Teknik Mesin – Fakultas Teknik PROGRAM STUDY Universitas Sultan Ageng Tirtayasa TEKNIK PENGECORAN LOGAM TUGAS BESAR PROGRAM STUDY PENGECORAN LOGAM TUGAS BESAR UTS TEKNIK PENGECORAN LOGAM Diajukan untuk memenuhi persyaratan ujian tengah semester matakuliah di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Disusun Oleh : MUHAMMAD IMANSYAH (3331100565) JURUSAN TEKNIK MESIN – FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA CILEGON – BANTEN 2015
46
Embed
Teknik Pengecoran Logam - Imansyah - jurusan teknik mesin, fakultas teknik, universitas sultan ageng tirtayasa
tugas besar matakuliah pengecoran logam, dalam laporan ini terdapat jenis jenis pengecoran logam serta metode cetakan yang digunakan untuk mengaplikasikan sebuah pengecoran logam
Welcome message from author
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
Teknik Mesin – Fakultas Teknik PROGRAM STUDY
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa TEKNIK PENGECORAN LOGAM
TUGAS BESAR PROGRAM STUDY PENGECORAN LOGAM
TUGAS BESAR UTS
TEKNIK PENGECORAN LOGAM
Diajukan untuk memenuhi persyaratan ujian tengah semester matakuliah
di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa
Disusun Oleh :
MUHAMMAD IMANSYAH
(3331100565)
JURUSAN TEKNIK MESIN – FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA
CILEGON – BANTEN
2015
Teknik Mesin – Fakultas Teknik PROGRAM STUDY
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa TEKNIK PENGECORAN LOGAM
TUGAS BESAR PROGRAM STUDY PENGECORAN LOGAM
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 SEJARAH PENGECORAN
Peleburan tembaga nampaknya telah berkembang secara terpisah dalam beberapa bahagian
dunia. Di samping perkembangan di Anatolia pada 5000 SM, ia dikembangkan di China sebelum 2800
SM, Amerika Tengah sekitar 600 TM, dan Afrika Barat sekitar 900 TM. Terdapat artifak-artifak
tembaga dan gangsa daripada kota-kota Sumeria yang bertarikh 3000 SM, manakala artifak-artifak
Mesir dalam bentuk tembaga dan tembaga yang dialoikan bersama timah juga mempunyai usia yang
sama. Dalam satu piramid, satu sistem pempaipan tembaga ditemui berusia 5000 tahun.
Orang-orang Mesir mendapati bahwa dengan mencampurkan sejumlah kecil timah akan
membuat logam tembaga lebih mudah untuk dituang, oleh karena itu paduan gangsa ditemui di
Mesir bersamaan dengan penemuan tembaga. Penggunaan tembaga dalam zaman China kuno
ditemukan pada tahun 2000 SM. Pada 1200 SM, gangsa-gangsa yang baik mutunya telah dihasilkan di
China. Di Eropah, Oetzi si orang Ais, mayat lelaki yang diawetkan dengan baik pada tahun 3200 SM,
ditemukan dengan kapak berbucu tembaga dengan kemurnian 99.7%. Kandungan tinggi arsenik pada
rambutnya menandakan bahwa dia terlibat dalam peleburan tembaga. Loyang, sejenis paduan seng
dan tembaga, diketahui oleh orang Yunani tetapi penggunaan secara luas oleh orang Rom. Berbagai
proses pengecoran telah dikembangkan dari waktu ke waktu, masing-masing dengan karakteristik
dan aplikasi sendiri untuk memenuhi persyaratan layanan dan tekinik khusus Sebagian besar suku
cadang dan komponen dibuat oleh cetakan, seperti blok mesin, crankshafts, komponen otomotif dan
kereta api listrik, pertanian dan peralatan kereta api, pipa dan perlengkapan pipa, peralatan listrik,
laras senjata, panci penggorengan, peralatan kantor, dan komponen-komponen yang sangat besar
untuk turbin hidrolik
Kecenderungan pada dua hal yang telah membawa dampak besar pada industri pengecoran.
Telah menyebabkan perubahan signifikan dalam penggunaan peralatan dan tenaga kerja. Penemuan
mesin dan proses-kontrol otomatis sistem telah menggantikan metode tradisional cetakan.
Kecenderungan besar kedua telah meningkatnya permintaan untuk cetakan berkualitas tinggi dengan
toleransi dimensi dekat.
Teknik Mesin – Fakultas Teknik PROGRAM STUDY
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa TEKNIK PENGECORAN LOGAM
TUGAS BESAR PROGRAM STUDY PENGECORAN LOGAM
1.2 PROSES MANUFACTUR
Manufaktur memiliki arti sebagai aktivitas yang mengubah bahan baku menjadi produk yang
memiliki nilai tambah untuk dijual. Dalam pencapaian tujuan dari manufaktur tersebut, diperlukan
perancangan sebuah sistem manufaktur untuk menampung informasi yang akan digunakan untuk
menentukan aliran input, proses, dan output. Selain itu dalam pruduksi suatu produk diperlukan
proses dalam pengolahan tersebut. Dalam industri maufaktur tersebut diperlukan proses-proses
dalam produksi.
Maka dari itu proses manufaktur berkembang seiring berkembangnya industri maufaktur.
Dalam kehidupan sehari-hari, manusia memerlukan berbagai macam produk manufaktur. Produk tersebut
dihasilkan dari adanya proses manufaktur. Proses manufaktur sendiri merupakan suatu proses
pengolahan bahan mentah menjadi barang yang siap jual dengan mengaplikasikan mesin, peralatan,
dan tenaga kerja atau suatu prosedur/langkah-langkah mengubah material (bahan) menjadi bentuk
lain yang memiliki nilai lebih. Dalam proses manufaktur tersebut diperkenalkan tentang dasar-dasar proses
pengecoran (casting), pembentukan (forming), dan pencetakan (molding).
Proses-proses tersebut memberikan pengetahuan tentang pengolahan pada material, termasuk logam dan
nonlogam. Oleh karena itu, untuk mengetahui pengolahan material tersebut, maka kita perlu
mempelajari bagaimana proses terjadi. Pada tahap awal, yang akan dipelajari adalah proses pengecoran (casting).
1.3 PROSES PENGECORAN
Proses pengecoran adalah salah satu proses manufaktur yang pertama dikenal oleh manusia dan merupakan
basic engineering dalam proses manufaktur. Pada dasarnya, proses pengecoran merupakan proses merubah bentuk
logam dengan cara mencairkannya terlebih dahulu, kemudian setelah berubah menjadi logam cair, logam
tersebut dituangkan dan ditekan ke dalam cetakan yang telah dibuat sebelumnya, lalu dibiarkan
membeku, kemudian dikeluarkan dari cetakan.
Ada 4 faktor yang berpengaruh atau merupakan ciri dari proses pengecoran, yaitu:
1. Adanya aliran logam cair ke dalam rongga cetak.
2. Terjadi perpindahan panas selama pembekuan dan pendinginan dari logam dalam cetakan.
3. Pengaruh material cetakan.
4. Pembekuan logam dari kondisi cair
Berat coran itu sendiri berbeda, mulai dari beberapa ratus gram sampai beberapa ton dengan
komposisi yang berbeda dan hampir semua logam atau paduan dapat dilebur dan dicor.
Teknik Mesin – Fakultas Teknik PROGRAM STUDY
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa TEKNIK PENGECORAN LOGAM
TUGAS BESAR PROGRAM STUDY PENGECORAN LOGAM
Menurut jenis cetakan yang digunakan proses pengecoran dapat diklasifikan menjadi dua
katagori :
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.
1.4 PROSES PENUANGAN LOGAM
Proses penuangan juga merupakan seni pengolahan logam menjadi bentuk benda kerja yang
paling tua dan mungkin sebelum pembentukan dengan panyayatan (chipping) dilakukan. Sebagai
mana ditemukan dalam artifacts kuno menunjukkan bukti keterampilan yang luar biasa dalam
pembentukan benda dari bahan logam dengan menuangkan logam yang telah dicairkan (molten
metals) kedalam cetakan pasir khusus menjadi bentuk tertentu. Pengecoran dengan menggunakan
cetakan pasir juga merupakanteknologi yang menuangkan larutan cair dari logam secara hati-hati
kedalam cetakan pasir yang sudah dipersiapkan dengan hasil yang mendekati sempurna. Oleh karena
itulah proses pembentukan melalui teknik penuangan ini juga digunakan pada level kebangsawanan
seperti pembuatan benda-benda seni seperti ornament alam dan alat memasak.
Dalam perkembangannya pembentukan benda kerja melalui penuangan ini tidak hanya pada
lingkup seni dan konsumsi kalangan aristocrat semata, namun juga pada pengembangan teknologi
penuangan itu sendiri termasuk pengembangan peralatandan mesin-mesin perkakas moderen
sebagaimana yang kita gunakan pada saat ini, sehingga metoda penuangan dengan cetakan pasir
(sand casting) menjadi salah satu metoda penuangan
dimana berbagai metoda penuangan tersebut antara lain meliputi :
Teknik Mesin – Fakultas Teknik PROGRAM STUDY
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa TEKNIK PENGECORAN LOGAM
TUGAS BESAR PROGRAM STUDY PENGECORAN LOGAM
a. Sand casting (penuangan dengan cetakan pasir)
b. Die casting (penuangan dengan cetakan matres)
c. Centrifugal casting (penuangan dengan cetakan putar)
d. Continuous casting
e. Shell moulding
f. Investment casting
1.5 Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam merencana suatu produk coran
1. Kesederhanaan geometri, untuk mempermudah pross pernetakan;
2. Pojok/sudut, bagian-bagian yang bersudut tajam harus dihindari karena merupakan
pemusatan tegangan yang dapat menimbulkan keretakan benda cor;
3. Ketebalan, setiap bagian sebaiknya memiliki ketebalan yang merata agar terhindar dari
rongga penyusutan; Bagian yang tebal memerlukan waktu yang ebih lama untuk pembekuan
dan pendinginannya, sehingga logam cair yang tersisa akan membentuk rongga (lihat gambar
1.1.a); Hal ini dapat diatasi dengan merubah desain (gambar 1.1.b) atau menggunakan inti
(gambar 1.1.c);
Gambar 1.1 Bagian yang tebal pada interseksi dapat menimbulkan rongga penyusutan
4. Tirus (draft), untuk memudahkan mengeluarkan pola dari dalam cetakan (lihat gambar 1.2);
Gambar 1.2 perubahan desain untuk menghindari pemakaian inti
Teknik Mesin – Fakultas Teknik PROGRAM STUDY
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa TEKNIK PENGECORAN LOGAM
TUGAS BESAR PROGRAM STUDY PENGECORAN LOGAM
5. Penggunaan inti, perubahan kecil yang tidak terlalu penting dapat mengurangi penggunaan
inti.
6. Toleransi dimensi dan penyelesaian permukaan, ketelitian dimensi dan penyelesaian
permukaan tergantung pada jenis logam dan proses yang digunakan;
7. Kelonggaran pemesinan, untuk beberapa jenis proses pengecoran, agar diproleh dimensi
yang lebih akurat perlu dilakukan pemesinan, sehingga desain cetakan harus
memperhitungkan kelonggaran untuk proses pemesinan tersebut; Pada umumnya cetakan
pasir memerlukan pemesinan.
1.6 KLASIFIKASI PENGECORAN
Klasifikasi yang berkaitan dengan bahan pembentuk, proses pembentukan, dan metode
pembentukan dengan logam cair, dapat dikategorikan sebagai berikut:
a. Expendable mold, yang mana tipe ini terbuat dari pasir, gips, keramik, dan bahan semacam itu
dan umumnya dicampur dengan berbagai bahan pengikat (bonding agents) untuk
peningkatan peralatan. Sebuah cetakan pasir khas terdiri dari 90% pasir, 7% tanah liat, dan
3% air. Materi-materi ini bersifat patah (bahwa, bahan ini memiliki kemampuan untuk
bertahan pada temperature tinggi logam cair). Setelah cetakan yang telah berbentuk padat,
hasil cetakan dipisahkan dari cetakannya.
b. Permanent molds, yang mana terbuat dari logam yang tahan pada temperature tinggi. Seperti
namanya, cetakan ini digunakan berulang-ulang dan dirancang sedemikian rupa sehingga
hasil cetakan dapat dihilangkan dengan mudah dan cetakan dapat digunakan untuk cetakan
berikutnya. Cetakan logam dapat digunakan kembali karena bersifat konduktor dan lebih baik
daripada cetakan bukan logam yang terbuang setelah digunakan. sehingga, cetakan padat
terkena tingkat yang lebih tinggi dari pendinginan, yang mempengaruhi sturktur mikro dan
ukuran butir dalam pengecoran.
c. Comosite molds, yang mana terbuat dari dua atau lebih material yang berbeda (seperti pasir,
grafit, dan logam) dengan menggabungkan keunggulan masing-masing bahan. Pembentuk ini
memiliki sifat tetap dan sebagian dibuang dan digunakan di berbagai proses cetakan untuk
meningkatkan kekuatan pembentuk, mengendalikan laju pendinginan, dan mengoptimalkan
ekonomi keseluruhan proses pengecoran.
Teknik Mesin – Fakultas Teknik PROGRAM STUDY
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa TEKNIK PENGECORAN LOGAM
TUGAS BESAR PROGRAM STUDY PENGECORAN LOGAM
1.7 APLIKASI DALAM PROSES PENGECORAN
Proses pengecoran banyak digunakan karena memiliki keunggulan diantaranya dapat
membuat produk yang kecil hingga yang paling besar. Penggunaan bahan lebih hemat. Produk
hasil coran dapat digunakan tanpa harus dikerjakan lebih lanjut atau dilakukan sedikit proses
pemesinan. Selain itu dengan proses pengecoran dapat membuat produk-produk sederhana
sampai yang paling rumit. Berikut contoh produk-produk yang dibuat melalui proses pengecoran.
Penggunaan coran pada kehidupan sehari-hari sangat luas. Produk-produk yang dibuat melalui
proses pengecoran dapat dijumpai mulai dari peralatan rumah tangga, industri komponen
pemesinan, industri mesin-mesin perkakas, alat-alat berat, industri automotif dan peralatan
tranfortasi. Rangka-rangka mesin banyak digunakan dari coran besi tuang kelabu, karena bahan
ini memiliki sifat endukug yang kuat, mampu menahan getaran dan mampu melumas sendiri.
Pada industri otomotif benda coran banyak digunakan untuk membuat blok-blok mesin, tromol
rem, dan komponen-komponen lainnya. Contoh-contoh penggunaan produk cor dapat dilihat
pada gambar berikut.
Gambar 1.3 aplikasi dalam proses pengecoran
Teknik Mesin – Fakultas Teknik PROGRAM STUDY
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa TEKNIK PENGECORAN LOGAM
TUGAS BESAR PROGRAM STUDY PENGECORAN LOGAM
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. SAND CASTING ( PENUANGAN DENGAN CETAKAN PASIR)
Proses pembentukan benda kerja dengan metoda penuangan logam cair kedalam
cetakan pasir, secara sederhana cetakan pasir ini dapat diartikan sebagai rongga hasil
pembentukan dengan cara mengikis berbagai bentuk benda pada bongkahan dari pasir yang
kemudian rongga tersebut diisi dengan logam yang telah dicairkan melalui pemanasan.
Gambar 2.1 metode sand casting
Ada beberapa macam pasir yang dipakai dalam pengecoran sand casting. Tetapi ada
beberapa syarat yang harus dipenuhi agar hasil cetakan tersebut sempurna. Syarat bagi pasir
cetak antara lain:
1. Mempunyai sifat mampu bentuk sehingga mudah dalam pembuatan cetakan
dengan kekuatan cocok. Cetakan yang dihasilkan harus kuat dan dapat menahan
temperature logam cair yang tinggi sewaktu dituang kedalam cetakan.
2. Permeabilitas yang cocok. Agar udara yang terjebak didalam cetakan dapat keluar
melalui sela-sela butir pasir untuk mencegah terjadinya cacat coran seperti
gelembung gas, rongga penyusutan dan lain-lain.
3. Distribusi besar butir yang cocok.
4. Mampu dipakai lagi supaya ekonomis
5. Tahan panas terhadap temperatur logam pada saat dituang ke cetakan.
Temperatur penuangan logam cair yang biasa digunakan untuk bermacam-
macam coran dinyatakan dalam tabal dibawah ini:
Teknik Mesin – Fakultas Teknik PROGRAM STUDY
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa TEKNIK PENGECORAN LOGAM
TUGAS BESAR PROGRAM STUDY PENGECORAN LOGAM
Table 2.1. macam macam temperature penuangan logam cair ke dalam cetakan
Jenis Logam Temperature Penuangan (C )
Brons 1100 – 1250
Kuningan 950 – 1100
Besi Cor 1250 – 1450
Baja Tahan Karat 1700 – 1750
Alumunium 600 – 700
Baja Cor 1500 – 1550
Pasir cetak yang lazim digunakan didalam industri pengecoran adalah sebagai berikut:
1. Pasir Silika
Pasir silika didapat dengan cara menghancurkan batu silika, kemudian disaring untuk
mendapatkan ukuran butiran yang diinginkan.
2. Pasir Zirkon
Pasir Zirkon berasal dari pantai timur australia yang mempunyai daya tahan api yang
efektif untuk mencegah sinter
3. Pasir Olivin
Pasir Olivin didapat dengan cara menghancurkan batu yang membentuk 2MgO, SiO2 dan
2FeO.SiO2. Pasir olivin mempunyai daya hantar panas yang lebih besar dibanding pasir
silika.
Didalam suatu proses pengecoran, proses pembekuan logam cair setelah logam cair dituang
kedalam cetakan akan mengalami penyusutan. Penyusutan pada rongga cetakan akan
mengakibatkan berubahnya dimensi benda coran. Pada tabel dibawah ini diketahui
penyusutan yang terjadi pada suatu logam.
Table 2.2 penyusutan yang terjadi pada suatu material
Material Penyusutan (%)
Baja Karbon 2
Besi tuang kelabu 1
Besi tuang putih 1.5
alumunium 6
Teknik Mesin – Fakultas Teknik PROGRAM STUDY
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa TEKNIK PENGECORAN LOGAM
TUGAS BESAR PROGRAM STUDY PENGECORAN LOGAM
Proses pembentukan cetakan pasir ini harus dilakukan secara hati-hati dan
memperlakukannya seperti mendirikan periuk emas murni atau perak atau tembaga. Kendati
sekarang telah benar-benar mampu melakukan loncatan kemampuan dalam pekerjaan
pengecoran (casting).
Cetakan pasir untuk pembentukan benda tuangan melalui pengecoran harus dibuat dan
dikerjakan sedemikian rupa dengan bagian- bagian yang lengkap sesuai dengan bentuk benda
kerja sehingga diperoleh bentuk yang sempurna sesuai dengan yang kita kehendaki. Bagian-
bagian dari cetakan pasir ini antara lain meliputi:
a) Pola, mal atau model (pattern), yaitu sebuah bentuk dan ukuranbenda yang sama dengan
bentuk asli benda yang dikehendaki, pola ini dapat dibuat dari kayu atau plastik yang
nantinya akan dibentuk pada cetakan pasir dalam bentuk rongga atau yang disebut mold
jika model ini dikeluarkan yang kedalamnya akan dituangkan logam cair.
b) Inti (core), inti ini merupakan bagian khusus untuk yang berfungsi sebagai bingkai untuk
melindungi struktur model yang akan dibentuk, dengan demikian keadaan ketebalan
dinding, lubang dan bentuk-bentuk khusus dari benda tuangan (casting) tidak akan terjadi
perubahan.
c) Cope, yaitu setangah bagian dari bagian atas dari cetakan pasir.
d) Drag, yakni setengah bagian bawah dari cetakan pasir tersebut.
e) Gate ialah lubang terbuka dimana dituangkannya logam cair kedalam cetakan diatara
core dan drag
f) Riser ialah lubang pengeluaran yang disediakan untuk mengalirnya sisa lelehan logam cair
dari dalam cetakan serta sedikit reserve larutan logam cair.
Komponen-komponen utama untuk pembuatan cetakan tersebut diatas merupakan
komponen utama yang digunakan dalam pembuatan cetakan untuk pengecoran logam.
Kelengkapan lainnya adalah Chaplet, yakni kelengkapan pendukung Cores, walaupun
pemakaian pendukung cores ini dianggap kurang praktis, dan beberapa peralatan yang lain
tidak ada dalam perdagangan.
Pembuatan cetakan dirancang dengan mempertimbangkan besar dan tingkat
kerumitan dari benda-benda tuangan yang direncanakan, cetakan harus dirancang
sesederhana mungkin sehingga tidak menyulitkan dalam proses penuangannya dan bahan
tuangan dapat dengan mudah terdistribusi keseluruh rongga yang merupakan bentuk dari
Teknik Mesin – Fakultas Teknik PROGRAM STUDY
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa TEKNIK PENGECORAN LOGAM
TUGAS BESAR PROGRAM STUDY PENGECORAN LOGAM
benda kerja. Demikian pula dengan rancangan saluran-saluran tambahan, seperti saluran
pengisap atau pengeluaran gas yang ditimbulkan oleh pemanasan dari logam cair (Molten
metal) terhadap kelembaban cetakan atau karena terdapat udara yang terjebak didalam
rongga cetakan, hal ini akan mengakibatkan keroposnya (porous) benda kerja hasil
penuangan.
Berdasarkan pertimbangan-pertimbangan tadi maka pembuatan cetakan ditentukan
menurut jenis dan cara pembuatannya, antara lain sebagai berikut.
1. Cetakan pasir dibuat dengan tangan
a. Seluruh bagian benda kerja berada pada satu cetakan (Drag)
Cetakan pasir yang dibuat dengan tangan yaitu cetakan yang dibuat
sebagaimana dicontohkan pada halaman 3 dan 4 dimana bentuk benda kerja dibuat
terlebih dahulu model atau malnya (pattern), cetakan ini dapat dibentuk dengan
hanya terdiri atas satu cetakan atau diperlukan dua bagian cetakan yakni drag dan
cope. (lihat gambar 2.1).
Gambar 2.2 bentuk benda kerja dan bentuk cetakan
Pembuatan model merupakan pekerjaan awal dalam pembuatan cetakan,
dengan berbagai ketentuan, model dibuat sesuai dengan bentuk aslinya. Pada proses
ini dimana semua bagian bentuk benda berada pada salah satu dari bagian cetakan,
maka model merupakan bentuk utuh. Tidak semua model dapat dilakukan seperti ini
tentu saja hal ini bergantung pada bentuk dimensi dari benda kerja yang akan dibuat.
Untuk proses pekerjaan pembuatan cetakan benda yang demikian ini dapat dilakukan
dengan langkah sebagai berikut :
Teknik Mesin – Fakultas Teknik PROGRAM STUDY
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa TEKNIK PENGECORAN LOGAM
TUGAS BESAR PROGRAM STUDY PENGECORAN LOGAM
Lihat gambar 2.2 susunan pola (pattern) yang dibuat dari kayu dengan ukuran
ditambah allowance dengan bentuk dimensi sama dengan bentuk yang diinginkan,
demikian pula dengan inti (teras) namun untuk teras ini dibuat dari pasir cetak.
Gambar 2.3 cetakan dengan penguat untuk model seluruhnya
pada drag (cetakan bawah)
b. Seluruh bagian bentuk kerja berada pada kedua bagian cetakan (Drag dan cope).
Dalam pembentukan benda tuangan dimana bentuk model dari benda kerja
berada pada kedua bagian dari cetakan yakni drag dan cope ini sebenarnya tidak
terdapat perbedaan yang prinsip dimana hanya proses pengejaannya yang berbeda,
tentu saja perbedaan ini tergantung pada bentuk benda kerja yang dikehendaki, jika
kita melihat kerumitan pekerjaan tentu saja lebih rumit dibanding dengan contoh a
kendati pada pekerjaan yang rumit kecenderungan akan risiko terjadi kesalahan ini
lebih besar dari pada pekerjaan yang sederhana, namun karena tuntutan pekerjaan
dan cara ini merupakan salah satu yang mungkin dapat dilakukan.
proses pengecoran ini harus diawali dengan analisis terhadap spesifikasi yang
di syaratkan dari benda kerja yang diinginkan dari spesifikasi geometris yang
berhubungan dengan dimensional hingga spesifikasi mekanis yang berhubungan
dengan kekuatan bahan untuk menentukan jenis bahan tuangan yang akan
digunakan serta kesesuainnya dengan bahan cetakan dan metoda pembentukannya.
Teknik Mesin – Fakultas Teknik PROGRAM STUDY
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa TEKNIK PENGECORAN LOGAM
TUGAS BESAR PROGRAM STUDY PENGECORAN LOGAM
Gambar 2.4 posisi cetakan dari bentuk cetakan blank roda gigi lurus
Proses pembuatan cetakan dapat dilakukan secara manual dengan melakukan
persiapan-persiapan yang meliputi :
a. Peralatan
b. Bahan cetakan (pasir cetak)
c. Papan landasan
d. Pola atau model (patern) untuk cetakan bawah (dag)
e. Pola atau model (patern) untuk cetakan atas (cope)
f. Pola saluran penuangan (saluran turun) dan saluran gas
g. Pola Inti serta alat-alat bantu lainnya.
Pola merupakan model benda cor dengan ukuran penuh dengan memperhatikan
penyusutan dan kelonggaran untuk pemesinan pada akhir pengecoran. Adapun jenis jenis
pola, yaitu :
a. Pola padat (solid pattern);
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 2.5 pola padat
Teknik Mesin – Fakultas Teknik PROGRAM STUDY
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa TEKNIK PENGECORAN LOGAM
TUGAS BESAR PROGRAM STUDY PENGECORAN LOGAM
b. pola belah (split pattern);
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.
Gambar 2.6 pola belah
c. Pola dengan papan penyambung (match – plate pattern);
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.
Gambar 2.7 Pola dengan papan penyambung
d. Pola cope dan drag (cope and drag pattern).
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.
Gambar 2.8 Pola cope dan drag
Teknik Mesin – Fakultas Teknik PROGRAM STUDY
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa TEKNIK PENGECORAN LOGAM
TUGAS BESAR PROGRAM STUDY PENGECORAN LOGAM
2.2. Die casting (penuangan dengan cetakan matres)
Sebagaimana telah bahas pada uraian terdahulu tentang proses pengecoran denga cetakan
Logam, bahwa cetakan logam ini dirancang tidak saja pada bentuk benda kerja yang dikehendaki
akan tetapi karakteristik serta kualitas dari benda tuangan itu sendiri penting menjadi
pertimbangan dimana kualitas dari benda tuangan ini juga dipengaruhi oleh proses penuangan
yang dilakukannya.
Pengecoran cetak tekan termasuk proses pengecoran cetakan permanen dengan cara
menginjeksikan logam cair ke dalam rongga cetakan dengan tekanan tinggi (7 sampai 350MPa).
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 2.9
Gambar 2.9 konfigurasi mesin pengecoran cetak tekan ruang dingin
Proses penuangan sebagaimana dilakukan dengan sentrifugal casting memiliki tujuan tertentu
yang berbeda dengan proses penuangan dengan metoda yang lain, antara lain metoda
penuangan pada dies casting ini dibedakan menjadi dua selain metoda sentrifugal yang telah
diuraikan diatas, antara lain :
a. Pressure die casting
b. Gravity die casting
A. Pressure die casting (injection moulding)
Pressure die casting merupakan salah satu proses pengecoran yang cepat, dimana
proses pengecoran dilakukan pada mesin penekan yang akan menekan logam cair kedalam
cetakan, mesin ini juga dilengkapi dengan bagian yang dapat membuka dan menutup cetakan
untuk memudahkan dalam melepaskan hasil cetakan dari benda tuangan. Tentu saja dengan
mesin yang otomatis ini akan menghasilkan benda tuangan yang memiliki tingkat akurasi
Teknik Mesin – Fakultas Teknik PROGRAM STUDY
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa TEKNIK PENGECORAN LOGAM
TUGAS BESAR PROGRAM STUDY PENGECORAN LOGAM
tinggi, namun demikian proses ini hanya cocok digunakan pada proses pengecoran benda-
benda yang berukuran kecil dimana ukuran kapasitas mesin yang biasanya terbatas serta
tidak dapat dilakukan pada semua jenis bahan logam tuangan dan sangat baik digunakan
dalam pengecoran bahan paduan seng (zinc base alloy).
Gambar berikut illustrasi yang memperlihatkan prinsip kerja pengecoran dengan
metoda pressure die casting. Proses pengecoran dengan pressure die casting (injection
moulding) dilakukan dengan langkah-langkah sebagaimana diperlihatkan
pada gambar illustrasi berikut, antara lain : ( sesuai gambar 2.9)
a. Pemasangan dan penyesuaian kedudukan die pada mesin injeksi (injection moulding
machine.
b. Penyetelan posisi dari kedua bagian dies yang biasanya dalam pembentukan bagian luar
dari dies diberi tanda penyesuai antara keduanya.
c. Proses Injeksi yakni memasukan bahan tuangan (logam cair) ke dalam rongga cetakan.
d. Tekanan dihentikan jika lubang-lubang saluran dibelakang telah terisi melepaskan
tekanan dengan menggeser bagian cetakan (moving platen)
e. Benda tuangan dapat dikeluarkan.
Gambar 2.10 pressure die casting
Dies dibuat melalui proses pembentukan dipemesinan sesuai dengan bentuk yang
dikehendaki, bagian dari badan dies disesuaikan dengan bentuk kedudukan pada Mesin
injeksi yang digunakan atau dapat disesuaikan dengan pamakaian Jig.
Teknik Mesin – Fakultas Teknik PROGRAM STUDY
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa TEKNIK PENGECORAN LOGAM
TUGAS BESAR PROGRAM STUDY PENGECORAN LOGAM
Gambar 2.11 skematik diagram dari proses injection molding dalam operasi kerja yang
ditunjukan gambar (a) dimana mould dalam keadaan tertutup, dan pada gambar (b) keadaan
mould terbuka
B. Gravity die Casting (Penuangan Curah)
Gravity die Casting (penuangan curah) ialah proses penuangan logam cair kedalam
cetakan dengan cara dicurahkan melalui saluran-saluran cetakan yang telah disediakan pada
cetakan dengan menggunakan panci tuang (ladle). Proses penuangan ini dilakukan
sebagaimana dijelaskan pada contoh dalam pengecoran bahan roda gigi.
Gambar 2.12 electrick witch component
Teknik Mesin – Fakultas Teknik PROGRAM STUDY
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa TEKNIK PENGECORAN LOGAM
TUGAS BESAR PROGRAM STUDY PENGECORAN LOGAM
Gambar 2.13 tuner housing untuk suku cadang televise dibuat dengan die – casting dengan
injection molding
Terdapat dua jenis mesin cetak tekan :
1. Mesin cetak tekan ruang panas (hot chamber),
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 2.3
Tabel 2.3 perbedaan antara mesin die casting ruang panas dan dingin
No Mesin die casting
Ruang panas Ruang dingin
1 Tungku peleburan terdapat pada mesin
dan silinder injeksi terendam dalam
logam cair
Tungku pelebur terpisah, silinder injeksi
diisi logam cair secara manual atau
mekanis
2 Tekanan injeksi berkisaran antara 7
sampai 35 Mpa
Tekanan injeksi berkisaran antara 14
sampai 140 MPa
3 Digunakan untuk logam cor dengan titik
leburrendah seperti : Sn, Pb atau Zn
Digunakan untuk logam cor dengan
4 Laju produksi cepat bisa mencapai 500
produksi per jam
Laju produksi lebih lambat dibandingkan
die casting ruang panas
Teknik Mesin – Fakultas Teknik PROGRAM STUDY
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa TEKNIK PENGECORAN LOGAM
TUGAS BESAR PROGRAM STUDY PENGECORAN LOGAM
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.
2.3. Centrifugal casting (penuangan dengan cetakan putar)
Proses penuangan (pengecoran) dengan metoda sentrifugal dilakukan pada pengecoran
dengan menggunakan cetakan logam (die casting), tidak semua bentuk benda tuangan dapat
dilakukan dengan metoda ini, benda-benda bulat silinder dan simetris sesuai dengan
konstruksinya dapat di cor dengan metoda sentrifugal ini. Secara prinsip proses pengecoran
dengan sentrifugal ini dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 2.14 proses penuangan (pengecoran)
Penuangan (pengecoran) dengan cara centrifugal ini ialah menggunakan putaran yang tinggi
dari dies dengan demikian logam cair yang cukup berat akan terlempar keluar dari posisi
penuangan yakni ke posisi bentuk dies sebagai bentuk benda kerja yang kita kehendaki.
Pada Gambar diatas diperlihatkan proses penuangan dengan system centrifugal pada posisi
Horizontal, sebenarnya proses penuangan sentrifugal ini dapat dilakukan pula secara Vertical atau
Teknik Mesin – Fakultas Teknik PROGRAM STUDY
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa TEKNIK PENGECORAN LOGAM
TUGAS BESAR PROGRAM STUDY PENGECORAN LOGAM
semi centrifugal, hal ini tergantung bentuk benda kerja yang akan dicor tersebut. Jadi walaupun
sebenarnya centrifugal casting memiliki keunggulan seperti hasil penuangan yang padat,
permukaan tuangan yang halus serta dapat membentuk dinding tuangan pada ukuran yang tipis
dan lainlain, namun hal ini akan bergantung pula pada kemungkinan pengecoran yang paling baik
yang dapat dilakukan untuk menghasilkan benda cor yang memuaskan menurut bentuk yang
dikehendaki. Pada gambar berikut diperlihatkan prinsip pengecoran dengan centrifugal secara
Vertical dan semi centrifugal.
A B
C
Gambar 2.15 metode pengecoran sentrifugal
a. Pada bentuk silinder tanpa menggunakan core(inti)
b. Penuh posisi vertical
c. Semi – sentrifugal
Jenis–jenis pengecoran sentritugal :
a. Pengecoran sentritugal sejati;
b. Pengecoran semi sentritugal;
c. 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.
Teknik Mesin – Fakultas Teknik PROGRAM STUDY
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa TEKNIK PENGECORAN LOGAM
TUGAS BESAR PROGRAM STUDY PENGECORAN LOGAM
Gambar 2.16 proses pengecoran sentrifugal sejati
Dalam gambar 2.16 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:
a. memiliki densitas (kepadatan) yang tinggi terutama pada bagian luar coran,
b. tidak terjadi penyusutan pembekuan pada bagian luar benda cork karena adanya gaya
sentrifugal yang bekerja secara kontinu selama pembekuan,
c. cenderung ada impuritas pada dinding sebelah dalam coran dan hal ini dapat dihilangkan
dengan permesinan.
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 2.17
Gambar 2.17 proses pengecoran semi sentrifugal
Teknik Mesin – Fakultas Teknik PROGRAM STUDY
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa TEKNIK PENGECORAN LOGAM
TUGAS BESAR PROGRAM STUDY PENGECORAN LOGAM
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 2.18.
Gambar 2.18 proses pengecoran sentrifugue
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 2.4
Table 2.4 perbedaan antara sentrifugal sejati, semi sentrifugal dan sentrifuge