PROSES MANUFAKTUR “DASAR ILMU PENGECORAN”
OLEH: EKO WIDODO NIM: 101910101010
Universitas jember Fakultas teknik Jurusan Teknik mesin 2010/2011
KATA PENGANTAR Puji syukur syukur kita panjatkan panjatkan kehadirat kehadirat Allah Allah SWT, Tuhan Yang Maha Maha Esa yang telah telah member memberika ikan n rahmat rahmat serta serta hidaya hidayah-N h-Nya ya
sehing sehingga ga penyusu penyusunan nan tugas ini dapat dapat
diselesaikan.
Tugas ini disusun disusun sebagai sebagai tugas mata mata kuliah Proses Manufaktur Manufaktur dengan dengan judul “Dasar “Dasar Ilmu Ilmu Pengeco Pengecoran” ran”
di Univer Universit sitas as Jember Jember fakult fakultas as Teknik Teknik jurusa jurusan n Teknik Teknik
Mesin.
Terima kasih disampaikan kepada Bapak Mahros Darsin, ST., MSc selaku dosen mata kuliah Proses Proses Manufaktur Manufaktur yang telah membimbing membimbing dan memberikan memberikan kuliah demi lancarnya tugas ini.
Demikianlah makalah ini disusun semoga bermanfaat, agar dapat memenuhi tugas mata kuliah Proses Manufaktur.
Jember, 10 September 2010 Penyusun
Eko Widodo
NIM. 101910101010
II
DAFTAR ISI
Kata Pengantar Daftar Isi
……………………………………………………………
……………………………………………………………………
Bab1: Dasar Ilmu Pengecoran Definisi
II III
……………………………………………
4
……………………………………………………………………
4
Bab 2: Jenis Teknik Pengecoran traditional casting
……………………………………………
6
……………………………………………………………
6
•
Sand-Mold Casting
……………………………………………………
6
•
Dry-Sand Casting
……………………………………………………
8
•
Shell-Mold Casting
……………………………………………………
9
•
Full-Mold Casting
……………………………………………………
10
Non Traditional Casting
……………………………………………………
10
•
High-Pressure Die Casting
……………………………………………
10
•
Permanent-Mold Casting
……………………………………………
13
•
Centrifugal Casting
……………………………………………………
15
•
Plaster-Mold Casting ……………………………………………………
18
•
Investment Casting
18
……………………………………………………
III
IV
DASAR ILMU PENGECORAN
I.
Definisi Pengecoran
merupakan
salah
satu
ilmu
pengetahuan tertua yang dipelajari oleh umat manusia. Walaupun telah berumur sangat tua, ilmu pengecoran logam
terus
berkembang
dengan pesatnya. Pengecoran adalah suatu proses manufaktur yang dimana logam dicairkan dalam tungku peleburan kemudian di tuangkan kedalam rongga cetakan yang serupa dengan bentuk asli dari produk cor yang akan dibuat untuk menghasilkan parts dengan bentuk yang mendekati bentuk geometri akhir produk jadi. Logam cair akan dituangkan atau ditekan ke dalam cetakan yang memiliki rongga sesuai dengan bentuk yang diinginkan. Setelah logam cair memenuhi rongga dan kembali ke bentuk padat, selanjutnya cetakan disingkirkan dan hasil cor dapat digunakan untuk proses sekunder.
Ada 4 ciri-ciri dari pengecoran yaitu: 1. selalu terdapat aliran logam cair kedalam rongga cetak. 2. terjadi perpindahan panas selama pembekuan dan pendinginan dari logam dalam cetakan. 3. material cetakan sangat berpengaruh dalam proses maupun hasil pengecoran. 4. selalu terjadi pembekuan logam dari kondisi cair menjadi padat.
4
Untuk menghasilkan produk yang bagus maka diperlukan pola yang berkualitas tinggi, baik dari segi konstruksi, dimensi, material pola, dan kelengkapan lainnya. Pola digunakan untuk memproduksi cetakan. Pada umumnya, dalam proses pembuatan cetakan, pasir cetak diletakkan di sekitar pola yang dibatasi rangka cetak kemudian pasir dipadatkan dengan cara ditumbuk sampai kepadatan tertentu. Pada lain kasus terdapat pula cetakan yang mengeras/menjadi padat sendiri karena reaksi kimia dari perekat pasir tersebut. Pada umumnya cetakan dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian atas dan bagian bawah sehingga setelah pembuatan cetakan selesai pola akan dapat dicabut dengan mudah dari cetakan. Selain itu, ada bagian lain yang namanya inti. Inti dibuat secara terpisah dari cetakan, inti biasanya terbuat dari pasir kuarsa yang dicampur dengan Airkaca (Water Glass / Natrium Silikat), dari campuran pasir tersebut dimasukan kedalam kotak inti, kemudian direaksikan dengan gas CO2 sehingga menjadi padat dan keras. Inti diseting pada cetakan. Kemudian cetakan diasembling dan diklem. Setelah cetakan dibuat dan diasembling, bahan-bahan logam seperti ingot, scrap, dan bahan paduan, dilebur di bagian peleburan, hal ini bertujuan untuk meleburkan dan membuat campuran yang homogen. Setelah logam cair dan homogen maka logam cair tersebut dituang ke dalam cetakan. Dan ditunggu hingga cairan logam tersebut membeku karena proses pendinginan. Setelah cairan membeku, cetakan dibongkar. Pasir cetak, inti, dan benda tuang dipisahkan. Pasir cetak bekas masuk ke instalasi daur ulang, inti bekas dibuang, dan benda tuang diberikan ke bagian fethling untuk dibersihkan dari kotoran dan dilakukan pemotongan terhadap sistem saluran pada benda tersebut. Setelah fethling selesai apabila benda perlu perlakuan panas maka diproses di bagian perlakuan panas. Jenis logam yang kebanyakan digunakan di dalam proses pengecoran adalah logam besi bersama-sama dengan aluminium, kuningan, perak, dan beberapa material non logam lainnya.
5
II.
Jenis teknik pengecoran Dalam memilih suatu teknik pengecoran, yang harus dilakukan adalah melihat produk seperti apa yang ingin hasilkan, bagaimana beban kerjanya, apakah produk tersebut merupakan mass product, dan pertimbangan harga jualnya. Semua itu demi menjamin keefektifan dari pengecoran yang dibuat. Proses pengecoran sendiri dibedakan menjadi dua macam, yaitu traditional casting dan non-traditional/contemporary casting.
a. Traditional casting Traditional casting adalah proses pengecoran dengan menggunakan cetakan dan bahan yang masih sederhana. Dan juga hanya untuk pen gecoran yang simple saja. Teknik tradisional terdiri atas: 1. Sand-Mold Casting 2. Dry-Sand Casting 3. Shell-Mold Casting 4. Full-Mold Casting 5. Cement-Mold Casting 6. Vacuum-Mold Casting dibawah ini akan dijelaskan beberapa pengertian dari teknik pengecoran tradisional 1. sand mold casting/pengecoran cetak pasir
Pengecoran dengan cetakan pasir merupakan pengecoran yang paling sederhana. Pengecoran ini hanya melibatkan proses proses seperti menempatkan pola dalam kumpulan pasir untuk membentuk rongga cetak, membuat sistem saluran, mengisi
6
rongga cetak dengan logam cair, membiarkan logam cair membeku, membongkar cetakan yang berisi produk cor dan membersihkan produk cor. Meskipun cukup sederhana, hingga sekarang, proses pengecoran dengan cetakan pasir masih menjadi andalan industri pengecoran, terutama industri-industri kecil dan biasa digunakan dalam pengecoran aluminium, kuningan / tembaga, dan produk besi.
gambar2. 1.cetakan pasir dan produknya
7
gambar2. 2. proses pembuatan produk
2. Dry sand casting/pengecoran pasir kering
Pengecoran dengan dry sand casting sebenarnya hamper sama dengan sand mold casting, tetapi juga mempunyai perbedaan yaitu dry sand casting adalah bentuk canggih proses sand mold casting, karena cetakan pasir harus dipanggang pada suhu tertentu untuk membuatnya lebih kuat. Proses ini sebagian besar digunakan dalam foindustrial metalcastings. Dry sand casting biasa digunakan untuk menghasilkan besi tuang dan non-ferrous ukuran besar seperti blok mesin, bagian-bagian konstruksi, dll. Dari segi keakuratan ukuran dan bentuk, Dry sand casting lebih akurat dibanding sand mold casting. Keuntungan: •
bagian bagian desain mobil yang konstruksinya sulit dapat dirancang dan dibuat dengan mudah dan dalam waktu yang relatif lebih singkat.
8
•
mempunyai akusari dalam bentuk dimensi, ukuran dan desain.
•
meskipun membutuhkan biaya yang lebih mahal, tapi dry sand casting memiliki mutu yang lebih bagus.
•
teknik ini lebih disukai oleh industri industri besar
gambar2. 3.contoh produk hasil dry sand casting
3. Shell mold casting
Shell
mold
casting
tidak
seperti
proses
pengecoran dengan cetak pasir yang setelah dipakai langsung dibuang. Namun, dalam shell mold casting
cetakan
adalah sebuah shell
berdinding tipis yang dibuat dari campuran pasirresin yang dibentuk oleh logam dalam bentuk pola. Terdiri dari Pola dari sepotong logam dalam bentuk yang diinginkan, dan dapat digunakan kembali untuk membentuk cetakan beberapa shell. Pola reusable memungkinkan untuk tingkat produksi lebih tinggi, sedangkan cetakan sekali pakai geometri yang kompleks memungkinkan untuk dibuang. cetakan pengecoran Shell
9
membutuhkan penggunaan pola logam, oven, campuran pasir-resin, kotak dump, dan logam cair. Shell mold casting memungkinkan mengkombinasikan kedua besi dan logam nonferrous, bahan yang paling sering digunakan adalah besi tuang, baja karbon, baja paduan, stainless steel, paduan aluminium, dan paduan tembaga. Shell mold casting biasa dipakai untuk membuat benda kecil sampai menengah yang membutuhkan keakuratan seperti rumah roda gigi, kepala silinder, menghubungkan batang, dan lengan tuas.
gambar2. 4. proses pembuatan produk dengan teknik shell mold casting
4. Full mold casting
Full mold casting adalah teknik pengecoran yang hamper sama dengan teknik investment casting, tetpi bahan yang digunakan berbeda. Investment casting menggunakan lilin,tetapi full mold casting menggunakan busa polistiren yang digunakan sebagai pola. Pola busa dilapisi dengan bahan refraktori. Pola ini terbungkus dalam cetakan pasir one-piece. Logam dituangkan sehingga busa
10
menguap, dan logam mengambil tempatnya. Ini bisa membuat tuangan kompleks berbentuk draft atau tanpa flash. Namun, biaya pembuatan pola relatif lebih tinggi karena pola Cuma satu kali pakai.
b. Non traditional casting 1. High-Pressure Die Casting 2. Permanent-Mold Casting 3. Centrifugal Casting 4. Plaster-Mold Casting 5. Investment Casting 6. Solid-Ceramic Casting 1) High pressure die casting
High pressure casting hampir sama dengan permanent mold casting tetapi keduanya memiliki perbedaan tekanan. Dalam high pressure die casting, logam yang dimasukkan ke dalam cetakan dalam tekanan tinggi 10-210Mpa (1,450-30,500. Hal ini menyebabkan bagian yang lebih seragam, umumnya dapat menhasilkan permukaan yang baik dan akurasi dimensi yang baik. High pressure Die Casting umumnya untuk logam non Ferrous dan paduan . Die biasanya terbuat dari baja yang dikeraskan. •
Kelebihan high pressure Die Casting
1. Ukuran dan bentuk benda sangat tepat 2. Jarang menggunakan proses finishing 3. Baik untuk produksi missal
11
4. Waste material rendah. •
Kekurangan high pressure Die Casting 1. Harga mesin dan cetakan mahal 2. Bentuk benda kerja sederhana 3. Benda kerja harus segera dikeluarkan 4. Berat dan ukuran produk terbatas
Berdasarkan prosesnya , Die Casting dapat dikelompokkan 2 jenis: A. Hot Chamber Die Casting B. Cold Chamber Die Casting A. Hot chamber die Casting Pada proses ini , tungku pencair logam jadi satu dengan mesin cetak dan silinder injeksi terendam dalam logam cair. Silinder injeksi digerakkan secara pneumatik atau hidrolik. Pada umumnya Die Casting jenis ini hanya cicik untuk deng, timah putih, timbal dan paduannya. Pada mesin ini mempunyai komponen utama : silinder plunger , leher angsa (goose neck) dan nozzle.
gambar2. 5. penampang hot chamber die casting
12
Logam cair ditekan ke dalam rongga cetakan dengan tekanan tetap dipertahankan salama pembekuan terjadi. Leher angsa yang terendam logam cair sewaktu plunger pada kedudukan teratas . Kemudian logam cair diinjeksikan ke rongga cetakan dengan amat cepat. B. Cold Chamber Die Casting Pada mesin cetak ini, tungkunya terpisah dari mesinnya. Mesin membutuhkan tekanan yang lebih besar untuk menutup cetakan dan pengisian rongga cetakan. Cara kerja mesin ini, dimulai dari pencairan logam cair kemudian dituangkan ke dalam plunger yang berdekatan dengan cetakan, baru dilakukan penekanan secara hidrolis . Proses ini biasanya cocok untuk logam-logam yang memiliki temperatur leleh tinggi, misalnya aluminium dan magnesium.
gambar2. 6. penampang cold chamber die casting •
keuntungan Cold Chamber Die Casting:
1. Produk yang dibuat Hot Chamber bisa dibuat di sini 2. Tidak terjadi serangan panas dari logam cair pada bagian mesin 3. Dapat dioperasikan pada tekanan tinggi 4. Kualitas benda kerja dapat dikontrol •
kekurangan Cold Chamber Die Casting
1. Diperlukan alat Bantu 2. Siklus kerja lebih lama 3. Kemungkinan cacat cukup besar
13
2) Permanent mold casting
Permanent mold casting adalah proses pengecoran yang yang hamper sama dengan sand mold casting maupun die casting. Seperti dalam sand mold casting, logam cair dituangkan ke dalam cetakan sampai bahan menjadi dingin dan mengeras menjadi bentuk bagian yang diinginkan. Namun sand mold casting menggunakan bahan yang hancur setiap satu kali pakai. Tetapi permanent mold casting menggunakan cetakan logam yang biasanya terbuat dari logam (baja atau besi tuang ) dan grafit dan dapat digunakan kembali untuk beberapa ribu siklus. Karena logam cair dituangkan ke dalam cetakantidak merusak cetakan. Sehingga permanent mold casting sering disebut sebagai gravity die casting.. Pengecoran ini dikhususkan untuk pengecoran logam non ferrous dan paduan. Kualitas pengecoran ini tergantung dari kualitas mold, umumnya dikerjakan dengan machining untuk mendapatkan kualitas yang bagus maka dikerjakan dengan proses machining yang memiliki keakuratan yang tinggi
gambar2. 7. penampang permanent mold casting
14
•
keuntungan Permanent Mold Casting:
1. Produksi Tinggi 2. Cetakan dapat dipakai berulang kali 3. Dalam operasinya tidak diperlukan tenaga ahli 4. Ketelitian produk lebih baik daripada sand casting 5. Tidak memerlukan proses lanjutan •
kekurangan Permanent Mold Casting:
1. Harga cetakan mahal 2. Perlu perhitungan yang tepat dalam mengerjakan cetakan 3. cetakan untuk satu macam produk 4. ukuran produk kecil dan sederhana
3) Centrifugal Casting Prinsip: Menuangkan logam cair ke dalam cetakan yang berputar antara 300 sampai 3000rpm dan akibat gaya centrifugal logam cair akan termampatkan sehingga diperoleh benda kerja tanpa cacat.
15
gambar2. 8. proses centrifugal casting
16
gambar2. 9. mesin centrifugal casting
Pengecoran ini digunakan secara intensif untuk pengecoran plastik , keramik, beton dan semua logam. bahan khas yang dapat dibuang dengan proses ini adalah besi, baja, baja tahan karat, dan paduan aluminium, tembaga dan nikel. bagian umum yang dibuat oleh proses ini adalah pipa, boiler, bejana tekan, roda gaya, lapisan silinder dan bagian lain yang axi-simetrik. •
keuntunganCentriugal Casting:
1. Riser tidak diperlukan 2. Produk yang berlekuk-lekuk dapat diproses dengan kualitas permukaan baik 3. toleransi dimensi kecil 4. ketebalan benda kerja uniform •
kekurangan Centrifugal Casting :
1. Harga peralatan mahal 2. Biaya maintenance mahal 3. Laju produksi rendah 4. One product in one mold 5. Gaya centrifugal besar
17
Selain centrifugal casting, juga terdapat Semi-Centrifugal Casting yang dapat dirubah sesuai pola. Dapat menggunakan cetakan permanent maupun cetakan yang sekali pakai dan dapat disusun sesuai dengan kebutuhan. Kecepatan rotasi lebih rendah daripada centrifugal casting. Proses ini digunakan untuk membuat roda, nozel dan bagian-bagian yang sama di mana sumbu bagian akan dihapus oleh mesin berikutnya
gambar2. 10. penampang semi centrifugal casting
Pengecoran Centrifugal dapat dibagi 2 macam , yaitu: A. Pengecoran Centrifugal Mendatar/Horisontal B. Pengecoran Centrifugal Vertikal
gambar2. 11.penampang centrifugal casting type vertikal dan horisontal
18
4) Plaster mold working
Plaster mold working adalah proses casting untuk pengecoran berbahan cetak plester dari paris, gips atau kalsium sulfat, dicampur dengan bedak, pasir, asbes, dan sodium silikat dan air untuk membentuk sebuah lumpur. Seperti sand mold casting, plester mold casting menggunakan cetakan sekali pakai, namun hanya dapat digunakan dengan bahan-bahan non-ferrous. Hal ini digunakan untuk tuang sekecil 30 g (1 oz) sebagai besar sebagai 45 kg (99 lb). Secara umum, untuk mempersiapkan bentuknya hanya memakan waktu 1 minggu, dengan tingkatproduksi 1-10 unit / jam.
Plaster mold casting biasanya menggunakan bahan suhu leleh rendah seperti aluminium, tembaga, magnesium dan seng dapat dibuang menggunakan proses ini. Proses ini digunakan untuk membuat bagian prototipe cepat serta bagian produksi terbatas.
gambar2. 12.contoh cetakan dan produk dari plaster casting
5) Investment Casting Proses pengecoran dengan pola tertanam dalam rangka cetak , kemudian pola dihilangkan dengan cara pemanasan sehingga diperoleh rongga cetak.
19
Pola biasanya terbuat dari lilin (wax) , plastik atau mateial yang mudah meleleh . Pengecoran ini sering juga disebut WAX LOST CASTING.
Proses Pengecoran ini Dibagi 2 Macam: A. Investment Flask Casting B. Investment Sheel Casting Prosedur Investment Casting:
1. Membuat Master Pattern 2. Membuat Master Die 3. Membuat Wax Pattern 4. Melapisi Wax Pattern 5. Mengeluarkan Wax Pattern dari Mold 6. Preheat Mold 7. Menuangkan logam cair 8. Mengeluarkan Produk Proses yang termasuk juga Investment Casting adalah FULL MOLD PROCESS atau LOST FOAM PROCESS. Bahan Pattern biasanya Expanded Polystyrene.
gambar2. 13.proses investmen casting
20
Daftar pustaka Arifin, Amir, 2010, investment casting, http://blog.unsri.ac.id , 9 september 2010 bina Karya Nusantara Teknik, 2009, pengecoran, http://st290382.sitekno.com , 9 ________september 2010 Hairi, Ahmad, proses pengecoran logam,
http://saungciptagrafika.blogspot.com, 9
________september 2010
Keubeu, 2009, alumunium casting, http://keubeu-awakdroe.blogspot.com , 9 september ________ 2010 Sujarwanto,
Afri,
2007,
casting,
http://afrisujarwanto.blog.telkomspeedy.com ,
9
________september 2010 Suprapto, Edi, 2008, teknik pengecoran logam, http://edizenni.blogspot.com , 9 september ________ 2010 zulfikar, Ahmad, 2010, dasar ilmu pengecoran, http://www.gudangmateri.com, 9 ________september 2010
21
