakai begitu saja. Pasir dengan kadar lempung kurang

dari itu mempunyai adhesi yang lemah dan baru dapat dipakai setelah

ditambahkan prosentase lempung secukupnya.

Pasir pantai, diambil dari pantai dan pasir kali diambil dari kali. Pasir

silika, dalam beberapa hal didapat dari gunung dalam keadaan alamiah atau bisa


juga dengan cara memecah kwarsit. Semuanya mempunyai bagian utama SiO2,

dan terkandung kotoran-kotoran seperti mika atau felspar. Pasir pantai dan pasir

kali terutama berisi kotoran seperti ikatan organik yang banyak. Kotoran ini

diinginkan sekecil mungkin. Pasir silika alam dan pasir silika buatan dari kwarsit

yang dipecah berisi kotoran. Terutama yang terakhir ini mempunyai sedikit

kotoran dan jumlah SiO2 lebih dari 95%.

Pasir pantai, pasir kali, pasir silica alam dan pasir silica buatan tidak

melekat dengan sendirinya, oleh karena itu dibutuhkan pengikat untuk mengikat

butir – butirnya satu sama lain dan baru dipakai setelah pencampuran.

2.13.2 Syarat bagi pasir cetak

Pasir cetak memerlukan sifat-sifat yang memenuhi persyaratan sebagai

berikut:

1. Mempunyai sifat mampu bentuk sehinggan mudah dalam pembuatan

cetakan dengan kekuatan yang cocok. Cetakan yang dihasilkan harus kuat

sehingga tidak rusak karena di pindah-pindah dan dapat menahan logam

cair waktu di tuang kedalamnya. Karena itu kekuatannya pada waktu

temperatur kamar dan kekuatanya sangat diperlukan.

2. Permeabilitas yang cocok. Dikuatirkan bahwa hasil coran mempunyai

cacat seperti rongga penyusutan, gelembung gas atau kekasaran

permukaan, kecuali jika udara atau gas yang terjadi dalam cetakan waktu

penuangan disalurkan melalui rongga-rongga di antara butir-butir pasir

keluar dari cetakan dengan kecepatan yang cocok.


3. Distribusi besar yang cocok. Permukaan coran diperhalus, kalau coran

dibuat dalam cetakan yang berbutir halus. Tetapi kalau butir pasir terlalu

halus, gas dicegah keluar dan membuat cacat, yaitu gelembung udara.

4. Tahan panas terhadap temperatur logam yang dituang. Butir pasir dan

pengikat harus mempunyai derajat tahan api tertentu terhadap temperatur

tinggi, lalu logam cair dengan temperatur tinggi dituang kedalam cetakan.

5. Komposisi yang cocok. Butir pasir bersentuhan dengan logam yang

dituang mengalami peristiwa kimia dan fisika karena logam cair

mempunyai temperatur yang tinggi. Bahan-bahan yang tercampur

mungkin menghasilkan gas atau larut dalam logam adalah tidak

dikehendaki.

6. Mampu dipakai lagi. Pasir harus dapat dipakai berulang-ulang supaya

ekonomis.

2.13.3 Susunan Pasir Cetak

1. Bentuk butir pasir dari pasir cetak digolongkan menjadi beberapa jenis

yang ditunjukkan dalam gambar 2.18, yaitu butir pasir bundar, butir pasir

sebagian bersudut, butir pasir kristal, dan sebagainya. Jenis butir pasir

bulat sebagai pasir cetak, karena memerlukan jumlah pengikat yang lebih

sedikit untuk mendapat kekuatan dan permeabilitas tertentu, serta mampu

alirnya baik sekali.


Gambar 2.18 Bentuk butir-butir dari pasir cetak

2. Tanah Lempung

Terdiri dari kaolit, ilit dan monmorilonit juga kwarsa, feldspar, mika dan

kotoran lainnya. Kalau ditambahkan air, dia menjadi lekat dan jika lebih

banyak air akan menjadi pasta. Kalau lempung kehilangan kadar air, sifat

lekatnya akan berkurang. Ukuran dari tanah lempung adalah sekitar 0,005

mm sampai 0,02 mm.

3. Pengikat Lain

Dibuat dari pasir yang dibubuhi minyak pengering nabati 1,5-3,0% seperti

minyak biji rami, minyak kedele atau minyak kol dan dipanggang pada

temperatur 200-2500 C.

4. Tambahan Lain

Bubuk arang, tepung ter, jelaga kokas, atau tepung grafit dibubuhkan kira-

kira 1% kepada pasir cetak agar permukaan coran menjadi halus,

pembongkaran mudah, dan dalam beberapa hal mencegah permukaan

kasar.


2.13.4 Sifat-sifat Pasir Cetak

1. Sifat-sifat pasir cetak basah

Pasir cetak dengan tanah lempung atau bentonit sebagai pengikat

menunjukkan berbagai sifat sesuai dengan kadar air. Karena itu air adalah

factor yang sangat penting untuk pasir cetak, sehingga pengaturan kadar

air adalah hal yang sangat penting dalam pengaturan pasir cetak. Kadar air

yang membuat kekuatan maksimum dan yang permiabiliti maksimum

pada umunya tidak sama. Kalau kadar air bertambah, kekuatan dan

permeability naik sampai titik maksimum.

2. Sifat penguatan oleh udara

Sifat-sifat cetakan yang berubah selama antara pembuatan cetakan dan

penuangan disebut sifat penguatan oleh udara. Umumnya hal ini karena

pergerakan air dalam cetakan dan penguapan air dari permukaan cetakan.

Penguapan air membuat permukaan cetakan dari pasir yang dicampur

bentonit menjadi getas, karena itu penguapan air harus diatur.

3. Sifat-sifat kering

Pasir dengan pengikat lempung yang dikeringkan mempunyai

permeabilitas kekuatan yang meningkat dibandingkan dengan dalam

keadaan basah, karena air bebas dan air yang diabsorbsi pada permukaan

butir tanah lempung dihilangkan. Faktor yang memberikan pengaruh

sangat besar pada sifat – sifat kering, adalah kadar air sebelum

pengeringan.


4. Sifat-sifat panas

Cetakan mengalami temperatur tinggi dan tekanan tinggi dari logam cair

pada waktu penuangan. Sehingga kekuatan panas, dan sebagainya harus

diketahui sebelumnya.

5. Sifat-sifat Sisa

Sifat-sifat sisa yang dibutuhkan ketika coran diambil dari cetakan setelah

penuangan disebut sifat sisa. Untuk pembongkaran, perlu sifat mampu

ambruk yang baik.

Sifat mampu ambruk yang baik dari pasir cetak ialah berarti bahwa

cetakan dengan mudah dapat rontok dan pasir cetak dengan mudah

disingkirkan dari permukaan coran.

2.13.5 Pembuatan Cetakan dengan cara CO2

Natrium Silikat kira-kira 3-7% dibubuhkan pada pasir silika dan dicampur

baik, kemudian cetakan dibuat dari campuran ini dengan tangan atau dengan

mesin. Gas CO2 ditiupkan ke dalam cetakan pada tekanan 1,0-1,5 kgf/cm2, maka

cetakan ini akan mengeras dalam waktu singkat. Cara pembuatan cetakan ini

disebut cara CO2. Cara ini sangat banyak digunakan untuk pembuatan inti, dan

bentuk-bentuk yang lebih spesifik. Gambar 2.19 menunjukkan garis besar

pembuatan cetakan dengan cara CO2.

a. Pasir dipadatkan ke dalam kotak inti dan lubang angin dibuat dengan

mempergunakan jarum-jarum.

b. Kotak inti ditutup dan jarum-jarum ditarik sehingga terjadi lubang-lubang.


c. Gas CO2 dialirkan melalui lubang-lubang itu.

d. Mengeluarkan inti dari kotak inti.

Gambar 2.19 Proses pembuatan inti dengan CO2

2.14 Peleburan

Sampai pada saat ini, tanur perapian terbuka (open hearth furnace) masih

banyak dipergunakan untuk peleburan baja, tetapi sekarang tanur listrik lebih

banyak dipakai disebabkan karena biaya peleburan yang murah. Peleburan dengan

busur api listrik dibagi menjadi dua macam proses yaitu pertama proses asam dan

kedua proses basa. Cara yang pertama dipakai untuk peleburan skrap baja yang

berkualitas tinggi sedangkan yang kedua untuk meleburkan baja dengan kualitas

biasa. (Lit. 8, hal. 164)

Tanur listrik heroult adalah tanur yang paling banyak dipakai. Tanur ini

mempergunakan arus bolak-balik tiga fasa. Energy panas diberikan oleh loncatan

busur listrik antara elektroda karbon dan cairan baja. Terak menutupi cairan dan

mencegah absorpsi gas dari udara luar selama pemurnian berjalan.

Dalam peleburan baja, di samping pengaturan komposisi kimia dan

temperatur, perlu juga mengatur absorpsi gas, jumlah dan macam inklusi bukan


logam. Di samping proses tersebut sekarang banyak dipergunakan proses

pembuatan baja dengan oksigen. Keuntungan proses ini adalah:

a. Biaya peleburan yang rendah

b. Mudahnya menaikkan temperatur cairan

c. Peningkatan kualitas dengan penghilangan gas

d. Mudah memproduksi baja karbon rendah

Dibanding dengan proses peleburan biasa, yaitu proses yang menggunakan

biji besi, maka proses pembuatan baja oksigen mampu memproduksi cairan baja

yang mempunyai lebih sedikit lubang-lubang jarum, penyusutan lebih kecil dan

robekan panas yang lebih sedikit.

2.15 Penuangan

Cairan baja yang dikeluarkan dari tanur diterima dalam ladel dan

dituangkan ke dalam cetakan. Ladel mempunyai irisan berupa lingkaran dimana

diameternya hamper sama dengan tingginya. Untuk coran yang besar,

dipergunakan ladel jenis penyumbat sedangkan untuk coran yang kecil

dipergunakan ladel yang dapat dimiringkan. Ladel dilapisi oleh bata samot atau

bata tahan api agalmatolit yang mempunyai pori-pori kecil, penyusutan kecil dan

homogeny. Nozel dan penyumbat, kecuali dibuat dari samot atau bahan

agalmatolit kadang-kadang dibuat juga dari bata karbon. Panjang nozel dibuat

cukup panjang agar membentuk tumpahan yang halus tanpa cipratan. Ladel harus

sama sekali kering yang dikeringkan lebih dahulu oleh burner minyak residu

sebelum dipakai. (Lit. 8, hal. 167)


Cara penuangan secara kasar digolongkan menjadi dua yaitu penuangan

atas dan penuangan bawah. Penuangan bawah memberikan kecepatan naik kecil

dari cairan baja dengan aliran yang tenang. Penuangan atas menyebabkan

kecepatan tuang yang tinggi dan menghasilkan permukaan kasar karena cipratan.

Oleh karena itu dalam hal penuangan atas, laju penuangan harus rendah pada

permulaan dan kemudian dinaikkan secara berlahan-lahan. Dalam penempatan

nozel, harus diusahakan agar tidak boleh menyentuh cetakan. Perlu mencegah

cipratan dan memasang nozel tegak lurus agar mencegah cairan miring yang

jatuh.

2.16 Pengerjaan Akhir dan Pemeriksaan Coran

Setelah proses pengecoran selesai, pasir harus disingkirkan dari rangka

cetakan dan dari coran, kemudian saluran turun, saluran masuk, penambah

dipisahkan dari coran dan akhirnya sirip-sirip dipangakas serta permukaan coran

dibersihkan. Semua pekerjaan ini dilakukan secari mekanik atau dengan tangan,

tetapi dianjurkan agar sebanyak mungkin pekerjaan itu dilakukan secara mekanik.

Pemeriksaan coran mempunyai tugas sebagai berikut:

1. Memelihara kualitas

Kualitas dan baiknya produk coran harus dijamin dengan jalan

memisahkan produk yang gagal.

2. Penekanan biaya dengan mengetahui lebih dahulu produk yang cacat

Dalam pemeriksaan penerimaan bahan baku dan bahan yang diproses

sejak dari pembuatan cetakan sampai selesai, produk yang cacat harus

diketahui seawall mungkin agar dapat menekai biaya pekerjanya.


3. Penyempurnaan teknik

Menurut data kualitas yang didapat dari pemeriksaan dan percobaan,

menyisihkan produk yang cacat dapat dilakuakan lebih awal dan

selanjutnya tingkat kualiatas dapat dipelihara dengan memeriksa data

tersebut secara kolektif, sehingga kualitas dan teknik pembuatan dapat

disempurnakan.

Pemeriksaan produk coran biasanya digolongkan dan dilaksanakan sebagai

berikut:

1. Pemeriksaan Rupa

Dalam pemeriksaan ini yang diteliti adalah ketidakteraturan, inklusi,

retakan dan sebagainya yang terdapat pada permukaan, demikian juga

setiap produk diteliti produk yang tidak memenuhi ukuran (standar

pemeriksaan ukuran).

2. Pemeriksaan cacat dalam (pemeriksaan tak merusak)

Dalam pemeriksaan ini diteliti adanya cacat-cacat seperti rongga udara,

rongga penyusutan, inklusi, retakan dan sebagainya yang ada di dalam

produk coran tanpa mematahkannya.

3. Pemeriksaan bahan

Dalam pemeriksaan ini ketidakteraturan bahan diteliti. Demikian juga

halnya dengan komponen, struktur mikro, dan sifat-sifat mekanik

diperiksa sesuai dengan setiap cara pengujian yang telah ditetapkan.


4. Pemeriksaan dengan merusak

Pemeriksaan dendan merusak dilakukan dengan cara mematahkan atau

memotong produk untuk memastikan keadaan dan kualitas produk. Hal ini

terutama penting sebagai cara pemeriksaan tak langsung.

Sebagai hasil dari pemeriksaan produk mengenai: macam cacat, bentuk,

tempat yang diteliti, keadaan produk dan lain-lainnya harus dicacat secara tepat.

Selanjutnya bagi produk yang lulus pemeriksaan, tingkat kualitasnya harus dicatat

dengan jalan yang sama, dan hasil pencatatan tersebut harus diberikan sebagai

umpan balik pada bagian perancangan teknik. (Lit. 8, hal. 195)


BAB III

PENETAPAN SPESIFIKASI BANTALAN POROS LORI

Sebelum merancang sebuah bantalan lori, terlebih dahulu harus dihitung

besar diameter inti untuk pembuatan pola dan diameter tersebut dapat diketahui

setelah diameter poros dihitung.

Bantalan yang akan dibuat adalah bantalan aksial. Gambar 3.1

menunjukkan penampang bantalan beserta dimensinya.

Gambar 3.1 Bentuk bantalan yang akan dibuat

3.1 Analisa Gaya Geser & Momen pada Bantalan Poros Lori

Pembebanan, gaya geser dan momen yang terjadi pada poros dan bantalan

dapat diihat pada Gambar 3.2 dan Gambar 3.3.


Gambar 3.2 Pembebanan pada poros

Gambar 3.3 Distribusi gaya pada poros dan bantalan

Diagram benda bebas dari segmen kiri dengan jarak x < 142,5 mm:


+ ΣFy = 0 + ΣM = 0


Untuk: x1 = 0 M1 = 0

x2 = 100 mm M2 = –900(100) = –90000 kg.mm

x3 = 125 mm M3 = –900(125) = –112500 kg.mm

Diagram benda bebas dari segmen kiri dengan jarak x < 467,5 mm:


+ ΣFy = 0;

+ ΣM = 0;

( )

3.2 Perhitungan Diameter Bantalan

Berikut ini merupakan perhitungan diameter bantalan poros dari sebuah

kereta tambang (lori) dengan poros seperti yang dapat dilihat pada Gambar 3.1.

Berat lori adalah sebesar 1,1 ton dengan kapasitas 2,5 ton dan menggunakan 2


buah poros dengan 4 roda. Kecepatan maksimum adalah sebesar 100 km/jam.

Bahan poros ditentukan melalui perhitungan berikut ini.

Diketahui: Berat lori = 3,6 ton = 3600 kg

Massa jenis lori (besi tuang) = 7190 kg/m3

Panjang lori = 2,5 m

Volume lori (V):

Luas penampang lori (A):

Maka besar tegangan yang dapat ditahan (σ) adalah:

Berdasarkan Tabel 2.1, jenis bahan yang cocok digunakan adalah Baja

Karbon JIS G 4501 dengan lambang S30C yang mempunyai kekuatan tarik (σWb)

48 kg/mm2.


Gambar 3.6 Penampang poros lori

Perhitungan dengan rumus-rumus dari standar JIS E4501:

1. Beban total = 2,5 + 1,1 = 3,6 ton

W = 3,6/2 = 1,8 ton.

2. Bahan yang digunakan adalah (Tabel 2.9).

3. Jarak telapak roda (g) = 650 mm

4. Jarak bantalan radial (j) = 935 mm

5. Tinggi titik berat (h) = 600 mm

6. Kecepatan kerja maksimum (V) = 100 km/jam

Karena kecepatan maksimum dibawah 120 km/jam maka nilai:

V = Beban tambahan karena gerakan vertikal Beban statis

= 0,4

L = Beban horizontal Beban statis pada satu gandar

= 0,3


7. Jari-jari telapak roda (r) = 200 mm

8. Momen pada tumpuan roda karena beban statis (M1)

M1 = (935 – 650) mm 1800 kg / 4 = 128250 kg.mm

9. Momen pada tumpuan roda karena gaya vertikal tambahan (M2)

10. Jarak dari titik tengah bantalan ke ujung luar naaf roda (a) = 100 mm.

Panjang naaf roda (l) = 85 mm

11. Beban horizontal (P)

12. Beban pada bantalan karena beban horizontal ( )

13. Beban pada telapak roda karena beban horizontal ( )

14. Momen lentur pada naaf tumpuan roda sebelah dalam karena beban

horizontal (M3)

15. Faktor tambah tegangan (m) = 1,0

16. Diameter dalam bantalan poros ( )


17. Tegangan lentur

18. (baik)

Menurut hasil perhitungan diatas bahwa dengan diameter sebesar 41 mm,

poros tersebut sudah mampu menahan beban sebesar 1,8 ton. Akan tetapi untuk

mempertahankan standar dari besar diameter dalam roda maka perancangan poros

dibuat menjadi 50 mm.


BAB IV

PERENCANAAN PEMBUATAN BANTALAN POROS LORI

4.1 Perencanaan Pola

Pada umumnya bahan-bahan yang digunakan untuk pembuatan pola ada 3

jenis, antara lain:

a. Kayu Jati

b. Keramik

c. Aluminium

Namun dari ketiga bahan diatas, yang paling sering dan umum digunakan

adalah kayu jati.

Bahan tambahan juga diperlukan untuk jenis pengecoran tertentu, yaitu:

a. Cat dempul yang berfungsi untuk menutupi pori-pori pola.

b. Cat stipcote 7019 warna abu-abu yang digunakan agar pasir cetak tidak

lengket pada pola saat pembuatan cetakan.

Jenis pola yang digunakan adalah pola pejal tunggal.

Tambahan penyusutan untuk baja cor dapat dilihat dari Tabel 2.7. Untuk

ketebalan lebih dari 10 mm, tambahan penyusutannya adalah 16/1000.

Dalam hal ini, tambahan penyelesaian mesin juga diperlukan yaitu

tambahan untuk drag dan permukaan samping dan tambahan untuk pengerjaan

mesin yang kasar. Dari Gambar 2.13, untuk coran dibawah 500 mm maka

tambahan yang diperlukan antara lain:


1. Drag dan permukaan samping = 5 mm

2. Pengerjaan mesin kasar = 2 mm

Berikut ini adalah perhitungan dimensi pola:

1. Diameter inti (ds)

ds = 50 + (16/1000 x 50) + 5 + 2

ds = 57,8 mm

2. Diameter luar pola (dp)

dp = 100 + (16/1000 x 100) + 5 + 2

dp = 108,6 mm

3. Panjang dudukan (P)

P = 240 + (16/1000 x 240) + 5 + 2

P = 250,84 mm

4. Lebar dudukan (L)

L = 75 + (16/1000 x 75) + 5 + 2

L = 83,2 mm

5. Tebal dudukan (T)

T = 30 + (16/1000 x 30) + 5 + 2

T = 37,48 mm


Untuk lebih jelasnya, dimensi pola bantalan poros lori dapat dilihat pada

Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Detail Pola Bantalan Poros Lori

4.2 Perencanaan Sistem Saluran

Dalam merencanakan saluran tuang harus disesuaikan dengan berat coran

dan kemudian diameter saluran tuang dapat diperoleh dari Tabel 2.8.

Berikut ini adalah perhitungan berat coran:

1. Massa jenis baja (γ) = 7850 kg/m3

2. Untuk mempermudah perhitungan volume maka bantalan dibagi menjadi 4

bagian seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Partisi Bantalan untuk Perhitungan Volume


Volume total (VT):

3. Berat coran (G) adalah:

Menurut perhitungan sebelumnya, sistem saluran tuang yang direncanakan

adalah sebagai berikut:

1. Cawan tuang

Gambar 4.3 menunjukkan cawan tuang yang digunakan untuk proses

pengecoran dengan diameter sebesar 19 mm.



2. Saluran turun

Dari Tabel 2.8, untuk berat coran sebesar 11,33 kg maka diameter saluran

turun adalah 19 mm. Bentuk saluran turun yang direncanakan dalam

proses pembuatan bantalan poros lori ditunjukkan pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4 Saluran turun

3. Pengalir

Pengalir yang digunakan mempunyai bentuk yang sederhana dan

berjumlah 1 buah. Bentuknya dapat dilihat pada Gambar 4.5.

Gambar 4.5 Pengalir

4. Saluran masuk

Gambar 4.6 menunjukkan saluran masuk yang merupakan saluran terakhir

yang dilalui oleh logam cair setelah pengalir. Jenis yang digunakan adalah

saluran masuk tunggal. Berdasarkan Tabel 2.9, luas saluran masuk untuk

berat coran sebesar 11,33 kg adalah .


Gambar 4.6 Saluran masuk

4.3 Penambah

Jenis penambah yang digunakan adalah penambah atas dimana dalam hal

ini penambah tidak berfungsi untuk penambahan cairan logam, melainkan hanya

sebagai media untuk pengeluaran uap panas pada saat proses penuangan.

Berdasarkan Gambar 2.16 yang menunjukkan hubungan antara tebal coran

dengan jarak pengisian penambah.

Tebal Coran (mm) Jarak pengisian (JP) (mm)

80 260

83,2 x

90 280

83,2 – 80 = x - 260 90 – 80 280 – 260

x = 266,4 mm

Maka: Jarak Pengisian (JP) untuk tebal coran 83,2 mm adalah 266,4 mm.

a. Banyaknya penambah (n)

n = panjang dudukan = 250,84 2 x jarak pengisian penambah (JP) 2(266,4)

= 0,4 buah ≈ 1 buah


b. Faktor bentuk (f)

f = P + L = 250,84 + 62,88 T 83,2

= 3,77

Menurut Kurva Pellini seperti yang dilihat pada Gambar 2.14.

T P + L

Volume coran Volume penambah

3,77 y

4 0,8

6 0,6

Maka:

c. Tinggi Penambah (H)

Untuk penambah yang berbentuk silinder, tinggi penambahnya adalah:

. Dalam perancangan ini ditentukan .

Maka: Tinggi penambah (H)


Oleh karena proses pengecoran bantalan poros lori hanya menggunakan

daerah drag saja sebagai daerah penempatan pola maka tinggi kup disesuaikan

dengan tinggi penambah yaitu 128 mm.

4.4 Pemberat

Dalam penuangan logam cair ke dalam cetakan, kup mengalami daya

apung karena logam cair. Maka pemberat perlu diletakkan diatas kup untuk

mencegah terapungnya kup. Perhitungannya adalah sebagai berikut.

Diketahui: Faktor keamanan (k) = 1,5 – 2 (diambil 1,6)

Massa jenis (γ) = 7850 kg/m3

Tinggi saluran turun (h) = 250 mm = 0,25 m

Luas penampang (A) = 17348,97 mm2

Maka:

4.5 Pemilihan Bahan Pasir untuk Cetakan

Dalam pembuatan bantalan poros lori, ada dua jenis pasir yang digunakan

antara lain:

a. Pasir Baru (Green Sand)

Pasir baru yang digunakan untuk pembuatan cetakan adalah pasir silica.

Pasir ini harus dikeringkan dalam mesin sand dryer hingga kadar airnya

mencapai 0,1-0,2%. Perbandingan antara pasir silica dengan bahan

pengikat adalah 8 : 1.


b. Pasir Bekas (Black Sand)

Pasir bekas berasal dari pasir sisa pembongkaran coran yang didaur ulang

untuk menghemat biaya produksi. Pasir ini dicampur dengan air sebanyak

2 %. Oleh karena sifat permeabilitas pasir bekas ini kurang bagus maka

ditambahkan gula tetes sebanyak 7 %.

4.6 Proses Pembuatan Cetakan

Cetakan dibuat dengan menggunakan pasir yang telah dicampur dengan

natrium silikat ± 3-7% dan bahan pengikat (gula tetes). Pasir silica digunakan

sebagai pelapis permukaan yang bersentuhan langsung dengan coran. Langkah

pertama, papan cetakan diletakkan pada permukaan yang rata lalu rangka cetak

dan pola untuk drag ditempatkan diatas papan cetak. Saluran masuk dan pengalir

juga ditempatkan sedemikian rupa. Kemudian pasir silica ditambahkan hingga

menutupi seluruh bagian pola lalu pasir bekas dimasukkan untuk memenuhi

rongga cetakan dan dipadatkan dengan penumbuk. Pasir yang melewati tepi atas

rangka cetakan digaruk.

Untuk proses pengerasan pasir digunakan gas CO2 yang ditiupkan ke

dalam cetakan dengan tekanan 1,0-1,5 kg/cm2. Reaksi pengerasan dengan

menggunakan gas CO2 dijelaskan pada rumus berikut:

Na2O.SiO2.xH2O + CO2 Na2CO3.xH2O + SiO2

Setelah proses pengerasan, cetakan dibalik dengan posisi papan cetakan

berada diatas. Lalu pola dikeluarkan dengan cara diangkat dengan menggunakan

sekrup atau jara. Untuk bagian kup, hanya terdapat saluran penambah dan saluran


turun. Kemudian pasir silica dan pasir bekas dimasukkan dalam rangka cetakan

dan dipadatkan. Langkah terakhir, kup dan drag disatukan maka proses

pembuatan cetakan selesai. Untuk lebih jelasnya rongga cetakan yang

direncanakan dapat dilihat pada Gambar 4.7.

Gambar 4.7 Rongga Cetakan

Untuk lebih jelasnya, ukuran cawan tuang selengkapnya dapat dilihat pada

Gambar 4.8.



4.7 Peleburan Logam Coran

Pada PT. Baja Pertiwi Industri Pengecoran Logam, tanur yang digunakan

adalah tanur induksi tipe kruss seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.9, dengan

kuat arus 500 Ampere, frekuensi 60 Hz, temperatur mencapai 1800 – 2000ºC.

Gambar 4.9 Tanur Induksi Jenis Krus

Tanur induksi yang digunakan mempunyai kapasitas 1 ton. Waktu

peleburan I adalah selama 2,25 jam dan waktu peleburan II, III, dan seterusnya

adalah selama 1,50 jam. Hal ini dikarenakan logam cair dari peleburan I disisakan

di dalam kruss sebanyak 30% yaitu sebanyak 300 kg untuk peleburan kedua

sehingga dapat menghemat biaya dan waktu.

Jenis logam yang dilebur adalah skrap baja yang berbentuk batangan dan

unsur logam lainnya seperti chrome dan mangan. Selain itu, juga ditambahkan

slack remover yang berfungsi sebagai pengikat kotoran dan silikon untuk

mencegah terjadinya pengeluaran gas.

Komposisi cairan logam dalam tanur dan bantalan poros lori yang

diperoleh dari hasil pengukuran dengan menggunakan Spectrometer dapat dilihat

pada Tabel 4.1 dan Tabel 4.2.


Tabel 4.1 Komposisi cairan logam dalam tanur

Komposisi Bahan (%)

C Si Cr Mn S P Fe

0,30 0,25 0,50 0,80 0,035 0,03 98,085

Tabel 4.2 Komposisi bantalan poros lori

Komposisi Bahan (%)

C Si Cr Mn S P Fe

0,30 0,25 0,65 1,0 0,035 0,03 97,735

Berdasarkan kedua tabel komposisi diatas dapat dilihat bahwa terdapat

perbedaan kadar Cr dan Mn. Oleh karena itu, perlu ditambahkan Fe-Cr dengan

kadar Cr 70 % dan Fe-Mn dengan kadar Mn 76 %. Perhitungannya adalah sebagai

berikut.

1. Cr yang kurang = 0,65 – 0,50 = 0,15 % x 1 ton = 1,5 kg

maka:

Fe-Cr yang perlu ditambahkan = 100/70 x 1,5 kg = 2,1 kg

2. Mn yang kurang = 1,0 – 0,80 = 0,20 % x 1 ton = 2 kg

maka:

Fe-Mn yang perlu ditambahkan = 100/76 x 2 kg = 2,6 kg


4.8 Penuangan

4.8.1 Kecepatan Penuangan

Kecepatan penuangan perlu diperhatikan untuk mendapatkan hasil

pengecoran yang baik. Kecepatan ini diatur untuk mencegah terjadinya perubahan

suhu secara drastis yang mana dapat mengakibatkan retak dan keropos.

Berikut ini merupakan perhitungan kecepatan penuangan.

Diketahui: Koefisien aliran (C) untuk saluran sederhana 0,9 – 1,0

(diambil 0,95)

Gaya gravitasi bumi (g) = 9,81 m/s2

Tinggi saluran turun (h) = 250 mm = 0,25 m

Maka:

4.8.2 Waktu Penuangan

Dalam proses penuangan harus dilakukan dengan tenang dan cepat.

Selama penuangan, cawan tuang harus terisi penuh dengan logam cair dari hasil

peleburan. Berdasarkan grafik hubungan antara berat coran dan waktu tuang untuk

baja cor seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.15, untuk berat coran sebesar

11,33 kg dengan ketebalan 83,2 mm maka perhitungan waktu tuangnya adalah

sebagai berikut.

Untuk ketebalan t = 50 mm,

Berat Coran (ton) Waktu Tuang (detik)

0,01133 x

0,2 18

0,3 20


Untuk ketebalan t = 100 mm,

Berat Coran (ton) Waktu Tuang (detik)

0,01133 y

0,2 23

0,3 26

Untuk ketebalan t = 83,2 mm,

Tebal Coran (mm) Waktu Tuang (detik)

50 15

83,2 z

100 18

Maka: Waktu tuang untuk tebal coran 83,2 mm adalah 17 detik.

4.8.3 Temperatur penuangan

Temperatur penuangan banyak mempengaruhi kualitas coran. Apabila

temperatur terlalu rendah maka akan menyebabkan waktu pembekuan menjadi

singkat, sifat cair yang buruk dan menyebabkan cacat pada coran seperti rongga

penyusutan, rongga udara, salah alir dan sebagainya.

Temperatur tuang: 1550 – 1600ºC (diambil 1550ºC).


4.9 Pengerjaan Akhir

4.9.1 Menyingkirkan Pasir dari Rangka Cetak

Dalam proses pengecoran bantalan ini hanya terdapat saluran penambah

dan saluran turun pada bagian kup. Langkah pertama, kup diangkat dengan

menggunakan pengangkat lalu coran yang berada di dalam drag dikeluarkan

dengan cara dibalik. Selanjutnya proses pemisahan pasir dari kup dan drag

dilakukan dengan cara manual.

4.9.2 Alat-alat penyingkir pasir dan pembersih permukaan coran

Penyingkiran pasir dan pembersihan permukaan coran dilakukan

berdasarkan ukuran coran yaitu:

1. Untuk coran berukuran besar, proses pembersihan dilakukan dengan cara

manual yaitu dengan menggunakan mesin bor tangan.

2. Untuk coran berukuran kecil, proses pembersihan dilakukan dengan

semprotan mimis yang dikerjakan dengan menggunakan Shot Blasting

Machine. Mesin ini mempunyai dua jenis antara lain:

a. Hanger Type Shot Blasting Machine

Gambar 4.10 menunjukkan cara kerja Hanger Type Shot Blasting

Machine yaitu mengantungkan hasil coran pada sebuah hanger lalu

bijih besi (mimis) ditembakkan pada coran tersebut.

Gambar 4.10 Cara Kerja Hanger Type Shot Blasting Machine


b. Rotary Barrel Shot Blasting Machine

Gambar 4.11 menunjukkan cara kerja Rotary Barrel Shot Blasting

Machine dengan cara membanting dan menembakan bijih besi (mimis)

ke coran sehingga pasir-pasir yang melekat pada coran dapat terlepas.

Gambar 4.11 Cara Kerja Rotary Barrel Shot Blasting Machine

Mesin shot blasting yang digunakan pada PT. Baja Pertiwi Industri

Pengecoran Logam mempunyai spesifikasi sebagai berikut:

a. Hanger Type Shot Blasting Machine

Gambar 4.12 menunjukkan Hanger Type Shot Blasting Machine yang

dirancang sendiri oleh pihak perusahaan karena sulit ditemukan di pasaran.

Gambar 4.12 Hanger Shot Blasting Machine


Kapasitas mesin : 500 Kg

Voltase : 380 Volt, 3 Phase

Waktu pengerjaan : 15 – 20 menit

Jumlah Turbin : 2 buah

Daya turbin : 10 HP

Total daya : 28 HP

Kapasitas semburan biji besi : 1300 m3/menit

b. Rotary Shot Blasting Machine

Mesin ini berfungsi untuk membersihkan besi berukuran kecil ataupun

sedang, baja dan logam campuran dari pasir-pasir yang melekat pada hasil

coran tersebut. Rotary Shot Blasting Machine dapat dilihat pada Gambar

4.13.

Gambar 4.13 Rotary Shot Blasting Machine


Dalam sekali pengerjaan, berat maksimum yang dapat ditampung mesin

ini adalah 300 kg. Persentase kebersihan pasir adalah sebesar 85%. Setelah

dibersihkan maka akan dikerjakan kembali secara manual yaitu dengan

cara dibor. Mesin ini mempunyai cara kerja yaitu dengan membanting

serta menembakkan bijih besi ke benda kerja sehingga pasir-pasir yang

melekat pada benda kerja dapat lepas.

Diameter drum : 1000 mm

Kapasitas drum : 300 kg

Putaran : 5-7 rpm

Kecepatan tembak biji besi : 100 kg/min

Daya penembakan biji besi : 1,3 HP

Lama pembersihan : 15-20 menit

Kecepatan hisap : 800 m3/jam

Berat mesin : 3 ton

4.9.3 Penyingkiran saluran turun dan penambah

Cara yang digunakan untuk memisahkan saluran turun dan penambah

adalah pemotongan dengan gas. Akan tetapi, cara ini sulit dilakukan pada baja

paduan tinggi seperti baja tahan karat, baja mangan tinggi, dan seterusnya. Oleh

karena itu, proses penyingkiran saluran turun dan penambah untuk baja paduan

tinggi dikerjakan dengan menggunakan busur listrik.


4.10 Pemeriksaan Coran

Dalam pemeriksaan hasil coran, quality control diterapkan pada beberapa

bagian antara lain:

1. Pemeriksaan rupa coran

Pemeriksaan ini dilakukan dengan tujuan untuk meneliti ketidakteraturan,

retakan atau cacat pada permukaan coran. Pemeriksaan ini dilakukan

hanya dengan penglihatan.

2. Pemeriksaan ukuran

Alat-alat yang digunakan untuk pengukuran adalah jangka sorong,

mikrometer sekrup, dan jig pemeriksa untuk produksi massal. Pemeriksaan

ukuran dilakukan pada semua bagian bantalan yang meliputi:

a. Diameter dalam

b. Diameter luar

c. Tebal bantalan

d. Tebal dudukan

e. Panjang dudukan

3. Pemeriksaan cacat pada coran

Cacat yang biasanya terjadi pada coran baja adalah rongga penyusutan dan

inklusi pasir. Terjadinya rongga penyusutan disebabkan oleh beberapa hal

yaitu sebagai berikut:

a. Terjadinya pembekuan akibat temperatur penuangan terlalu rendah

b. Tinggi penambah terlalu rendah

c. Posisi penambah tidak tepat


d. Komposisi logam cair mengandung banyak karat dan kotoran

e. Oksidasi logam cair

f. Sudut-sudut tajam pada cetakan pasir

Cara pencegahannya adalah dengan menerapkan pembekuan mengarah

yaitu penuangan terlebih dahulu dilakukan pada bagian yang

bertemperatur rendah dan penggunaan cil.

Inklusi pasir adalah cacat yang terjadi akibat pasir yang terbawa di dalam

benda coran. Biasanya terjadi pada bagian permukaan coran. Cara

pencegahannya adalah dengan memperhatikan kerapatan pasir cetak,

ketahanan pasir cetak yang baik terhadap panas.

Bagan alir proses pembuatan bantalan poros lori dapat dilihat pada

Gambar 4.14.


Pembongkaran

Pengeringan

Pendinginan Pendinginan

Pengayakan Pengayakan

Penyimpanan Pasir Baru

Penyimpanan Pasir Baru

Pengaduk

Pemberi Udara

Penyimpanan

Pembuatan Pola

Pembuatan Cetakan

Penuangan

Pembongkaran

Pembersihan

Pemeriksaan

Pemecah Bungkah

Gambar 4.14 Diagram alir proses pembuatan bantalan poros lori

Pasir Hitam

Pemisahan Magnetis Pasir Baru

Pengikat

Pemilihan Bahan

Pola

START

END


BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Bantalan yang dirancang ini digunakan pada Pabrik Pengolahan Buah

Kelapa Sawit. Berdasarkan perhitungan pada bab-bab sebelumnya dapat diambil

kesimpulan sebagai berikut.

1. Bahan baku yang dipergunakan untuk membuat Bantalan Poros Lori ini

adalah Baja Karbon JIS G 4501 dengan lambang S30C yang mempunyai

kekuatan tarik (σWb) 48 kg/mm2.

2. Unsur-unsur logam lain yang ditambahkan pada saat proses peleburan

adalah sebagai berikut.

a. Karbon : 0,30 %

b. Silikon : 0,25 %

c. Krom : 0,65 %

d. Mangan : 1,0 %

e. Belerang : 0,035 %

f. Fosfor : 0,03 %

g. Besi : 97,735 %

3. Jenis bantalan yang dibuat adalah bantalan aksial.


4. Bahan yang digunakan untuk membuat pola bantalan adalah:

a. Kayu jati

b. Bahan tambahan: cat dempul dan cat stipcote 7019

c. Jenis pola: Pola tunggal

5. Tambahan penyusutan untuk baja cor adalah 16/1000 (1,6 %) dan

tambahan yang diperlukan adalah:

a. Drag dan permukaan samping = 5 mm

b. Pengerjaan mesin kasar = 2 mm

6. Pasir baru yang digunakan untuk membuat cetakan pasir berasal dari

Pangkalan Berandan yang dikeringkan dengan dengan mesin sand dryer

hingga kandungan airnya mencapai 0,1-0,2% dengan tambahan bahan

pengikat yaitu gula tetes dengan perbandingan antara pasir dan gula tetes

adalah 8:1 sedangkan pasir bekas yang berasal dari sisa pembongkaran

ditambahkan gula tetes sebanyak 8%.

7. Dalam proses pembuatan cetakan harus ditentukan letak dan dimensi

sistem saluran. Perhitungannya adalah sebagai berikut.

a. Berat coran = 11,33 kg

b. Diameter cawan tuang = 19 mm

c. Diameter saluran turun = 19 mm

d. Ukuran pengalir = (20 x 20) mm2

e. Ukuran saluran masuk = (90 x 6) mm2


f. Jenis penambah yang digunakan adalah penambah atas dengan jumlah

1 buah dengan diameter 80 mm dan tinggi 128 mm.

g. Tinggi permukaan kup = 128 mm

h. Tinggi permukaan drag = 133,2 mm

8. Jenis tanur yang digunakan untuk proses peleburan adalah tanur induksi

frekuensi rendah jenis krus.

a. Kecepatan tuang = 2,1 m/s

b. Waktu tuang = 17 detik

c. Temperatur tuang = 1550ºC

9. Pembersihan permukaan coran dilakukan dengan dua cara yaitu:

a. Untuk coran berukuran besar dikerjakan dengan mesin bor tangan.

b. Untuk coran berukuran kecil dikerjakan dengan Hanger Type Shot

Blasting Machine dan Rotary Barrel Shot Blasting Machine.

10. Penyingkiran saluran turun dan penambah dilakukan dengan menggunakan

busur listrik.

11. Pemeriksaan hasil coran dilihat dari bentuk penampang dan ukuran.

Pemeriksaan ukuran meliputi:

a. Diameter dalam

b. Diameter luar

c. Tebal bantalan


d. Tebal dudukan

e. Panjang dudukan

Alat-alat yang digunakan untuk pengukuran adalah jangka sorong,

mikrometer sekrup, dan jig pemeriksa untuk produksi massal.

5.2 Saran

Proses pembuatan bantalan poros lori ini dilaksanakan di PT. Baja Pertiwi

Industri Pengecoran Logam Medan yang telah melewati beberapa tahapan untuk

menghasilkan bantalan yang berkualitas dan dapat beroperasi dengan baik. Dalam

hal ini, penulis ingin menyarankan agar teori proses pengecoran logam dapat

dikuasai dengan sebaik-baiknya sebelum praktek langsung di lapangan supaya

tidak kewalahan pada saat proses pengerjaan.


DAFTAR PUSTAKA

1. Djaprie, Sriati. 1985. Teknologi Mekanik Jilid 1 Edisi ketujuh. Jakarta: PT.

Erlangga.

2. E.Shigley, Joseph, D.Mitchell, Larry. 1995. Perencanaan Teknik Mesin

Jilid 2, Trans. Ir. Gandhi Harahap, M,Eng. Edisi keempat. Jakarta: PT.

Erlangga.

3. Hibbeler, R.C. 2005. Mechanics of Materials 6th Edition. Singapore:

Prentice-Hall, Inc.

4. Shinroku Saito, Prof. Dr., Surdia Tata, Prof. Ir. M.S. Met. E. 1985.

Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: PT. Pradnya Paramita.

5. Heine, Richard W. 1967. Principles of Metal Casting 2nd Edition. United

State of America: McGraw-Hill, Inc.

6. Sularso, Ir. MSME, Suga, Kiyokatsu. 1997. Dasar Perencanaan dan

Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta: PT. Pradnya Paramita.

7. Agarwal R.L, Banga T.R. 1995. Foundry Engineering Reprinted Edition.

Delhi: Khanna Publishers.

8. Chijiwa Kenji, Prof. Dr., Surdia Tata, Prof. Ir. M.S. Met. E. 1976. Teknik

Pengecoran Logam Cetakan Kedua. Jakarta: PT. Pradnya Paramita.

9. Gere, Timoshenko. 1996. Mekanika Bahan Edisi Kedua. Jakarta:

Erlangga.

10. Van Vlack, Lawrence. 1989. Ilmu dan Teknologi Bahan. Jakarta:

Erlangga.


11. W.O.,Alexander, G.J., Davies Deslop. 1991. Dasar Metalurgi untuk

Rekayasawan. Jakarta: Gramedia.

12. P.L., Jain. 1983. Principles of Foundry Technology. New York: McGraw

Hill.


LAMPIRAN

PERENCANAAN DAN PEMBUATAN BANTALAN...

Documents

Transcript of PERENCANAAN DAN PEMBUATAN BANTALAN...