6. Proses Pengecoran-D4.pdf

Bahan Ajar “Teknologi Bahan I” oleh MSR

6-1

VI. PROSES PENGECORAN (CASTING)

Setelah mahasiswa mempelajari bab ini, diharapkan dapat:

- Menjelaskan peranan teknik pengecoran dalam perkembangan teknologi

- Menjelaskan alur kerja proses pengecoran secara umum.

- Menjelaskan teknik pembuatan cetakan pasir.

- Menjelaskan beberapa metode pengecoran.

6.1. 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.

Skema kerja dari bengkel pengecoran (foundry) dapat dilihat pada gambar di

bawah ini :

Gambar 6-1. Diagram kerja dalam bengkel pengecoran.

Bahan baku LadelTungku

Sistem pengolah pasir

Pembuatan cetakan

Model

PenuanganCetakan

Pembongkaran

Pembersihan

Pemeriksaan

Benda kerja


6-2

Gambar 6-2. Proses kerja dalam bengkel pengecoran.

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).


6-3

6.2. 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.

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 %).


6-4

C. Bagian-bagian utama cetakan pasir.

Gambar 6-3. Bagian utama cetakan pasir.

(a) Model (pattern).

Model dibuat dari kayu, logam, gips, dll. Dalam membuat model harus

diperhatikan antara lain :

- 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.


6-5

(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 6-4.


6-6

Gambar 6-4. 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.


6-7

D. Prosedur Pembuatan Cetakan

Proses pembuatan cetakan yang dilakukan dipabrik-pabrik pengecoran dapat

dikelompokkan sebagai berikut :

1. Pembuatan cetakan di meja (bench molding).

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 6-4. 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 6-4A.

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


6-8

yang ditaburi adalah pasir silica kering yang halus dan tidak ada kekuatannya. Pasir

ini mencegah melekatnya pasir dari kedua bagian cetakan.

Gambar 6-5. 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 6-5B. 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.


6-9

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 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 6-5C 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.

6.3. 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) %.


6-10

C. Cetakan semen (cement moulding).

Digunakan untuk benda-benda yang agak besar. Komposisi campuran cetakan

semen ini adalah :

- 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) %.

6.4. 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.

(8) Pemotongan saluran tuang.


6-11

6.5. Pengecoran Sentrifugal (Centrifugal Casting).

Pengecoran Sentrifugal dilakukan dengan menuangkan logam cair ke dalam

cetakan yang berputar. Di bawah pengaruh gaya sentrifugal benda coran akan padat,

permukaan halus dan struktur logam yang dihasilkan mempunyai sifat fisik yang

unggul. Umumnya cara ini cocok untuk benda coran yang berbentuk simetris.

Metode pengecoran sentrifugal ada dua cara yaitu :

1) Pengecoran sentrifugal mendatar untuk coran pendek.

2) Pengecoran sentrifugal tegak untuk coran berbentuk roda. Cara ini memerlukan inti.

Gambar 6-6. Pengecoran sentrifugal mendatar.

Gambar 6-7. Pengecoran sentrifugal tegak.

6.6. Pengecoran dengan Cetakan Logam (Permanent Moulding).

Cara ini hampir sama dengan cetakan pasir, bedanya adalah bahan cetakannya

terbuat dari logam. Bahan cetakan dari baja khusus atau besi cor paduan. Sistem ini


6-12

digunakan untuk mengecor paduan-paduan bukan besi yang mempunyai titik cair

rendah, seperti paduan Mg, paduan Al, atau paduan Cu. Karena teknik pengecoran yang

lebih maju, cara ini dapat digunakan untuk pengecoran paduan besi bertitik cair tinggi.

Keuntungan cara ini :

- Permukaan coran halus dan ukurannya lebih teliti.

- Baik untuk produksi massal.

- Struktur coran rapat sehingga sifat mekaniknya lebih baik.

- Memerlukan ruang lebih kecil dan situasi kerja baik.

Kerugiannya adalah :

- Harga cetakan lebih mahal sehingga tidak sesuai untuk produksi kecil.

- Sulit untuk membuat bentuk coran yang rumit.

- Jika terjadi kesalahan cetak sulit untuk diperbaiki.

- Untuk coran dari besi, setelah pengecoran memerlukan pelunakan.

6.7. Pengecoran Cetak.

Pengecoran dengan tekanan atau cetak adalah cara pengecoran dengan

memasukkan logam cair ke dalam cetakan pada tekanan, suhu dan kecepatan tinggi.

Penekanan logam dilakukan secara mekanik. Prinsip kerjanya seperti gambar 6-7.

Cocok untuk pengecoran paduan Al, paduan Mg, paduan Cu juga logam yang

bertitik cair rendah seperti seng, timbel, timah dsb. Cara ini paling banyak

dikembangkan.

Keuntungan cara ini adalah :

1) Ketelitian ukuran tinggi.

2) Cocok untuk membuat coran yang tebalnya sampai 0,8 mm.

3) Permukaan coran halus, kekasarannya sampai 12 .

4) Dapat digunakan untuk coran yang rumit, dll.

Kerugian cara ini adalah :


6-13

1) Sulit dalam penggunaan inti.

2) Harga mahal karena pembuatannya memerlukan ketelitian yang tinggi dan rumit

(hal ini dapat diatasi dengan produksi massal).

Gambar 6-8. Pengecoran Cetak.

6. Proses Pengecoran-D4.pdf

Documents