Download - Teknik Pengecoran Logam - Imansyah - jurusan teknik mesin, fakultas teknik, universitas sultan ageng tirtayasa

Teknik Mesin – Fakultas Teknik PROGRAM STUDY

Universitas Sultan Ageng Tirtayasa TEKNIK PENGECORAN LOGAM

TUGAS BESAR PROGRAM STUDY PENGECORAN LOGAM

TUGAS BESAR UTS

TEKNIK PENGECORAN LOGAM

Diajukan untuk memenuhi persyaratan ujian tengah semester matakuliah

di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa

Disusun Oleh :

MUHAMMAD IMANSYAH

(3331100565)

JURUSAN TEKNIK MESIN – FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA

CILEGON – BANTEN

2015




BAB I

PENDAHULUAN

1.1 SEJARAH PENGECORAN

Peleburan tembaga nampaknya telah berkembang secara terpisah dalam beberapa bahagian

dunia. Di samping perkembangan di Anatolia pada 5000 SM, ia dikembangkan di China sebelum 2800

SM, Amerika Tengah sekitar 600 TM, dan Afrika Barat sekitar 900 TM. Terdapat artifak-artifak

tembaga dan gangsa daripada kota-kota Sumeria yang bertarikh 3000 SM, manakala artifak-artifak

Mesir dalam bentuk tembaga dan tembaga yang dialoikan bersama timah juga mempunyai usia yang

sama. Dalam satu piramid, satu sistem pempaipan tembaga ditemui berusia 5000 tahun.

Orang-orang Mesir mendapati bahwa dengan mencampurkan sejumlah kecil timah akan

membuat logam tembaga lebih mudah untuk dituang, oleh karena itu paduan gangsa ditemui di

Mesir bersamaan dengan penemuan tembaga. Penggunaan tembaga dalam zaman China kuno

ditemukan pada tahun 2000 SM. Pada 1200 SM, gangsa-gangsa yang baik mutunya telah dihasilkan di

China. Di Eropah, Oetzi si orang Ais, mayat lelaki yang diawetkan dengan baik pada tahun 3200 SM,

ditemukan dengan kapak berbucu tembaga dengan kemurnian 99.7%. Kandungan tinggi arsenik pada

rambutnya menandakan bahwa dia terlibat dalam peleburan tembaga. Loyang, sejenis paduan seng

dan tembaga, diketahui oleh orang Yunani tetapi penggunaan secara luas oleh orang Rom. Berbagai

proses pengecoran telah dikembangkan dari waktu ke waktu, masing-masing dengan karakteristik

dan aplikasi sendiri untuk memenuhi persyaratan layanan dan tekinik khusus Sebagian besar suku

cadang dan komponen dibuat oleh cetakan, seperti blok mesin, crankshafts, komponen otomotif dan

kereta api listrik, pertanian dan peralatan kereta api, pipa dan perlengkapan pipa, peralatan listrik,

laras senjata, panci penggorengan, peralatan kantor, dan komponen-komponen yang sangat besar

untuk turbin hidrolik

Kecenderungan pada dua hal yang telah membawa dampak besar pada industri pengecoran.

Telah menyebabkan perubahan signifikan dalam penggunaan peralatan dan tenaga kerja. Penemuan

mesin dan proses-kontrol otomatis sistem telah menggantikan metode tradisional cetakan.

Kecenderungan besar kedua telah meningkatnya permintaan untuk cetakan berkualitas tinggi dengan

toleransi dimensi dekat.




1.2 PROSES MANUFACTUR

Manufaktur memiliki arti sebagai aktivitas yang mengubah bahan baku menjadi produk yang

memiliki nilai tambah untuk dijual. Dalam pencapaian tujuan dari manufaktur tersebut, diperlukan

perancangan sebuah sistem manufaktur untuk menampung informasi yang akan digunakan untuk

menentukan aliran input, proses, dan output. Selain itu dalam pruduksi suatu produk diperlukan

proses dalam pengolahan tersebut. Dalam industri maufaktur tersebut diperlukan proses-proses

dalam produksi.

Maka dari itu proses manufaktur berkembang seiring berkembangnya industri maufaktur.

Dalam kehidupan sehari-hari, manusia memerlukan berbagai macam produk manufaktur. Produk tersebut

dihasilkan dari adanya proses manufaktur. Proses manufaktur sendiri merupakan suatu proses

pengolahan bahan mentah menjadi barang yang siap jual dengan mengaplikasikan mesin, peralatan,

dan tenaga kerja atau suatu prosedur/langkah-langkah mengubah material (bahan) menjadi bentuk

lain yang memiliki nilai lebih. Dalam proses manufaktur tersebut diperkenalkan tentang dasar-dasar proses

pengecoran (casting), pembentukan (forming), dan pencetakan (molding).

Proses-proses tersebut memberikan pengetahuan tentang pengolahan pada material, termasuk logam dan

nonlogam. Oleh karena itu, untuk mengetahui pengolahan material tersebut, maka kita perlu

mempelajari bagaimana proses terjadi. Pada tahap awal, yang akan dipelajari adalah proses pengecoran (casting).

1.3 PROSES PENGECORAN

Proses pengecoran adalah salah satu proses manufaktur yang pertama dikenal oleh manusia dan merupakan

basic engineering dalam proses manufaktur. Pada dasarnya, proses pengecoran merupakan proses merubah bentuk

logam dengan cara mencairkannya terlebih dahulu, kemudian setelah berubah menjadi logam cair, logam

tersebut dituangkan dan ditekan ke dalam cetakan yang telah dibuat sebelumnya, lalu dibiarkan

membeku, kemudian dikeluarkan dari cetakan.

Ada 4 faktor yang berpengaruh atau merupakan ciri dari proses pengecoran, yaitu:

1. Adanya aliran logam cair ke dalam rongga cetak.

2. Terjadi perpindahan panas selama pembekuan dan pendinginan dari logam dalam cetakan.

3. Pengaruh material cetakan.

4. Pembekuan logam dari kondisi cair

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

komposisi yang berbeda dan hampir semua logam atau paduan dapat dilebur dan dicor.




Menurut jenis cetakan yang digunakan proses pengecoran dapat diklasifikan menjadi dua

katagori :

1. Pengecoran dengan cetakan sekali pakai.

2. Pengecoran dengan cetakan permanen.

Pada proses pengecoran dengan cetakan sekali pakai, untuk mengeluarkan produk corannya

cetakan harus dihancurkan. Jadi selalu dibutuhkan cetakan yang baru untuk setiap pengecoran baru,

sehingga laju proses pengecoran akan memakan waktu yang relatif lama. Tetapi untuk beberapa

bentuk geometri benda cor tersebut, cetakan pasir dapat menghasilkan coran dengan laju 400 suku

cadang perjam atau lebih.

Pada proses cetakan permanen, cetakan biasanya di buat dari bahan logam, sehingga dapat

digunakan berulang-ulang. Dengan demikian laju proses pengecoran lebih cepat dibanding dengan

menggunakan cetakan sekali pakai, tetapi logam coran yang digunakan harus mempunyai titik lebur

yang lebih rendah dari pada titik lebur logam cetakan.

1.4 PROSES PENUANGAN LOGAM

Proses penuangan juga merupakan seni pengolahan logam menjadi bentuk benda kerja yang

paling tua dan mungkin sebelum pembentukan dengan panyayatan (chipping) dilakukan. Sebagai

mana ditemukan dalam artifacts kuno menunjukkan bukti keterampilan yang luar biasa dalam

pembentukan benda dari bahan logam dengan menuangkan logam yang telah dicairkan (molten

metals) kedalam cetakan pasir khusus menjadi bentuk tertentu. Pengecoran dengan menggunakan

cetakan pasir juga merupakanteknologi yang menuangkan larutan cair dari logam secara hati-hati

kedalam cetakan pasir yang sudah dipersiapkan dengan hasil yang mendekati sempurna. Oleh karena

itulah proses pembentukan melalui teknik penuangan ini juga digunakan pada level kebangsawanan

seperti pembuatan benda-benda seni seperti ornament alam dan alat memasak.

Dalam perkembangannya pembentukan benda kerja melalui penuangan ini tidak hanya pada

lingkup seni dan konsumsi kalangan aristocrat semata, namun juga pada pengembangan teknologi

penuangan itu sendiri termasuk pengembangan peralatandan mesin-mesin perkakas moderen

sebagaimana yang kita gunakan pada saat ini, sehingga metoda penuangan dengan cetakan pasir

(sand casting) menjadi salah satu metoda penuangan

dimana berbagai metoda penuangan tersebut antara lain meliputi :




a. Sand casting (penuangan dengan cetakan pasir)

b. Die casting (penuangan dengan cetakan matres)

c. Centrifugal casting (penuangan dengan cetakan putar)

d. Continuous casting

e. Shell moulding

f. Investment casting

1.5 Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam merencana suatu produk coran

1. Kesederhanaan geometri, untuk mempermudah pross pernetakan;

2. Pojok/sudut, bagian-bagian yang bersudut tajam harus dihindari karena merupakan

pemusatan tegangan yang dapat menimbulkan keretakan benda cor;

3. Ketebalan, setiap bagian sebaiknya memiliki ketebalan yang merata agar terhindar dari

rongga penyusutan; Bagian yang tebal memerlukan waktu yang ebih lama untuk pembekuan

dan pendinginannya, sehingga logam cair yang tersisa akan membentuk rongga (lihat gambar

1.1.a); Hal ini dapat diatasi dengan merubah desain (gambar 1.1.b) atau menggunakan inti

(gambar 1.1.c);

Gambar 1.1 Bagian yang tebal pada interseksi dapat menimbulkan rongga penyusutan

4. Tirus (draft), untuk memudahkan mengeluarkan pola dari dalam cetakan (lihat gambar 1.2);

Gambar 1.2 perubahan desain untuk menghindari pemakaian inti




5. Penggunaan inti, perubahan kecil yang tidak terlalu penting dapat mengurangi penggunaan

inti.

6. Toleransi dimensi dan penyelesaian permukaan, ketelitian dimensi dan penyelesaian

permukaan tergantung pada jenis logam dan proses yang digunakan;

7. Kelonggaran pemesinan, untuk beberapa jenis proses pengecoran, agar diproleh dimensi

yang lebih akurat perlu dilakukan pemesinan, sehingga desain cetakan harus

memperhitungkan kelonggaran untuk proses pemesinan tersebut; Pada umumnya cetakan

pasir memerlukan pemesinan.

1.6 KLASIFIKASI PENGECORAN

Klasifikasi yang berkaitan dengan bahan pembentuk, proses pembentukan, dan metode

pembentukan dengan logam cair, dapat dikategorikan sebagai berikut:

a. Expendable mold, yang mana tipe ini terbuat dari pasir, gips, keramik, dan bahan semacam itu

dan umumnya dicampur dengan berbagai bahan pengikat (bonding agents) untuk

peningkatan peralatan. Sebuah cetakan pasir khas terdiri dari 90% pasir, 7% tanah liat, dan

3% air. Materi-materi ini bersifat patah (bahwa, bahan ini memiliki kemampuan untuk

bertahan pada temperature tinggi logam cair). Setelah cetakan yang telah berbentuk padat,

hasil cetakan dipisahkan dari cetakannya.

b. Permanent molds, yang mana terbuat dari logam yang tahan pada temperature tinggi. Seperti

namanya, cetakan ini digunakan berulang-ulang dan dirancang sedemikian rupa sehingga

hasil cetakan dapat dihilangkan dengan mudah dan cetakan dapat digunakan untuk cetakan

berikutnya. Cetakan logam dapat digunakan kembali karena bersifat konduktor dan lebih baik

daripada cetakan bukan logam yang terbuang setelah digunakan. sehingga, cetakan padat

terkena tingkat yang lebih tinggi dari pendinginan, yang mempengaruhi sturktur mikro dan

ukuran butir dalam pengecoran.

c. Comosite molds, yang mana terbuat dari dua atau lebih material yang berbeda (seperti pasir,

grafit, dan logam) dengan menggabungkan keunggulan masing-masing bahan. Pembentuk ini

memiliki sifat tetap dan sebagian dibuang dan digunakan di berbagai proses cetakan untuk

meningkatkan kekuatan pembentuk, mengendalikan laju pendinginan, dan mengoptimalkan

ekonomi keseluruhan proses pengecoran.




1.7 APLIKASI DALAM PROSES PENGECORAN

Proses pengecoran banyak digunakan karena memiliki keunggulan diantaranya dapat

membuat produk yang kecil hingga yang paling besar. Penggunaan bahan lebih hemat. Produk

hasil coran dapat digunakan tanpa harus dikerjakan lebih lanjut atau dilakukan sedikit proses

pemesinan. Selain itu dengan proses pengecoran dapat membuat produk-produk sederhana

sampai yang paling rumit. Berikut contoh produk-produk yang dibuat melalui proses pengecoran.

Penggunaan coran pada kehidupan sehari-hari sangat luas. Produk-produk yang dibuat melalui

proses pengecoran dapat dijumpai mulai dari peralatan rumah tangga, industri komponen

pemesinan, industri mesin-mesin perkakas, alat-alat berat, industri automotif dan peralatan

tranfortasi. Rangka-rangka mesin banyak digunakan dari coran besi tuang kelabu, karena bahan

ini memiliki sifat endukug yang kuat, mampu menahan getaran dan mampu melumas sendiri.

Pada industri otomotif benda coran banyak digunakan untuk membuat blok-blok mesin, tromol

rem, dan komponen-komponen lainnya. Contoh-contoh penggunaan produk cor dapat dilihat

pada gambar berikut.

Gambar 1.3 aplikasi dalam proses pengecoran




BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. SAND CASTING ( PENUANGAN DENGAN CETAKAN PASIR)

Proses pembentukan benda kerja dengan metoda penuangan logam cair kedalam

cetakan pasir, secara sederhana cetakan pasir ini dapat diartikan sebagai rongga hasil

pembentukan dengan cara mengikis berbagai bentuk benda pada bongkahan dari pasir yang

kemudian rongga tersebut diisi dengan logam yang telah dicairkan melalui pemanasan.

Gambar 2.1 metode sand casting

Ada beberapa macam pasir yang dipakai dalam pengecoran sand casting. Tetapi ada

beberapa syarat yang harus dipenuhi agar hasil cetakan tersebut sempurna. Syarat bagi pasir

cetak antara lain:

1. Mempunyai sifat mampu bentuk sehingga mudah dalam pembuatan cetakan

dengan kekuatan cocok. Cetakan yang dihasilkan harus kuat dan dapat menahan

temperature logam cair yang tinggi sewaktu dituang kedalam cetakan.

2. Permeabilitas yang cocok. Agar udara yang terjebak didalam cetakan dapat keluar

melalui sela-sela butir pasir untuk mencegah terjadinya cacat coran seperti

gelembung gas, rongga penyusutan dan lain-lain.

3. Distribusi besar butir yang cocok.

4. Mampu dipakai lagi supaya ekonomis

5. Tahan panas terhadap temperatur logam pada saat dituang ke cetakan.

Temperatur penuangan logam cair yang biasa digunakan untuk bermacam-

macam coran dinyatakan dalam tabal dibawah ini:




Table 2.1. macam macam temperature penuangan logam cair ke dalam cetakan

Jenis Logam Temperature Penuangan (C )

Brons 1100 – 1250

Kuningan 950 – 1100

Besi Cor 1250 – 1450

Baja Tahan Karat 1700 – 1750

Alumunium 600 – 700

Baja Cor 1500 – 1550

Pasir cetak yang lazim digunakan didalam industri pengecoran adalah sebagai berikut:

1. Pasir Silika

Pasir silika didapat dengan cara menghancurkan batu silika, kemudian disaring untuk

mendapatkan ukuran butiran yang diinginkan.

2. Pasir Zirkon

Pasir Zirkon berasal dari pantai timur australia yang mempunyai daya tahan api yang

efektif untuk mencegah sinter

3. Pasir Olivin

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

2FeO.SiO2. Pasir olivin mempunyai daya hantar panas yang lebih besar dibanding pasir

silika.

Didalam suatu proses pengecoran, proses pembekuan logam cair setelah logam cair dituang

kedalam cetakan akan mengalami penyusutan. Penyusutan pada rongga cetakan akan

mengakibatkan berubahnya dimensi benda coran. Pada tabel dibawah ini diketahui

penyusutan yang terjadi pada suatu logam.

Table 2.2 penyusutan yang terjadi pada suatu material

Material Penyusutan (%)

Baja Karbon 2

Besi tuang kelabu 1

Besi tuang putih 1.5

alumunium 6




Proses pembentukan cetakan pasir ini harus dilakukan secara hati-hati dan

memperlakukannya seperti mendirikan periuk emas murni atau perak atau tembaga. Kendati

sekarang telah benar-benar mampu melakukan loncatan kemampuan dalam pekerjaan

pengecoran (casting).

Cetakan pasir untuk pembentukan benda tuangan melalui pengecoran harus dibuat dan

dikerjakan sedemikian rupa dengan bagianbagian yang lengkap sesuai dengan bentuk benda

kerja sehingga diperoleh bentuk yang sempurna sesuai dengan yang kita kehendaki. Bagian-

bagian dari cetakan pasir ini antara lain meliputi:

a) Pola, mal atau model (pattern), yaitu sebuah bentuk dan ukuranbenda yang sama dengan

bentuk asli benda yang dikehendaki, pola ini dapat dibuat dari kayu atau plastik yang

nantinya akan dibentuk pada cetakan pasir dalam bentuk rongga atau yang disebut mold

jika model ini dikeluarkan yang kedalamnya akan dituangkan logam cair.

b) Inti (core), inti ini merupakan bagian khusus untuk yang berfungsi sebagai bingkai untuk

melindungi struktur model yang akan dibentuk, dengan demikian keadaan ketebalan

dinding, lubang dan bentuk-bentuk khusus dari benda tuangan (casting) tidak akan terjadi

perubahan.

c) Cope, yaitu setangah bagian dari bagian atas dari cetakan pasir.

d) Drag, yakni setengah bagian bawah dari cetakan pasir tersebut.

e) Gate ialah lubang terbuka dimana dituangkannya logam cair kedalam cetakan diatara

core dan drag

f) Riser ialah lubang pengeluaran yang disediakan untuk mengalirnya sisa lelehan logam cair

dari dalam cetakan serta sedikit reserve larutan logam cair.

Komponen-komponen utama untuk pembuatan cetakan tersebut diatas merupakan

komponen utama yang digunakan dalam pembuatan cetakan untuk pengecoran logam.

Kelengkapan lainnya adalah Chaplet, yakni kelengkapan pendukung Cores, walaupun

pemakaian pendukung cores ini dianggap kurang praktis, dan beberapa peralatan yang lain

tidak ada dalam perdagangan.

Pembuatan cetakan dirancang dengan mempertimbangkan besar dan tingkat

kerumitan dari benda-benda tuangan yang direncanakan, cetakan harus dirancang

sesederhana mungkin sehingga tidak menyulitkan dalam proses penuangannya dan bahan

tuangan dapat dengan mudah terdistribusi keseluruh rongga yang merupakan bentuk dari




benda kerja. Demikian pula dengan rancangan saluran-saluran tambahan, seperti saluran

pengisap atau pengeluaran gas yang ditimbulkan oleh pemanasan dari logam cair (Molten

metal) terhadap kelembaban cetakan atau karena terdapat udara yang terjebak didalam

rongga cetakan, hal ini akan mengakibatkan keroposnya (porous) benda kerja hasil

penuangan.

Berdasarkan pertimbangan-pertimbangan tadi maka pembuatan cetakan ditentukan

menurut jenis dan cara pembuatannya, antara lain sebagai berikut.

1. Cetakan pasir dibuat dengan tangan

a. Seluruh bagian benda kerja berada pada satu cetakan (Drag)

Cetakan pasir yang dibuat dengan tangan yaitu cetakan yang dibuat

sebagaimana dicontohkan pada halaman 3 dan 4 dimana bentuk benda kerja dibuat

terlebih dahulu model atau malnya (pattern), cetakan ini dapat dibentuk dengan

hanya terdiri atas satu cetakan atau diperlukan dua bagian cetakan yakni drag dan

cope. (lihat gambar 2.1).

Gambar 2.2 bentuk benda kerja dan bentuk cetakan

Pembuatan model merupakan pekerjaan awal dalam pembuatan cetakan,

dengan berbagai ketentuan, model dibuat sesuai dengan bentuk aslinya. Pada proses

ini dimana semua bagian bentuk benda berada pada salah satu dari bagian cetakan,

maka model merupakan bentuk utuh. Tidak semua model dapat dilakukan seperti ini

tentu saja hal ini bergantung pada bentuk dimensi dari benda kerja yang akan dibuat.

Untuk proses pekerjaan pembuatan cetakan benda yang demikian ini dapat dilakukan

dengan langkah sebagai berikut :




Lihat gambar 2.2 susunan pola (pattern) yang dibuat dari kayu dengan ukuran

ditambah allowance dengan bentuk dimensi sama dengan bentuk yang diinginkan,

demikian pula dengan inti (teras) namun untuk teras ini dibuat dari pasir cetak.

Gambar 2.3 cetakan dengan penguat untuk model seluruhnya

pada drag (cetakan bawah)

b. Seluruh bagian bentuk kerja berada pada kedua bagian cetakan (Drag dan cope).

Dalam pembentukan benda tuangan dimana bentuk model dari benda kerja

berada pada kedua bagian dari cetakan yakni drag dan cope ini sebenarnya tidak

terdapat perbedaan yang prinsip dimana hanya proses pengejaannya yang berbeda,

tentu saja perbedaan ini tergantung pada bentuk benda kerja yang dikehendaki, jika

kita melihat kerumitan pekerjaan tentu saja lebih rumit dibanding dengan contoh a

kendati pada pekerjaan yang rumit kecenderungan akan risiko terjadi kesalahan ini

lebih besar dari pada pekerjaan yang sederhana, namun karena tuntutan pekerjaan

dan cara ini merupakan salah satu yang mungkin dapat dilakukan.

proses pengecoran ini harus diawali dengan analisis terhadap spesifikasi yang

di syaratkan dari benda kerja yang diinginkan dari spesifikasi geometris yang

berhubungan dengan dimensional hingga spesifikasi mekanis yang berhubungan

dengan kekuatan bahan untuk menentukan jenis bahan tuangan yang akan

digunakan serta kesesuainnya dengan bahan cetakan dan metoda pembentukannya.




Gambar 2.4 posisi cetakan dari bentuk cetakan blank roda gigi lurus

Proses pembuatan cetakan dapat dilakukan secara manual dengan melakukan

persiapan-persiapan yang meliputi :

a. Peralatan

b. Bahan cetakan (pasir cetak)

c. Papan landasan

d. Pola atau model (patern) untuk cetakan bawah (dag)

e. Pola atau model (patern) untuk cetakan atas (cope)

f. Pola saluran penuangan (saluran turun) dan saluran gas

g. Pola Inti serta alat-alat bantu lainnya.

Pola merupakan model benda cor dengan ukuran penuh dengan memperhatikan

penyusutan dan kelonggaran untuk pemesinan pada akhir pengecoran. Adapun jenis jenis

pola, yaitu :

a. Pola padat (solid pattern);

Pola padat dibuat sama dengan geometri benda cor dengan mempertimbangkan

penyusutan dan kelonggaran untuk pemesinan. Biasanya digunakan untuk jumlah produksi

yang sangat kecil. Walaupun pembuatan pola ini mudah, tetapi untuk membuat cetakannya

lebih sulit, seperti membuat garis pemisah antara bagian atas cetakan (cope) dengan bagian

bawah cetakan (drug). Demikian pula untuk membuat sistem saluran masuk dan riser

diperlukan tenaga kerja yang terlatih.

Gambar 2.5 pola padat




b. pola belah (split pattern);

Terdiri dari dua bagian yang disesuaikan dengan garis pemisah (belahan) cetakannya.

Biasanya digunakan untuk benda coran yang memiliki geometri yang lebih rumit dengan

jumlah produksi menengah. Proses pembuatan cetakannya lebih mudah dibandingkan

dengan memakai pola padat.

Gambar 2.6 pola belah

c. Pola dengan papan penyambung (match – plate pattern);

Digunakan untuk jumlah produksi yang lebih banyak. Pada pola ini, dua bagian pola

belah masing-masing diletakan pada sisi yang berlawanan dari sebuah papan kayu atau pelat

besi.

Gambar 2.7 Pola dengan papan penyambung

d. Pola cope dan drag (cope and drag pattern).

Pola ini hampir sama dengan pola dengan papan penyambung, tetapi pada pola ini

dua bagian dari pola belah masing-masing ditempelkan pada papan yang terpisah. Pola ini

biasanya juga dilengkapi dengan sistem saluran masuk dan riser.

Gambar 2.8 Pola cope dan drag




2.2. Die casting (penuangan dengan cetakan matres)

Sebagaimana telah bahas pada uraian terdahulu tentang proses pengecoran denga cetakan

Logam, bahwa cetakan logam ini dirancang tidak saja pada bentuk benda kerja yang dikehendaki

akan tetapi karakteristik serta kualitas dari benda tuangan itu sendiri penting menjadi

pertimbangan dimana kualitas dari benda tuangan ini juga dipengaruhi oleh proses penuangan

yang dilakukannya.

Pengecoran cetak tekan termasuk proses pengecoran cetakan permanen dengan cara

menginjeksikan logam cair ke dalam rongga cetakan dengan tekanan tinggi (7 sampai 350MPa).

Tekanan tetap dipertahankan selama proses pembekuan, setelah seluruh bagian coran membeku

cetakan dibuka dan hasil coran dikeluarkan dari dalam cetakan. Konfigurasi secara umum

ditunjukkan dalam gambar 2.9

Gambar 2.9 konfigurasi mesin pengecoran cetak tekan ruang dingin

Proses penuangan sebagaimana dilakukan dengan sentrifugal casting memiliki tujuan tertentu

yang berbeda dengan proses penuangan dengan metoda yang lain, antara lain metoda

penuangan pada dies casting ini dibedakan menjadi dua selain metoda sentrifugal yang telah

diuraikan diatas, antara lain :

a. Pressure die casting

b. Gravity die casting

A. Pressure die casting (injection moulding)

Pressure die casting merupakan salah satu proses pengecoran yang cepat, dimana

proses pengecoran dilakukan pada mesin penekan yang akan menekan logam cair kedalam

cetakan, mesin ini juga dilengkapi dengan bagian yang dapat membuka dan menutup cetakan

untuk memudahkan dalam melepaskan hasil cetakan dari benda tuangan. Tentu saja dengan

mesin yang otomatis ini akan menghasilkan benda tuangan yang memiliki tingkat akurasi




tinggi, namun demikian proses ini hanya cocok digunakan pada proses pengecoran benda-

benda yang berukuran kecil dimana ukuran kapasitas mesin yang biasanya terbatas serta

tidak dapat dilakukan pada semua jenis bahan logam tuangan dan sangat baik digunakan

dalam pengecoran bahan paduan seng (zinc base alloy).

Gambar berikut illustrasi yang memperlihatkan prinsip kerja pengecoran dengan

metoda pressure die casting. Proses pengecoran dengan pressure die casting (injection

moulding) dilakukan dengan langkah-langkah sebagaimana diperlihatkan

pada gambar illustrasi berikut, antara lain : ( sesuai gambar 2.9)

a. Pemasangan dan penyesuaian kedudukan die pada mesin injeksi (injection moulding

machine.

b. Penyetelan posisi dari kedua bagian dies yang biasanya dalam pembentukan bagian luar

dari dies diberi tanda penyesuai antara keduanya.

c. Proses Injeksi yakni memasukan bahan tuangan (logam cair) ke dalam rongga cetakan.

d. Tekanan dihentikan jika lubang-lubang saluran dibelakang telah terisi melepaskan

tekanan dengan menggeser bagian cetakan (moving platen)

e. Benda tuangan dapat dikeluarkan.

Gambar 2.10 pressure die casting

Dies dibuat melalui proses pembentukan dipemesinan sesuai dengan bentuk yang

dikehendaki, bagian dari badan dies disesuaikan dengan bentuk kedudukan pada Mesin

injeksi yang digunakan atau dapat disesuaikan dengan pamakaian Jig.




Gambar 2.11 skematik diagram dari proses injection molding dalam operasi kerja yang

ditunjukan gambar (a) dimana mould dalam keadaan tertutup, dan pada gambar (b) keadaan

mould terbuka

B. Gravity die Casting (Penuangan Curah)

Gravity die Casting (penuangan curah) ialah proses penuangan logam cair kedalam

cetakan dengan cara dicurahkan melalui saluran-saluran cetakan yang telah disediakan pada

cetakan dengan menggunakan panci tuang (ladle). Proses penuangan ini dilakukan

sebagaimana dijelaskan pada contoh dalam pengecoran bahan roda gigi.

Gambar 2.12 electrick witch component




Gambar 2.13 tuner housing untuk suku cadang televise dibuat dengan die – casting dengan

injection molding

Terdapat dua jenis mesin cetak tekan :

1. Mesin cetak tekan ruang panas (hot chamber),

2. Mesin cetak tekan ruang dingin (cold chamber)

Perbedaan antara mesin cetak tekan ruang panas dan mesin cetak tekan ruang dingin dapat

dilihat dalam table 2.3

Tabel 2.3 perbedaan antara mesin die casting ruang panas dan dingin

No Mesin die casting

Ruang panas Ruang dingin

1 Tungku peleburan terdapat pada mesin

dan silinder injeksi terendam dalam

logam cair

Tungku pelebur terpisah, silinder injeksi

diisi logam cair secara manual atau

mekanis

2 Tekanan injeksi berkisaran antara 7

sampai 35 Mpa

Tekanan injeksi berkisaran antara 14

sampai 140 MPa

3 Digunakan untuk logam cor dengan titik

leburrendah seperti : Sn, Pb atau Zn

Digunakan untuk logam cor dengan

4 Laju produksi cepat bisa mencapai 500

produksi per jam

Laju produksi lebih lambat dibandingkan

die casting ruang panas




Keuntungan pengecoran cetak tekan :

1. Laju produksi tinggi;

2. Sangat ekonomis untuk produksi massal;

3. Dimensi benda cor akurat (toleransi ± 0,076 mm untuk benda cor yang kecil);

4. Permukaan benda cor halus;

5. Dapat mencetak bagian benda cor yang sangat tipis hingga 0,5 mm;

6. Pendinginan cepat dengan ukuran butir kristal yang sangat halus sehingga hasil

pengecoran memiliki kekuatan yang baik.

Kelemahan :

1. Geometri benda cor harus dibuat sedemikian rupa sehingga dapat dikeluarkan dari dalam

cetakan;

2. Sering terjadi efek cil, terutama bila temperatur tuang logam cair terlalu rendah.

2.3. Centrifugal casting (penuangan dengan cetakan putar)

Proses penuangan (pengecoran) dengan metoda sentrifugal dilakukan pada pengecoran

dengan menggunakan cetakan logam (die casting), tidak semua bentuk benda tuangan dapat

dilakukan dengan metoda ini, benda-benda bulat silinder dan simetris sesuai dengan

konstruksinya dapat di cor dengan metoda sentrifugal ini. Secara prinsip proses pengecoran

dengan sentrifugal ini dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 2.14 proses penuangan (pengecoran)

Penuangan (pengecoran) dengan cara centrifugal ini ialah menggunakan putaran yang tinggi

dari dies dengan demikian logam cair yang cukup berat akan terlempar keluar dari posisi

penuangan yakni ke posisi bentuk dies sebagai bentuk benda kerja yang kita kehendaki.

Pada Gambar diatas diperlihatkan proses penuangan dengan system centrifugal pada posisi

Horizontal, sebenarnya proses penuangan sentrifugal ini dapat dilakukan pula secara Vertical atau




semi centrifugal, hal ini tergantung bentuk benda kerja yang akan dicor tersebut. Jadi walaupun

sebenarnya centrifugal casting memiliki keunggulan seperti hasil penuangan yang padat,

permukaan tuangan yang halus serta dapat membentuk dinding tuangan pada ukuran yang tipis

dan lainlain, namun hal ini akan bergantung pula pada kemungkinan pengecoran yang paling baik

yang dapat dilakukan untuk menghasilkan benda cor yang memuaskan menurut bentuk yang

dikehendaki. Pada gambar berikut diperlihatkan prinsip pengecoran dengan centrifugal secara

Vertical dan semi centrifugal.

A B

C

Gambar 2.15 metode pengecoran sentrifugal

a. Pada bentuk silinder tanpa menggunakan core(inti)

b. Penuh posisi vertical

c. Semi – sentrifugal

Jenis–jenis pengecoran sentritugal :

a. Pengecoran sentritugal sejati;

b. Pengecoran semi sentritugal;

c. Pengecoran sentrifuge.

1. Pengecoran sentritugal sejati

Dalam pengecoran sentrifugal sejati, logam cair dituangkan ke dalam cetakan yang

berputar untuk menghasilkan benda cor bentuk tabular, seperti pipa, tabung, bushing, cincin,

dan lain-lainnya.




Gambar 2.16 proses pengecoran sentrifugal sejati

Dalam gambar 2.16 ditunjukkan logam cair dituangkan ke dalam cetakan horisontal

yang sedang berputar melalui cawan tuang (pouring basin) yang terletak pada salah satu

ujung cetakan. Pada beberapa mesin, cetakan baru diputar setelah logam cair dituangkan.

Kecepatan putar yang sangat tinggi menghasilkan gaya sentrifugal sehingga logam akan

terbentuk sesuai dengan bentuk dinding cetakan. Jadi, bentuk luar dari benda cor bisa bulat,

oktagonal, heksagonal, atau bentuk-bentuk yang lain, tetapi sebelah dalamnya akan

berbentuk bulatan, karena adanya gaya radial yang simetri.

Karakteristik benda cor hasil pengecoran sentrifugal sejati:

a. memiliki densitas (kepadatan) yang tinggi terutama pada bagian luar coran,

b. tidak terjadi penyusutan pembekuan pada bagian luar benda cork karena adanya gaya

sentrifugal yang bekerja secara kontinu selama pembekuan,

c. cenderung ada impuritas pada dinding sebelah dalam coran dan hal ini dapat dihilangkan

dengan permesinan.

2. Pengecoran semi sentritugal

Pada metode ini, gaya sentrifugal digunakan untuk menghasilkan coran yang pejal

(bukan bentuk tabular). Cetakan dirancang dengan riser pada pusat untuk pengisian logam

cair, seperti ditunjukkan dalam gambar 2.17

Gambar 2.17 proses pengecoran semi sentrifugal




Densitas logam dalam akhir pengecoran lebih besar pada bagian luar dibandingkan

dengan bagian dalam coran yaitu bagian yang dekat dengan pusat rotasi. Kondisi ini

dimanfaatkan untuk membuat benda dengan lubang ditengah, seperti roda, puli. Bagian

tengah yang memiliki densitas rendah mudah dikerjakan dengan pemesinan.

3. Pengecoran sentrifuge :

Dalam pengecoran sentrifuge cetakan dirancang dengan beberapa rongga cetak yang

diletakkan disebelah luar dari pusat rotasi sedemikian rupa sehingga logam cair yang

dituangkan ke dalam cetakan akan didistribusikan kesetiap rongga cetak dengan gaya

sentrifugal, seperti yang ditunjukkan dalam gambar 2.18.

Gambar 2.18 proses pengecoran sentrifugue

Proses ini digunakan untuk benda cor yang kecil, dan tidak diperlukan persyaratan

semetri radial seperti dua jenis pengecoran sentrifugal yang lain Perbedaan antara sentrifugal

sejati, semi sentrifugal, dan sentrifuge ditunjukkan dalam tabel 2.4

Table 2.4 perbedaan antara sentrifugal sejati, semi sentrifugal dan sentrifuge

No. Sentrifugal sejati Semi sentrifugal sentrifuge

1 Benda cor memiliki

simetri radial

Benda cor memiliki simetri

radial

Tidak dipersyaratkan

2 Pusat simetri rongga

cetak berada pada pusat

rotasi

Pusat simetri rongga cetak

berada pada pusat rotasi

Rongga cetak berada diluar

pusat rotasi

3 Digunakan untuk benda

cor bentuk tabular

Digunakan untuk benda cor

yang pejal (lubang dibuat

dibelakang)

Digunakan untuk benda cor

berlubang / tidak berlubang




2.4. Continuous casting

Teknik convesional yang lain penerapan proses pembentukan melalui penuangan

(pengecoran) dengan cetakan ini ialah pembuatan baja batangan (Ingot), dimana pemanasan

ulang pada ingot untuk menghasilkan bentuk serta ukuran yang sesuai dan dikehendaki.

Bongkahan-bongkahan (billets), dan lembaran-lembaran (slabs) dibentuk dalam keadaan panas

merupakan dasar metoda pembentukan ulang pada hot working processes yang akan kita bahas

lebih lanjut. Pada gambar berikut diperlihatkan prinsip-prinsip tersebut dalam penerapannya

pada penuangan (pengecoran ).

Gambar 2.19 perinsip dasar penuangan berlanjut (countinouos casting)

Proses penuangan berlanjut (Continouos Casting) bertujuan untuk menghasilkan benda

tuangan yang panjang yang dapat dipotong ssuai dengan kebutuhan benda kerja. Mesin

penuangan (Continouos Casting machine) terdiri atas bagian yang sejajar dengan saluran pada

bejana dimana logam cair dituangkan dan mengalir ke dalam cetakan (Mould) dari bahan

tembaga yang berbentuk pipa sepanjang ± 1m dengan dinding yang dilapisi dengan chromium

bagian ini dilengkapi juga dengan air pendingin.

Setelah casting melewati cetakan juga didinginkan yang selanjutnya ditarik dan diarahkan

oleh roller khusus (straightening roller). Mesin ini juga memeiliki sisitem pengendalian gerakkan

casting hingga masuk pebagian pemotongan (flying shears) yang akan memotong casting ini

sepanjang yang diinginkan.

Continouos casting ini dapat diterapkan dalam pembentukan bagian yang berukuran kecil

serta menghasilkan produk dengan kualitas baik dan mendekati kualitas yang dihasilkan oleh hot

working processes serta dengan gerakan kerja secara automatic.




2.5. Shell moulding

Shell Moulding merupakan salah satu bentuk cetakan pasir dimana cetakan tipis bentuk

benda yang terbagi atas dua bagian dan dibuat dari pasir dengan perekat resin-bond, cetakan

dihasilkan melalui pemanasan model yang diperoleh dari proses pengerasan kimiawi bahan

resinoid, dengan demikian maka akan diperoleh bentuk dan ukuran yang akurat dari cetakan yang

diinginkan, namun dalam pembuatannya memerlukan teknik serta biaya yang relative mahal.

Sebagai ilustrasi dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 2.20 prinsip dasar penuangan berlanjut (continouos casting) langkah pembuatan

cetakkan (mould) pada system shell moulding

Gambar 2.21 langkah pembuatan cetakan (mould) pada system shell moulding

Keuntungan dari cetakan kulit :

a. Permukaan rongga cetak lebih halus dibandingkan dengan cetakan pasir basah;

b. Permukaan yang halus tersebut memudahkan logam cair selama penuangan dan dihasilkan

permukaan akhir yang lebih baik;

c. Dimensi lebih akurat;

d. Memilki kolapsibilitas yang sangat baik, sehingga dapat dihindarkan terjadinya keretakan

pada hasil coran.

Kelemahan :

a. Pola logam lebih mahal dibandingkan dengan pola yang digunakan pada cetakan pasir basah;

b. Kurang cocok bila digunakan untuk jumlah produksi yang rendah (hanya cocok untuk produksi

massal).




2.6. Investment casting

Investment casting merupakan salah satu cara/metoda pembentukan produk melalui proses

pengecoran dimana berbeda dengan metoda yang telah dibahas seperti sand casting, Dies casting

dan lain-lain terutama dalam proses pembentukan cetakannya. Proses pembentukan cetakan

dimana cetakan dibuat dari pasir cetak (sand casting) diawali dengan pembuatan model (pattern)

dan untuk model yang dipakai dalam proses ini ialah dipilih dari bahan-bahan yang memiliki titik

cair sangat rendah misalnya lilin (wax), ini digunakan dalam berbagai pembuatan model dengan

bentuk yang sangat rumit, dalam proses ini model dibentuk dengan bahan lilin, selanjutnya

dilapisi dengan bahan pelapis seperti ethil atau sodium silikat untuk menghaluskan permukaan

model. Kemudian model ini ditempatkan (invested) didalam bahan cetakan seperti “resin” yang,

selanjutnya investment dikeringkan melalui pemanasan, proses pengeringan dengan pemanasan

dari 100 C sampai 110 C ini akan mengakibatkan lilin sebagai model (pattern) ini menjadi lumer

dan mengalir melalui pori-pori bahan cetakan sehingga membentuk rongga sesuai dengan bentuk

produk yang diinginkan, kemudian pemanasan dilanjutkan sampai 1000 C untuk mengeraskan

cetakan tersebut.

Proses pengecoran dengan Investment casting ini menghasilkan produk yang akurat karena

cetakan nya sangat kaku (rigid) serta digunakan hanya untuk satu buah produk dan untuk produk

berikutnya harus membentuk mould baru, namun dalam satu rangka cetak dapat terdiri dari

beberapa buah pola untuk beberapa buah produk yang tersusun dengan perencanaan saluran

tunggal untuk proses penuangan (mono-shelles Mold).

Gambar 2.22 valve assy salah satu bentuk hasil pengecoran dengan investment casting.

Proses pengecoran dengan metode Investment Casting ini dilakukan pada dapur Vacum

untuk mengindari terbentuknya rongga yang diakibatkan oleh gelembung uap atau udara.

Investment Casting memungkinkan untuk membentuk benda tuangan yang tidak mungkin untuk

dibentuk dengan metode-metode yang lain seperti san Casting dan lain-lain yang menuntut

kemudahan dalam melepas model (Pattern) sebagaimana terjadi dalam metoda Sand Castng atau




mungkin kemudahan dalam mengeluarkan benda hasil penuangan dari dalam cetakan

sebagaimana yang tejadi dalam Dies Casting.

2.23 vacum – furnice

Investment casting relatif mahal tetapi sering dilakukan hanya untuk produk-produk tertentu

yang tidak mungkin dibentuk dengan berbagai metode pembentukan seperti pemesinan, dan

lain-lain, hal ini karena investment casting menghasilkan produk dengan permukaan yang sangat

halus yakni hingga 5 sampai 10 μ dengan penyimpangan sebesar 0,05 sampai 0,1.

Gambar 2.24 land – base turbine airfoil salah satu produk pengecoran dengan metoda investment

casting.

Gambar 2.25 struktural hardware air – cast alloy salah satu produk pengecoran precision casting

dengan metoda investment casting

Gambar 2.26 turbine – nozzle salah satu produk pengecoran air or vacuum alloys




Gambar 2.27 turbine – wheel salah satu produk pengecoran precision dengan ukuran yang lebih

besar dibentuk dengan metoda investment casting.

Keuntungan dari pengecoran presisi :

a. Dapat membuat coran dalam bentuk yang rumit;

b. Ketelitian dimensi sangat baik (toleransi 0.076mm);

c. Permukaan hasil coran sangat baik;

d. Lilin dapat didaur ulang;

e. Tidak diperlukan pemesinan lanjut;

Kelemahan :

a. Tahapan proses banyak sehingga biayanya mahal;

b. Terbatas untuk benda cor yang kecil;

c. Sulit bila diperlukan inti.

2.7. Proses V casting ( cetakan vacum)

Cetakan vakum disebut juga proses-V, menggunakan cetakan pasir yang disatukan dengan

tekanan vakum. Jadi istilah vakum pada proses ini adalah metode pembuatan cetakan, bukan

metode pengecoran.

Keuntungan dari proses vakum :

1. Tidak menggunakan bahan pengikat;

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

Karena tidak ada air yang dicampurkan kedalam pasir, maka kerusakan coran akibat uap

lembab dapat dihindarkan.

Kelemahan :

Proses pembuatannya relatif lambat, dan tidak segera dapat digunakan.




2.8. Proses pengecoran polisteren

Nama 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 (bila diperlukan) dibuat dari bahan

busa polisteren. Dalam hal ini cetakan tidak harus dapat dibuka dalam kup dan drug, karena pola

busa tersebut tidak perlu dikeluarkan dari rongga cetak (lihat gambar 2.28).

Gambar 2.28 pola cetakan polisteren

Keuntungan proses ini :

1. Pola tidak perlu dilepaskan dari rongga cetak.

2. Tidak perlu dibuat kup dan drug, dan sistem saluran masuk serta riser dapat dibuat menjadi

satu bdengan pola polisteren tersebut.

Kelemahannya :

1. Pola polisteren merupakan pola sekali pakai, sehingga dibutuhkan pola baru setiap kali

pengecoran.

2. Biaya pembuatan pola mahal.

Penggunaan :

Produksi massal untuk pembuatan mesin automobil (dalam proses ini pembuatan dan

pemasangan pola dilakukan dengan sistem produksi automatis).

2.9. Pengecoran dengan cetakan plaster dan kramik

Pengecoran dengan cetakan plaster mirip dengan cetakan pasir, hanya cetakannya dibuat

dengan plaster (2CaSO4-H2O) sebagai pengganti pasir. Bahan tambahan, seperti bubuk dan silica

dicampur dengan plaster untuk :




1. mengatur kepadatan,

2. mengatur waktu pengeringan cetakan,

3. mengurangi terjadinya keretakan,

4. meningkatkan kekuatan.

Untuk membuat cetakan, plaster dicampur dengan air dan dituangkan ke dalam pola plastik

atau logam dalam rangka cetak (flask) dan dibiarkan mengering (catatan: pola kayu kurang sesuai

untuk cetakan plaster).

Kelemahan :

1. Perawatan cetakan plaster sulit sehingga jarang digunakan untuk 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 :

Keluarkan udara sebelum diisi cairan;

Anginkan plaster agar dihasilkan plaster yang keras dan padat;

Gunakan cetakan dengan komposisi dan perawatan khususyang dikenal dengan proses

Antioch. Proses Antioch adalah proses yang menggunakan campuran 50% pasir dengan plaster,

memanaskan cetakan dalam autoclave (oven yang menggunakan uap air superpanas dan

bertekanan tinggi), dan kemudian dikeringkan. Dengan cara ini akan dihasilkan permeabilitas

yang lebih tinggi dibandingkan dengan cetakan plaster konvensional.

Keuntungan :

1. Permukaan akhir baik;

2. Dimensi akurat;

3. Mampu membuat bagian coran yang tipis.

4. Pengecoran dengan cetakan plaster digunakan untuk logam dengan titik lebur rendah seperti

: aluminium, magnesium, dan paduan tembaga.

Contoh Penggunaan :

cetakan logam untuk mencetak plastik, karet, sudu-sudu pompa dan turbin, dan produk coran

lainnya yang memiliki geometri yang rumit.




Cetakan keramik mirip dengan cetakan plaster, bedanya cetakan keramik menggunakan

bahan keramik tahan api yang lebih tahan temperatur tinggi dibandingkan dengan plaster. Jadi

cetakan keramik dapat digunakan untuk mencetak baja, besi tuang, dan paduan lainnya yang

mempunyai titik lebur tinggi. Penggunaan sama dengan cetakan plaster hanya titik lebur logam

coran lebih tinggi. Kelebihan lainnya = cetakan plaster.

2.10. Proses Pengecoran dengan Cetakan Permanen

Pengecoran cetakan permanen menggunakan cetakan logam yang terdiri dari dua bagian

untuk memudahkan pembukaan dan penutupannya. Pada umumnya cetakan ini dibuat dari

bahan baja atau besi tuang. Logam yang biasa dicor dengan cetakan ini antara lain aluminium,

magnesium, paduan tembaga, dan besi tuang. Pengecoran dilakukan melalui beberapa tahapan

seperti ditunjukkan dalam gambar 2.29 berikut ini.

Gambar 2.29 tahapan dalam pengecoran dengan cetakan permanen

Tahapan proses pengecoran :

1. cetakan diberi pemanasan awal dan dilapisi (coated),

2. inti (bila digunakan) dipasang dan cetakan ditutup,

3. logam cair dituangkan ke dalam cetakan,

4. cetakan dibuka,

5. hasil produk coran.




Berbagai pengecoran yang menggunakan cetakan permanen :

A. Pengecoran tuang (slush casting)

Digunakan untuk benda cor yang berlubang dengan cetakan logam tanpa inti.

Tahapan pengecoran:

1. Logam cair dituangkan ke dalam cetakan dan dibiarkan sejenak sampai terjadi

pembekuan pada bagian yang bersentuhan dengan dinding cetakan;

2. Cetakan kemudian dibalik, sehingga bagian logam yang masih cair akan tertuang keluar

dari rongga cetakan;

3. Diperoleh benda cor yang berlubang, ketebalannya ditentukan oleh lamanya waktu

penahan sebelum cetakan dibalik.

Contoh penggunaan: patung, alas lampu, boneka, dan lain-lainnya.

Logam cor yang biasa dipakai : timah hitam, seng, dan timah putih.

B. Pengecoran bertekanan rendah (low pressure casting)

Pada pengecoran jenis ini cetakan diletakkan diatas ruang kedap udara (airtight

chamber), kemudian gas bertekanan rendah dialirkan ke dalam ruang tersebut sehingga

logam cair yang berada di dalam ladel tertekan ke atas melalui saluran batu tahan api masuk

ke dalam cetakan, seperti ditunjukkan dalam gambar 2.30

Gambar 2.30 pengecoran dengan cetekan bertekanan rendah

Keuntungan :

1. Hasil cetakan bersih bebas dari inklusi,

2. Kerusakan akibat porositas gas dan oksidasi dapat diperkecil,

3. Sifat mekaniknya meningkat.




C. Pengecoran cetakan permanen vakum (vacuum permanent mold casting)

Merupakan bagian dari pengecoran bertekanan rendah, bedanya disini cetakannya

divakum, sehingga cairan logam akan ditarik ke dalam rongga cetak karena adanya perbedaan

tekanan.

Kelebihan proses ini dibandingkan pengecoran bertekanan rendah adalah :

1. Kerusakan karena porositas udara dapat dikurangi;

2. Kekuatan benda cor lebih baik.




BAB III

ALAT DAN BAHAN PENGECORAN

3.1. Bahan cetakan dan bahan teras

Cetakan dan teras merupakan bagian yang akan bekerja menerima panas dan tekanan

dari logam cair yang dituang sebagai bahan produk, oleh karena itu pasir sebagai bahan

cetakan harus dipilih sesuai dengan kualifikasi kebutuhan bahan yang akan dicetak baik sifat

penuangannya maupun ukuran benda yang akan dibentuk dalam penuangan ini dimana

semakin besar benda tuangan maka tekanan yang disebut tekanan metallostatic akan

semakin besar dimana cetakan maupun teras harus memiliki kestabilan mekanis yang

terandalkan. Beberapa jenis bahan cetakan dan teras yang sering digunakan antara lain :

1. Pasir tanah liat Pasir tanah liat ialah pasir yang komposisinya terdiri atas campuran pasir-

kwarsa dengan tanah liat yang berfungsi sebagai pengikat. Pasir tanah liat ini dapat

dibedakan menjadi dua macam menurut cara pemakaiannya yaitu :

a. Pasir kering

yaitu jenis pasir tanah liat dimana setelah dibentuk menjadi cetakan harus

dikeringkan terlebih dahulu.Pasir ini sangat cocok digunakan untuk pengecoran

bendabenda yang kecil maupun yang besar.

Kelebihan :

-) 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.




b. Pasir basah

ialah jenis pasir tanah liat yang telah dibentuk menjadi cetakan tidak perlu

dilakukan pengeringan atau. Pasir ini hanya digunakan untuk pengecoran benda-

benda yang kecil. Dalam proses

Kelebihan :

1. Murah

2. Memiliki kolapsibilitas yang baik.

3. Permeabilitas baik.

4. Reusabilitas yang baik

Kelemahan:

-) Uap lembab dalam pasir dapat menyebabkan kerusakan pada berberapa coran,

tergantung pada logam dan geometri coran.

c. Cetakan kulit kering

Diperoleh dengan mengeringkan permukaan pasir basah dengan kedalaman 1,2 cm

sampai dengan 2,5 cm pada permukaan rongga cetakan. Bahan perekat khusus harus

ditambahkan pada campuran pasir untuk memperkuat permukaan rongga cetak.

Klasifikasi cetakan yang telah dibahas merupakan klasifikasi konvensional. Saat ini

telah dikembangkan cetakan yang menggunakan pengikat bahan kimia. Beberapa

bahan pengikat yang tidak menggunakan proses pembakaran, seperti antara lain resin

turan, penolik, minyak alkyd. Cetakan tanpa pembakaran ini memiliki kendali dimensi

yang baik dalam aplikasi produksi yang tinggi.

pembentukan bahan cetakan Pasir cetakan dicampur dengan bubuk batu bara untuk

menhindari terbakarnya butiran pasir ini terutama bagian yang berhubungan langsung

dengan sumber panas dan pengerjaan lanjutan atau penyelesaian setelah cetakan ini

terbentuk, permukaan bentuk benda kerja diperhalus dengan cara memolesnya dengan

larutan graphite atau yang disebut penghitaman dan digunakan pada cetakan yang

menggunakan pasir kering. Tetapi untuk cetakan yang pasir basah biasanya penghitaman

diberikan dengan menyemprotkan tepung batu bara tersebut, melalui proses ini juga

akan diperoleh benda tuangan yang memilki permukaan yang halus. Dalam keadaan

padat cetakan ini juga harus porous sehinga dapat membuang gas yang terbentuk akibat

pemanasan, untuk tujuan ini biasanya dimasukan jerami.




2. Pasir minyak Pasir minyak ialah pasir kwarsa yang dalam pemakaiannya dicampur dengan

minyak sebagai bahan pengikatnya, sifatnya yang sangat baik dan cocok digunakan dalam

pembuatan teras baik ukuran kecil maupun besar, setelah pembentukan, teras

dikeringkan dan dipoles dengan cairan serbuk batu bara. Teras dengan bahan pasir

minyak ini dimana pengikatnya adalah minyak setelah penuangan minyak akan terbakar

sehingga teras mudah untuk dikeluarkan.

3. Pasir dammar buatan (Resinoid) ialah pasir cetak dengan komposisi yang terdiri dari pasir

kwarsa dengan 2% dammar buatan. Pasir jenis ini hampir tidak perlu ditumbuk dalam

pemadatannya. Pasir ini juga memiliki sifat yang baik setelah mengeras dan

pengerasannya dapat diatur dengan sempurna serta cocok digunakan untuk membentuk

benda-benda dengan ukuran yang cukup besar. Proses penghitaman masih harus

dilakukan seperti penggunaan pasir-pasir yang lainnya.

4. Pasir kaca air merupkan komposisi dari pasir kwarsa dengan kurang lebih 4% kaca air

Pemadatannya hampir tidak perlu ditumbuk dan sifatnya sangat baik setelah dikeraskan

melalui pemasukan gas CO dan dihitamkan Pasir kaca ini digunakan sebagai bahan

cetakan atau teras dengan ukuran sedang.

5. Pasir semen merupakan campuran pasir kwarsa dengan kurang lebih 9% semen serta air

kurang lebih 6 %. Pemadatannya tidak perlu ditumbuk dan sifatnya sangat baik setellah

mengeras walupun proses pengerasannya lambat. Setelah kering juga dihitamkan. Pasir

ini digunakan sebagai bahan teras dan cetakan yang berat.

Gambar 3.1 cetakan penuangan




3.2. Penguatan cetakan

Pada pekerjaan penuangan (pengecoran) benda-benda yang besar diperlukan

cetakan yang besar pula serta dengan ukuran dinding cetakan yang tebal dimana cetakan

harus mampu menahan tekanan metallostatic yang besar, untuk itu kita tidak mungkin

mengandalkan kekuatan perekat-perekat sebagaimana disebutkan pada unsur perekat pada

pasir tuang, dengan demikian penulangan ini sangat penting sebagai unsur penguatan. Bahan

penulangan ini biasanya dibuat dari baja dengan bentuk seperti terlihat pada gambar 3.2

Gambar 3.2 penguat pasir cetakan

3.3. Pendukung teras

Pendukung teras ini digunakan pada pekerjaan pengecoran benda-benda berlubang

dimana menggunakan teras sebagai inti pola cetakan juga paku sebagai alat – alat bantu

lainnya (Gambar 3.3).

Gambar 3.3 pendukung teras

3.4. Rangka cetakan (frame).

Rangka cetakan berfungsi sebagai bingkai yang dibuat dari baja atau besi tuang,

dimana rangka cetakan (frame) ini harus dapat mempertahankan bentuk cetakan apabila

cetakan menerima pembebanan yang diberikan oleh bahan tuangan tersebut, akan tetapi

terdapat pula rangka cetakan yang dibuat dari kayu yang dibuat sedemikian rupa sehingga

mudah untuk memegang atau mengangkat cetakan tersebut.




Gambar 3.4 rangka cetakan kayu

Gambar 3.5 rangka cetakan baja

(a) Rangka cetak bentuk segi empat

(b) Rangka cetak bentuk silinder

3.5. Perkakas cetak

Perkakas cetak terdiri atas penumbuk, sendok spatula, siku-siku poles, kuas, pena

model dan penusuk lubang angin (lihat gambar 3.6).

Gambar 3.6 panci tuang : (a) panci tangan (b) dan (c) panci pikul




Panci tuangan (ladle) digunakan untuk mengangkut logam cair dari dapur peleburan

dan menuangkannya kedalam cetakan, panci ini dibuat dari baja dengan lapisan tahan panas

pada bagian dalamnya.Panci tuangan yang berukuran besar pengangkatannya menggunakan

keran. (lihat gambar 3.6.c)




BAB IV

TAHAPAN PROSES PENGECORAN

4.1 SAND CASTING ( PENUANGAN DENGAN CETAKAN PASIR)

Diagram 4.1 tahapan pengecoran logam sand casting

Tahapan pengecoran logam dengan cetakan pasir :

Dalam diagram 4.1 ditunjukkan tahapan pengecoran logam dengan menggunakan cetakan

pasir sebagai berikut :

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

b. Persiapan pasir cetak;

c. Pembuatan cetakan;

d. Pembuatan inti (bila diperlukan);

e. Peleburan logam;

f. Penuangan logam cair kedalam cetakan;

g. Pendinginan dan pembekuan;

h. Pembongkaran cetakan pasir;

i. Pembersihan dan pemeriksaan hasil coran;

j. Produk cor selesai.




Tahapan pembuatan cetakan pasir :

a. Pemadatan pasir cetak di atas pola;

b. Pelepasan pola dari pasir cetak _ rongga cetak;

c. Pembuatan saluran masuk dan riser;

d. Pelapisan rongga cetak;

e. Bila coran memiliki permukaan dalam (mis : lubang), maka dipasang inti;

f. Penyatuan cetakan;

g. Siap untuk digunakan.

4.2 Die casting (penuangan dengan cetakan matres)

A. Proses die casting ruang panas

Dalam mesin pengecoran cetak tekan ruang panas, logam dilebur di dalam kontainer

yang menjadi satu dengan mesin cetaknya, seperti ditunjukkan dalam

gambar 4.1.

Gambar 4.1 proses pengecoran cetak tekan ruang panas

Tahapan pengecoran:

1. Cetakan ditutup dan pluger ditarik ke atas, logam cair masuk ke dalam ruang (chamber);

2. Plunger menekan logam cair dalam ruang sehingga mengalir masuk ke dalam rongga

cetak; tekanan dipertahankan selama proses pendinginan dan pembekuan;




3. Plunger ditarik, cetakan dibuka, dan benda coran yang telah membeku ditekan keluar

dengan pin ejektor;

4. Proses pengecoran selesai.

B. Proses die casting ruang dingin

Dalam mesin pengecoran cetak tekan ruang dingin, logam dilebur didalam kontainer yang

terpisah dengan mesin cetaknya, seperti ditunjukkan dalam gambar 4.2.

Gambar 4.2. proses pengecoran cetak tekan ruang dingin

Tahapan pengecoran :

1. Cetakan ditutup dan ram ditarik, logam cair dituangkan ke dalam ruang (chamber);

2. Ram ditekan sehingga mendorong logam cair masuk ke dalam rongga cetak, tekanan

dipertahankan selama proses pendinginan dan pembekuan;

3. Ram ditarik, cetakan dibuka, dan benda coran yang telah membeku ditekan keluar dengan pin

ejektor.

4.3 Shell moulding

Gambar 4.3 tahapan pembuatan shell molding




Tahapan pengecoran logam dengan shell molding :

a. Pada logam dipanaskan dan diletakan diatas kotak yang telah berisi campuran pasir dengan

resin termoset;

b. Kotak dibalik sehingga campuran pasir dan resin jatuh diatas pola yang masih panas,

membentuk lapisan campuran yang melapisi permukaan pola sehingga membentuk kulit

keras;

c. Kotak dikembalikan ke posisi semula, sehingga kelebihan campuran pasir kembali jatuh

kedalam kotak;

d. Kulit pasir dipanaskan dalam oven selama beberapa menit hingga seluruhnya mengering;

e. Cetakan kulit dilepaskan dari polanya;

f. Dua belahan cetakan kulit dirakit, di support dengan pasir atau butiran logam dalam sebuah

rangka cetak, dan kemudian dilakukan penuangan;

g. Coran yang telah selesai dengan saluran turun dilepaskan dari cetakan.

4.4 Investment casting

Gambar 4.4 tahapan proses investment casting

Tahapan pengecoran presisi : (lihat gambar 4.4)

a. Pola lilin dibuat;

b. Beberapa pola ditempelkan pada saluran turun (sprue) membentuk pohon bola;

c. Pohon pola dilapisi dengan lapisan tipis bahan tahan api;




d. Seluruh cetakan terbentuk dengan menutup pola yang telah dilapisi tersebut dengan bahan

tahan api sehingga menjadi kaku;

e. Cetakan dipegang dalam posisi terbalik, kemudian dipanaskan sehingga lilin meleleh dan

keluar dari dalam cetakan;

f. Cetakan dipanaskan kembali dalam suhu tinggi, sehingga semua kotoran terbuang dari

cetakan dan semua logam cair dapat masuk kedalam bagianbagian yang rumit _ disebut

proses preheating;

g. Setelah logam cair dituangkan dan membeku cetakan dipecahkan, dan coran dilepaskan dari

sprue-nya.

4.5 Pengecoran logam dengan proses V (cetakan vakum)

Gambar 4.5 tahapan pembuatan cetakan vakum

Tahapan proses metode cetakan vakum ialah :

a. Lembaran plastic ditarik diatas pola kup dan drug dengan vakum;

b. Rangka cetak (flask) yang di desain secara khusus, ditaruh diatas pelat pola dan diisi pasir,

saluran turun (sprue) dan cawan tuang (cup) dibentuk dalam pasir;

c. Lembaran plastik yang lain ditempatkan diatas rongga cetak, dan ditarik dengan tekanan

vakum, sehingga buturan pasir disatukan membentuk cetakan padat;

d. Tekanan vakum dilepaskan, kemudian pola diangkat dari cetakan;

e. Cetakan disatukan dengan pasangannya untuk membentuk kup dan drug, kemudian divakum

untuk memperkuat kedua bagian tersebut.

f. Selanjutnya dilakukan penuangan logam cair, lembaran plastik akan habis terbakar dengan

cepat setelah tersentuh logam cair.

g. Setelah pembekuan, seluruh pasir dapat didaur ulang untuk digunakan kembali.




4.6 Proses pengecoran polisteren

Gambar 4.6 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 kesekeliling pola;

3. Logam cair dituangkan kedalam bagian pola yang berbentuk cawan tuang dan saluran turun

(sprue), segera setelah logam cair dimasukan kedalam cetakan, busa polisteren menguap,

sehingga rongga cetak dapat diisi.




BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Peleburan tembaga nampaknya telah berkembang secara terpisah dalam beberapa bahagian

dunia. Di samping perkembangan di Anatolia pada 5000 SM, ia dikembangkan di China sebelum

2800 SM, Amerika Tengah sekitar 600 TM, dan Afrika Barat sekitar 900 TM. Berbagai proses

pengecoran telah dikembangkan dari waktu ke waktu, masing-masing dengan karakteristik dan

aplikasi sendiri untuk memenuhi persyaratan layanan dan tekinik khusus Sebagian besar suku

cadang dan komponen dibuat oleh cetakan, seperti blok mesin, crankshafts, komponen otomotif

dan kereta api listrik, pertanian dan peralatan kereta api, pipa dan perlengkapan pipa, peralatan

listrik, laras senjata, panci penggorengan, peralatan kantor, dan komponen-komponen yang

sangat besar untuk turbin hidrolik

Pengecoran (Casting) adalah suatu proses penuangan materi cair seperti logam atau plastik

yang dimasukkan ke dalam cetakan, kemudian dibiarkan membeku di dalam cetakan tersebut,

dan kemudian dikeluarkan atau di pecah-pecah untuk dijadikan komponen mesin.

Pengecoran digunakan untuk membuat bagian mesin dengan bentuk yang kompleks Pada

dasarnya semua logam yang mampu dicairkan dapat dibentuk dengan proses pengecoran. Bahan-

bahnan ini umumnya memiliki titik leleh yang rendah sampai menengah. Untuk bahan yang titik

cairnya tinggi jarang dilakukan dengan proses pengecoran.

Pada parakteknya bahan-bahan logam yang umum di lakukan pembentukan dengan proses

pengecoran adalah bahan besi, alumunium, tembaga, magnesium,timah. Penggunaan coran pada

kehidupan sehari-hari sangat luas. Produk-produk yang dibuat melalui proses pengecoran dapat

dijumpai mulai dari peralatan rumah tangga, industri komponen pemesinan, industri mesin-mesin

perkakas, alat-alat berat, industri automotif dan peralatan tranfortasi.




5.2 Saran

1. Dalam proses pengerjaan pengecoran logam harus selalu memperhatikan safty factor agar

dalam proses pengecoran tersebut berjalan dengan baik.

2. Pengembangan pengembangan metode cetakan baru dalam proses pengecoran sangat

dibutuhkan, karna akan ada proses pengecoran yang hemat biaya serta mudah dalam

pengerjaannya.

3.

DAFTAR PUSTAKA

http://www.academia.edu/7242089/Pengecoran_logam

http://www.academia.edu/9310960/PENGECORAN_SENTRIFUGAL

Hardi Sudjana, “ Handbook Teknik Pengecoran logam”, Jakarta : 17 agustus 2008.

http://baim7ulu.blogspot.com/2012/10/definisi-pengecoran-logam.html

http://khoirumansyahbtr.blogspot.com/2012/11/macam-macam-cetakan-logam.html

http://iddocz.com/doc/171940/7.-proses-pengecoran-logam-d3

PROGRAM PPG TEKNIK MESIN, PDF FILE PENGECORAN LOGAM

Modul praktikum pengecoran logam, universitas gunadarma

Mikell P. Groover , hand book Fundamentals of Modern Maufacturing,