PROSES PEMILIHAN MATERIAL DAN MANUFAKTUR PEMBUATAN
RODA GIGI
1. Pemilihan material
a. Besi cor
- Paduan besi yang mengandung C 1,7 % dan 1-3 %Si. Unsur lain dapat
ditambahkan dengan maksud untuk meningkatkan sifat-sifat seperti
kekuatan, kekerasan atau ketahanan korosi. Unsur yang umumnya
ditambahkan yaitu Cr, Cu, Mo dan Ni.
- Besi cor memiliki selang temperature cair yang relaitf lebih rendah
daripada baja dan relatif lebih “encer” ketika cair.
a. Sifat mekanik :
45 -75 ksi (kekuatan tarik)
35 – 60 ksi (kekuatan luluh)
1 – 6% (perpanjangan)
b. Sifat matriks dan karakter grafit diperoleh dari :
Komposisi kimia
Derajat inokulasi
Laju pembekuan
Pengaturan laju pendinginan
b. Besi cor putih
- Besi cor putih terbentuk ketika unsur karbon (C) tidak mengendap
sebagai grafitselama proses pembekuan, akan tetapi tetap berkaitan
dengan unsur besi (Fe), krom (Cr) atau molibden (Mo) membentuk
karbida.
- Besi cor putih bersifat keras dan getas dan memiliki tampilan patahn
seperti kristal berwarna putih.
c. Besi cor kelabu
- Besi cor kelabu merupakan paduan dari unsur-unsur besi (Fe), karbon
(c) dan silicon (Si) yang mengandung “ karbon tak berkaitan” dalam
bentuk grafit. Nama besi cor kelabu didapat dari tampilan patahan
berwarna kelabu.
- Besi cor kelabu untuk keperluan otomotif dan konstruksi umum
lainnya dibagi menjadi 10 kelas/garde yang didasarkan pada kekuatan
tarik minimumnya.
- Kekuatan, kekerasan dan struktur mikro dari besi cor kelabu
dipengaruhi oleh beberapa factor seperti komposisi kimia, desain,
cetakan, karakteristik cetakan dan laju pendinginan selama dan setelah
pembekuan.
- Unsur Cu, Cr, Mo dan Ni seringkali ditambahkan untuk mengatur
struktur mikro matriks dan pembentukan grafit. Selain itu bertujuan
untuk meningkatkan ketahanan korosi besi cor kelabu pada beberapa
media.
- Besi cor kelabu dapat dikeraskan dengan proses quenching dan temperature sekitar 1600˚F (menjadi getas). Kombinasi dengan proses temper akan meningkatakan ketangguhan dan menurunkan kekerasannya.
2. Pemilihan prosesa. Pengecoran cetakan pasir (sand casting)
Operasi pengecoran dengan cetakan pasir melibatkan tahapan proses
perancangan produk cor, pembuatan pola dan inti, pembuatan cetakan,
penuangan logam cair dan pembongkaran produk cor.
Sebagai contoh pembuatan cetakan akan diuraikan pembuatan roda gigi
seperti gambar 2.1. Cetakan dibuat dalam rangka cetak (flask) yang terdiri
dari 2 bagian, bagian atas disebut kup dan bagian bawah disebut drag :
- Pertama-tama, belahan pola diletakkan di atas papan kayu yang rata.
Kemudian rangka cetak bawah (drag) diletakkan di atas kayu, lihat
gambar 6-4A. Drag diisi penuh dengan pasir, yang dimampatkan
secara manual atau mesin. Pemampatan pasir memerlukan
pengalaman. Bila pasir kurang padat, cetakan mudah rusak pada waktu pengecoran. Bila terlalu padat, gas dan uap
sulit menguap, hal ini dapat menyebabkan terjadinya cacat pada benda cor.
- Cetakan bagian bawah kemudian dibalik, dengan demikian kup dapat dipasangkan dan cetakan dapat diselesaikan. Sebelum dibalik, ditaburkan pasir kering dan di atasnya diletakkan papan. Drag dibalik dan alas cetakan diangkat dan tampaklah pola. Permukaan pasir diratakan dan ditaburi pasir kering. Pasir kering yang ditaburi adalah pasir silica kering yang halus dan tidak ada kekuatannya. Pasir ini mencegah melekatnya pasir dari kedua bagian cetakan.
Gambar 2.1 prosedur pembuatan cetakan pasir
b. Die Casting
Proses pemaksaan logam dengan ditekan oleh hydrolic atau pneumatic
sampai menjadi besi mati atau hasil cetakan. Tekanan yang digunakan
berkisar antara 80 - 40.000 psi. Mesin die-casting bisa digolongkan menjadi
(1) hot chamber (ruang panas) dan (2) cold chamber (ruang dingin).
Gambar 2.2 Hot Chamber dan Cold Chamber Die Casting
c. Metalurgi Serbuk (powder metallurgi)
Metalurgi serbuk adalah suatu kegiatan yang mencakup pembuatan benda
komersial, baik yang jadi atau masih setengah jadi (disebut kompak
mentah), dari serbuk logam melalui penekanan. Proses ini dapat disertai
pemanasan akan tetapi suhu harus berada dibawah titik cair serbuk.
Pemanasan selama proses penekanan atau sesudah penekanan yang
dikenal dengan istilah sinter menghasilkan pengikatan partikel halus.
Dengan demikian kekuatan dan sifat-sifat fisis lainnya meningkat. Produk
hasil metalurgi serbuk dapat terdiri dari produk campuran serbuk berbagai
logam atau dapat pula terdiri dari campuran bahan bukan logam untuk
meningkatkan ikatan partikel dan mutu benda jadi secara keseluruhan.
Kobalt atau jenis logam lainnya diperlukan untuk mengikat partikel
tungsten, sedang grafit ditambahkan pada serbuk logam bantalan untuk
meningkatkan kwalitas bantalan.
Proses :
- Serbuk ditekan dalam die baja dengan tekanan 20 – 1400 MPa. Karena
partikel yang lunak dapat ditekan dengan mudah, dan serbuk yang
bersifat plastic tidak memrlukan tekanan tinggi. Sedang untuk serbuk
yang lebih keras dengan berat jenis yang memadai memerlukan
tekanan yang lebih besar.
Gambar 2.3. susunan penekanan dan die untuk memadatkan serbuk logam
- Pada gambar 2.5. Tampak mesin pres untuk membuat roda gigi kecil
dari logam, berbagai alat peralatan dapat dibuat dengan proses tekan
tanpa pengerjaan lanjutan, cukup disinter. Diperkirakan bahwa
diperlukan tekanan sebesar 150 – 500 MPa untuk membentuk kompak
mentah. Proses sinter meningkatkan kekuatan dan memperbaiki
struktur kristal setelah itu.
Gambar 2.4. Susunan peralatan untuk menekan serbuk brons menjadi
bantalan
Gambar 2.5. Pembuatan roda gigi kecil dari serbuk logam
PROSES PEMILIHAN MATERIAL DAN MANUFAKTUR PEMBUATAN
POWER STEERING
Power steering adalah suatu tipe peralatan hidrolik yang digunakan untuk
memperingan kemudi, sumber tenaga penggerak pompa yaitu menggunakan tenaga
mesin. Jadi putaran pompa sesuai putaran mesin. Ada beberapa tipe power steering
tetapi masih mempunyai tiga bagian yang terdiri dari pompa, control valve, gear
housing. Banyak tipe yang telah di kembangkan tetapi untuk power steering
recirculating ball terdiri dari dua tipe dengan flapper valve dan rotari valve. Untuk
tipe recirculating ball ini mempunyai komponen-komponen yang penting yaitu
rumah roda gigi, control valve, dan vane pump.
Gambar power steering
1. Pemilihan material
a. Besi Cor Malleable
- Besi cor ini dihasilkan dari proses perlakuan panas besi cor putih yang
memiliki komposisi tertentu.
- Proses terbentuknya beis cor putih akibat :
Adanya unsur-unsur pembentuk karbida seperti Cr, Mo dan V.
Laju pendinginan dan pembekuan yang tinggi.
b. Besi Cor Nodular
- Besi cor nodular memiliki komposisi unsure yang sama dengan besi
cor kelabu. Unsur tersebut yaitu karbon dan silikon.
- Perbedaan besi cor nodular dan kelabu terletak pada bentuk grafit
(untuk menghasilkan bentuk grafit yang berbeda, digunakan proses
yang berbeda pula)
- Pembulatan grafit dicapai karena ditambahkan unsure magnesium
(Mg) dan cerium (Ce).
c. Baja (Baja Cor)
Salah satu jenis baja adalah baja karbon yaitu paduan besi-karbon yang
mengandung unsure karbon kurang dari 1,7 % (beberapa literature
menyebutkan kandungan karbon maksimum 2.0 %)
Sebagai tambahan selain karbon, baja cor mengandung :- Silikon (Si) : 0.20 – 0,70 %
- Mangan (Mn) : 0,50 – 1,00 %
- Fosfor (P)
- Sulfur (S)
Material diatas digunakan untuk proses pembuatan roda gigi pada gear
boks.
2. Pemilihan proses
a. Pengecoran cetakan pasir (sand casting)
pengecoran dengan menggunakan cetakan pasir. Proses pengecoran
meliputi: pembuatan cetakan, persiapan dan peleburan logam, penuangan
logam cair ke dalam cetakan, pembersihan coran dan proses daur ulang
pasir cetakan.
b. Closed-die Forging
Closed-die Forging dapat digunakan dalam prose pembuatan rumah gear
boks pada power steering. Proses Penempaan (Forging) adalah suatu
proses perlakuan panas yang diberikan kepada logam yang akan
digunakan dalam pembuatan kostruksi mesin atau komponen (elemen)
sebuah mesin. Jadi, dapat ditarik kesimpulan bahwa proses penempaan
melibatkan faktor suhu yag sangat tinggi. Dikarenakan faktor suhu sangat
berpengaruh besar nantinya pada sifat mekanis maupun sifat dasar benda
atau logam yang diberi proses Tempa (Forging). Pada dasarnya proses
tempa dibagi menjadi dua jenis yaitu : (1) proses tempa dengan cetakan
terbuka (Opened Die Forging ) dan (2) proses tempa dengan cetakan
tertutup (Closed Die Forging).
Gambar 2.1 Closed-die Forging
c. Extrusion
Proses extrusion merupakan proses pembentukan logam yang bertujuan
untuk mereduksi atau mengecilkan penampang dengan cara menekan
bahan melalui rongga cetakan. Pembentukan logam metode ini
menggunakan gaya tekan yang relative besar. Proses ini biasanya
digunakan untuk membuat batang silinder, tabung berongga, pipa atau
profil-profil tertentu. Ekstrusi dapat dibagi 3 jenis, yakni ekstrusi
langsung, ekstrusi tidak langsung dan impact extrusion.
Gambar 2.2 Proses Extrusion
PROSES PEMILIHAN MATERIAL DAN MANUFAKTUR PEMBUATAN
KOPLING
1. Pemilihan Material
a. Serbuk alumunium
Aluminium adalah logam yang berwaarna putih perak dan tergolong
ringan yang mempunyai massa jenis 2,7 gr cm –3.Sifat-sifat yang dimilki
aluminium antara lain :
- Ringan, tahan korosi dan tidak beracun maka banyak digunakan untuk
alat rumah tangga seperti panci, wajan dan lain-lain.
- Paduan Al dengan logam lainnya menghasilkan logam yang kuat
seperti Duralium (campuran Al, Cu, mg) untuk pembuatan badan
pesawat.
- Al sebagai zat reduktor untuk oksida MnO2 dan Cr2O3.
b. Logam tembaga
Bersifat keras dan mempunyai konduktivitas panas yang baik, sehingga
akan mudah untuk mengevakuasi panas dari hasil gesekan pada saat
kopling bersegesekan . Tembaga juga mempunyai sifat melepas panas,
sehingga sangat tepat untuk mengevakuasi panas dari permukaan gesek
kopling menjadi cepat dingin kembali. Dari pertimbangan-pertimbangan
di atas bisa dimanfaatkan sebagai bahan pembuatan kampas kopling clutch
kendaraan.
c. Resin phenolic
Merupakan salah satu resin yang sering dipakai sebagai bahan pengikat
atau matriks komposit, karena sifat kerekatannya serta tahan panas yang
cukup tinggi sampai 300ºC, mempunyai kemampuan berikatan dengan
serat alam tanpa menimbulkan reaksi dan gas.
2. Pemilihan Proses
a. Die casting
Proses pemaksaan logam dengan ditekan oleh hydrolic atau pneumatic
sampai menjadi besi mati atau hasil cetakan. Tekanan yang digunakan
berkisar antara 80 - 40.000 psi. . Setelah mencapai holding time yang
diinginkan, dies (cetakan) dimasukkan kedalam oven dan dilakukan proses
sintering dengan suhu 800 C selama 40 menit dan specimen dikeluarkan
dari cetakan.
b. Metalurgi serbuk
Metallurgi serbuk merupakan proses pembentukan logam tanpa adanya
pelelehan / pengecoran. Powder Metallurgy adalah proses dimana
sejumlah kecil komponen dihasilkan dengan pengepresan dan sinter
serbuk logam dan serbuk keramik bersama-sama.
c. Screw mesin
Pembuatan dengan menggunakan proses ini direkomendasikan untuk
logam-logam alloy/paduan berkekuatan tinggi (tegangan tinggi), dalam
kopling pada bagian plat kopling biasanya dibuat dengan proses
permesinan
Gambar 2.1. Screw Machine