BAB I Pendahuluan 1.1 Sejarah Pengecoran

BAB I Pendahuluan

1.1 Sejarah Pengecoran

1.1.1 Mencairkan Logam Coran dibuat dari logam yang dicairkan, dituang kedalam cetakan, kemudian dibiarkan mendingin dan membeku. Olehkarena itu sejarah pengecoran dimulai ketika orang mengetahuibagaimana mencairkan logam dan bagaimana membuat logam. Hal ituterjadi kira-kira 4000 SM, sedangkan tahun yang lebih tepat tidakdiketahui orang. Awal penggunaan logam oleh orang, ialah ketika orangmembuat perhiasan dari emas atau perak tempaan, dan kemudianmembuat senjata atau mata bajak dengan menempa tembaga. Kemudiansecara kebetulan orang menemukan tembaga mencair, selanjutnyamengetahui cara untuk menuang logam cair kedalam cetakan, dengandemikian untuk pertama kalinya orang dapat membuat coran yangberbentuk rumit. Pengecoran perunggu dilakukan pertama diMesopotamiakira-kira 3000 tahun SM, teknik ini diteruskan ke asiatengah, india dan cina. Sementara itu teknik pengecoranMesopotamia diteruskan juga ke eropa dalam tahun 1500-1400 SM,barang-barang seperti mata bajak, pedang, mata tombak perhiasan,tangki, dan perhiasan makam di spanyol, swis, jerman, danperancis. Pada abad ke 14 saja pengecoran besi kasar di lakukansecara besar-besaran, yaitu ketika jerman dan itali meningkatkantanur beralas datar yang primitive itu menjadi tanur tiupberbentuk silinder. Kokas ditemukan di inggris di abad 18, yangkemudian di perancis diikhtiarkan agar kokas dapat dipakai untukmencairkan kembali besi kasar dalam tanur kecil dalam membuatcoran.

1.1.2 Cetakan Telah dikatakan bahwa ketika pengecoran tembagapertama kali ditemukan di Mesopotamia, logam cair dituang kedalam pasir, kemudian seperti halnya cara baru, dicari akal untukmenuang logam cair kedalam rongga yang dibuat ke dalam batu.

Bahan batu tersebut adalah pasir, batu gamping atau serpentinyang mudah diolah, kadang-kadang dipergunakan juga tanah liatuntuk menguatkan. Pada mulanya benda tipis yang berbentuk seperti kapakatau pedang dicor hanya dengan mempergunakan drag (cetakan bawah)tidak dengan kup (cetakan atas). Kemudian keduanya baik dragataupun kup dipergunakan dan selanjutnya dicari akal untukmembuat coran berongga dengan mempergunakan inti yang dibuat daritanah lempung dan bubuk arang batu.

1.2 Membuat Coran Untuk membuat coran, harus dilakukan proses-proses seperti: pencairan logam, membuat cetakan, menuang, membongkar dan membersihkan coran. Untuk mencairkan logam bermacam-macam tanur dipakai. Umumnya kupola atau tanur induksi frekwensi rendahdipergunakan untuk besi cor, tanur busur listrik atau tanur induksi frekwensi tinggi dipergunakan untuk baja tuang dan tanur krus untuk paduan tembaga atau coran paduan ringan, karena tanur-tanur ini dapat memberikan logam cair yang baik dan sangat ekonomis untuk logam-logam tersebut. Cetakan biasanya dibuat dengan jalan memadatkan pasir. Pasir yang dipakai kadang pasir alam atau pasir buatan yang mengandung tanah lempung. Cetakan pasir mudah dibuat dan tidak mahal asal dipakai pasir yang cocok. Kadang-kadang dicampurkan pengikat khusus, umpamanya air-kaca, semen, resin furan, resin fenol, atau minyak pengering, karena penggunaan zat-zat tersebut memperkuat cetakan atau mempermudah operasi pembuatan cetakan. Tentu saja penggunaan itu mahal, sehingga perlu memilih dengan mempertimbangkan bentuk, bahan dan jumlah produk. Selain dari cetakan pasir, kadang-kadang dipergunakancetakan logam. Pada penuangan, logam cair mengalir, melalui pintucetakan, maka bentuk pintu harus dibuat sedemikian sehingga tidakmengganggu aliran logam cair.1.3 Bahan-bahan pengecoran

1.3.1 Besi cor Besi cor adalah paduan besi yang mengandung karbon, silisium, mangan, fosfor, dan belerang. Besi cor ini digolongkan menjadi enam macam yaitu: besi cor kelabu, besi cor kelas tinggi,

besi kelabu paduan, besi cor bergrafit bulat, besi cor yang dapatditempa dan besi cor cil.Besi cor kelas tinggi mengandung lebih sedikit karbon dan silikon, lagi pula ukuran grafit bebasnya agakkecil, disbanding dengan besi cor kelabu, sehingga kekuatan tariknya lebih tinggi yaitu kira-kira 30-50 kg/mm2. Membuat besi cor kelas tinggi agak susah disbanding dengan besi cor kelabu. Besi cor kelabu paduan mengandung unsur-unsur paduan dan grafit, mempunyai struktur yang stabil sehingga sifat-sifatnya lebih baik.Besi cor cil adalah besi cor yang mempunyai permukaan terdiri dari besi cor putih dan bagian dalamnya terdiridari struktur dengan endapan dengan endapan grafit.

1.3.2 Baja cor Baja cor digolongkan kedalam baja karbon dan baja paduan. Coran baja karbon adalah paduan besi karbon dan digolongkan menjadi tiga macam, yaitu baja karbon rendah (C < 0,20%), baja karbon menengah (0,20 – 0,50 % C) dan baja karbon tinggi (C > 0,5%). Baja paduan adalah baja cor yang ditambah unsur-unsurpaduan. Salah satu atau bebearpa dari unsur-unsur paduan seperti mangan, khrom, molibden, atau nikel dibubuhkan untuk memberikan sifat-sifat khususdari 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.

1.3.3 Coran paduan tembaga Macam-macam coran paduan tembaga adalah: perunggu, kuningan, kuningan kekuatan tinggi, perunggu alumunium dan sebagainya.

Perunggu adalah paduan antara tembaga dan timah, perunggu yang biasa dipakai mengandung kurang dari 15% timah. Titik cairnya kira-kira 1.000oC, jadi lebih rendah dari titik cair paduan besi, dan mampu cornya baik sekali sama halnya dengan besicor.

1.3.4 Coran paduan ringan Coran paduan ringan adalah coran paduan alumunium, coran paduan magnesium dan sebagainya.Alumunium murni mempunyai sifat mampu cord an sifat mekanis yang jelek. Oleh karena itu dipergunakan paduan alumunium karena sifat-sifat mekanisnya akan

diperbaiki dengan menambahkan tembaga, silisium, magnesium, mangan, nikel dan sebagainya.

BAB II Penelaahan Dasar Mengenai Pengecoran

2.1 Sifat-sifat Logam CairLogam cair adalah cairan seperti air, tetapi berbeda dari airdalam beberapa hal :

1. Kecairan logam sangat tergantung pada temperatur, dan logamcair, akan cair seluruhnya pada temperature tinggi, sedangkanpada temperature rendah berbeda dengan air, terutama pada keadaandi mana terdapat inti-inti kristal.

2. Berat jenis logam cair lebih besar dari pada berat jenis air.Berat jenis air ialah 1,0 sedangkan besi cor 6,8 sampai 7,0paduan aluminium 2,2 sampai 2,3 dan paduan timah 6,6 sampai 6,8,jelas bahwa dalam hal berat jenis mereka berbeda banyakdibandingkan dengan berat jenis air.

3. Air menyebabkan permukaan dinding wadah menjadi basah,sedangkan logam cair tidak.Perbedaan-perbedaan tersebut membuataliran logam cair pada pengecoran berbeda sampai tingkat tertentuapabila dibandingkan dengan aliran air.

2.1.1 Kekentalan Logam Cair Aliran logam cair dipengaruhi terutama olehkekentalan logam cair dan oleh kekasaran permukaan cetakan.Sedangkan kekentalan tergantung pada temperature, dimana padatemperature tinggi kekentalan menjadi lebih rendah, dan padatemperature rendah kekentalan menjadi lebih tinggi. Kalau logam didinginkan sehingga terbentuk inti-intikristal, maka kekentalan bertambah sangat cepat, tergantung padajumlah inti-intinya. Kalau inti-inti Kristal kurang dari 20%dalam volume, kekentalan akan bertambah berbanding lurus denganjumlah inti kristal, sedangkan kalau inti-inti lebih dari 30%harga kekentalan sangat melonjak, dapat melebihi harga asal. Oleh

karena itu kekentalan yang tinggi menyebabkan logam sukarmengalir atau kehilangan mampu alir.

2.1.2 Aliran dari logam cair Umpamakan sesuatu cairan di dalam bejana mengalirkeluar dari satu lubang di dinding sisi bejana. Kalau hmenyatakan tinggi permukaan cairan di atas titik tengah lubang,di mana g adalah percepatan gaya tarik bumi dan C adalahkoefisien kecepatan. Jika lubang diganti dengan pipa maka timbul gayagesek yang bekerja dipermukaan bagian dalam pipa, sehingga pipayang panjang dan berdiameter kecil menyebabkan kecepatan alirankeluar menjadi lebih rendah. Sekarang umpamakan satu kasus dimanacairan yang keluar dari bejana menumbuk dinding tegak lurusdengan kecepatan v. umpamakan Q menyatakan laju aliran aliran, yialah berat jenis dari cairan, dan g percepatan gaya tarik bumimaka gaya P yang bekerja pada dinding dinyatakan dengan:P = y/g.Q.v

2.1.3 Tegangan permukaan dari logam cair Pada permukaan bebas dari setiap cairan, bekerjasuatu gaya untuk membuat permukaan menjadi kecil, seperti halnyaterjadi pada membrane karet. Gaya ini yang bekerja per satuanluas di sebut tegangan permukaan dari logam, yang lebih besardari pada tegangan permukaan air (Lihat Daftar 2.1). Logam cairlebih suka membentuk tetesan bulat, oleh karena itu logamberhubungan dengan dinding cetakan maka akan bekerja gaya tahananyang melawan penetrasi logam ke dalam dinding, hal ini berbedadengan air yang mempunyai sifat mudah melekat dan membasahidinding.

2.2 Pembekuan Logam

2.2.1 Pembekuan logam murni Kalau cairan mulai perlahan-lahan didindingkan, makapembekuan terjadi pada temperature yang konstan. Temperatur inidi ssebut titik beku, yang khusus bagi logam. Umpamanya, titikbeku tembaga adalah 1.0830C, perak 9610C, aluminium 6600C dantimah 2310C.Dalam pembekuan logam cair,pada permulaan tumbuhlah

inti-inti kristal. Kemudian kristal-kristal tumbuh sekelilinginti tersebut, dan inti inti lain yang baru timbul pada saat yangsama. Akhirnya seluruhnya ditutupi oleh butir kristal sampailogam pada habis. Ini mengakibatkan bahwa seluruh logam menjadisusunan kelompok-kelompok butir kristal dan batas-batasnya yangdiantaranya, disebut batas butir. Ukuran besar dari butir kristal tergantung pada lajupengintain dan peertumbuhan dari inti. Kalau laju pertumbuhanlebih besar dari laju pengintain, maka didapat kelompok butir-butir kristal yang besar kalau laju pengintaian lebih besar darilaju pertumbuhan inti, maka didapat butir-butir kristal halus.

2.2.2 Pembukuan paduan Kalau logam yang terdiri dari dua unsur atau lebihdidindingkan dari keadaan cai, maka butir kristalnya akan berbedadengan butir-butir kristal logam murni. Apabila satu paduan yangterdiri dari komponen Adan komponen B membeku, maka suka didapatsusunan butir-butir kristal A dan kristal B tetapi umumnyadidapat butir-butir kristal campuran dari A dan B. apabila halini di pelajari secara terperinci, ada dua hal yaitu pertamabahwa A larut dalam B atau B larut dalam A dan kedua bahwa A danB terikat satu sama lain dengan perbandingan tertentu. Haltertentu disebut larutan padat dua yang kedua disebut senyawaantar-logam. Larutan oadat adalah keadaan di mana beberapa atomdari konfigurasi atom A disubsitusikan oleh atom_atom B, atauatom-atom B menembus masuk ke dalmam ruang bebas antar atom darikonfigurasi atom-atom A< di mana tidak merupakan campuran mekanistetapi keadaan larut secara atom.Senyawa antar-logam terdiri dariikatan A dan B mempunyai kisi kristal berbeda dari A dan B. Selain dari pada dua hal tersebut di atas ada halyang jarang di mana sebagian kecil dari kedua-duanya atau salahsatu dari A dan B muncul dalam murni.Dengan demikian makastruktur paduan dapat terdiri dari tiga macam larutan padat,ssenyawa antar-logam dan logam murni sehingga kenaikan komposispaduan menyebabkan bertambahnya macam kristal dan struktur. Dalm ilmu logam struktur yabg sama disebut fasa.Karena itu paduan adalah susunan dari beberapa fasa larutanpadat, senyawa antar-logam dan logam murni. Sebagai contoh besi

cor, komponen utama adalah besi, karbon dan silisium, dan fasa-fasa yang terlihat adalah ; larutan padat terutama terdiri daribesi ( di mana semua silisium dan sebagian dari karbon larutdalam besi ), senyawa antar-logam Fe ( semenit), dan grafitmurni.

2.2.3 Pembekuan Coran Pembekuan coran dimulai dari bagian logam yangbersentuhan dengan cetakan, yaitu ketika panas dari logam cairdiambil oleh cetakan sehingga bagian logam yang bersentuhandengan cetakan itu mendingin sampai titik beku, dimana kemudianinti-inti kristal tumbuh. Bagian dalam dari coran mendingin lebihlambat dari pada bagian luar, sehingga kristal-kristal tumbuhdari inti asal mengarah kedalam bagian coran dan butir-butirkristal tersebut berbentuk panjang-panjang seperti kolom, yangdisebut struktur kolom. Struktur ini muncul dengan jelas apabilagradient temperature yang besar terjadi pada permukaan coranbesar, umpamanya pada pengecoran dengan cetakan logam. Sebaliknyapengecoran dengan cetakan pasir menyebabkan gradien temperaturyang kecil dan membentuk struktur kolom yang tidak jelas. Bagiantengah coran mempunyai gradient temperatur yang kecil sehinggamerupakan dari susunan dari butir-butir kristal segi banyakdengan orientasi yang sembarang. Apabila permukaan beku diperhatikan, setelah logamyang belum membeku dituang keluar dari cetakan pada waktupendinginan, maka terdapat dua kasus bahwa permukaan itu bisahalus atau kasar. Disamping itu cetakan logam menyebabkanpermukaan halus dan cetakan halus dan cetakan pasir menyebabkanpermukaan kasar. Dalam kasus daerah beku yang lebar, kristal-kristal dendrite tumbug dari inti-inti, dan akhirnya pembekuanberakhir pada keadaan bahwa dendrite-dendrit tersebeut salingbertemu.

Pembekuan dari suatu coran maju perlahan-lahan dari kulit ketengah. Jumlah waktu pada pembekuan dari kulit ke tengahsebanding lurus dengan V/S , yaitu perbandingan antara volumecoran V dal luas permukaan S melalui mana panas dikeluarkan.Oleh karena itu apapun bentuknya, umpamanya prisma, bujursangkar, segitiga atau silinder atau sebangsanya, jumlah waktupembekuannya kira-kira akan sama kalau harga V/S sama pula.

BAB IIIPOLA

3.1 Pengertian Pola

Pola merupakan gambaran dari bentuk produk yang akan dibuat.Pola dapat dibuat dari kayu, plastic/polimer atau logam.Pemilihan material pola tergantung pada bentuk dan ukuran produkcor, akurasi dimensi, jumlah produk cor dan jenis prosespengecoran yang digunakan. Pola dapat berguna agar menjagaketelitian ukuran benda coran.

Pola yang dipergunakan untuk pembuatan cetakan benda coran,dapat digolongkan menjadi pola logam dan pola kayu. Bahan daripola logam bisa bermacam-macam sesuai dengan penggunaannya.Sebagai contoh, logam tahan panas seperti : besi cor, baja cor,dan paduan tembaga adalah cocok untuk pola pada permukaan cetakankulit. Pola kayu dibuat dari kayu, murah cepat dibuatnya danmudah diolahnya dibandingkan dengan pola logam. Oleh karena itupola kayu umumnya dipakai untuk cetakan pasir.Hal yangdiperhatikan dalam menentukan pola

1. Pola harus mudah dikeluarkan dari cetakan.

2. Penempatan inti harus mudah.3. Sistem saluran harus dibuat sempurna untuk mendapat aliran

logam cair yang optimum.

3.2 Jenis-jenis pola :

A. Pola tunggal (solid pattern)Biasanya digunakan untuk bentuk produk yang sederhana dan

jumlah produk sedikit. Pola ini dibuat dari kayu dan tentunyatidak mahal.

B. Pola belah (split pattern)Terdiri dari dua buah pola yang terpisah sehingga akan

diperoleh rongga cetak dari masing-masing pola. Dengan pola ini,bentuk produk yang dapat dihasilkan rumit dari pola tunggal.Tetapi proses cetakannya lebih mudah dari pola tunggal.

C. Pola dengan papan menyambung (match – plate pattern)Digunakan untuk jumlah produksi yang lebih banyak. Pada pola

ini dua bagian pola belah masing-masing diletakkan pada sisiyangberlawanan dari sebuah papan kayu atau plat basi. Jenis pola inisering digunakan bersama-sama dengan mesin pembuatan cetakan dandapat menghasilkan laju produksi yang tinggi untuk produk-produkkecil.

D. Pola cope and drag:Pola ini hampir sama dengan pola papan penyambung, tetapi pada

pola ini dua bagian dari pola belah masing-masing ditempelkanpada papan yang terpisah. Pola ini juga biasa dilengkapi dengansistem saluran masuk dan riser.

Gambar 3.2 beberapa jenis pola

3.3 Bahan-bahan untuk Pola3.3.1 Kayu

Kayu yang dipakai untuk pola adalah kayu saru, kayuaras, kayu pinus, kayu magoni, kayu jadi dan lain-lain. Pemilihankayu menurut macam pola dan ukuran pola, jumlah produksi, danlamanya dipakai. Kayu yang kadar airnya lebih dari 14% tidakdapat dipakai karena dapat terjadi pelentingan yang disebabkanperubahan kadar air dalam kayu. Kadang-kadang suhu udara luarharus diperhitungkan, dan ini tergantung pada daerah pola itudipakai.

3.3.2 Resin sintesis Dari berbagai macam resin sintesis, hanya resinepoksid-lah yang banyak dipakai. Ia mempunyai sifat-sifat :penysutan yang kecil pada waktu mengeras, tahan aus yang tinggi,memberikan pengaruh yang lebih baik dengan menambah pengecer, zatpemlastis atau zat penggemuk menurut penggunaannya. Sebagaicontoh, kekerasan meningkat dengan mencampurkan bubuk besi ataualumunium kedalamnya. Ketahanan bentuk akan meningkatkan denganmenumpuknya serat gelas dalam bentuk lapisan.

3.3.3 logamBahan yang lazim dipakai untuk pola logam adalah besi cor.

Biasanya besi cor kelabu karena sangat tahan haus, tahan panas(untuk pembuatan cetakan kulit) dan tidak mahal. Kadang-kadangbesi cor liat dipakai agar lebih kuat. Paduan tembaga juga bisadipakai untuk pola cetakan kulit agar dapat memanaskan bagiancetakan yang tebal secara merata. Alumunium ringan dan mudahdiolah, sehingga sering dipakai untuk plat atau pola untuk mesinpembuatan cetakan yang tebal secara merata. Baja khusus dipakaiuntuk pena atau pegas sebagai bagian dari pola yang memerlukankeuletan

3.4 Inti fungsinya adalah membuat rongga pada benda coran.Inti dibuat terpisah dengan cetakan dan dirakit pada saat cetakan

akan digunakan. Bahan inti harus tahan menahan temperatur cairlogam paling kurang bahannya dari pasir.Untuk produk cor yang memiliki lubang/rongga seperti pada blokmesin kendaraan atau katup-katup biasanya diperlukan inti. Intiditempatkan dalam rongga cetak sebelum penuangan untuk membentukpermukaan bagian dalam produk dan akan dibongkar setelah cetakanmembeku dan dingin. Seperti cetakan, inti harus kuat,permeabilitas baik, tahan panas dan tidak mudah hancur (tidakrapuh). Pemasangan inti didalam rongga cetak kadang-kadang memerlukanpendukung agar posisinya tidak berubah pendukung tersebut disebutchaplet, yang dibuat dari logam yang memiliki titik lebur bendacor. Sebagai contoh chaplet baja digubakan pada pengecoran besituang, setelah penuangan dan pembekuan chaplet akan melekat padabenda cor bagian chaplet yang menonjol ke luar dari benda corselanjutnya dipotong. Untuk membuat cetakan diperlukan polasedangkan untuk membuat inti dibutuhkan kotak inti.

Gambar 3.4 (a) Inti

Gambar 3.4 (b)Inti

BAB IVSALURAN PENGECORAN

Untuk membuat cetakan, dibutuhkan saluran turun yangmengalirkan cairan logam kedalam rongga cetakan, penambah yangmemberi cairan logam pada saat logam membeku dan menyusut, dan

sebagainya. Besar dan bentuknya ditentukan oleh ukuran, tebalirisan dan macam logam yang di cor. Selanjutnya diperlukapenentuan keadaan-keadaan penuangan seperti temperatur penuangandan laju penuangan. Karena kwalitas coran tergantung pada saluranturun, penambah, keadaan penuangan dan lainnya, maka penentuannyamemerlukan pertimbangan yang teliti.

4.1 Sistim saluranSistim saluran adalah jalan masuk bagi cairan logam yang

dituangkan kedalam rongga cetakan. Tiap bagian diberi nama, darimulai cawan tuang diaman logam cair dituangkan dari ladel, sampaisaluran masuk kedalam rongga cetakan. Nama-nama itu ialah : cawantuang, saluran turun, pengalir dan saluran masuk.Bagian-bagian sistim saluran

1. Cawan tuang (pouring basin)Berfungsi manampung kotoran atau slag (terak) yang ikut

terbawa pada saat menuangkan logam dari ladle berfungsi jugamenampung kelebihan logam cair.

2. Saluran turun Saluran turun (sprue) berfungsi untuk meneruskan lagam cair

dari cawan tuang ke runner dan saluran masuk (gate).

3. Pengalir (runner)Merupakan saluran utama didalam cetakan yang akan

mendistribusikan logam cair kedalam ingate. Selain itu runnerberfungsi menahan pengotor atau impurities yang terbawa dalamlogam cair agar tidak masuk kedalam produk cor.

4. Saluran Masuk (Ingate)Saluran yang mendistribusikan langsung logam cair kedalam

rongga produk cor. Ingate harus mudah dipotong untuk prosespelepasan produk cor dari bagian sistem salurannya atau biasadisebut fettling, oleh karena itu dalam pembuatan ingate kitaharus memperhatikan ukuran coran, ketebalannya, kondisi cetakan,ukuran dan bentuk ingate itu sendiri.

Gambar 4.1 Sistem Saluran

BAB VCARA-CARA PENGECORAN KHUSUS

Menurut jenis cetakan yang digunakan proses pengecoran dapatdiklasifikanmenjadi dua katagori :1. Pengecoran dengan cetakan sekali pakai.2. Pengecoran dengan cetakan permanen.

5.1 Pengecoran dengan cetakan sekali pakaiPada proses pengecoran dengan cetakan sekali pakai, untuk

mengeluarkan produk corannya cetakan harus dihancurkan. Jadiselalu dibutuhkan cetakan yang baru untuk setiap pengecoran baru,sehingga laju proses pengecoran akan memakan waktu yang relatiflama. Tetapi untuk beberapa bentuk geometri benda cor tersebut,cetakan pasir dapat menghasilkan coran dengan laju 400 sukucadangperjam atau lebih.Pada proses cetakan permanen, cetakan biasanya di buat dari bahanlogam, sehingga dapat digunakan berulang-ulang. Dengan demikianlaju proses pengecoran lebih cepat dibanding dengan menggunakancetakan sekali pakai, tetapi logam coran yang digunakan harusmempunyai titik lebur yang lebih rendah dari pada titik leburlogam cetakan.

5.1.1 Cetakan PasirCetakan Pasir merupakan cetakan yang paling banyak

digunakan, karena memiliki keunggulan :

1. Dapat mencetak logam dengan titik lebur yang tinggi, sepertibaja, nikel dan titanium;

2. Dapat mencetak benda cor dari ukuran kecil sampai denganukuran besar;

3. Jumlah produksi dari satu sampai jutaan.Tahapan pengecoran logam dengan menggunakan cetakan pasir sebagaiberikut :

1. Pembuatan pola, sesuai dengan bentuk coran yang akan dibuat;

2. Persiapan pasir cetak;3. Pembuatan cetakan;4. Pembuatan inti (bila diperlukan);5. Peleburan logam;6. Penuangan logam cair kedalam cetakan;7. Pendinginan dan pembekuan;8. Pembongkaran cetakan pasir;9. Pembersihan dan pemeriksaan hasil coran;10. Produk cor selesai.

Tahapan pembuatan cetakan pasir :

1. Pemadatan pasir cetak di atas pola;2. Pelepasan pola dari pasir cetak

rongga cetak;

3. Pembuatan saluran masuk dan riser;4. Pelapisan rongga cetak;5. Bila coran memiliki permukaan dalam (mis : lubang), maka

dipasang inti;6. Penyatuan cetakan;7. Siap untuk digunakan.

Cetakan dan Pembuatan Cetakan Pasir cetak yang sering dipakai adalah :

Pasir silika (SiO2), atau Pasir silika yang dicampur denganmineral lain (mis. tanah lempung) atau resin organik (mis. resinphenolik, resin turan, dsb).

Ukuran butir yang kecil akan menghasilkan permukaan coranyang baik, tetapi ukuran butir yang besar akan menghasilkanpermeabilitas yang baik, sehingga dapat membebaskan gas-gas dalamrongga cetak selama proses penuangan. Cetakan yang dibuat dariukuran butir ynag tidak beraturan akan menghasilkan kekuatan yanglebih tinggi dari pada butir yang bulat, tetapi permeabilitasnyakurang baik.

Beberapa indikator untuk menentukan kualitas cetakan pasir :

1. Kekuatan, kemampuan cetakan untuk mempertahankan bentuknyadan ketahanannya terhadap pengikisan oleh aliran logam cair.Hal ini tergantung pada bentuk pasir, kualitas pengikat danfaktor-faktor yang lain.

2. Permeabilitas, kemampuan cetakan untuk membebaskan udarapanas dan gas dari dalam cetakan selama operasi pengecoranmelalui celah-celah pasir cetak.

3. Stabilitas termal, kemampuan pasir pada permukaan ronggacetak untuk menahan keretakan dan pembengkokan akibatsentuhan logam cair.

4. Kolapsibilitas (collapsibility), kemampuan cetakanmembebaskan coran untuk menyusut tanpa menyebabkan coranmenjadi retak.

5. Reusabilitas, kemampuan pasir (dari pecahan cetakan) untukdigunakan kembali (didaur ulang).

Klarifikasi Cetakan Pasir :

a. Cetakan pasir basah.b. Cetakan pasir kering, atauc. Cetakan kulit kering.

A. Cetakan pasir basahdibuat dari campuran pasir, lempung, dan air.

Keunggulan :

1. Memiliki kolapsibilitas yang baik.2. Permeabilitas baik.3. Reusabilitas yang baik, dan4. Murah.

Kelemahan :Uap lembab dalam pasir dapat menyebabkan kerusakan pada berberapacoran,tergantung pada logam dan geometri coran.

B. Cetakan pasir kering dibuat dengan menggunakan bahan pengikat organik, dan kemudian

cetakan dibakar di dalam sebuah oven dengan temperatur berkisar

antara 204o sampai 316o C. Pembakaran dalam oven dapat memperkuatcetakan dan mengeraskan permukaan rongga cetakan.Keunggulan :Dimensi produk cetak lebih baik.Kelemahan :

1. Lebih mahal dibandingkan dengan cetakan pasir basah;2. Laju produksi lebih rendah karena dibutuhkan waktu

pengeringan;3. Pemakaian terbatas untuk coran yang medium dan besar dalam

laju produksi (rendah atau medium).

C. Cetakan kulit keringdiperoleh dengan mengeringkan permukaan pasir basah dengan

kedalaman 1,2 cm sampai dengan 2,5 cm pada permukaan ronggacetakan.Bahan perekat khusus harus ditambahkan pada campuranpasir untuk memperkuat permukaan rongga cetak. Klasifikasicetakan yang telah dibahas merupakan klasifikasi konvensional.Saat ini telah dikembangkan cetakan yang menggunakan pengikatbahan kimia. Beberapa bahan pengikat yang tidak menggunakanproses pembakaran, seperti antara lain resin turan, penolik,minyak alkyd. Cetakan tanpa pembakaran ini memiliki kendalidimensi yang baik dalam aplikasi produksi yang tinggi.Proses Pengecoran dengan Cetakan Khusus :

Proses pengecoran telah dikembangkan untuk memenuhikebutuhan khusus.Perbedaan antara metode ini dengan metodecetakan pasir terdapat dalamkomposisi bahan cetakan, cara pembuatan cetakan, atau carapembuatan pola.Cetakan kulit (shell molding) ditunjukkan dalam gambar 3.4 :Menggunakan pasir dengan pengikat resin termoset

Gambar 3.4 tahapan pembuatan cetakkan kulit

Cara pembuatan :(1) Pada logam dipanaskan dan diletakan diatas kotak yang telahberisi campuranpasir dengan resin termoset;(2) Kotak dibalik sehingga campuran pasir dan resin jatuh diataspola yang masihpanas, membentuk lapisan campuran yang melapisi permukaan polasehinggamembentuk kulit keras;(3) Kotak dikembalikan ke posisi semula, sehingga kelebihancampuran pasirkembali jatuh kedalam kotak;(4) Kulit pasir dipanaskan dalam oven selama beberapa menithingga seluruhnya

mengering;(5) Cetakan kulit dilepaskan dari polanya;(6) Dua belahan cetakan kulit dirakit, di support dengan pasiratau butiran logam dalam sebuah rangka cetak, dan kemudiandilakukan penuangan;(7) Coran yang telah selesai dengan saluran turun dilepaskan daricetakan.

Keuntungan dari cetakan kulit :

1. Permukaan rongga cetak lebih halus dibandingkan dengancetakan pasir basah;

2. Permukaan yang halus tersebut memudahkan logam cair selamapenuangan dan dihasilkan permukaan akhir yang lebih baik;

3. Dimensi lebih akurat;4. Memilki kolapsibilitas yang sangat baik, sehingga dapat

dihindarkan terjadinya keretakan pada hasil coran.Kelemahan :Pola logam lebih mahal dibandingkan dengan pola yang digunakanpada cetakanpasir basah dan Kurang cocok bila digunakan untuk jumlah produksiyang rendah (hanya cocok untuk produksi massal).Contoh penggunaan : roda gigi, value bodies, bushing, camshaft.

5.1.2 Cetakan VakumCetakan vakum disebut juga proses-V, menggunakan cetakan

pasir yang disatukan dengan tekanan vakum. Jadi istilah vakumpada proses ini adalah metode pembuatan cetakan, bukan metodepengecoran.

Tahapan proses adalah : (lihat gambar(a) 5.1.2)(1) Lembaran plastic ditarik diatas pola kup dan drug denganvakum;(2) Rangka cetak (flask) yang di desain secara khusus, ditaruhdiatas pelat poladan diisi pasir, saluran turun (sprue) dan cawan tuang (cup)dibentuk dalampasir;

(3) Lembaran plastik yang lain ditempatkan diatas rongga cetak,dan ditarikdengan tekanan vakum, sehingga buturan pasir disatukan membentukcetakanpadat;(4) Tekanan vakum dilepaskan, kemudian pola diangkat daricetakan;(5) Cetakan disatukan dengan pasangannya untuk membentuk kup dandrug,kemudian divakum untuk memperkuat kedua bagian tersebut.Selanjutnya dilakukan penuangan logam cair, lembaran plastik akanhabis terbakar dengan cepat setelah tersentuh logam cair. Setelahpembekuan, seluruh pasir dapat didaur ulang untuk digunakankembali.

Gambar(a) 5.1.2 Tahapan pembuatan cetakan vakum

Keuntungan dari proses vakum :

1. Tidak menggunakan bahan pengikat;2. Pasir tidak perlu dikondisikan secara khusus (karena tidak

menggunakanbahan pengikat);

3. Karena tidak ada air yang dicampurkan kedalam pasir, makakerusakan coran

4. akibat uap lembab dapat dihindarkan.Kelemahan :

Proses pembuatannya relatif lambat, dan tidak segera dapatdigunakan.Proses pengecoran polisterenNama lain dari proses ini adalah :

1. Proses penghilangan busa (lost-foam process),2. Proses penghilangan pola (lost pattern process),3. Proses penguapan busa (evaporative foam process),4. Proses cetak penuh (full-mold process).

Pola cetakan termasuk sistem saluran masuk, riser dan inti (biladiperlukan) dibuatdari bahan busa polisteren. Dalam hal ini cetakan tidak harusdapat dibuka dalamkup dan drug, karena pola busa tersebut tidak perlu dikeluarkandari rongga cetak(lihat gambar(b) 12.1.2).

Gambar(b) 5.1.2 Tahapan proses pengecoran polisteren

Tahapan proses pengecoran polisteren adalah :(1) Pola polisteren dilapisi dengan senyawa tahan api;(2) Pola busa tersebut ditempatkan pada kotak cetakan, dan pasir

dimasukkan kedalam kotak cetakan dan dipadatkan kesekelilingpola;

(3) Logam cair dituangkan kedalam bagian pola yang berbentuk cawantuang dan saluran turun (sprue), segera setelah logam cairdimasukan kedalam cetakan,busa polisteren menguap, sehinggarongga cetak dapat diisi.Keuntungan proses ini :Pola tidak perlu dilepaskan dari rongga cetak. Dan Tidak perludibuat kup dan drug, dan sistem saluran masuk serta riser dapatdibuat menjadi satu dengan pola polisteren tersebut.

Kelemahannya :Pola polisteren merupakan pola sekali pakai, sehingga dibutuhkanpola barusetiap kali pengecoran.dan Biaya pembuatan pola mahal.Penggunaan :Produksi massal untuk pembuatan mesin automobil (dalam proses inipembuatan dan pemasangan pola dilakukan dengan sistem produksiautomatis).

Pengecoran Presisi (investment casting) :Dalam proses pengecoran ini pola dibuat dari lilin yang

dilapisi dengan bahan tahan api untuk membuat cetakan, setelahsebelumnya lilin tersebut mencair terlebih dahulu dan dikeluarkandari rongga cetakan.Pola lilin dibuat dengan cetakan induk (master die), dengan caramenuang ataumenginjeksikan lilin cair ke dalam cetakan induk tersebut.Tahapan pengecoran presisi : (lihat gambar(c) 12.1.2)(1) Pola lilin dibuat;(2) Beberapa pola ditempelkan pada saluran turun (sprue)membentuk pohon bola;

(3) Pohon pola dilapisi dengan lapisan tipis bahan tahan api;(4) Seluruh cetakan terbentuk dengan menutup pola yang telahdilapisi tersebutdengan bahan tahan api sehingga menjadi kaku;(5) Cetakan dipegang dalam posisi terbalik, kemudian dipanaskansehingga lilinmeleleh dan keluar dari dalam cetakan;(6) Cetakan dipanaskan kembali dalam suhu tinggi, sehingga semuakotoranterbuang dari cetakan dan semua logam cair dapat masuk kedalambagianbagianyang rumit _ disebut proses preheating;(7) Setelah logam cair dituangkan dan membeku cetakan dipecahkan,dan corandilepaskan dari sprue-nya.Keuntungan dari pengecoran presisi :

1. Dapat membuat coran dalam bentuk yang rumit;2. Ketelitian dimensi sangat baik (toleransi ± 0.076mm);3. Permukaan hasil coran sangat baik;4. Lilin dapat didaur ulang;5. Tidak diperlukan pemesinan lanjut;

Kelemahan :

1. Tahapan proses banyak sehingga biayanya mahal;2. Terbatas untuk benda cor yang kecil;3. Sulit bila diperlukan inti.

Contoh penggunaan : komponen mesin turbin, perhiasan, alatpenguat gigi.

5.1.3 Cetakan Presisi dapat digunakan untuk semua jenis logam, seperti : baja,

baja tahankarat, paduan dengan titik lebur tinggi.Pengecoran dengan cetakan plaster dan keramik :Pengecoran dengan cetakan plaster mirip dengan cetakan pasir,hanya cetakannyadibuat dengan plaster (2CaSO4-H2O) sebagai pengganti pasir. Bahantambahan,seperti bubuk dan silika dicampur dengan plaster untuk :

1. Mengatur kepadatan,2. Mengatur waktu pengeringan cetakan,3. Mengurangi terjadinya keretakan, dan4. Meningkatkan kekuatan.

Untuk membuat cetakan, plaster dicampur dengan air dan dituangkanke dalam pola plastik atau logam dalam rangka cetak (flask) dandibiarkan mengering (catatan: pola kayu kurang sesuai untuk`cetakan plaster).Kelemahan :

1. Perawatan cetakan plaster sulit sehingga jarang digunakanuntuk produksi tinggi;

2. Kekuatan cetakan akan berkurang bila terlalu kering;3. Bila cetakan tidak kering uap lembab akan merusak hasil

coran;4. Permeabilitas cetakan rendah, sehingga uap sulit keluar dari

rongga cetak;5. Tidak tahan temperatur tinggi.

Cara menanggulangi kelemahan :

1. Keluarkan udara sebelum diisi cairan;2. Anginkan plaster agar dihasilkan plaster yang keras dan

padat;3. Gunakan cetakan dengan komposisi dan perawatan khususyang

dikenal dengan Proses Antioch.

Proses Antioch adalah proses yang menggunakan campuran 50% pasirdenganplaster, memanaskan cetakan dalam autoclave (oven yangmenggunakan uap airsuperpanas dan bertekanan tinggi), dan kemudian dikeringkan.Dengan cara ini akan dihasilkan permeabilitas yang lebih tinggidibandingkan dengan cetakan plaster konvensional.Keuntungan :

1. Permukaan akhir baik;2. Dimensi akurat;3. Mampu membuat bagian coran yang tipis.

Pengecoran dengan cetakan plaster digunakan untuk logam dengantitik leburrendah seperti : aluminium, magnesium, dan paduan tembaga.Contoh Penggunaan :

1. Cetakan logam untuk mencetak plastik, karet,2. Sudu-sudu pompa dan turbin, dan3. Produk coran lainnya yang memiliki geometri yang rumit.

Cetakan keramikMirip dengan cetakan plaster, bedanya cetakan keramikmenggunakan bahan keramik tahan api yang lebih tahan temperaturtinggidibandingkan dengan plaster. Jadi cetakan keramik dapat digunakanuntukmencetak baja, besi tuang, dan paduan lainnya yang mempunyaititik lebur tinggi.Penggunaan sama dengan cetakan plaster hanya titik lebur logamcoran lebih tinggi.Kelebihan lainnya = cetakan plaster.

5.2 Proses Cetakan PermanenPengecoran cetakan permanen menggunakan cetakan logam yang

terdiri dari duabagian untuk memudahkan pembukaan dan penutupannya. Pada umumnyacetakan inidibuat dari bahan baja atau besi tuang. Logam yang biasa dicordengan cetakan iniantara lain aluminium, magnesium, paduan tembaga, dan besi tuang.Pengecorandilakukan melalui beberapa tahapan seperti ditunjukkan dalamgambar 5.2 berikutini.

Gambar 5.2

BAB VICETAKAN PASIR DAN PASIR CETAK

Bab ini akan menguraikan tentang cetakan pasir yaitu cetakanyang paling lazim dipakai dan juga tentang pasir cetak. Beberapapasir cetak mengandung tanah lempung sebagai pengikat, sedangkanyang lain mengandung pengikat khusus kebanyakan cetakan yangdigunakan adalah cetakan pasir.Cetakan pasir merupakan cetakan yang paling banyak digunakan,karena memiliki keunggulan :

1. Dapat mencetak logam dengan titik lebur yang tinggi, sepertibaja, nikel dan titanium;

2. Dapat mencetak benda cor dari ukuran kecil sampai denganukuran besar;

3. Jumlah produksi dari satu sampai jutaan.

1. PasirKebanyakan pasir yang digunakan dalam pengecoran adalah

pasir silika (SiO2). Pasir merupakan produk dari hancurnya batu-batuan dalam jangka waktu lama. Alasan pemakaian pasir sebagaibahan cetakan adalah karena murah dan ketahanannya terhadaptemperatur tinggi. Ada dua jenis pasir yang umum digunakanyaitu naturally bonded (banks sands) dansynthetic (lake sands). Karenakomposisinya mudah diatur, pasir sinetik lebih disukai olehbanyak industri pengecoran.

Pemilihan jenis pasir untuk cetakan melibatkan bebrapafaktor penting seperti bentuk dan ukuran pasir. Sebagai contoh ,pasir halus dan bulat akan menghasilkan permukaan produk yangmulus/halus. Untuk membuat pasir cetak selain dibutuhkan pasirjuga pengikat (bentonit atau clay/lempung) dan air. Ketiga Bahan

tersebut diaduk dengan komposisi tertentu dan siap dipakai sebagibahan pembuat cetakan.Jenis cetakan pasir

1. Cetakan pasir basah (green-sand molds).Cetakan pasir basah merupakan cetakan yang banyak digunakan danpaling murah. Kata “basah” dalam cetakan pasir basah berati pasircetak itu masih cukup mengandung air atau lembab ketika logamcair dituangkan ke cetakan itu. Istilah lain dalam cetakan pasiradalah skin dried. Cetakan ini sebelum dituangkan logam cairterlebih dahulu permukaan dalam cetakan dipanaskan ataudikeringkan. Karena itu kekuatan cetakan ini meningkat dan mampuuntuk diterapkan pada pengecoran produk-produk yang besar, dibuatdari campuran pasir, lempung, dan air.Cetakan pasir basah juga banyak digunakan untuk besi tuang,paduan logam tembaga dan aluminium yang beratnya relatif kecil(maksimum 100 kg).Keunggulan :· Memiliki kolapsibilitas yang baik.· Permeabilitas baik.· Reusabilitas yang baik, dan· Murah.Kelemahan :· Uap lembab dalam pasir dapat menyebabkan kerusakan padaberberapa coran, tergantung pada logam dan geometri coran.Komposisi :· Pasir (80-90) %.· Bentonit (10-15) %.· Air (4-5) %.· Bahan penolong /grafit (2-3) %.

2. Cetakan pasir kering Pasir dicampur dengan pengikat yang terbuat daribahan organik dan in-organik dengan tujuan lebih meningkatkankekuatan cetakan. Cetakan dibakar dalam sebuah oven dengantemperatur berkisar antara 204o sampai 316oC. Pembakaran dalamoven dapat memperkuat cetakan dan mengeraskan permukaan rongga

cetakan. Akurasi dimensi lebih baik dari cetakan pasir basah dansebagai konsekuensinya jenis cetakan ini lebih mahal.Komposisi :· Pasir (80-90) %.· Tanah liat (10-15) %.· Gula tetes (1-2) %.· Pitch (1-1,5) %.· Milase (0,5-1) %.· Air (kurang dari 4 %)Keunggulan :· Dimensi produk cetak lebih baik.Kelemahan :· Lebih mahal dibandingkan dengan cetakan pasir basah;· Laju produksi lebih rendah karena dibutuhkan waktupengeringan;· Pemakaian terbatas untuk coran yang medium dan besardalam laju produksi rendah → medium.

3. Cetakan kulit kering Diperoleh dengan mengeringkan permukaan pasir basah dengan

kedalaman 1,2 cm sampai dengan 2,5 cm pada permukaan ronggacetakan. Bahan perekat khusus harus ditambahkan pada campuranpasir untuk memperkuat permukaan rongga cetak.Ada 2 (dua) cara yang dapat dilakukan disini:

1. Pasir disekitar pola setebal 10 mm dicampur dengan pengikatsehingga bila

pasir mengering terbentuk permukaan yang keras. bagian lainnyaterdiri dari pasir basah biasa.

2. Seluruh cetakan dibuat dari pasir basah kemudianpermukaannya yang

bersinggungan dengan pola disemprot atau dilapisi bahan yangmengeras bila dipanaskan. Pelapis terdiri dari minyak cat, molas,sagu atau bahan sejenis. Permukaan harus dikeringkan denganhembusan udara atau pemanasan.

4. Lempung (Loam molds)

Untuk berida cor yang besar digunakan cetakan lempung.Kerangka cetakan terdiri dari batu bata atau besi yang dilapisdengan lempung kemudian diperhalus permukaannnya. Cetakankemudian dikeringkan agar kuat menahan beban logam cair.Pembuatan cetakan lempung memakan waktu yang lama sehingga agakjarang digunakan.

5. Cetakan Furan (Furan molds)Pasir yang kering dan tajam dicampur dengan asam phospor

yang dalam hal ini merupakan reagens pemercepat. Resin furanditambahkan secukupnya dan campuran diaduk hingga resin merata.Pasir dibentuk dan dibiarkan mengeras, biasanya setelah 1 atau 2jam bahan cukup keras. Pasir resin furan dapat digunakan sebagaidinding atau permukaan pada pola sekali pakai.

6. Cetakan CO2Pasir yang bersih dicampur dengan natrium silikat dan

campuran dipadatkan di sekitar pola. Kemudian dialirkan gas CO2dan campuran tanah akan mengeras. Cetakan CO2 diterapkan untukbentuk yang rumit dan dapat menghasilkan permukaan yang licin.

7. Cetakan logam Cetakan logam terutama digunakan pada proses cetak-tekan (die casting) logam dengan suhu cair rendah. Coran yangdihasilkan mempunyai bentuk yang tepat dengan permukaan yanglicin sehingga pekerjaan permesinan berkurang.

Proses pembuatan cetakan yang dilakukan di pabrik-pabrikpengecoran dapat dikelompokan sebagai berikut:

1. Pembuatan cetakan di meja (Bench molding). Dilakukan untukbendacor yang kecil.

2. Pembuatan cetakan di lantai (Floor-molding). Dilakukan untukbenda cor berukuran sedang atau besar.

3. Pembuatan cetakan sumuran (Pit molding). Benda cor yang besarbiasanya dituang dalam sumuran. Sumuran tersebut merupakan dragdan di atasnya dibuat suatu kup. Sisi sumuran diperkuat denganlapisan bata dan alas ditutupi lapisan sinter yang tebal yang

dihubungkan dengan pipa-pipa pelepas gas ke lantai pabrik.Cetakan sumuran tahan terhadap tekanan tinggi yang ditimbulkanoleh gas panas dan biaya pembuatannya tidak terlalu mahal.Pembuatan cetakan dengan mesin (Machine molding). Kini sebagianbesar pekerjaan yang tadinya dilakukan dengan tangan, dilakukandengan mesin. Memadatkan pasir, membalik cetakan, dan membuatsaluran masuk dilakukan dengan mesin dan jauh lebih efesiendibandingkan dengan cara terdahulu.

Pembuatan cetakanPembuatan cetakan dapat dilihat pada gambar di bawah ini,

Pertama-tama, belahan pola diletakan di atas papan kayu yangrata. Kemudian rangka cetak bawah (drag) diletakan di atas kayu(Lihat gambar3.2). Drag diisi penuh dengan pasir, yangdimampatkan secara manual atau mesin, tegantung pada besarkecilnya cetakan. Pemampatan pasir memerlukan pengalaman; bilapasir kurang padat, cetakan mudah rusak pada waktu pengerjaannyaatau rusak akibat aliran logam cair. Bila terlalu padat, gas danuap sulit menguap, hal ini dapat rnenyebabkan terjadinya cacatdalam benda cor.

Setelah pemampatan pasir selesai, pasir yang berlebihandiratakan. Untuk memudahkan pelepasan gas sewaktu penuangan,pasir ditusuk-tusuk di beberapa tempat. Cetakan bagian bawahkemudian dibalik, dengan demikian kup dapat dipasangkan dancetakan diselesaikan. Sebelum dibalik, ditaburkan pasir keringdan di atasnya diletakan papan. Drag dibalik dan alas cetakandiangkat dan tampaklah pola. Permukaan pasir diratakan danditaburi pasir kering. Pasir kering yang ditaburkan adalah pasir

silica kering yang halus dan tidak ada kekuatannya. pasir inimencegah melekatnya pasir dan kedua bagian cetakan.

Setelah itu kup di letakan di atas drag (Lihat gambar 3.2)pasak (pin) dipasang sehingga tidak dapat terjadi pergeseran.Pada cetakan bagian atas perlu dibuat alur turun ( yangmerupakan saluran pengalir logam cair, suatu pin tirus (spruepin) ditempatkan 25mm ke kiri-kanan pola. Kemudian kup diisipasir, dipadatkan dan diberi lubang pelepasan gas, sama halnyadengan persiapan cetakan bagian bawah tadi.

Cetakan hampir selesai, tinggal mengeluarkan pola dan pinalur turun. Pertama-tama pin saluran turun dikeluarkan, kemudiandibuat cawan pada ujung alur turun sehingga terjadi lubang yangagak besar untuk menuangkan logam cair. Kup kemudian dilepaskandan dibalik. Sebelum belahan bola dilepas, pasir disekitar ronggacetakan diseka dengan kain lembab untuk menjaga agar tepi-tepirongga cetakan tidak rontok. Belahan bola kemudian dilepas.Sebelum cetakan ditutup, perlu dibuat saluran masuk (gate) antararongga cetakan dengan saluran turun. Penampang saluran masukmasuk dekat cetakan jangan terlalu besar untuk memudahkanpematahannya. Untuk mengimbangi penyusutan logam, pada kup dibuatlubang yang memuat logam cadangan dan lubang ini disebut riseratau panambah.

Permukaan rongga cetakan dibasahi, diseka atau ditaburiserbuk pelapis. Serbuk pelapis terdiri dari tepung silicon dangrafit dengan komposisi tertentu tergantung pada jenis logam yangdicor. Pelapisan permukaan bertujuan menghaluskan penyelesaianpermukaan benda dan mengurangi timbulnya cacat-cacat permukaan.

BAB VIICACAT CORAN DAN PENCEGAHNYA

Pada coran terdapat terjadi berbagai macam cacat tergantungpada bagaimana keadaanya, sedangkan cacat-cacat tersebut bolehdikatakan jarang berbeda menkurut bahan dan macam coran. Banyakcacat ditemukan dalam coran secara biasa. Seandainya sebab-sebabdari cacat-cacat tersebut diketahui, maka pencegahan terjadinyacacat dapat dilakukan.

Memproduksi coran harus melalui banyak proses, dan dalamproses tersebut banyak faktor-faktor yang menyebabkan terjadinyacacat, sehingga sukar untuk meyakinkan sebab-sebab dari cacattersebut. Dalam hal ini banyak pengalaman teknik yang diperlukanuntuk meyakinkan sebab-sebabnya. Untuk itu teknik dan prosesperlu di standardkan sebelumnya, kemudian perlu menemukanhubungan antara cacat dan standard tersebut. Sebab-sebab cacatdiamati dengan mempelajari apakah ada perbedaan antara Praktekdan standard. Dalam hal ini kalau perlu dapat dilaksanakanpercobaan yang direncanakan. Faktor-faktor pentng dari cacatcoran dan pencegahannya diuraikan sebagai berikut.

7.1 Faktor- Faktor yang Mempengaruhi Cacat pada CoranProses pengecoran dilakukan dengan beberapa tahapan mulai

dari pembuatan cetakan, proses peleburan, penuangan danpembongkaran. Untuk menghasilkan coran yang baik maka semuanyaharus direncanakan dan dilakukan dengan sebaik-baiknya. Namunhasil coran sering terjadi ketidak sempurnaan atau cacat. Cacatyang terjadi pada coran dipengaruhi oleh bebrapa factor yaitu : 1. Desain pengecoran dan pola 2. Pasir cetak dan desain cetakan dan inti 3. Komposisi muatan logam 4. Proses peleburan dan penuangan 5. Sistim saluran masuk dan penambah.

7.2 Macam-macam Cacat Coran Komisi pengecoran internasional telah membuat penggolongan cacat-cacat coran dan dibagi menjadi 9 macam, yaitu : 1. Ekor tikus tak menentu atau kekasaran yang meluas

2. Lubang-lubang 3. Retakan 4. Permukaan kasar 5. Salah alir 6. Kesalahan ukuran 7. Inklusi dan struktur tak seragam 8. Deformasi 9. Cacat-cacat tak nampak

7.2.1 Cacat ekor tikus tak menentu atau kekasaran yangmeluas.

Cacat ekor tikus merupakan cacat dibagian luar yang dapatdilihat dengan mata. Bentuk cacat ini mirip seperti ekor tikus,yang diakibatkan dari pasir permukaan cetakan yang mengembang danlogam masuk kepermukaan tersebut. Kekasaran yang meluas merupakancacat pada permukaan yang diakibatkan oleh pasir cetak yangtererosi. Bentuk cacat ekor tikus dan kekasaran yang meluas dapatdilihat pada gambar 11.2.1.

Gambar 11.2.1. Cacat ekor tikus dan kekasaran meluas

Penyebab cacat ekor tikus atau kekasaran yang meluas disebabkanoleh :

1. Kecepatan penuangan terlalu lambat 2. Temperatur penuangan terlalu tinggi 3. Ketahanan panas pasir cetak rendah 4. Terjadi pemanasan setempat akibat letak saluran turun yang

salah 5. Pasir cetak banyak mengandung unsure kental atau lumpur 6. Perbaikan cetakan yang tidak sempurna 7. Pelapisan cetakan yang terlalu tebal 8. Kepadatan cetakan pasir yang kurang 9. Lubang angin pada cetakan kurang

Untuk mencegah timbulnya cacat di atas dapat dilakukan denganmerencanakan pembuatan cetakan, peleburan dan penuangan yangbaik.Langkah-langkah yang dapat dilakukan adalah :

1. Menggunakan pasir cetak yang berkualitas, tahan panas dantidak benyak mengandung unsur lumpur,

2. Pembuatan cetakan yang teliti baik pemadatan yang cukup,lubang angin yang cukup dan pelapisan tipis yang merata,

3. Membuat saluran turun yang tepat, sesuai bentuk coran,4. Mengecek temperature logam sebelum penuangan, tempertur

tuang harus sesuai yang disyaratkan,5. Melakukan penuangan dengan kecepatan yang cukup dan

kontinyu.

7.2.2 Cacat lubang-lubang Cacat lubang-lubang memiliki bentuk dan akibat yang beragam.Bentuk cacat lubang-lubang dapat dibedakan menjadi : a. Rongga udara, b. Lubang jarum, c. Rongga gas oleh cil, d. Penyusutan dalam, e. Penyusutan luar, dan f. Rongga penyusutan Bentuk.Bentuk , penyebab dan pencegahan cacat lubang-lubang dapatdilihat pada table 11.2.2 berikut.

Tabel 7.2.2 Cacat lubang-lubang penyebab dan pencegahanBentuk Cacat Lubang Penyebab Pencegahan

a. Rongga udara Logam cairteroksidasi

Saluran ceratdan ladel tidakcukup kering

Temperatur

•Diusahakan padasaat pencairan alaskokas dijaga agarlogam tidak beradadi daerah oksidasi.•Temperature tuang

penuangan terlalurendah

Penuanganterlalu lambat

Cetakan kurangkering

Permeabilitaspasir cetak kurangsempurna

Terlalu banyakyang keluar daricetakan

Lubang anginkurang memadai

Tekanan di atasterlalu rendah

logam sebelumpenuangan,dipastikan sudahsesuai danpenuangan dengancepat. •Pembuatan cetakanyang teliti baikpermeabilitas,pemadatan yangcukup, lubang anginyang cukup •Diusahakan tekanandi atas dibuattinggi

b. Lubng jarum

c. Penyusutandalam

Logam cairteroksidasi

Temperaturpenuangan terlalurendah

Bahan muatanlogam banyakkotoran danberkarat

Perencanaan danpeletakan penambahtidak sempurna

Tinggi penambahterlalu rendah

Cetakanmembengkak

Cetakan pasirmembentuk sudut-sudut tajam

Radius coranyang terlalu kecil

Pengisian yangsulit dari penambah

Diusahakan padasaat pencairan alaskokas dijaga agarlogam tidak beradadi daerah oksidasi.

Temperaturetuang logam sebelumpenuangan,dipastikan sudahsesuai danpenuangan dengancepat.

Perencanaan danpeletakan penambahyang teliti.

Menghilangkansudut-sudut tajampada cetaan

d. Penyusutan luar

e. Ronggapenyusutan

karena perubahanyang mendadak

Mendsain corandengan radius yang

Merencanakanf. Rongga gaskecil karena cil

Penguapan bahancil

Bahan cilberkarat

Permukaan cilmengembun

Menggunakanbahan cil yangtidak menguap

Menghilangkankarat pada bahancil

Memastikanpermukaan cilbetul-betul keringsebelum penuanga

7.2.3 Cacat Retakan Cacat retakan dapat disebabkan oleh penyusutan atau akibat

tegangan sisa. Keduanya dikarenakan proses pendingan yang tidakseimbang selama pembekuan. Bentuk cacat retakan dapat dilihatpada gambar 11.2.3

Gambar 11.2.3 Cacat reatakanPenyebab cacat retakan adalah :

1. Perencanaan coran yang tidak memperhitungkan prosespembekuan, seperti perbedaan tebal dinding coran yang tidakseragam

2. Pemuaian cetakan, dan inti menahan pemuaian dari coran. 3. Ukuran saluran turun da penambah yang tidak memadahi.

Upaya untuk mencegah cacat retakan adalah sebagai berikut:

1. Menyeragamkan proses pembekuan logam dengan memanfaatkan cilbila perlu.

2. Pengisian logam cair dari beberapa tempat 3. Waktu penuangan harus sesingkat mungkin 4. Menghindakan coran yang memiliki sudut-sudut tajam 5. Menghindarkan perubahan mendadak pada dinding coran.

7.2.4 Cacat Permukaan Kasar Cacat permukaan kasar menghasilkan coran yang permukaannya

kasar. Cacat ini dikarenakan oleh beberapa factor seperti :cetakan rontok, kup terdorong ke atas, pelekat, penyinteran danpenetrasi logam. Bentuk, penyebab dan pencegahan cacat permukaankasar dapat dilihat pada table 11.2.4

Tabel 11.2.4 Bentuk, penyebab dan pencegahan cacat permukaankasar Bentuk cacatpermukaan kasar

Penyebab Pencegahan

a. Cetakan rontok Bagian cetakanyang lemah runtuh

Cetakanruntuh.saatpenarikan pola

Kemiringan polatidak cukup

Cetakan kurangpadat Kekuatanpasir cetak kurang

Cermat danteliti saatpembuatan cetakan

b. Kup terdorong keatas

Bagian yangcembung daricetakan rontok danpecahan pasir jatuhdalam cetakan

Kedua permukaanpisah harus ratadan betul-betulrapat

Pemeriksaanbagian dalamcetakan sebelumpenuangan

c. Pelekat Pasir melekatpada pola

Pasir panas,kadar air danlempung yang kurang

Pemdatan cetakanyang tidak memadahi

Bubuk pemisahyang tidak baik

Kemiringan polatidak cukup

Getaran yangkurang saatpenarikan pola

Cetakan tidakdiperbaiki saatpasir cetak melekatpada pola saatditarik

Pasir haruscukup dingin

Pola logam harusdipanaskan mula

Menggunakanpasir yangkekuatannya cukup

Menggunakanbubuk pemisah yangbaik

Kemiringan polaharus sesuai

Menarik poladengan getaran yangcukup.

Memperbaikicetakan yang tidaksempurna

d. Penyinteran Logam cairmemiliki teganganpermukaan yangkecil

Logam cairmemiliki tekananstatic dan dinamikyang berlebihan

Temperatur tuangyang terlalu tinggi

Pasir terlalukasar

Pemadatan pasirkurang

Bahan pengikatterlalu banyak

Tahanan panaspasir kurang

Menggunakanpasir yang tahananpanasnya tinggi

Oksida besiharus dicampur baikke dalam pasir

Pemadatan pasirharus cukup

Menggunakandistribusikekasaran pasiryang sesuai.

e. Penetrasi logam Logam cairmemiliki tekananstatic dan dinamikyang berlebihan

Pemadatan pasirkurang

Tahanan panaspasir kurang



Memperhitungkantumbukan aliranlogam

7.2.5 Cacat salah alir Cacat salah alir dikarenakan logam cair tidak cukup mengisi

rongga cetakan. Umumnya terjadi penyumbatan akibat logam cairterburu membeku sebelum mengisi rongga cetak secara keseluruhan.Bentuk cacat salah alir dapat dilihat pada gambar 7.2.5.

Gambar 7.2.5. Cacat salah alir

Penyebab cacat salah alir yaitu :

1. Coran terlalu tipis 2. Temperature penuangan terlalu rendah 3. Laju penuangan terlalu lambat

4. Aliran logam cair tidak seragam akibat sistim saluran yangjelek.

5. Lubang angin pada cetakan kurang 6. Sistim penambah yang tidak sempurna

Pencegahannya adalah sebagai berikut :

1. Temperatur tuang harus cukup tinggi 2. Kecepatan penuangan harus cukup tinggi 3. Perencanaan sistim saluran yang baik 4. Lubang angin harus ditambah 5. Menyempurnakan sistim penambah

7.2.6 Cacat kesalahan ukuran Cacat kesalahan ukuran terjdi akibat kesalahan dalam

pembuatan pola. Pola yang dbuat untuk memeuat cetaka ukuranyatidak sesuai dengan ukuran coran yang diharapkan. Selain itukesalahan ukuran dapat terjadi akibat cetakan yang mengembangatau penyusutan logam yang tinggi saat pembekuan. Pencegahnkesalah ukuran adalah membuat pola dengan teliti dan cermat.Menjaga cetakan tidak mengembang dan memperhitungkan penyusutanlogam dengan cermat, sehingga penambahan ukuran pola sesuaidengan penyuutan logam yang terjadi saat pembekuan.

7.2.7 Cacat Inklusi dan struktur tak seragam Cacat inklusi terjadi karena masuknya terak atau bahan bukan

logam ke dalam cairan logam akibat reaksi kimia selama peleburan,penuangan atau pembekuan. Cacat struktur tidak seragam akanmembentuk sebagian struktur coran berupa struktur cil. Bentuk,penyebab dan pencegahan cacat inklusi dan struktur tidak seragamdapat dilihat pada table 11.3.

Tabel 7.2.7. Bentuk, penyebab dan pencegahan cacat iklusi danstruktur tidak seragamBentuk cacatpermukaan kasar

Penyebab Pencegahan

a. Inklusi terak Logam cairteroksidasi

Penyingkiranterak belumbersih

Perencanaansaluran turuntidak sempurna

Waktupenuangan yangterlalu lama

Menjaga logamcair tidakteroksidasi

Penyingkiranterak sampai bersih

Perencanaansaluran tuang yangcermat dan teliti

b. Inklusi pasir Tahanan panasyan rendah daribahan pelapisladel

Permukaancetakan yanglemah

Ketahananpanas pasir cetakkurang

Pembersihanyang kurang padarongga cetak

Menggunakanbahan pelapis ladelyang tahan panasnyabaik

Pembersihanbagian dalamcetakan sebelumpenuangan



c. Cil Komposisilogam tidakmemadahi

Pendinginanyang cepat

Kadar karbondan silicon yangrendah

Logam cairmendapat panaslanjut

Menentukankomposisi logamyang tepat

Pendinginanperlahan-lahan

Kadar karbon dansilicon harus cukup

Mencegah panaslanjut

d. Cil terbalik Kelebihankadar belerang

Mengurangi kadarbelerang

Kadar mangankurang

Menambah kadarmangan

7.2.8 Deformasi Cacat Deformasi dikarenakan perubahan bentuk coran selama pembekuanakibat gaya yang timbul selama penuangan dan pembekuan. Bentuk,penyebab dan pencegahan cacat deformasi dapat dilihat pada table11.4

Tabel 7,2.8 Bentuk, penyebab dan pencegahan cacat deformasiBentuk cacatpermukaan kasar

Penyebab Pencegahan

a. Membengkak Kekuatan tekanpasir cetak kurang

Pemadatan pasircetak tidak seragam

Meningkatkankekuatan tekanpasir cetak

Pemadatan pasircetak dibuatseragam

b. Pergeseran Pergeserantitik tengah pola

Pergeseran penadan kotak inti

Pergeserantitik tengahcetakan

Pergeseransetelah pemasangancetakan

Cermat danteliti pada saatpembuatan cetakan

Cermat dan teltipada saatpemasangan inti.

Cermat pada saatpemasangan kup dandrag.

c. Perpindahan inti Inti terapung Penahan intitidak kuat

Telapak intidiperkuat

Menggunakanpenyangga padapemasangan inti

d. Pelenturan Perbedaantegangan selamapendinginan dan

Memperhitungkanbentuk coran dengancermat

penyusutan

7.2.9 Cacat-cacat tak tampak Cacat-cacat tak tampak merupakan cacat coran yang tidak

dapat dilihat oleh mata. Cacat-cacat ini berada dalam coransehingga tidak kelihatan dari permukaan coran. Salah satu bentukcacat tak tampak adalah cacat struktur butir terbuka. Cacat iniakan membentuk seperti pori-pori dan kelihatan setelahdikerjakandengan mesin. Bentuk cacat struktur butir terbuka dapatdilihat pada gambar 7.2.9

Gambar 7.2.9 Cacat struktur butir terbuka

BAB VIIIPELEBURAN DAN PENUANGAN BESI COR

8.1 Peleburan Besi Cor Dalam KupolaKupola adalah dapur yang digunakan untuk melebur besi tuang.

Dapur ini berbentuk silindrik tegak, terbuat dari baja dan bagiandalamnya dilapisi dengan batu tahan api, seperti ditunjukkandalam gambar D. Sebagai bahan bakar digunakan kokas (coke), danbatu kapur digunakan sebagai fluks, sedang bahan bakunya adalahbesi bekas dan seringkali ditambahkan besi kasar.

Kupola dipergunakan secara luas untuk peleburan besi cor sebabmempunyai keuntungan-keuntungan yang unik yaitu sebgai berikut : a. Konstruksinya sederhana dan operasinya rendah b. Memberikan kemungkinan peleburan kontinu c. Memungkinkan utuk mendapat laju peleburan yang besar untuktiap jamnya d. Biaya yang rendah untuk alat-alat dan peleburan e. Memungkinkan pengontrolan komposisi kimia dalam daerah luas.

BAB I Pendahuluan 1.1 Sejarah Pengecoran

Documents

Transcript of BAB I Pendahuluan 1.1 Sejarah Pengecoran