PROSES MANUFAKTUR II
BAB 1 TEKNOLOGI PENGECORAN LOGAM
1.1 Proses Pengecoran
Teknologi pengecoran logam yang mencakup pekerjaan pencairan logam coran, penuangan ke dalam cetakan dan dibiarkan mendingin dan membeku sudah dikenal manusia sejak tahun 4000 Sebelum Masehi. Teknologi ini dimulai ketika manusia mengetahui bagaimana mencairkan logam dan membuat cetakan. Sejak dikenalnya tembaga, timah dan timbal cair dan cara menuang logam cair ke dalam cetakan, manusia mulai mampu untuk membuat coran berbentuk rumit semisal perabot rumah atau hiasan makam berbahan perunggu. Sejalan dengan tingkat penguasaan teknologi, maka di abad ke 14 manusia sudah mampu mengecor besi kasar dengan cara menuang langsung logam cair yang didapat dari bijih besi ke dalam cetakan. Di abad ke 18, ditemukan kokas yang merevolusi cara pengecoran dari bijih besi ke besi kasar dengan tanur kupola. Di abad ke 19 tanur busur elektrik ditemukan sehingga dapat dibuat baja yang lebih unggul dibandingkan besi kasar. Mengecor logam merupakan proses manufaktur dalam satu langkah tunggal yang dimulai dari logam cair sampai didapatkan benda kerja tanpa proses antara seperti proses pembentukan atau pemesinan. Karena sangat sederhananya, proses ini menjadi pondasi pertumbuhan industri yang sangat luas dengan bergam produknya. Produk proses pengecoran bisa dibagi menjadi dua bentuk yaitu benda setengah jadi (yang nantinya akan diproses lebih lanjut) semisal ingots atau bentuk-bentuk lain semisal slab dan billet dan shaped casting yang sudah merupakan benda jadi. Jika dilihat karakteristiknya dibandingkan dengan proses manufaktur lainnya, berikut deskripsi singkat tentang beberapa proses manufaktur secara umum: 1. Pengecoran: Produksi benda-benda dengan bentuk tertentu dengan menuangkan logam cair ke dalam cetakan. 2. Pengerjaan Mekanik: pembentukan logam dalam keadaan padat melalui deformasi plastis diatas atau dibawah suhu rekristalisasi dengan cara pengerjaan panas atau pengerjaan dingin. Bahan bakunya bisa berupa cast ingots atau billet dengan syarat logam mempunyai kapasitas untuk terdeformasi secara plastis. Produknya kebanyakan berupa barang standar atau barang setengah jadi seperti batangan, pelat, lembaran, atau potongan ( section) yang dihasilkan dari proses pengerolan (rolling ) dan ekstrusi (extrusion) dan dapat menjadi bahan baku bagi proses-proses lainnya. 3. Fabrikasi dengan joining process: Produksi sebuah struktur dengan menyatukan komponenkomponen yang lebih kecil yang dibuat sebelumnya melalui proses lainnya. Yang populer 1 PROSES MANUFAKTUR II – TMUB
M.S. MA'ARIF
adalah proses pengelasan. Proses ini mampu bersaing dengan proses pengecoran dalam memproduksi benda sampai dengan berat tertentu. Proses lainnya adalah paku keling (riveting ), pembautan (bolting ) dan metode fastening lainnya. 4. Pemesinan: Produksi sebuah benda yang mempunyai bentuk tertentu dengan pemotongan yang dimulai dari benda dasar (semisal pelat atau batangan) atau benda setengah jadi (semisal hasil coran atau penempaan) dengan memakai mesin perkakas. Prosesnya bisa berupa proses keseluruhan dalam artian membuat benda dari bakalan sampai berbentuk benda jadi atau hanya proses finishing saja karena kapabilitasnya dalam memproduksi barang dengan dimensi yang akurat. 5. Metalurgi serbuk: Produksi barang yang mempunyai bentuk tertentu dengan cara die pressing dan sintering serbuk logam. Kalau dilihat, sebenarnya proses-proses produksi tersebut bisa bersifat komplementer (saling menggantikan) dan kapabilitas mereka saling melengkapi bahkan overlap satu dengan lainnya. Karena itu dalam memproduksi sebuah barang, sangat memungkinkan terjadinya keputusan alternatif untuk proses yang akan dipakai yang didasarkan akan daya saing masing-masing proses dalam hal sifat-sifat mekanik dan biaya yang dikeluarkan. Pendekatan analisis nilai (value analysis approach) di bidang desain rekayasa (engineering design) berarti bahwa material dan produk akan dipilih berdasarkan alasan rasional daripada kebiasaan umum yang telah lama diikuti.
1.2 Karakteristik Teknologi Pengecoran
Seperti pada proses-proses lainnya, sebuah proses selalu mempunyai keunggulan dan kekurangan. Untuk proses pengecoran, karakteristiknya dapat dilihat pada uraian berikut ini.
1.2.1 Design versatility Berat benda coran Tidak ada batasan tentang berat benda coran, artinya kita bisa memproduksi benda coran sebesar dan seberat mungkin. Hanya saja, berat benda coran dibatasi oleh kemampuan penyediaan logam cairnya dan kemampuan pengangkatan (lifting ) dan penanganan (handling ) dari benda coran. Bentuk dan kerumitan Tidak ada proses lain yang bisa menyamai kemampuan proses pengecoran dalam memproduksi bentuk-bentuk kompleks, baik dalam kontur maupun detail yang rumit yang mungkin sangat mahal dan tidak memungkinkan untuk diproses dengan proses pemesinan misalnya. Contohnya adalah pembuatan pagar berornamen. kemampuan ini dimiliki baik dalam proses yang sederhana seperti proses pengecoran dengan pasir cetak atau dengan cetakan (die) atau investment casting .
2 PROSES MANUFAKTUR II – TMUB
M.S. MA'ARIF
Komposisi bahan Hampir semua logam dan paduannya dapat dijadikan bahan baku proses pengecoran dengan teknik yang sesuai. Tabel 1 Paduan Coran Grup Paduan Besi Tuang (Cast Iron)
Paduan Berbahan Tembaga
Dasar
Paduan Berbahan Aluminium Paduan Berbahan Magnesium Paduan Berbahan Seng Paduan Berbahan Nikel Lain-lain
Dasar
Tipe Paduan Besi Tuang Kelabu; Besi tuang mampu tempa; Besi tuang speroidal grafit Baja karbon dan baja paduan rendah; Baja paduan tinggi termasuk stainless steel dan paduan tahan panas Kuningan, termasuk high tensile brass; macam-macam jenis perunggu dan gunmetals, termasuk aluminium dan paduan perunggu silikon Paduan untuk pengecoran pasir dan cetakan ( die)
Dasar
Paduan untuk pengecoran pasir dan cetakan ( die)
Al, Zn, Zr, Mn, rare earths
Dasar
Pressure die casting alloys
Al, Mg, Cu
Dasar
High temperature alloys; corrosion resisting alloys
Cr, Co, C, Ti, Al; Cu, Cr, Mo, Si Sn, Pb, Sb, Cu
Baja
Lead and Tin base alloys, khususnya untuk bantalan; cobalt base alloys untuk ketahanan panas, korosi dan aus; Permanent magnet alloys; titanium, chromium, molybdenum, dan material khusus lainnya untuk ketahanan temperatur tinggi dan korosi
Elemen Paduan C, Si, P, Ni, Cr C, Mn, Cr, Ni, Mo Zn, Sn, P, Pb, Ni, Al, Fe, Mn, Si Si, Cu, Mg, Mn, Zn, Ni
Cr, Ni, Mo, W, No Fe, Co, Ni, Al
Sumber: Beeley et.al, Foundry Technology, Butterworth Scientific, 1972
Struktur coran Karena proses pengecoran harus melaui proses solidifkasi, maka akan sangat banyak karakteristik metalurginya. Juga jika proses diikuti lebih lanjut oleh proses perlakuan panas atau pendinginan lanjutan. Biasanya dikatakan bahwa ukuran butir dan bentuk serta distribusi micro-constituents akan sangat sensitif terhadap kondisi pengecoran, dan sifat mekanik sangat tergantung kepada segregation dan microporousity.
Fleksibilitas proses Proses pengecoran bisa dilakukan dengan modal yang sangat sedikit jika dibandingkan dengan milling, press atau proses produksi lain. Jika skala produksi sangat besar, maka plant butuh untuk dimekanisasi atau diotomasi. Dalam kasus ini, investasi awal yang dibutuhkan menjadi besar dengan imbalan keuntungan produksi yang besar dan ongkos perunit yang rendah.
1.3 Teknologi Pengecoran Logam
Dilihat dari jenisnya, secara umum proses pengecoran dapat dibagi menjadi proses pengecoran gravitasi dan pressure die casting ; investment casting dan centrifugal casting . Meskipun demikian, untuk menunjukkan karakteristik umum proses pengecoran, dapat dengan mudah dijelaskan oleh 3 PROSES MANUFAKTUR II – TMUB
M.S. MA'ARIF
fenomena yang terjadi pada proses pengecoran pasir dengan memakai cetakan konvensional. Secara umum urutan proses pengecoran dapat dilihat pada Gambar 2 berikut ini.
PEMILIHAN PROSES
DESAIN DAN SPESIFIKASI
PENENTUAN TEKNIK PENGECORAN
PERSIAPAN PEMBUATAN
PEMBUATAN POLA
MOULDING
PERSIAPAN OPERASI TUNGKU
PEMBUATAN MOULDING DAN I NTI
LOGAM CAIR
PENGECORAN
PEMBONGKARAN CORAN
PERLAKUAN PANAS DAN FINISHING
I NSPEKSI DAN PENGETESAN
BENDA CORAN JADI
Gambar 2 Diagram Alir Proses Produksi Pengecoran Sumber: Beeley et.al, Foundry Technology, Butterworth Scientific, 1972
4 PROSES MANUFAKTUR II – TMUB
M.S. MA'ARIF
