7-1 MODUL 7 PROSES PENGECORAN LOGAM Materi ini membahas tentang pembuatan besi tuang dan besi tempa. Tujuan instruksional khusus yang ingin dicapai adalah (1) Menjelaskan peranan teknik pengecoran dalam perkembangan teknologi, (2) Menjelaskan alur kerja proses pengecoran secara umum, (3) Menjelaskan bagian utama dan fungsi dari cetakan pasir, (4) Menjelaskan teknik pembuatan cetakan pasir, (4) Menjelaskan beberapa metode pengecoran. 7.1. Pendahuluan Pengecoran adalah suatu proses manufaktur yang menggunakan logam cair dan cetakan 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. Proses pengecoran secara garis besar dapat dibedakan dalam proses pengecoran dan proses pencetakan. Pada proses pengecoran tidak digunakan tekanan sewaktu mengisi rongga cetakan, sedang pada proses pencetakan logam cair ditekan agar mengisi rongga cetakan. Berdasarkan proses pencetakan dan bahan cetakan, dibedakan antara lain : 1. Cetakan pasir (sand-molds). 2. Cetakan pasir dengan pengikat khusus. 3. Cetakan dengan model lilin (investmen moulding). 4. Penuangan sentrifugal (centrifugal casting). 5. Penuangan dalam cetakan logam (permanent moulding). 6. Penuangan cetak (die casting).
13
Embed
MODUL 7 PROSES PENGECORAN LOGAM - · PDF fileProses pembuatan cetakan yang dilakukan dipabrik-pabrik pengecoran dapat dikelompokkan sebagai berikut : 1. Pembuatan cetakan di meja (bench
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
7-1
MODUL 7
PROSES PENGECORAN LOGAM
Materi ini membahas tentang pembuatan besi tuang dan besi tempa.
Tujuan instruksional khusus yang ingin dicapai adalah (1) Menjelaskan peranan
teknik pengecoran dalam perkembangan teknologi, (2) Menjelaskan alur kerja
proses pengecoran secara umum, (3) Menjelaskan bagian utama dan fungsi dari
cetakan pasir, (4) Menjelaskan teknik pembuatan cetakan pasir, (4) Menjelaskan
beberapa metode pengecoran.
7.1. Pendahuluan
Pengecoran adalah suatu proses manufaktur yang menggunakan logam
cair dan cetakan 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. Proses
pengecoran secara garis besar dapat dibedakan dalam proses pengecoran dan
proses pencetakan. Pada proses pengecoran tidak digunakan tekanan sewaktu
mengisi rongga cetakan, sedang pada proses pencetakan logam cair ditekan agar
mengisi rongga cetakan.
Berdasarkan proses pencetakan dan bahan cetakan, dibedakan antara lain :
1. Cetakan pasir (sand-molds).
2. Cetakan pasir dengan pengikat khusus.
3. Cetakan dengan model lilin (investmen moulding).
4. Penuangan sentrifugal (centrifugal casting).
5. Penuangan dalam cetakan logam (permanent moulding).
6. Penuangan cetak (die casting).
7-2
Gambar 7-1. Proses kerja dalam bengkel pengecoran.
7.2. Cetakan Pasir
Berdasarkan kadar air yang dikandung oleh cetakan, cetakan pasir
dibedakan menjadi :
A. Cetakan pasir basah (green sand-molds).
Cetakan pasir basah adalah campuran antara pasir, bahan pengikat bentonit
(sejenis tanah liat), air dan bahan penolong yang setelah selesai pencampuran
langsung dipasangan dan diisi logam cair. Cetakan basah banyak digunakan
untuk besi tuang, paduan logam tembaga dan aluminium yang beratnya relatif
kecil (maksimum 100 kg).
Keuntungan cetakan basah ini ialah pembuatannya cepat, murah dan dapat
dipakai berulang kali.
7-3
Komposisi cetakan pasir basah adalah :
- Pasir (80 – 90) %.
- Bentonit (10 – 15) %.
- Air (4 – 5) %.
- Bahan penolong /grafit (2 – 3) %.
B. Cetakan pasir kering (dry sand-molds).
Cetakan pasir kering adalah campuran pasir, tanah liat, gula tetes (dextrime)
atau melase dan air. Campuran tersebut setelah dicetak kemudian dikeringkan
dalam dapur pengering pada suhu ( 150 – 350 ) OC. Cetakan kering digunakan
pada benda tuang yang berukuran besar.
Komposisi cetakan pasir kering adalah :
- Pasir (80 – 90) %.
- Tanah liat (10 – 15) %.
- Gula tetes (1 – 2) %.
- Pitch (1 – 1,5) %.
- Milase ( 0,5 – 1) %.
- Air ( kurang dari 4 %).
C. Bagian-bagian utama cetakan pasir.
Gambar 7-2. Bagian utama cetakan pasir.
(a) Model (pattern).
Model dibuat dari kayu, logam, gips, dll. Dalam membuat model harus
diperhatikan antara lain :
7-4
- Faktor penyusutan benda tuang.
- Benda tuang harus mudah dibongkar.
- Model harus mudah dan murah.
- Dll.
(b) Inti.
Digunakan apabila kita akan menuang benda tuang yang berlubang atau
berongga. Yang harus diperhatikan dalam membuat inti ialah :
- Dapat dialiri gas.
- Tahan gesek.
- Mudah dirusak setelah penuangan.
- Dll.
(c) Pasir Cetak.
Syarat-syarat pasir cetak ialah :
- Mempunyai sifat mampu dibentuk.
- Permeabilitas sesui.
- Ukuran-ukuran dan bentuk pasir.
- Tahan panas.
- Kuat.
- Dapat dipakai berulang.
- Murah.
Jenis-jenis pasir cetak antara lain :
- Pasir silica.
- Pasir zircon.
- Pasir olivine.
- Pasir chromit.
(d) Rangka Cetak (flask).
Digunakan sebagai tempat dari pasir cetak, sebagai pemegang pasir.
(e) Sistem saluran (gating sistem).
Sistem saluran adalah jalan masuk cairan logam ke dalam cetakan.
Bagian-bagian dari sistem saluran dapat dilihat pada gambar 7-3.
7-5
Gambar 7-3. Sistem saluran.
Fungsi masing-masing saluran tuang :
- Mangkok tuang (pourin besin).
Mangkok tuang merupakan penerima langsung cairan logam dari ladel.
Mangkok tuang harus dibuat sedemikian rupa, sehingga kotoran-kotoran
yang terbawa oleh logam cair tidak masuk kedalam cetakan.
- Saluran turun (sprue).
Saluran turun dibuat kerucut terbalik.
- Pengalir (runner).
Berfungsi untuk distributor logam cair, juga pemecah kotoran yang masih
terbawa oleh logam cair tidak ikut masuk ke dalam cetakan.
- Saluran masuk (ingate).
Saluran masuk dibuat lebih kecil dari pengalir juga mengecil ke arah
cetakan.
- Saluran penambah (riser).
Berfungsi untuk mencegah kerusakan benda tuang karena penyusutan.
D. Prosedur Pembuatan Cetakan
Proses pembuatan cetakan yang dilakukan dipabrik-pabrik pengecoran
dapat dikelompokkan sebagai berikut :
1. Pembuatan cetakan di meja (bench molding).
7-6
Dilakukan untuk benda cor yang kecil.
2. Pembuatan cetakan di lantai (floor molding).
Dilakukan untuk benda cor yang berukuran sedang atau besar.
3. Pembuatan cetakan sumuran (pit molding).
Benda cor yang berukuran besar sekali biasanya dituang dalam sumuran.
4. Pembuatan cetakan dengan mesin (Machine molding).
Kini sebagian besar pekerjaan yang tadinya dilakukan dengan tangan,
dilakukan dengan mesin. Memadatkan pasir, membalik cetakan, dan
membuat saluran masuk dilakukan dengan mesin dan jauh lebih effisien.
Sebagai contoh pembuatan cetakan akan diuraikan pembuatan roda
gigi seperti gambar 7-3. Cetakan dibuat dalam rangka cetak (flask) yang terdiri
dari 2 bagian, bagian atas disebut kup dan bagian bawah disebut drag.
Pertama-tama, belahan pola diletakkan di atas papan kayu yang rata.
Kemudian rangka cetak bawah (drag) diletakkan di atas kayu, lihat gambar 7-
3A. Drag diisi penuh dengan pasir, yang dimampatkan secara manual atau
mesin. Pemampatan pasir memerlukan pengalaman. Bila pasir kurang padat,
cetakan mudah rusak pada waktu pengecoran. Bila terlalu padat, gas dan uap
sulit menguap, hal ini dapat menyebabkan terjadinya cacat pada benda cor.
Setelah pemampatan selesai, pasir yang berlebih diratakan. Untuk
memudahkan pelepasan gas sewaktu penuangan, pasir ditusuk-tusuk di
beberapa tempat.
Cetakan bagian bawah kemudian dibalik, dengan demikian kup dapat
dipasangkan dan cetakan dapat diselesaikan. Sebelum dibalik, ditaburkan pasir
kering dan di atasnya diletakkan papan. Drag dibalik dan alas cetakan diangkat
dan tampaklah pola. Permukaan pasir diratakan dan ditaburi pasir kering.
Pasir kering yang ditaburi adalah pasir silica kering yang halus dan tidak ada
kekuatannya. Pasir ini mencegah melekatnya pasir dari kedua bagian cetakan.
7-7
Gambar 7-4. Prosedur pembuatan cetakan pasir. A, Belahan pola diletakkan di atas papan cetakan, drag siap diisi pasir; B, Drag telah dibalik dan pasangan belahan pola diletakkan di atasnya. Kup siap untuk diisi pasir; C, Cetakan telah siap pakai lengkap dengan inti kering.
Setelah itu kup diletakkan di atas drag, lihat gambar 7-4B. pasak atau
pin dipasang sehingga tidak dapat terjadi pergeseran. Pada cetakan bagian
atas perlu dibuat alur turun (sprue) yang merupakan saluran pengalir logam
cair, suatu pin tirus (sprue pin) ditempatkan 25 mm di kiri-kanan pola.
Kemudian kup diisi pasir, dipadatkan dan diberi lubang pelepas gas, sama
halnya dengan persiapan cetakan bagian bawah tadi.
Cetakan hampir selesai, tinggal mengeluarkan pola dan pin alur turun.
Pertama-tama pin saluran turun dikeluarkan., kemudian dibuat cawang tuang
pada ujung alur turun sehingga terjadi lubang yang agak besar untuk
menuangkan logam cair. Kup kemudian dilepas dan dibalik. Sebelum belahan
7-8
pola dilepas, pasir disekitar rongga cetakan diseka dengan kain lembab untuk
menjaga agar tepi-tepi rongga cetakan tidak rontok. Belahan pola kemudian
dilepaskan. Sebelum cetakan cetakan ditutup, perlu dibuat saluran masuk
(gate) antara rongga cetakan dengan saluran turun. Penampang saluran masuk
dekat cetakan jangan terlalu besar untuk memudahkan pematahannya. Untuk
mengimbangi penyusutan logam, pada kup dibuat lubang yang memuat logam
cadangan (riser).
Permukaan rongga cetakan dibasahi, diseka atau ditaburi serbuk
pelapis yang terdiri dari tepung silicon dan grafit dengan komposisi
tergantung pada jenis logam yang dicor.
Pada gambar 7-4C tampak cetakan yang telah selesai sebelum logam
dicor, cetakan harus diberi beban pemberat untuk menghindari terangkatnya
kup yang dapat menyebabkan terjadinya aliran logam di antara kedua belahan
cetakan.
7.3. Cetakan Pasir dengan Pengikat Khusus.
A. Cetakan proses CO2 (CO2 proses).
Cetakan proses CO2 ini biasanya digunakan untuk membuat inti. Komposisi
cetakan ini adalah :
- Pasir (90 – 95) %.
- Water glass (4 – 6) %.
- Bahan penambah / gula tetes (1 – 3) %.
B. Cetakan kulit.
Cetakan kulit ini biasanya digunakan untuk benda-benda tuangan yang
presisi. Komposisi cetakan kulit adalah :
- Pasir (90 – 95) %.
- Penolic resin (2,5 – 4) %.
- Bahan pengeras (0,3 – 0,5) %.
C. Cetakan semen (cement moulding).
Digunakan untuk benda-benda yang agak besar. Komposisi campuran cetakan
semen ini adalah :
7-9
- Pasir (85) %.
- Semen (6 – 8) %.
- CaCl2 (0,5) %.
- CaSo4 (0,5) %.
D. Cetakan mengeras sendiri atau resin (self hardening moulding).
Dipakai untuk baja-baja tuang, besi tuang yang berukuran besar dan presisi.
Komposisi campuran cetakan resin adalah :
- Pasir (95 -98) %.
- Resin (2 – 3) %.
- Phospor Asam (2,5 - 3) %.
7.4. Cetakan dengan Model Lilin.
Cairan lilin ini biasanya digunakan untuk benda yang bentuknya rumit,
sulit untuk dimesin atau untuk benda yang tipis sekali (0,05 – 0,1) mm.
Penuangan cara ini ekonomis untuk benda tuang yang beratnya kurang dari 3 kg.
Secara garis besar urutan proses ini adalah sebagai berikut:
(1) Buat cetakan model lilin.
(2) Buat model dan system saluran dari lilin.
(3) Susun model dan sistem saluran sesuai dengan rangka tuang.
(4) Lapisi susunan model lilin tersebut dengan pasir pelapis.
(5) Tutup model lilin yang sudah dilapisi dengan bahan-bahan cetakan (backing
sand).
(6) Panaskan cetakan (100 – 110 OC) untuk mengeluarkan lilin.
(7) Tuangkan cairan logam pada cetakan yang masih panas.