Proses Pengecoran (Casting) Menurut jenis cetakan yang digunakan proses pengecoran dapat diklasifikan menjadi dua kategori : 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.
A. Cetakan Pasir: Cetakan pasir merupakan cetakan yang paling banyak digunakan, karena memiliki keunggulan : Dapat mencetak logam dengan titik lebur yang tinggi, seperti baja, nikel dan titanium; Dapat mencetak benda cor dari ukuran kecil sampai dengan ukuran besar; Jumlah produksi dari satu sampai jutaan.
Tahapan pengecoran Logam dengan Cetakan Pasir : Dalam gambar 1.1 ditunjukkan tahapan pengecoran logam dengan menggunakan cetakan pasir sebagai berikut : Pembuatan pola, sesuai dengan bentuk coran yang akan dibuat; Persiapan pasir cetak; Pembuatan cetakan; Pembuatan inti (bila diperlukan); Peleburan logam; Penuangan logam cair kedalam cetakan; Pendinginan dan pembekuan; Pembongkaran cetakan pasir; 1
Pembersihan dan pemeriksaan hasil coran; Produk cor selesai.
Gambar 1.1 Tahapan pengecoran logam dengan cetakan pasir Catatan: Kadang-kadang diperlukan perlakuan panas terhadap produk coran untuk memperbaiki sifat-sifat metalurginya.
Tahapan Pembuatan Cetakan Pasir : 1. Pemadatan pasir cetak di atas pola; 2. Pelepasan pola dari pasir cetak _ rongga cetak; 3. Pembuatan saluran masuk dan riser; 4. Pelapisan rongga cetak; 5. Bila coran memiliki permukaan dalam (mis : lubang), maka dipasang inti; 6. Penyatuan cetakan; 7. Siap untuk digunakan.
Pola dan Inti : Pola Pola merupakan model benda cor dengan ukuran penuh dengan memperhatikan penyusutan dan kelonggaran untuk pemesinan pada akhir pengecoran. Bahan pola adalah : kayu, plastik, dan logam. Jenis-jenis Pola : ( lihat gambar 1.2) (a) Pola padat (solid pattern); (b) pola belah (split pattern); (c) Pola dengan papan penyambung (match – plate pattern); (d) Pola cope dan drag (cope and drag pattern). 2
(a) Pola Padat (disebut juga pola tunggal) : 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 1.2 Beberapa jenis pola (b) Pola Belah : 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. (c) Pola dengan Papan Penyambung : 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. (d) Pola Cope dan Drug : 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.
3
Inti : Pola menentukan bentuk luar dari benda cor, sedangkan inti digunakan bila benda cor tersebut memiliki permukaan dalam. Inti merupakan model dengan skala penuh dari permukaan, dalam benda cor, yang diletakan dalam rongga cetak sebelum permukaan logam cair dilakukan, sehingga logam cair akan mengalir membeku diantara rongga cetak dan inti, untuk membentuk permukaan bagian luar dan dalam dari benda cor. Inti biasanya dibuat dari pasir yang dipadatkan sesuai dengan bentuk yang diinginkan. Seperti pada pola, ukuran inti harus mempertimbangkan penyusutan dan pemesinan. Pemasangan inti didalam rongga cetak kadang-kadang memerlukan pendukung (support) agar posisinya tidak berubah. Pendukung tersebut disebut chaplet, yang dibuat dari logam yang memiliki titik lebur yang lebih tinggi dari pada titik lebur benda cor. Sebagai contoh, chaplet baja digunakan pada penuangan besi tuang, setelah penuangan dan pembekuan chaplet akan melekat ke dalam benda cor (lihat gambar 1.3). bagian chaplet yang menonjol ke luar dari benda cor selajutnya dipotong.
Gambar 1.3 (a) Inti disangga dengan chaplet, (b) chaplet, (c) hasil coran dengan lubang pada bagian dalamnya
Cetakan dan Pembuatan Cetakan : Pasir cetak yang sering dipakai adalah :
pasir silika (SiO2), atau
pasir silika yang dicampur dengan mineral lain (mis. tanah lempung) atau resin organik (mis. resin phenolik, resin turan, dsb).
Ukuran butir yang kecil akan menghasilkan permukaan coran yang baik, tetapi ukuran butir yang besar akan menghasilkan permeabilitas yang baik, sehingga dapat membebaskan gasgas dalam rongga cetak selama proses penuangan. Cetakan yang dibuat dari ukuran butir 4
yang tidak beraturan akan menghasilkan kekuatan yang lebih tinggi dari pada butir yang bulat, tetapi permeabilitasnya kurang baik.
Beberapa Indikator Untuk Menentukan Kualitas Cetakan Pasir : a) Kekuatan, kemampuan cetakan untuk mempertahankan bentuknya dan tahan terhadap pengikisan oleh aliran logam cair. Hal ini tergantung pada bentuk pasir, kualitas pengikat dan faktor-faktor yang lain. b) Permeabilitas, kemampuan cetakan untuk membebaskan udara panas dan gas dari dalam cetakan selama operasi pengecoran melalui celah-celah pasir cetak. c) Stabilitas termal, kemampuan pasir pada permukaan rongga cetak untuk menahan keretakan dan pembengkokan akibat sentuhan logam cair. d) Kolapsibilitas (collapsibility), kemampuan cetakan membebaskan coran untuk menyusut tanpa menyebabkan coran menjadi retak. e) Reusabilitas, kemampuan pasir (dari pecahan cetakan) untuk digunakan kembali (didaur ulang).
Klarifikasi Cetakan Pasir : a. Cetakan pasir basah. b. Cetakan pasir kering, atau c. Cetakan kulit kering.
a. Cetakan pasir basah, dibuat dari campuran pasir, lempung, dan air. Keunggulan :
- Memiliki kolapsibilitas yang baik. - Permeabilitas baik. - Reusabilitas yang baik, dan - Murah.
Kelemahan :
- Uap lembab dalam pasir dapat menyebabkan kerusakan pada berberapa coran, tergantung pada logam dan geometri coran.
b. Cetakan pasir kering, dibuat dengan menggunakan bahan pengikat organik, dan kemudian cetakan dibakar dalam sebuah oven dengan temperatur berkisar antara 204o sampai 316o C. Pembakaran dalam oven dapat memperkuat cetakan dan mengeraskan permukaan rongga cetakan. 5
Keunggulan :
- Dimensi produk cetak lebih baik.
Kelemahan :
- Lebih mahal dibandingkan dengan cetakan pasir basah; - Laju produksi lebih rendah karena dibutuhkan waktu pengeringan; - Pemakaian terbatas untuk coran yang medium dan besar dalam laju produksi rendah - medium.
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.
Proses Pengecoran dengan Cetakan Khusus : Proses pengecoran telah dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan khusus. Perbedaan antara metode ini dengan metode cetakan pasir terdapat dalam komposisi bahan cetakan, cara pembuatan cetakan, atau cara pembuatan pola.
1) Cetakan Kulit (Shell Molding) ditunjukkan dalam gambar 1.4 : Menggunakan pasir dengan pengikat resin termoset.
Gambar 1.4 Tahapan pembuatan cetakan kulit 6
Cara Pembuatan : 1) Pada logam dipanaskan dan diletakan diatas kotak yang telah berisi campuran pasir dengan resin termoset; 2) Kotak dibalik sehingga campuran pasir dan resin jatuh diatas pola yang masih panas, membentuk lapisan campuran yang melapisi permukaan pola sehingga membentuk kulit keras; 3) Kotak dikembalikan ke posisi semula, sehingga kelebihan campuran pasir kembali jatuh kedalam kotak; 4) Kulit pasir dipanaskan dalam oven selama beberapa menit hingga seluruhnya mengering; 5) Cetakan kulit dilepaskan dari polanya; 6) Dua belahan cetakan kulit dirakit, di support dengan pasir atau butiran logam dalam sebuah rangka cetak, dan kemudian dilakukan penuangan; 7) Coran yang telah selesai dengan saluran turun dilepaskan dari cetakan.
Keuntungan dari Cetakan Kulit : -
Permukaan rongga cetak lebih halus dibandingkan dengan cetakan pasir basah;
-
Permukaan yang halus tersebut memudahkan logam cair selama penuangan dan dihasilkan permukaan akhir yang lebih baik;
-
Dimensi lebih akurat;
-
Memilki kolapsibilitas yang sangat baik, sehingga dapat dihindarkan terjadinya keretakan pada hasil coran.
Kelemahan : -
Pola logam lebih mahal dibandingkan dengan pola yang digunakan pada cetakan pasir basah;
-
Kurang cocok bila digunakan untuk jumlah produksi yang rendah (hanya cocokuntuk produksi massal).
Contoh penggunaan : roda gigi, value bodies, bushing, camshaft.
2) Cetakan Vakum : 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.
7
Tahapan Proses adalah : (lihat gambar 1.5) 1) Lembaran plastic ditarik diatas pola kup dan drug dengan vakum; 2) 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; 3) Lembaran plastik yang lain ditempatkan diatas rongga cetak, dan ditarik dengan tekanan vakum, sehingga buturan pasir disatukan membentuk cetakan padat; 4) Tekanan vakum dilepaskan, kemudian pola diangkat dari cetakan; 5) Cetakan disatukan dengan pasangannya untuk membentuk kup dan drug, kemudian divakum untuk memperkuat kedua bagian tersebut. Selanjutnya dilakukan penuangan logam cair, lembaran plastik akan habis terbakar dengan cepat setelah tersentuh logam cair. Setelah pembekuan, seluruh pasir dapat didaur ulang untuk digunakan kembali.
Gambar 1.5 Tahapan pembuatan cetakan vakum
Keuntungan dari Proses Vakum : -
Tidak menggunakan bahan pengikat;
-
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. 8
Kelemahan : -
Proses pembuatannya relatif lambat, dan tidak segera dapat digunakan.
3) Proses Pengecoran Polisteren Nama lain dari proses ini adalah : proses penghilangan busa (lost-foam process), proses penghilangan pola (lost pattern process), proses penguapan busa (evaporative foam process), 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 1.6).
Gambar 1.6 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.
Keuntungan proses ini : -
Pola tidak perlu dilepaskan dari rongga cetak.
9
-
Tidak perlu dibuat kup dan drug, dan sistem saluran masuk serta riser dapat dibuat menjadi satu dengan pola polisteren tersebut.
Kelemahannya : -
Pola polisteren merupakan pola sekali pakai, sehingga dibutuhkan pola baru setiap kali pengecoran.
-
Biaya pembuatan pola mahal.
Penggunaan : -
Produksi massal untuk pembuatan mesin automobil (dalam proses ini pembuatan dan pemasangan pola dilakukan dengan sistem produksi automatis).
4) Pengecoran Presisi (Investment Casting) : Dalam proses pengecoran ini pola dibuat dari lilin yang dilapisi dengan bahan tahan api untuk membuat cetakan, setelah sebelumnya lilin tersebut mencair terlebih dahulu dan dikeluarkan dari rongga cetakan. Pola lilin dibuat dengan cetakan induk (master die), dengan cara menuang atau menginjeksikan lilin cair ke dalam cetakan induk tersebut. Tahapan pengecoran presisi : (lihat gambar 1.7)
Gambar 1.7 Tahapan proses pengecoran presisi
10
1) Pola lilin dibuat; 2) Beberapa pola ditempelkan pada saluran turun (sprue) membentuk pohon bola; 3) Pohon pola dilapisi dengan lapisan tipis bahan tahan api; 4) Seluruh cetakan terbentuk dengan menutup pola yang telah dilapisi tersebut dengan bahan tahan api sehingga menjadi kaku; 5) Cetakan dipegang dalam posisi terbalik, kemudian dipanaskan sehingga lilin meleleh dan keluar dari dalam cetakan; 6) 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; 7) Setelah logam cair dituangkan dan membeku cetakan dipecahkan, dan coran dilepaskan dari sprue-nya.
Keuntungan dari Pengecoran Presisi : -
Dapat membuat coran dalam bentuk yang rumit;
-
Ketelitian dimensi sangat baik (toleransi ± 0.076mm);
-
Permukaan hasil coran sangat baik;
-
Lilin dapat didaur ulang;
-
Tidak diperlukan pemesinan lanjut;
Kelemahan : -
Tahapan proses banyak sehingga biayanya mahal;
-
Terbatas untuk benda cor yang kecil;
-
Sulit bila diperlukan inti.
Contoh penggunaan : komponen mesin turbin, perhiasan, alat penguat gigi. Cetakan presisi dapat digunakan untuk semua jenis logam, seperti : baja, baja tahan karat, paduan dengan titik lebur tinggi.
5) Pengecoran dengan Cetakan Plaster dan Keramik :
Pengecoran dengan Cetakan Plaster mirip dengan cetakan pasir, hanya cetakannya dibuat dengan plaster (2CaSO4-H2O) sebagai pengganti pasir. Bahan tambahan, seperti bubuk dan silika dicampur dengan plaster untuk :
-
mengatur kepadatan,
-
mengatur waktu pengeringan cetakan, 11
-
mengurangi terjadinya keretakan, dan
-
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 : -
Perawatan cetakan plaster sulit sehingga jarang digunakan untuk produksi tinggi;
-
Kekuatan cetakan akan berkurang bila terlalu kering;
-
Bila cetakan tidak kering uap lembab akan merusak hasil coran;
-
Permeabilitas cetakan rendah, sehingga uap sulit keluar dari rongga cetak;
-
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 : -
Permukaan akhir baik;
-
Dimensi akurat;
-
Mampu membuat bagian coran yang tipis.
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.
12
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.
B. Proses 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 1.8 berikut ini.
Gambar 1.8 Tahapan dalam pengecoran dengan cetakan permanen 1) cetakan diberi pemanasan awal dan dilapisi (coated), 2) inti (bila digunakan) dipasang dan cetakan ditutup, 3) logam cair dituangkan ke dalam cetakan, dan 4) cetakan dibuka 5) produk coran yang dihasilkan.
Berbagai Pengecoran Cetakan Permanen : a. Pengecoran Tuang (Slush Casting) Digunakan untuk benda cor yang berlubang dengan cetakan logam tanpa inti. 13
Tahapan pengecoran: 1. Logam cair dituangkan ke dalam cetakan dan dibiarkan sejenak sampaivterjadi pembekuan pada bagian yang bersentuhan dengan dinding cetakan; 2. Cetakan kemudian dibalik, sehingga bagian logam yang masih cair akanvtertuang keluar dari rongga cetakan; 3. Diperoleh benda cor yang berlubang, ketebalannya ditentukan oleh lamanyavwaktu 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 ehingga logam cair yang berada di dalam ladel tertekan ke atas melalui saluran batu tahan api masuk ke dalam cetakan, seperti ditunjukkan dalam gambar 1.9.
Gambar 1.9 Pengecoran dengan cetakan bertekanan rendah Keuntungan : -
Hasil cetakan bersih bebas dari inklusi,
-
Kerusakan akibat porositas gas dan oksidasi dapat diperkecil,
-
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.
14
Kelebihan proses ini dibandingkan pengecoran bertekanan rendah adalah : -
Kerusakan karena porositas udara dapat dikurangi;
-
Kekuatan benda cor lebih baik.
d. Pengecoran Cetak Tekan (Die Casting) Pengecoran cetak tekan termasuk proses pengecoran cetakan permanen dengan cara menginjeksikan logam cair ke dalam rongga cetakan dengan tekanan tinggi (7 sampai 35 MPa ). 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 1.10.
Gambar 1.10 Konfigurasi mesin pengecoran cetak tekan ruang dingin (cold chamber )
Terdapat dua jenis mesin Cetak Tekan : (1.) Mesin cetak tekan ruang panas (hot chamber), dan (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 3.1
15
(1.) Proses Pengecoran Cetak Tekan Ruang Panas : Dalam mesin pengecoran cetak tekan ruang panas, logam dilebur di dalam kontainer yang menjadi satu dengan mesin cetaknya, seperti ditunjukkan dalam gambar 1.11.
Gambar 1.11 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.
(2.) Proses Pengecoran Cetak Tekan Ruang Dingin : Dalam mesin pengecoran cetak tekan ruang dingin, logam dilebur didalam kontainer yang terpisah dengan mesin cetaknya, seperti ditunjukkan dalam gambar 1.12.
16
Gambar 1.12 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.
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.
17
C. Pengecoran Sentritugal Pengecoran sentritugal dilakukan dengan menuangkan logam cair ke dalam cetakan yang berputar. Akibat pengaruh gaya sentritugal logam cair akan terdistribusi ke dinding rongga cetak dan kemudian membeku. Jenis–jenis pengecoran sentritugal : 1.)
Pengecoran sentritugal sejati;
2.)
Pengecoran semi sentritugal;
3.)
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 1.13 Proses pengecoran sentrifugal sejati Dalam gambar 1.13 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: -
Memiliki densitas (kepadatan) yang tinggi terutama pada bagian luar coran,
-
Tidak terjadi penyusutan pembekuan pada bagian luar benda cork arena adanya gaya sentrifugal yang bekerja secara kontinu selama pembekuan,
-
Cenderung ada impuritas pada dinding sebelah dalam coran dan hal ini dapat dihilangkan dengan permesinan. 18
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 1.14.
Gambar 1.14 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 1.15.
Gambar 1.15 Proses pengecoran sentrifuge 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 3.2
19
Tabel 3.2 Perbedaan antara sentrifugal sejati, semi sentrifugal, dan sentrifuge Sentrifugal sejati Semisentrifugal Sentrifuge
Setelah produk coran membeku dan dikeluarkan dari cetakan, biasanya dilakukan beberapa tahapan pekerjaan lanjutan yaitu : 1. pemangkasan (trimming), 2. pelepasan inti, 3. pembersihan permukaan, 4. pemeriksaan, 5. perbaikan (repair) bila diperlukan, 6. perlakuan panas. Tahapan (1) s/d (5) termasuk pekerjaan pembersihan pada bagian foundry, sedang perlakuan panas dilakukan bila diperlukan perbaikan sifat mekanik produk.
Proses penempaan (forging) Proses penempaan (forging) adalah proses pembentukan logam secara plastis dengan memberikan gaya tekan pada logam yang akan dibentuk . Gaya tekan yang diberikan bisa secara manual maupun secara mekanis (HIDROLIS atau pun PNEUMATIS). Proses forging bisa dikerjakan pada pengerjaan dingin maupun pengerjaan panas.
20
Ada 3 hal yang perlu diperhatikan dalam proses forging : Drawn Out Upset Squeezed Proses Forging dapat dikelompokkan : a.) Proses Penempaan Palu (HAMMER FORGING) Proses ini merupakan forging yang paling sederhana. Pada umumnya landasan (ANVIL) dan HAMMER yang dipakai berbentuk datar. Sehingga proses ini diprioritaskan untuk membuat benda kerja yang sederhana dan skala produksi kecil. Prosesnya lama dan hasilnya tergantung dari skill operator.
Untuk melakukan proses penempaan, logam terlebih dahulu dipanaskan, kemudian ditempa dengan mesin tempa uap diantara perkakas tangan dan die datar. Penempaan tangan yang dilakukan oleh se orang pandai besi, dikenal sebagai proses penempaan yang paling tua, kekurangan nya adalah: tidak dapat diperoleh ketelitian yang tinggi dan untuk benda-benda kerja dengan bentuk yang rumit, umum nya tidak dapat dilakukan. Mesin tempa ringan, mempunyai rangka terbuka atau rangka yang sederhana, sedangkan untuk rangka majemuk, biasanya digunakan untuk menempa benda-benda yang lebih besar dan berbobot cukup berat. Dibawah ini dapat dilihat gambar mesin tempa dengan rangka terbuka:
21
b.) Proses Penempaan Timpa (DROP FORGING) Prinsipnya Memaksa logam panas yang plastis memenuhi dan mengisi bentuk die dengan cara penempaan. Proses ini yang diperlengkapi dengan die. Die umumnya dibagi dua bagian dimana satu bagian diletakkan pada hammer, yang lainnya pada anvil. Syarat die yang digunakan harus kuat dan tangguh terhadap beban impact,keausan, dan temperatur umumnya terbuat dari campuran baja denga nkrom, molibdenum dan nickel. Faktor yang penting dan harus diperhatikan adalah tenaga pneumatis dan tenaga hidrolis sehingga mesin-mesin tipe steam hammer maupun air hammer mampu bekerja sangat cepat, mudah dikontrol dan otomatis. Impact forging juga merupakan bagian dari closed die forging hanya saja gerakan hammernya horisontal dan bisa dikerjakan dalam pengerjaan panas maupun dingin.
22
Skematik proses drop forging : Pada operasi ini, ada aliran logam di dalam die yang disebabkan oleh adanya gaya timpaan yang berlangsung bertubi-tubi. Untuk mengatur aliran logam selama proses timpaan berlangsung, maka operasi ini dibagi atas beberapa langkah, dimana setiap langkah, akan merubah bentuk benda kerja secara bertahap, dengan demikian a l i r a n a l i r a n l o g a m d a p a t d i a t u r s a m p a i b e n d a k a r j a n ya t e r b e n t u k d e n g a n b a i k . Banyaknya langkah, tergantung pada ukuran dan bentuk benda kerja, kualitas tempa logam dan toleransi yang dituntut/dipersyaratkan, namun biasanya untuk benda kerjayang bentuk nya rumit, diperlukan tahap penempaan terlebih dahulu. Beberapa jenis logam dengan suhu penempaan nya, dapat dilihat dibawah ini. = 1100 C s/d 1250 C
- Baja
- Tembaga dan paduan nya = 750 C s/d 925 C - Magnesium
= 315 C
- Aluminium
= 370 C s/d 450 C
Benda tempa yang menggunakan die tertutup, biasanya mempunyai bobot antara beberapa gram sampai dengan sekitar 10 ton.Penempaan jenis ini banyak digunakan pada industri perkakas tangan, gunting, sendok-garpu,suku cadang kendaraan bermotor dan bagian-bagian pesawat terbang. Keuntungan operasi penempaan adalah: - struktur kristal yang halus - tertutup nya lubang-lubang- waktu pengerjaan relatif singkat - meningkatnya sifat-sifat fisis tertentu dari logam.
23
Kerugian operasi penempaan adalah: - dapat timbul “kerak-kerak” pada permukaan logam - harga die cukup mahal, sehingga tidak ekonomis untuk pengerjaan dengan jumlah terbatas.
Keunggulan die tertutup dibandingkan dengan panempaan menggunakan die terbuka adalah: - praktis tidak ada bahan yang terbuang - kapasitas produksi lebih banyak dan tidak memerlukan operator dengan keakhlian khusus.
Logam-logam yang sering ditempa adalah: - baja karbon - baja paduan - besi tempa - tembaga - paduan aluminium - paduan magnesium c.) Proses Penempaan Tekan (PRESS FORGING) Pada hammer forging maupun drop forging energi yang diberikan pada saat penempaan sebagian besar terserap oleh anvil, pondasi mesin dan permukaan luar benda kerja sedangkan bagian dalam benda kerja belum terdeformasi. karena itu untuk benda kerja dengan penampang tebal dan besar digunakan press forging. Prinsip press forging : dilakukan penekanan secara perlahan-lahan pada benda kerja sampai menghasilkan aliran logam yang uniform. Press forging biasanya dikerjakan tanpa die dan hammer maupun anvilnya berbentuk datar. d.) Proses Penempaan Upset (UPSET FORGING) Proses forging yang dikhususkan untuk pembesaran diameter pada ujung batang logam ditekan dalam arah memanjang. Pada dasarnya benda kerja yang diupset berupa bar bulat, wire ataupun benda kerja berbentuk silindris.
24
Ada 3 hal yang diperhatikan pada saat melakukan upset forging : 1. Panjang benda yang diupset tidak lebih dari 3 kali diameter batang 2. Diameter upset tidak lebih dari 1,5 kali diameter batang 3. Panjang benda kerja yang tidak ditumpu oleh die tidak lebih dari diameter batang. Pada penempaan ini, batang berpenampang rata, dijepit di dalam die dan ujung yang dipanaskan ditekan sedemikian rupa sehingga mengalami perubahan bentuk permanen. Hal ini dapat dilihat pada gambar ilustrasi dibawah ini:
Biasanya panjang dari benda upset, bisa 2 sampai 3 kali diameter benda, hal ini untuk menghindarkan bengkok nya benda kerja, dan umum nya benda hasil penempaan upset ini tidak perlu dibersihkan (dipangkas) lagi. Sebenarnya, mesin penempaan upset merupakan pangembangan design dari mesin tempa pembuat kepala palu (martil) dan kepala baut pada opersi pengerjaan dingin. Melubangi benda tempa secara progresif sering dilakukan dengan menggunakan mesin tempa upset ini, misal nya: untuk membuat selongsong peluru artleri atau silinder mesin radial. Urutan operasi pengerjaan untuk menghasilkan benda tempa silinder, dapat dilihat pada gambar dibawah ini:
25
Potongan bahan bulat dengan panjang tertentu, dipanaskan sampai mencapai suhu tempa nya, dan untuk memudahkan operasi, maka batang pembawa ditekankan pada ujung sisi yang satu. Bahan awal ditekan dan secara progresif dilubangi, sehingga menghasilkan bentuk tabung. Pada tahap akhir, pelubang berujung tirus melebarkan dan meregang logam sampai ke ujung die, kemudian batang pem bawa dilepaskan dan benda tempa dikeluarkan dari cetakan. Selain untuk upset, die dapat juga digunakan untuk menusuk, melubangi, pemangkasan atau ekstrusi. Untuk produksi massal, telah diciptakan mesin tempa upset kontinu, dimana benda awal yang berupa poros, dipanaskan secara induksi, diumpankan ke dalam rongga, sehingga dapat dihasilkan benda panjang berpenampang tetap.
26
e.) Proses Penempaan SWAGING SWAGING adalah proses pengurangan diameter benda kerja yang berbentuk bulat baik solid meupun berongga dengan cara penempaan berulang kali. Disini die berfungsi sebagai hammer. Proses swaging juga dapat membentuk bentuk kerucut dan mengurangi diameter dalam maupun diameter luar penampang.
Proses Pembengkokan (Bending) Bending adalah proses deformasi secara plastik dari logam terhadap sumbu linier dengan hanya sedikit atau hampir tidak mengalami perubahan perubahan luas permukaan. Bending menyebabkan logam pada sisi luar sumbu netral mengalami tarikan, sedangkan pada sisi lainnya mengalami tekanan.
Bending Process merupakan proses dimana logam dapat berubah bentuk secara plastis, sehingga membentuk material ke bentuk yang diinginkan . Bending adalah proses yang fleksibel dimana berbagai bentuk dapat dihasilkan. Jenis-jenin Proses Bending antaralain: 1. Air Bending Air bending meruapakan proses pembengkokan yang dilakukan dengan pahat memukul benda kerja dan dimana benda kerja tersebut tidak menyentuh dasar (lihat gambar di bawah ini).
27
2. Bottoming or Coining Bottoming or Coining merupakan proses pembengkokan yang dilakukan dengan pahat memukul benda kerja dan benda kerja tersebut menyentuh sampai ke dasar.
3. Rotary Draw Bending Merupakan proses pembengkokan yang banyak dipakai sekarang ini untuk membengkokan selang dan pipa. 4. Ram Bending Merupakan
proses
pembengkokan
yang
paling
tradisional
dalam
proses
pembengkokan. Gaya yang diberikan oleh Ram dapat membengkokan pipa yang ditahan pada kedua ujungnya. 5. Compression Bending Compression Bending merupakan proses pembengkokan dimana pembengkokan pipa dapat lebih teliti. Proses ini membengkokan pipa dengan menahan salah satu ujung pipa kemudian ujung yang satu lagi diputar untuk dibengkokan. 6. Roll Bending Roll Bending merupakan proses pembengkokan dengan memasukan pipa di antara roda-roda yang berputar, sehingga pipa menjadi bengkok. Proses ini hanya dapat dikerjakan utk pipa berukuran kecil. 7. Stretch Forming Stretch Forming merupakan proses yang digunakan apabila ingin membengkokkan beberapa bengkokan pada satu benda kerja dan lebih kompleks.
28
8. Heat Induction / Hot Slab Bending. Heat Induction/Hot Slab BendingMerupakan proses pembengkokan yang memerlukan pemanasan benda kerja untuk dapat membengkok kannya. Proses ini tidak ekonomis dan biasanya hanya digunakan untuk benda kerja yang berukuran besar.
Proses Bending dilakukan dengan menggunakan Press Brakes. Press Brakes merupakan alat yang berbentuk V pada ujungnya. Biasanya Press Brakes mempunyai kapasitas antara 20 sampai 200 ton untuk mengerjakan objek dari 1m sampai 4,5m (3 kaki sampai 15 kaki). Pahat
yang lebih kecil dan pahat yang lebih besar biasanya dipakai untuk
pengerjaan khusus.
Gambar Diagram Bending
29
Proses Pengerolan (Rolling) Proses ini sering digunakan sebagai langkah awal dalam mengubah ingot dan billet menjadi produk setengah jadi/akhir. Prinsip proses pengerolan: menekan bahan dasar dengan menggunakan 2 rol atau lebih dengan arah putaran yang berlawanan sehingga terjadi perubahan dimensi (dimensi penampang). Baja ingot yang tidak dilebur kembali atau dituang kedalam cetakan, dapat diubah bentuk nya kedalam dua tahap, yakni: a. Pengerolan baja menjadi barang setengah jadi b. Pemrosesan selanjut nya Proses pengerolan baja akan menghasilkan barang “setengah jadi”, yang disebut dengan: “bloom”, “bilet” dan “slab”. Dari bloom, bilet dan slab ini, bisa dihasilkan: plat, lembaran, batangan, profil, lembaran tipis atau disebut “foil”. Tidak semua bja batangan siap untuk di rol, diperlukan beberapa syarat. Untuk mendapat kan bahan yang siap di rol, maka perhatikan tahapan-tahapan berikut ini: Baja cair dimasukkan ke dalam cetakan ingot di diamkan, hingga mencapai “proses solidifikasi” lengkap ( 700 C) dikeluarkan ingot dimasukkan ke dalam dapur gas (pit rendam) dibiarkan beberapa saat hingga mencapai suhu 1200 C ingot siap untuk di giling (rolling). Ukuran - Bloom : minimal (150 x 150) mm - Billet
: bloom dan bentuk nya persegi; (40 x 40) mm s/d (150 x 150) mm
- Bloom dan bilet bila di giling, akan menghasil kan slab, dengan lebar minimal 250 mm dan tebal minimal 40 mm ( L 3 x t ). - Sebagai contoh: plat, setrip tipis, dihasilkan dari slab yang di rol.
30
Faktor yang juga hrus diperhatikan dalam proses rolling adalah sudut gigitan
Efek pengerjaan panas: Salah satu efek operasi pengerjaan panas ini adalah: penghalusan butir-butir, yang disebabkan oleh proses “rekristalisasi” (lihat gambar diatas). Akibat penggilingan, maka terlihat struktur butir yang tadinya kasar, menjadi lonjong dan memanjang dan karena temperatur masih tinggi, maka terjadilah rekristalisasi yang ditandai oleh mulai terbentuk nya butir-butir yang halus. Ketebalan benda kerja akan mengalami deformasi yang besar, sementara lebar nya hanya bertambah sedikit. Temperatur benda kerja, harus di usahakan seragam selama operasi penge-rol-an, sebab hal ini sangat berpengaruh terhadap aliran logam dan “plastisitas” nya. Catatan: a). Lihat gambar, Busur AB dan A’B’, merupakan daerah kontak benda kerja dengan roller.
V AB = V Keliling .rol Beberapa contoh kecepatan mesin rol yang di anjurkan, misal nya: Vroller = 5 m
-
Untuk bahan-bahan lunak
-
Untuk bahan-bahan logam yang lebar Vroller = 10 m
det
-
Untuk batang kawat baja
Vroller = 12 m
det
det
b). Mesin rolling, biasanya dapat berputar bulak-balik, karena untuk menghasilkan benda akhir sering sekali diperlukan proses penggilingan yang ber ulang-ulang (pas).
31
ROLLING MILL Prinsip : mengurangi ketebalan bisa dilakukan dengan pengerjaan panas maupun pengerjaan dingin. ROLLING FORGING Pada proses ini roll dapat dibagi 2 bagian, yaitu: SHAPE ROLLING dan ROLLING FORGING SHAPE ROLLING umumnya mengerjakan bagian-bagian yang kecil, misalnya ulir dan dikerjakan pada pengerjaan panas. Sedangkan ROLLING FORGING dikhususkan pada pengerjaan dingin dan mengerjakan bagian yang besar. Keuntungannnya : benda kerja memiliki strength tinggi, biaya cost produksi lebih rendah dan laju produksi lebih tinggi dibanding dengan proses cutting. ROLL FORMING Proses ini memproduksi lembaran logam untuk pembuatan pipa, plat strip. ROLL FORMING dikerjakan pada pengerjaan dingin untuk pembuatan lembaran kecil, lembaran dengan penampang tipis dan material yang lunak, misal aluminium, tembaga FORGING.
32
Proses Penarikan Dalam (Deep Drawing) Proses penarikan biasanya digunakan, bila benda tidak dapat dibuat dengan mesin rol tanpa kampuh, seperti terlihat pada gambar dibawah ini.
Dalam hal ini, bloom yang dipanaskan pada suhu tempa nya dipasangkan pada mesin pres vertikal oleh alat pelubang tembus, bloom tersebut dibentuk menjadi benda tempa berongga dengan alas tertutup. Benda tempa dipanaskan dan diletakkan kembali pada mesin pres dengan die dimana diameternya akan semakin kecil. Untuk silinder tipis atau tabung, pemanasan dan penarikan perlu dilakukan beberapa kali. Umum nya bila membuat pipa, maka ujung yang tertutup harus dipotong dan di rol kembali untuk mendapatkan ukuran dan penyelesaian yang tepat. Cold drawing merupakan proses pembentukan dingin secara plastis dari metal sepanjang sumbunya. Proses ini dapat dibagi 5 kelompok besar: 1) BAR AND TUBE DRAWING Hasil dari bar drawing adalah pengecilan penampang melintang dan pemanjangan batang dengan konsekuensinya timbul strain. Hardening pada umumnya proses ini dilakukan secara bertahap.
33
Proses bar drawing ini biasanya diikuti dengan proses annealing jika reduksi penampangnya melebihi 30-50 %.
Proses
tube
drawing
digunakan
untuk
membuat
pipa
tanpa
sambungan.
Bahan dasar yang digunakan berbentuk pipa sehingga kualitas pipa yang dihasilkan memiliki permukaan yang halus, berdinding tipis dan keakuratannya tinggi serta kekuatannya naik. Mandrel dipergunakan dalam proses ini untuk diameter tube 1/2″-10″
2) WIRE DRAWING Prinsipnya sama dengan bar drawing. Hanya saja diameternya lebih kecil, dan dikerjakan secara kontinu melalui beberapa die. Jika diperlukan kawat yang lunak, annealing dilakukan didalam dapur dengan mengontrol temperaturnya setelah proses drawing terakhir. Pada proses penarikan kontinu, kawat ditarik melalui beberapa die dan rol penarik yang disusun seri. Proses wire drawing cukup sederhana dalam konsep. Pertama-tama kawat disusutkan ukurannya, dengan cara hammering, filling, rolling atau swaging, sehingga akan cocok pada die, kawat kemudian ditarik melalui die.
34
Kawat ditarik melalui die, volume tetap sama, sehingga diameter menurun, dan panjang meningkat. Biasanya kawat akan membutuhkan lebih dari satu kali proses penarikan, melalui die yang lebih kecil lagi, untuk mencapai ukuran yang diinginkan. Proses wire drawing meningkatkan sifat material dilakukan pada pekerjaan dingin.Pengurangan luas pada kabel kecil adalah 15-25% dan kabel yang lebih besar 20-45%. 3) STRETCH FORMING Pada proses ini, die (form block) hanya dikenai tegangan kompresi, benda kerja yang diikat dengan grip dan ditarik ke arah horisontal. Die umumnya terbuat/dapat dibuat dari kayu atay plastik. Stretch forming merupakan proses yang dikembangkan dari aerospace dalam pembuatan penampang yang lebar dari sheet dan ditarik untuk membentuk lengkungan penampang.
4) DEEP DRAWING Deep Drawing atau biasa disebut drawing adalah salah satu jenis proses pembentukan logam, dimana bentuk pada umumnya berupa silinder dan selalu mempunyai kedalaman tertentu, sedangkan definisi menurut P.C. Sharma seorang professor production technology drawing adalah Proses drawing adalah proses pembentukan logam dari lembaran logam ke dalam bentuk tabung (hallow shape) (P.C. Sharma 2001 : 88)
Gambar: Deep drawing machine Keuntungan Proses Deep Drawing
35
Produksi dapat dilakukan dalam jumlah yang besar (Mass Production)
Kualitas hasil produksi memiliki ketelitian yang tinggi
Sifat mampu tukar (interchange ability) komponen yang dihasilkan lebih baik daripada produksi secara manual
Proses pengerjaannya sederhana
Kekurangan Proses Deep Drawing Proses Deep drawing cenderung mahal dalam pembuatan diesnya, dan memerlukan ketelitian tinggi dalam memberikan gaya tekan, jika tidak teliti dapat menyebabkan robek atau patah pada material. Proses ini ditujukan untuk membuat tangki dengan berbagai bentuk dimana kedalamannya lebih besar dibandingkan dengan ukuran diameter, dan disamping itu dikenal juga istilah shallow drawing. Pada dasarnya proses ini ada dua, yaitu: 1.SHRINK FORMING Pada proses ini terjadi kompresi melingkar selama proses dengan pengurangan diameter dan logam cenderung tipis. Karena material cukup tebal maka pada dinding produk akan berakibat terjadi kerutan. 2.STRETCH FORMING Pada proses ini terjadi pengecilan benda kerja sebagi akibat tarikan melingkar yang digunakan untuk memperbesar diameter. Guna mencegah kerutan dna ketebalan dinding yang tidak merata, aliran logam harus dikontrol. Hal ini dapat diatasi dengan memberikan ring penakan. Perhatikan gambar dibawah ini:
36
5) FORMING WITH RUBBER Pada proses ini karet dipakai sebagai penekan, ditujukan untuk mengeliminir salah satu die aas atau bawah. Proses guerin forming didasarkan pada kenyataan bahwa sifat konsisten dari karet dapat mentransfer seluruh tekanan yang diberikannya secara uniform ke segala arah. Proses
bulging didasarkan bahwa fluida atau karet dimanfaatkan untuk memindahkan tekanan yang dibutuhkan untuk mengembangkan bahan baku ke arah luar sehingga menempel pada die.
37
Proses Pelubangan (Punching) Proses Punching adalah pabrikasi yang menghilangkan scrab dari benda dengan cara memukul benda kerja pada cetakan, proses ini meningkatkan lubang pada benda kerja. Karakteristik proses punching antaralain: 1. Mampu menghasilkan lubang dikedua bagian baik pada strip dan pada bahan lembar material selama produksi. 2. Mampu menghasilkan lubang dalam berbagai bentuk variasi dengan cepat. Contoh: plat/body mobil, papan PCB
Proses Pembentukan Leher Botol (Necking)
HOT SPINNING Pengertian HOT SPINNING adalah proses pembentukan logam panas secara plastis dari bentuk datar dengan ukuran tertentu menjadi bentuk yang sesuai dengan die dengan cara memutar benda kerja dan memberikan tekanan secara lokal pada sisi benda kerja. Proses spinning dapat juga dikerjakan dengan proses pengerjaan dingin, bahan benda kerjanya merupakan lembaran logam yang tipis dengan ketebalan sampai 6″.
38
Gambar skematik proses
Lembaran logam tipis ditekankan dengan penekan tangan sambil diputar pada cetakan sehingga terbentuk benda mengikuti bentuk cetakan (bentuk simetris);
Cetakan dibuat dari kayu keras atau dari baja yang licin bila digunakan untuk produk massal;
Untuk mengurangi gesekan antara bahan dengan alat penekan digunakan pelumas seperti sabun, timah putih dan minyak cat;
Keuntungan
Peralatan lebih murah dari pada peralatan proses pres;
Produk baru dapat dihasilkan lebih dini.
Kerugian
Diperlukan tenaga terlatih upah lebih tinggi;
Diperlukan beberapa kali penekanan dan anil secara bergantian
Laju produksi lebih rendah.
Produk yang dihasilkan 39
reflektor,
bejana besar untuk proses-proses,
alat-alat dapur, dll.
Penggunaan
pembuatan bejana bentuk konis.
PROSES COINING Pengertian Coining adalah proses pengepresan material didalam die sehingga material akan mengalir mengikuti bentuk die. Proses ini digunakan untuk membuat medali dan mata uang yang memerlukan ketelitian yang tinggi dan ukuran yang tepat. Coining berbeda dengan embossing, karena pada embossing tidak terjadi perubahan ketebalan material
. Gambar skematik proses
40
Keuntungan
Detail ornamen dan dihasilkan dengan surface finish yang excellent;
Toleransi produk yang dihasilkan sangat kecil.
Kerugian Tekanan yang dibutuhkan dalam proses ini tinggi sekali dan tidak ada kelebihan logam yang mengalir dari die.
Produk yang dihasilkan Produk yang dihasilkan adalah:
tableware,
medallions,
41
metal buttons,
coins,
jewelry
dll
Proses Pengelasan (Welding)
Gambar skematik proses pengelasan
Proses pengelasan berkaitan dengan lempengan baja yang dibuat dari kristal besi dan karbon sesuai struktur mikronya, dengan bentuk dan arah tertentu. Lalu sebagian dari lempengan logam tersebut dipanaskan hingga meleleh. Kalau tepi lempengan logam itu disatukan, terbentuklah sambungan. Umumnya, pada proses pengelasan juga ditambahkan dengan bahan penyambung seperti kawat atau batang las. Kalau campuran tersebut sudah dingin, molekul kawat las yang semula merupakan bagian lain kini menyatu. Pada pengelasan, suhu yang digunakan jauh lebih tinggi, antara 1500 hingga 1600 derajat Celcius. Kelebihan pengelasan : 1. Effisiensi sambungan yang baik dapat digunakan pada temperatur tinggi dan tidak ada batas ketebalan logam induk. 2. Geometri sambungan yang lebih sederhana dengan kekedapan udara, air dan minyak yang 42
sempurna. 3. Fasilitas produksi lebih murah, meningkatkan nilai ekonomis, produktivitas, berat yang lebih ringan dan batas mulur ( yield) yang lebih baik. Kekurangan pengelasan : 1. Kualitas logam las berbeda dengan logam induk, dan kualitas dari logam induk pada daerah yang tidak terpengaruh panas ke bagian logam las berubah secara kontinyu. 2. Terjadinya distorsi dan perubahan bentuk (deformasi) oleh pemanasan dan pendinginan cepat. 3. Tegangan sisa termal dari pengelasan dapat menyebabkan kerusakan atau retak pada bagian las. 4. Kerentanan terhadap retak rapuh dari sambungan las lebih besar dibandingkan dengan sambungan keling yang disebabkan metode konstruksi. 5. Kerusakan bagian dalam sambungan las sukar dideteksi, jadi kualitas sambungan las tergaantung pada ketrampilan (skill) yang melakukan.
Contoh penggunaan las listrik dan las karbit Penggunaan las listrik dan las karbit juga berbeda. Untuk pekerjaan kasar atau mengelas bahan yang lebih kuat digunakan las listrik, contohnya untuk mengelas pipa atau mengelas baja. Las karbit digunakan untuk pekerjaan yang tergolong ringan atau halus seperti mengelas body mobil.
Produk yang dihasilkan adalah pagar besi, jerjak jendela, dll.
43
Tradisional Machining 1. Mesin bubut
Mesin bubut proses kerja mesin bubut yaitu poros spindle akan memutar benda kerja melalui piringan pembawa sehingga memutar roda gigi pada poros spindle. Putaran akan disampaikan keroda gigi poros ulir melalui roda penghubung. Lalu dengan klem berulir, putaran poros ulir tersebut diunah menjadi gerak translasi pada eretan yang membawa pahat. Akibatnya pada benda kerja akan terjadi sayatan yang berbentuk ulir.
1. Kelebihan mesin bubut a. Pengoperasian masih menggunakan cara-cara manual b. Masih dapat dikerjakan oleh para pekerja yang tak mahir komputer. c. Sangat mudah dioperasikan, karena tidak perlu memasukkan data. d. Modal yang ditanamkan mengalami penurunan. e. Mesin tidak tergantung oleh perubahan suhu dan cuaca. f. Rendah dalam efisiensi produktif
2. Kekurangan mesin bubut a. Ketelitian yang dihasilkan agak kurang akurat. b. Tidak dapat menampilkan kalkulasi biaya produksi. c. Waktu laju awal pada pabrik mengalami kenaikkan.
Produk yang dihasilkan: baut, as, spindle, ring.
44
Contoh penggunaanya : dipergunakan untuk mengerjakan benda-benda yang berbentuk silindris, tetapi dapat juga untuk mengerjakan bentuk-bentuk lain misalnya untuk membuat segi enam, bujursangkar, dengan pengerjaan khusus.
2. Mesin Milling
Mesin milling
Prinsip kerja mesin milling : Tenaga untuk pemotongan berasal dari energi listrik yang diubah menjadi gerak utama oleh sebuah motor listrik, selanjutnya gerakan utama tersebut akan diteruskan melalui suatu transmisi untuk menghasilkan gerakan putar pada spindel mesin milling. Spindel mesin milling adalah bagian dari sistem utama mesin milling yang bertugas untuk memegang dan memutar cutter hingga menghasilkan putaran atau gerakan pemotongan.
Kelebihan dan Kekurangan Mesin Fris.
Kelebihan :
a. Produktivitasnya tinggi b. Bekerja secara otomatis dan manual c. Tidak terpaku pada satu model mata gigi d. Terdapat beraneka ragam jenis pemotong
Kekurangan :
a. Harga pemotong ( mata gigi ) mahal 45
b. Setelah pengerjaan, permukaan benda kerja masih kasar c. Pada hasil akhir, benda masih harus dihaluskan dengan kertas gosok Produk yang dihasilkan : roda gigi dan kepala baut, boring, reaming. Contoh penggunaan : dapat digunakan untuk berbagai macam operasi seperti pengoperasian benda datar dan permukaan yang memiliki bentuk yang tidak beraturan
3. Mesin Gerinda
Mesin gerinda Mesin gerinda adalah salah satu mesin perkakas yang digunakan untuk mengasah/memotong benda kerja dengan tujuan tertentu. Prinsip kerja mesin gerinda adalah batu gerinda berputar bersentuhan dengan benda.kerja sehingga terjadi pengikisan, penajaman, pengasahan, atau pemotongan. Keuntungan proses penggerindaan a. Merupakan metode yang umum dari pemotongan bahan seperti baja yang dikeraskan. Besarnyakelegaan tergantung pada ukuran, bentuk, dan kecenderungan suku cadang untuk melengkungselama operasiperlakuan panas
46
b. Disebabkan banyaknya mata potong kecil pada roda, maka menimbulkan penyelesaian yangsangat halus dan memuaskan pada permukaan singgung dan permukaan bantalan. Kekasaran permukaanyang dicapai adalah 0,4 sampai 2200 µm. c. Penggerindaan dapat menyelesaikan pekerjaan sampai ukuran teliti dalam waktu singkat. Mesingerinda perlu pengaturan roda halus,sebab hanya jumlah kecil bahan yang dilepas, sampai ± 0,005mm. d. Tekanan pelepasan logam dalam proses ini kecil, sehingga memperbolehkan untuk menggerinda benda kerja yang mudah pecahdan benda kerja yang cenderung untuk melenting menjauhi perkakas.Sifat ini memungkinkan memakai pencekam magnetis untuk memegang benda kerjadalam operasi penggerindaan. Contoh penggunaannya yaitu untuk memperhalus permukaan sejajar,vertical,menggerinda mata pahat, menggerinda mata bor dan lain-lain.
4. Mesin Gurdi
Mesin gurdi
Penggurdian adalah kegiatan membuat lubang dalam sebuah benda kerja dengan cara menekan kan sebuah gurdi yang berputar, atau sebaliknya alat gurdi nya yang diam (fixed/stasioner), proses pengerjaan pemotongan menggunakan mata bor (twist drill) untuk menghasilkan lubang yang bulat pada material logam maupun nonlogam yang masih pejal atau material yang sudah berlubang.
Produk yang dihasilakan berupa pelubangan proses gurdi digunakan untuk pembuatan lubang silindris.
47
5. Mesin Scrap
Mesin scrap
Prinsip pengerjaan pada mesin sekrap adalah benda yang disayat atau dipotongdalam keadaan diam (dijepit pada ragum) kemudian pahat bergerak lurus bolak-balikatau maju mundur melakukan penyayatan. Hasil gerakan maju mundur lenganmesin/pahat diperoleh dari motor yang dihubungkan dengan roda bertingkat melaluisabuk (belt).
Kelebihan atau keuntungan mesin sekrap. 1. Ideal untuk proses mula permesinan, sehingga menghematpenggunaan pahat potong 2. Muda untuk pengoprasian 3. Mudah dalam penyetelan 4. Murah biaya operasional 5. Hemat dalam menggunakan pahat potong 6. Mudah dalam perawatan
Kegunaan umumnya dari mesin skrap antara lain: a. Pembuat celah (slotter) Terutama digunakan untuk pemotongan dalam dan menyerut bersudut serta untuk operasi yang memerlukan pemotongan vertikal karena kedudukan yang diharuskan untuk memegang benda kerja. Operasi dari bentuk ini sering dijumpai pada pekerjaan cetakan, cetakan logam dan pola logam. b. Pembuat dudukan pasak (key seater) Dirancang untuk memotong alur pasak pada roda gigi, puli mok dan suku cadang yang serupa. Sedangkan kegunaan khususnya adalah untuk memotong roda gigi. 48
Non Tradisional Machining 1. Water Jet Machining
Skema proses Water Jet Machining
Water jet machining adalah sebuah alat yang digunakan dalam proses pemotongan dingin yang menggunakan tekanan yang sangat tinggi dengan air sebagai medianya dan tambahan bahan abrasive.
Keuntungan dan Kerugian Penggunaan WJM Keuntungan dari proses water jet machining ini adalah sebagai berikut: a. Air adalah murah, tidak beracun, langsung dapat digunakan dan tidak menjadikan masalah pembuangannya. b. Pancaran air mendekati secara ideal dengan pahat bermata potong satu. c.
Berbagai bentuk / kontur dapat dibuat. Lagipula operasi memungkinkan dilaksanakan pada bidang horizontal maupun vertical.
d. Proses memberikan hasil pemotongan yang bersih dan tajam. e. Tidak seperti metode permesinan konvensional, metode ini tidak menimbulkan panas. Konsekuensinya tidak ada kemungkinan adanya welding dari material dibelakang pemotongan sebelumnya. Juga tidak membahayakan terhadap degradasi panas material. f. Dustless atmosphere – terutama menguntungkan untuk pemotongan material isolasi seperti fiberglass dan asbestos yang menhasilkan debu. 49
g. Suara dapat diminimumkn bila unit daya dan pompa dijauhkan dari titik pemotng. h. Tidak ada komponen yang bergerak sehingga mengurangi perawatan yang dibutuhkan. i. Pancaran membawa keluar semua sisa pemotongan sehingga tidak ada permasalahan polusi. j. Fluida dapat digunakan kembali (re-used) dengan menyaring keluar bahan padat yang terbawa. k. Hanya jumlah sedikit fluida yang dibutuhkan (sekitar 100 – 150 liter/jam).
Keuntungan lain menggunakan water jet antara lain: a. Dapat digunakan untuk pemotongan yang sangat presisi, b. Waktu yang dibubutuhkan sangat cepat c. Ramah lingkungan, tidak menghasilkan limbah yang merusak lingkungan d.
Lebih ekonomis karena air dan bahan abrasive mudah di daur ulang
e. Angka toleransi sangat ketat(relative kecil), Jumlah materi dihapus oleh jet air sungai biasanya sekitar 0,02 “(0,5 mm) lebar, yang berarti bahwa sangat sedikit bahan akan dihapus. Ketika Anda bekerja dengan bahan mahal (seperti titanium) atau bahan berbahaya (seperti timah), ini dapat menjadi manfaat yang signifikan. f. Lebih aman karena Sebuah kebocoran pada tekanan tinggi sistem air cenderung mengakibatkan penurunan yang cepat tekanan ke tingkat yang aman. Air itu sendiri adalah aman dan non-ledakan dan abrasive garnet juga lamban dan tidak beracun.
Kerugian dalam penggunaan waterjet antara lain: a. Biaya awal untuk pembelian water jet tinggi,namun untuk proses produksi selanjutnya bila dibandingkan dengan peralatan lain sangat murah,serta menghemat waktu pengerjaan. b. Perlu adanya perawatan khusus dan berkala,karena air yang dicampur dengan bahan abrasive dipaksa untuk melewati lubang yang sangat sempit sehingga butuh perhatian yang khusus agar peralatan dalam kondisi yang baik.
Contoh penggunaan : digunakan untuk memotong kaca, logam, non-logam kayu, karet, marmer, granit, plastic dengan ketebalan lebih dari 18 inch tanpa membentuk bekas warna. 2. Aberasive Jet Maching
50
Skema proses Abressive Jet Machining
Abrasive jet machining adalah sebuah proses pemesinan yang menggunakan bahan abrasive yang didorong oleh gas kecepatan tinggi atau air bertekanan tinggi untuk mengikis bahan dari benda kerja. Kegunaannya meliputi pemotongan bahan panas-sensitif, rapuh, tipis, atau keras. Khusus digunakan untuk memotong bentuk yang rumit atau bentuk bentuk tepi tertentu. Kelebihan : - Kemampuan meraut bhn getas, tipis dan daerah sulit. - Sedikit panas - Material removal rate (MRR) bagus - Investasi dan konsumsi daya rendah Kekurangan : - Terbatas utk bhn getas - Perlu proses lanjut kalau terjadi sticking (penempelan) - Akurasi rendah - Nozzle cepat aus, polusi debu dan suara Kegunaan Abressive Jet Machining a. Memotong sirip coran dan garis pemisah (parting line) dari komponen cetakkan pengecoran sisitim injaksi. b. Memoles komponen-komponen pkastik nilom, Teflon. c. Memotong bagian tipis dari komponen yang mudah pecah terbuat dari kaca keramik dsb. d. Membersihkan rongga cetakan logam. e. Memproduksi benda dengan kualitas permukaan tinggi. f. Mengelupas lem dan cat dari obyek terlapis. 51
g. Melapisi permukaan dalam tabung kaca. h. Mengetsa cap pada silinder kaca.
3. Electro Chemical Machining
Skema Electro Chemical Machine Electro chemical machine (ECM) adalah suatu mesin perkakas yang digunakan untuk pemakanan atau pemotongan benda kerja dengan menggunakan proses kimia elektrik. Prinsip kerja ECM yaitu benda kerja dihubugkan dengan sumber arus searah yang bermuatan positif sedangkan pahat dibuhungkan dengan sumber arus yang bermuatan positif dan cairan elektrolit dialirkan diantara pahat dan benda kerja. Sehingga terjadilah proses pengerjaan material benda kerja karena adanya reaksi elektrokimia dan juga reaski kimia. Electro Chimical Machining (ECM) terdiri dari pahat katoda dan anoda.
Kelebihan ECM 1. Tidak ada alat yang dipakai selama pemesinan elektrokimia. 2. Non-kaku dan membuka lembar kerja dapat mesin dengan mudah karena tidak ada kontak antara alat dan benda kerja. 3. Bentuk geometris yang kompleks dapat mesin berulang-ulang dan akurat 4. Pemesinan elektrokimia adalah proses hemat waktu bila dibandingkan dengan mesin konvensional 5. Selama pengeboran, lubang dapat dibuat atau beberapa lubang sekaligus. 6. ECM debur dapat deburring sulit untuk mengakses bagian wilayah 7. Bagian yang rapuh tidak bisa mengambil lebih banyak dan juga rapuh bahan yang cenderung untuk mengembangkan retakan pada mesin mesin dapat dengan mudah melalui ECM 52
8. Permukaan selesai dari 25 μ masuk dapat dicapai selama pemesinan elektrokimia Kekurangan ECM a. Alat yang lebih sulit untuk merancang b. Perlengkapan khusus diperlukan untuk menahan aliran elektrolit yang tinggi. c. Biaya peralatan dasar beberapa kali bahwa untuk EDM. d. Elektrolit yang paling umum, natrium klorida, adalah korosif terhadap peralatan, perkakas, perlengkapan, dan bahan kerja.
4. Electro Discharge Machining
Skema EDM Proses kerjanya yaitu memanfaatkan proses konversi listrik dan panas, dimana energi listrik digunakan untuk memunculkan loncatan bunga api (spark) dan proses pemakanan material terjadi akibat energi panas yang ditimbulkan dari bunga api, Loncatan bunga dihasilkan dari pembangkit pulse antara elektroda dan material benda kerja, yang keduanya dicelupkan dalam cairan dielektrik, akan menimbulkan pengikisan material dari material benda kerja dengan erosi panas atau penguapan. Keuntungan penggunaan EDM 1. Dapat membuat bentuk kompleks yang kemungkinan sukar dilakukan dengan mesin konvensional 2. Dapat mengerjakan material benda kerja yang keras dengan tingkat kepresisian tinggi 3. Dapat mengerjakan bagian bentuk yang sangat kecil sekalipun, tanpa cemas bagian tersebut ikut terpotong 4. Tidak ada kontak langsung antara alat dan benda kerja sehingga tidak timbul distorsi pada pemakanan 5. Dapat membuat kehalusan permukaan benda kerja dengan baik 53
6. Lubang dapat dibuat secara mudah, tepat dan baik
Kerugian penggunaan EDM : 1. laju pengikisan material benda kerja atau material removal rate (MRR) pada operasi EDM lebih lambat dibandingkan metode permesinan tradisional yang menghasilkan chips secara mekanis. 2. Tambahan waktu dan biaya yang digunakan untuk membuat elektroda untuk RAM / setempel EDM. 3. Mereproduksi sudut tajam pada benda kerja sulit karena memakai elektroda. 4. Konsumsi daya spesifik sangat tinggi. 5. Timbul overcut. Over cut adalah suatu deviasi yang menunjukkan bahwa besarnya diameter lubang yang dikerjakan dengan proses EDM lebih besar dari ukuran elektrodanya. 6. Terjadi keausan pahat bila pemakaian berulang 7. Bahan yang bukuan konduktor listrik dapat dikerjakan dengan mesin yang diset secara khusus 8. Mesin EDM dan perlengkapannya masih relatif mahal 9. Penggunaan mesin EDM dibatasi oleh ukuran tangki kerja penampung cairan dielektrik. Mesin EDM standar populer yang digunakan sekarang memiliki keterbatasan: Contohnya penggunaanya pada pembuatan cetakan yang digunakan untuk membentuk casing handphone, computer dll. Dalam pembuatan mur dan baut yang memerlukan toleransi yang sesuai. Jika toleransi baut ataupun mur terlalu kecil, keduanya tidak akan dapat di pasang, begitu juga jika toleransinya terlalu besar baut dan mur akan longgar. Pembuatan komponenkomponen jam yang halus, roda gigi. 5. Electro Beam Machining
54
Skema Electron Beam Machining
Electron Beam Machining (EBM) adalah proses pemotongan yang menggunakan electron beam dimana Electron beam machining menggunakan aliran kecepatan gerak dari suatu benda yang tinggi dari titik pusat electron pada permukaan benda kerja untuk menyayat material dengan cara peleburan dan penguapan.
Electron Beam Machining digunakan untuk jenis pemotongan dengan tingkat kepresisian yang sangat tinggi yang di aplikasikan pada banyak jenis material. Pengaplikasian tersebut termasuk pengeboran yang ekstrem yaitu lubang dengan diameter yang sangat kecil sampai diameter 0.05 mm (0.002 inchi), pengeboran lubang dengan kedalaman yang sangat tinggi dengan rasio diameter lebih dari 100:1, dan pemotongan celah yang hanya selebar 0.025 mm (0.001 inchi).
6. Ion Beam Machining
55
Skema Ion Beam Machining Ibm berlangsung diruang vakum dengan atom bermuatan ion dikeluarkan dari sumber ion menuju benda kerja dengan percepatan tegangan. Kelebihan Ion Beam Machining : a. b. c. d. e.
Proses temperature rendah menurunkan masalah tegangan Dimensi tidak berubah Sifat adhesi baik apada permukaan objek Paduan baru dimungkinkan Dapat meningkatkan waktu pemakain kekerasan
Kekurangan Ion Beam Machining : 1. Biaya mahal 2. Permukaan dapat melemah akinat efek radiasi 3. Penembusan sangat dangkal (< 1 µ m)
7. Laser Beam Machining
Skema Laser Beam Machining
56
Laser Beam Machining (LBM) adalah suatu metodepemotongan, di mana benda kerja dileburkan dan diuapkan oleh sebuahsinar laser monokromatik yang kuat. Ketika sinar mengenai benda kerja,panas menghasilkan lelehan dan menguapkan benda kerja hingga yangpaling keras sekalipun.
Keuntungan Laser Beam Machining : 1. Mampu diterapkan pada semua logam yang ada. 2. Ketidakadaan kontak langsung dan gaya yang besar antara alat danbenda kerja. 3. Kemampuan untuk bekerja dalam udara, gas inert, ruang hampa , dancairan atau padatan yang transparan secara optik. 4. Keakuratan dan kemampuan untuk membuat lubang dan potonganyang sangat kecil. 5. Kecocokan untuk memotong keramik dan material-material lain yangsiap dikenai panas kejut.
Kerugian Laser Beam Machining : 1. Modal dan biaya operasi yang tinggi. 2. Kemampuan pakai yang terbatas (benda kerja yang tipis dan pemotongan material untuk jumlah yang kecil). 3. Kecepatan produksi yang lama karena dibutuhkan penjajaran yangakurat. 4. Ketidakseragaman lubang dan potongan. 5. Efek kerusakan akibat panas pada benda kerja. 6. Membutuhkan operator yang sangat handal. 7. Efisiensi operasi yang rendah. Laser Beam Machining dapat digunakan untuk welding dan cutting metals/nonmetals. Selain itu, LBM juga dapat digunakan untuk brazing (memelas), soldering,drilling, dan membuat tanda (marking).
8. Ultra Sonic Machining
57
Skema ultra sonic machining
Proses permesian pada USM terjadi akibat adanya Gerakan osilasi dengan Frekuensi tinggi dikombinasikan dengan amplitude rendah ditransmisikan pada tool. Pada saat yang bersamaan Aliran yang berisi campuran antara cairan dan partikel abrasive didorong mengunakan pompa dan dilewatkan diantara benda kerja dan tool USM. Tool yang bergerak osilastik dikombinasikan dengan cairan slurry akan memakan benda kerja dengn bentuk berkebalikan dari bentuk tool yang digunakan
KEUNGGULAN PENGUANAAN ULTRASONIC MACHINING 1.Dapat digunakan untuk proses permesinan terhadap material yang keras, brittle , mudah pecah, dan material material nonconductive 2.Tidak terjadi perubahan pada struktur mikro material baik secara fisik maupun kimia 3.Dapat melakukan permesinan terhadap material non conductive yang sebelumnya tidak dapat dilakukan proses permesiana menguanakan EDM dan ECM 4.Tidak menimbulkan distorsi pada benda kerja 5.Dapat dikombinasiakn dengan proses permesinan lain sepertiEDM, ECM.ECG. KELEMAHAN PENGUNAAN ULTRASONIC MACHINING 1.USM memiliki angka Material Rate Removal yang rendah (maksimum 25 mm/menit) 2.Tidak data membuat lubang yang dalam , hal ini dikarenakan pergerakan aliran slurry yang terbatas 3.Angka Tool Wear Rate yang tinggi menyebabkan proses pergantian tool berlangsung cepat (angka tool wear rate bervariasi sekitar 1:1 hingga 1:200) 4.USM hanya dapat digunakan apabila tingkat kekerasan material yang hendak dilakukan proses permesinan berada diatas angka 45HRC 58
USM antara lain: 1.Pembuatan lubang/cavity pada material non-conductive 2.Untuk pembuatan lubang dalam jumlah besar namun dengn diameter kecik 3.Untuk melakukan permesinan terhadap paduan metal yang getas 4.untuk melakukan berbagai operasi permesinan seperti grinding, drilling, milling. 5.Dapat digunakan untuk melakukan proses pembentukan dies untuk drawing, puncing, piercing dan blanking 6.Digunakan untuk pengeboran pada dunia kedokteran gigi 7.Dapat diguganakan untuk memotong berlian 8.Melakukan operasi grindra terhadap gelas dan kramik
Proses Ekstrusi Proses ekstrusi adalah proses dimana logam dibentuk dengan cara menekannya melalui rongga cetakan. Tekanan yang digunakan sangat besar. Proses ini dapat digunakan untuk membuat batang silinder, tabung atau profil-profil tertentu. Ekstrusi merupakan proses pengolahan yang merupakan kombinasi dari: Pencampuran (mixing) Pengulenan (kneading) Pengadukan (shearing) Pemanasan (heating) Pendinginan (cooling) Pencetakan (shaping)
59
KEUNTUNGAN EKSTRUSI Produk beraneka ragam bentuk dan ukuran Murah Proses otomatis dan produktivitas tinggi Kualitas produk baik HTST menjaga bahan dari kerusakan Tidak menghasilkan limbah
KERUGIAN EKSTRUSI • Permukaan retak - Bila permukaan ekstrusi pecah, hal ini sering disebabkan oleh gesekan suhu ekstrusi, atau kecepatan terlalu tinggi. Hal ini juga bisa terjadi pada suhu
yang
lebih
rendah
jika
produk
yang
diekstrusi
hanya
sementara.
• Pipa - Sebuah pola aliran yang menarik oksida dari permukaan dan kotoran ke pusat produk. Pola seperti ini sering disebabkan oleh gesekan yang tinggi atau pendinginan pada
daerah
luar
billet
tersebut.
• Bagian internal yang pecah - Bila titik ekstrusi menghasilkan keretakkan atau void. Retak ini yang dikaitkan dengan keadaan tegangan tarik hidrostatik di tengah zona deformasi die. (Situasi yang sama dengan necked region dalam spesimen tegangan tarik) • Garis Permukaan - Bila ada garis yang terlihat pada permukaan profil materi yang diekstrusi. Hal ini sangat bergantung pada kualitas die production dan seberapa baik die dipertahankan, karena beberapa residu bahan diekstrusi dapat menempel ke permukaan die dan menghasilkan garis timbul. Contoh proses ini dapat digunakan untuk membuat batang silinder (pipa), tabung atau profil-profil tertentu.
60
PROSES INJECTION MOULDING Skematik proses : Proses Injection molding diawali dengan pellet plastik kadang orang menamakan resin. Secara sederhana dapat dijelaskan resin dimasukan ke dalam Hopper (bagian dari mesin injection), memasuki ke bagian barrel sesuai dengan prinsip grafitasi. Pemanasan resin hingga tercapai titik melting oleh heater, resin mengalami proses platicizing berbentuk cairan sehingga mudah untuk diinjeksikan ke dalam molding (cetakan). Di dalam Molding, resin dicetak sesuai dengan disain dari cetakannya, dan mengalami pendinginan untuk proses perubahan fase dari cair ke padatan (solidifikasi). Faktor yang mempengaruhi dalam Injection Molding adalah material plastik yang dipergunakan, mesin injection dan proses Injection Molding. Secara kuantitatif proses injection molding sangat dipengaruhi : Suhu Material, tekanan, kecepatan aliran material dalam silinder dan molding, temperatur molding, kekentalan resin, laju pendinginan. Namun tidak semua faktor ini dapat terukur dalam ruangan Injection Molding yang terisolasi. Keuntungan injection moulding :
· Campuran resin, temperatur dan tekanan dalam mesin dapat merata · Resin lebih mudah diinjeksikan ke molding · Menghasilkan plastik dengan bentuk yang sama dan cepat
Kekurangan : - Desain molding rumit dan biaya investasi tinggi - Permasalahan sink mark, weld line, dan inconsistent dimension
Produk yang dihasilkan : Keyboard, mouse, panel TV, pesawat telepon
61
PROSES SOLDERING Skematik proses: Penyolderan menggunakan bahan tambah (biasanya tembaga) berupa batang yang dipanaskan. Lebih sesuai untuk penyolderan lunak. Membutuhkan bahan pengalir, serta lebih sering untuk pekerjaan tunggal dengan bagian-bagian yang kecil.
Keuntungan dan Kerugian sambungan solder: a. Keuntungan 1. Dapat menyambung dua buah logam yang berbeda. 2. Pada penyolderan lunak tidak merusak permukaan. 3. Tidak menghambat aliran listrik 4. Dibandingkan pengelingan, tidak ada pelubangan yang melemahkan konstruksi. 5. Umumnya kedap fluida 6. Pada pengerjaan masal, dapat dilakukan secara bersamaa. 7. Mampu menyambung pelat-pelat tipis. b. Kerugian 1. Untuk penyolderan masal biaya lebih besar.(karena bahan tambah harus dicampur timah putih atau tembaga). 2. Bahan pengalir yang tersisa dapat menimbulkan korosi listrik. –
Contoh penggunaan: Pelat-pelat pendingin pada kendaraan
–
Tangki air/minyak
–
Wadah/kotak peralatan
–
Instalasi pipa tekanan rendah
–
Sambungan kabel
–
Talang air dan tutup atap
–
Penyambungan logam yang dilapisi seng 62
DAFTAR PUSTAKA
http://ardra.biz/sain-teknologi/metalurgi/pengolahan-bijih-besi-dengan-blastfurnacetanur-tiup/ http://industri06.blogspot.com/2009/11/macam-macam-pengolahan-besi-danlogam.html http://iksanmustofast.wordpress.com/2013/05/26/peleburan-baja-dalam-dapur-listrikeaf-pengertian-electric-arc/ harma, P.C.; 2002; A Textbook of Production Engineering; S. Chand & Company Ltd, New Delhi. Sunarya, Y. dan A. Setiabudi. 2009. Mudah dan Aktif Belajar Kimia 3 : Untuk Kelas XII Sekolah Menengah Atas / Madrasah Aliyah. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 298. http://perpustakaancyber.blogspot.com/2013/08/proses-pembuatan-baja-melalui prosesbessemer-dan-perapian-terbuka.html#ixzz2xpVYEPbF http://Fundamentals of Modern Maufacturing-Mikell P. Groover.com
63
