TUGAS MAKALAHPENGECORAN KHUSUSHIGH PRESSURE DIE CASTING
Disusun oleh :Aflahal Putra Z.333411Denni Ahmad S.333411Esky
Yanurdin3334111335Irmansyah Putra 3334111506M. Didi Endah
P.333411M. Ero Cahyo N.3334110159Syuqron Fajri3334120642Zakhrofa
Aleiya3334122323
Jurusan Teknik Metalurgi Fakultas TeknikUniversitas Sultan Ageng
TirtayasaCilegon Banten2015I. PendahuluanPengecoran (Casting)
adalah suatu proses penuangan materi cair seperti logam atau
plastik yang dimasukkan ke dalam cetakan, kemudian dibiarkan
membeku di dalam cetakan tersebut, dan kemudian dikeluarkan atau di
pecah -pecah untuk dijadikan komponen mesin. Pengecoran digunakan
untuk membuat bagian mesin dengan bentuk yang kompleks. Pengecoran
digunakan untuk membentuk logam dalam kondisi panas sesuai dengan
bentuk cetakan yang telah dibuat. Pengecoran dapat berupa material
logam cair atau plastik yang bisa meleleh (termoplastik), juga
material yang terlarut air misalnya beton atau gips, dan materi
lain yang dapat menjadi cair atau pasta ketika dalam kondisi basah
seperti tanah liat, dan lain-lain yang jika dalam kondisi kering
akan berubah menjadi keras dalam cetakan, dan terbakar dalam
perapian. Proses pengecoran dibagi menjadi dua yaitu expandable
(dapat diperluas) dan non expandable (tidak dapat diperluas) mold
casting. Pengecoran biasanya diawali dengan pembuatan cetakan
dengan bahan pasir. Cetakan pasir bisa dibuat secara manual maupun
dengan mesin. Pembuatan cetakan secara manual dilakukan bila jumlah
komponen yang akan dibuat jumlahnya terbatas, dan banyak
variasinya. Pembuatan cetakan tangan dengan dimensi yang besar
dapat menggunakan campuran tanah liat sebagai pengikat. Dewasa ini
cetakan banyak dibuat secara mekanik dengan mesin agar lebih
presisi serta dapat diproduk dalam jumlah banyak dengan kualitas
yang sama baiknya. Untuk menghasilkan hasil cor yang berkualitas
maka diperlukan pola yang berkualitas tinggi, baik dari segi
konstruksi, dimensi, material pola, dan kelengkapan lainnya. Pola
digunakan untuk memproduksi cetakan. Pada umumnya, dalam proses
pembuatan cetakan, pasir cetak diletakkan di sekitar pola yang
dibatasi rangka cetak kemudian pasir dipadatkan dengan cara
ditumbuk sampai kepadatan tertentu. Pada lain kasus terdapat pula
cetakan yang mengeras/menjadi padat sendiri karena reaksi kimia
dari perekat pasir tersebut. Pada umumnya cetakan dibagi menjadi
dua bagian yaitu bagian atas (cup) dan bagian bawah (drag) sehingga
setelah pembuatan cetakan selesai pola akan dapat dicabut dengan
mudah dari cetakan.Klasifikasi yang berkaitan dengan bahan
pembentuk, proses pembentukan, dan metode pembentukandengan logam
cair, dapat dikategorikansebagai 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 setelahdigunakan. 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.
II.Permanent Mold CastingDalam paper kali ini kami membahas
tentang die casting yang merupakan salah satu jenis pengecoran
secara permanen atau permanent mold casting. Permanent mold casting
adalah pembuatan logam dengan cetakan dipadukan dengan tekanan
hidrostastik. Cara ini tidak praktis untuk pengecoran yang
berukuran besar dan ketika menggunakan logam dengan titik didih
tinggi. Logam bukan baja seperti alumunium, seng, timah, magnesium,
perunggu bila dibuat dengan cara ini hasilnya baik. Cetakan ini
terdiri atas dua atau lebih bagian yang digabung dengan sekrup,
klam, plat atau alat lain yang dapat dilepas setelah produk
mengeras.Pada umumnya, permanen molds dibuat dari close-grain dan
dijepit satu sama lain. Cetakan ini biasanya dilapisi dengan bahan
perekat tahan panas (heat-resisting wet mixture) dan jelaga yang
akan menjaga cetakan agar tidak lengket dan mengurangi efek dingin
pada logam. Setelah cetakan disiapkan, kemudian ditutup dan seluruh
bagian inti atau bagian yang bebas dikunci ditempat. Kedua biji
besi dan biji baja dapat digunakan dalam cetakan jenis ini. Untuk
mengantisipasi suhu logam dilakukan dengan menuangkan air kedalam
cetakan melalui pintu yang terbuka. Setelah hasil cetakan cukup
dingin, bagian yang bebas ditarik dancetakan dibuka dan hasil
cetakan diangkat. Cetakan tersebut kemudian dibersihkan dan susun
kembali bagian-bagian cetakan, cetakan pun siap dituangi lagi
(digunakan lagi). Alat ini sebagian besar digunakan untuk mencetak
piston dan bagian-bagian mesin kendaraan, mesin disel dan mesin
kapal. Peneraapan lainnya banyak ditemukan di industri yang membuat
beberaba marteri seperti gear pada mesin cuci, bagian-bagian pada
vacum cleaner, tutup kipas angin, bagian untuk alat-alat portable,
perlengkapan lampu luar ruangan, dan lain-lain. Permanent mold
casting mempunyai hasil ahir permukaan yang bagus dan detail yang
tajam. Diperoleh keseragaman hasil dengan berat 1ons sampai 50
pound. Toleransinya berkisar dari 0.0025 inchi sampai 0.010 inchi.
Permanent mold casting termasuk otomatis, sehingga dapat diperoleh
produk yang cukup banyak.III. Die CastingDie casting peralatan
ditemukan pada tahun 1838 untuk tujuan memproduksi jenis bergerak
untuk industri percetakan. Pengecoran-paten pertama terkait die
diberikan pada tahun 1849 untuk mesin tangan kecil yang
dioperasikan untuk tujuan produksi jenis pencetakan mekanik. Pada
1885, Otto Mergenthaler menemukan mesin Linotype, sebuah casting
jenis perangkat otodies yang menjadi jenis peralatan terkemuka
dalam industri penerbitan. Aplikasi lain tumbuh pesat, dengan
memfasilitasi die casting pertumbuhan barang konsumsi dan peralatan
dengan membuat terjangkau produksi bagian-bagian yang rumit dalam
volume tinggi.Die casting adalah proses memaksa logam cair di bawah
tekanan tinggi ke dalam rongga cetakan (yang mesin menjadi die).
Benda tuang Kebanyakan terbuat dari logam non-ferrous, khususnya
seng, tembaga, aluminium, magnesium, timbal, timah dan timah paduan
berbasis, meskipun logam mengandung besi tuang die yang mungkin
dengan Metode die casting. Die Casting sangat cocok untuk aplikasi
di mana sejumlah besar bagian-bagian berukuran kecil dan menengah
diperlukan, memastikan kualitas permukaan yang tepat dan
konsistensi dimensi. Tingkat fleksibilitas telah menempatkan benda
tuang di antara produk yang dibuat volume tertinggi di industri
pengerjaan logam.Proses siklus untuk die casting terdiri dari lima
tahapan utama, yang dijelaskan di bawah ini.
Gambar III.1Mekanisme Die Casting
Gambar III.2Mekanisme Die Casting 1. ClampingClamping adalah
langkah pertama adalah persiapan pengecoran dan berupa menjepit dua
bagian dies. belahan dies pertama setiap kali dibersihkan dari
injeksi sebelumnya dan kemudian dilumasi untuk proses cor
selanjutnya. Waktu pelumasan bertambah dengan ukuran bagian, serta
jumlah gigi berlubang dan sisi-core. Tapi , pelumasan tidak mungkin
diperlukan setelah setiap siklus, tapi setelah 2 atau 3 siklus,
tergantung pada materi. Setelah pelumasan, dua bagian dies, yang
melekat di dalam mesin die casting, ditutup dan aman dijepit
bersama-sama. Kekuatan jepit harus benar-benar aman /kuat sesuai
ukuran barang jadi sebelum logam yang disuntikkan. Waktu yang
diperlukan untuk menutup dan menjepit mati tergantung pada mesin
mesin yang lebih besar ( mesin-mesin dengan kekuatan penjepit
besar) akan membutuhkan lebih banyak waktu.2. InjeksiLogam cair,
yang dipertahankan pada suhu yang diatur dalam tungku , yang
selanjutnya ditransfer ke dalam ruang tempat yang dapat disuntikkan
ke dalam cetakan . Metode mentransfer logam cair tergantung pada
jenis die mesin pengecoran , apakah mesin casting panas atau mesing
casting dingin. digunakan . Perbedaan dalam peralatan ini akan
diuraikan pada bagian berikutnya . Setelah ditransfer , logam cair
disuntikkan pada tekanan tinggi ke dies. Umumnya tekanan injeksi
berkisar antara 1.000 sampai 20.000 psi . Tekanan ini menentukan
keperluan aliran logam cair ke dalam dies selama proses pembekuan
dalam dies . Jumlah logam yang disuntikkan ke mati disebut sebagai
tembakan . Waktu injeksi adalah waktu yang diperlukan untuk logam
cair untuk mengisi semua saluran dan rongga dalam cetakan .
Waktunya sangat pendek , biasanya kurang dari 0,1 detik , untuk
mencegah pembekuan awal salah satu bagian dari logam . Waktu
injeksi yang tepat dapat ditentukan oleh sifat termodinamika materi
, serta ketebalan dinding casting . Ketebalan dinding lebih besar
akan membutuhkan waktu lebih lama injeksi . Dalam kasus di mana
ruang die mesin pengecoran dingin sedang digunakan , waktu injeksi
juga harus mencakup waktu untuk secara manual sendok logam cair ke
dalam ruang ditembak .
3. PendinginanLogam cair yang disuntikkan ke die akan mulai
dingin dan mengeras setelah memasuki rongga dies. Ketika seluruh
rongga diisi dan logam cair didinginkan, bentuk akhir dari
pengecoran terbentuk. Dies tidak boleh dibuka sampai waktu
pendinginan telah berlalu dan casting dipadatkan. Dapat
memperkirakan waktu pendinginan dapat dari beberapa sifat
termodinamika logam, ketebalan dinding maksimum casting, dan
kompleksitas/tingkat kerumitan ruang dalam dies. Sebuah ketebalan
dinding lebih besar akan membutuhkan waktu yang lebih lama
pendinginan. Kompleksitas geometris dies juga membutuhkan waktu
pendinginan lebih lama karena hambatan tambahan untuk aliran
panas.
4. Pengeluaran / EjectionSetelah waktu pendinginan yang telah
ditentukan telah berlalu, kedua belah cetakan logam dapat dibuka
dan mekanisme ejeksi dapat mendorong casting dari rongga dies.
Waktu untuk membuka diesdapat diperkirakan dari waktu siklus kering
mesin dan waktu ejeksi ditentukan oleh ukuran barang jadi (casting)
dan harus mencakup waktu untuk casting jatuh bebas dari dies.
Mekanisme ejeksi harus menerapkan beberapa kekuatan untuk
mengeluarkan bagian karena selama pendinginan maka hasil casting
menyusut dan desain dies akan sangat berpengaruh. Setelah casting
dikeluarkan, dies dapat dijepit ditutup untuk injeksi berikutnya.5.
Persiapan antar siklusSelama pendinginan, materi dalam saluran die
akan memperkuat melekat casting. Bahan ini berlebih, bersama dengan
flash yang telah terjadi, harus dipangkas dari casting secara
manual melalui pemotongan atau menggergaji, atau dengan metode lain
sesuai keahlian operator. Waktu yang diperlukan untuk memangkas
sisa material dapat diperkirakan dari ukuran dan jumlam jalan
tembak pengecoran ini. Hasil dari pemangkasan ini kadang dibuang
atau dapat digunakan kembali dalam proses die casting. Bahan daur
ulang mungkin perlu direkondisi dengan komposisi kimia yang tepat
sebelum dapat dikombinasikan dengan logam non-daur ulang dan
digunakan kembali dalam proses die castingAdapun macam/jenis proses
casting sendiri terbagi menjadi 2, yaitu:1.Low Pressure Die
Casting(LPDC) : Yaitu proses casting dengan menggunakan tekanan
rendah.Biasa di pakai dalam Gravity Casting, yaitu proses
pencetakannya memanfaatkan gaya gravitasi.2.High Pressure Die
Casting(HPDC) : Yaitu proses casting dengan menggunakan tekanan
tinggi.Dalam proses pencetakannnya di butuhkan tekanan yang relatif
tinggi untuk menghasilkan sebuah produk casting. Khususnya dalam
teknologi Die Casting proses pencetakan memakai sebuah cetakan atau
mold yang mempunyai tingkat presisi yang tinggi, sehingga proses
pencetakannya dapat dilakukan berulang-ulang dengan hasil produk
yang sama dalam bentuk maupun ukurannya.IV.Pengertian Die Casting
HPDCHPDC (High Pressure Die Casting) Yaitu proses casting dengan
menggunakan tekanan tinggi.Dalam proses pencetakannnya di butuhkan
tekanan yang relatif tinggi untuk menghasilkan sebuah produk
casting. Khususnya dalam teknologi Die Casting proses pencetakan
memakai sebuah cetakan atau mold yang mempunyai tingkat presisi
yang tinggi, sehingga proses pencetakannya dapat dilakukan
berulang-ulang dengan hasil produk yang sama dalam bentuk maupun
ukurannya.Metode HPDC merupakan metode penuangan yang paling modern
yang dapat menghasilkan bagian yangequivalentdengan produk
permesinan. Prinsip dasat metode ini adalah pemberian tekanan pada
logam cair sehingga masuk kedalam rongga cetak.Diesdipasang pada
plat dasar mesin yang dapat ditutup dan dibuka dengan mudah. Untuk
membuat produk diperlukan cetakan tetap terbuat dari logam yang
terdiri dari bagian dasar (cetakan tangkup). Cetakan ini dipasang
pada mekanis penggerak cetakan pada mesin (die closing unit) yang
terdiri dari bagian tetap dan bagian bergerak. Adanya bagian tetap
dipasang belahan cetakan yang akan berhubungan dengan silinder
pengisi cairan. Pada bagian bergerak dipasang belahan cetakan yang
mempunyai bagianenjector.Silinderpengisi logam cair disemprotkan
kedalam cetakan yang tertutup. (Surdia, 1995)Proses High Pressure
Die Casting(HPDC),dewasa ini telah banyak di gunakan oleh produsen
otomotif dalam proses pembuatan produk nya. Prinsip kerjaHPDC
adalah dengan menuangkan setangkup cairan Al ke lubang sleeve
kemudian dengan tekanan hidrolis ditekan ke dalam rongga cetakan
(die). Dengan adanya tekanan yang tinggi diberikan dalam proses
injeksi nya, maka diharapkan problem keropos dan uncomplete reject
dapat diatasi. Disamping itu, teknologi ini dirasakan sangat
produktif untuk pembuatan part atau komponen yang terbuat dari
Alumunium untuk produksi massal. Perkembangan dunia otomotif, baik
di Indonesia dan banyak negara-negara lain sangat berkembang dengan
cepat. Oleh sebab itu, kebutuhan akan produk ataupun komponen/part
sangat tinggi dirasakan. Dan tentu saja hal itu membawa keuntungan
bagi die caster yang ada dalam industri manufaktur. Namun,
penggunaan mesin HPDC sekarang ini juga telah banyak dimanfaatkan
untuk pembuatan produk seperti peralatan rumah, elektrikal
equipment, agroindustri, dan produk teknik lainnya. Tentu saja
pertimbangan quantity menjadi faktor yang besar dalam menentukan
teknolgi suatu proses.HPDCadalah salah satu teknologi proses
casting yang sangat mempertimbangkan jumlah produksi yang massal.
Jenis mesin casting pressure ini telah banyak berkembang di negara
asia khususnya Jepang dan China.HPDCyang banyak beredar di industri
biasanya D/C 135 ton; 250 ton; 350 ton; 500 ton; 650 ton; 800 ton;
900 ton; 1500 ton; dan 2500 ton. Kapasitas mesin atau tonase lebih
mempertimbangkan ke arahberat casting (casting weight).Teknik ini
dilakukan dengan menginjeksi logam cair dengan tekanan kedalam
cetakan logam. Prinsip HPDC adalah mendorong logam cair padashot
tubeke dalam cetakan dengan tekanan, tekanan ini dapat mencapai 100
MPa. Tabel 2.6 menunjukkan tekanan yang digunakan untuk beberapa
jenispart(Brown, 1999).Tabel IV.1 Pedoman angka untuk pengecoran
bertekananTekanan saat pengecoran (bar)
Al dan MgZnBrass
Komponen standarhingga 400100-200300-400
Komponen teknik400-600200-300400-500
Komponen dengan kontrol tekanan ketat800-1000250-400800-1000
Komponen dengan kromium plating220-250
Cetakan atau perkakasdie castingdibuat dari paduantool
steelterdiri dari dua bagian,fixed die halfataucover half
danejector die half untuk mengeluarkan benda cor. Cetakan modern
mempunyai penggerak luncur, inti atau potongan-potongan untuk
membuat lubang, ulir dan bentuk lain yang diinginkan dalam
pengecoran. Lubang saluran turun padafixed die halfmerupakan tempat
lewatnya logam cair sebelum memasuki cetakan dan mengisi rongga
cetakan.Ejector halfbiasanya terdiri dari saluran dan pintu masuk
(inlet) yang mengalirkan logam cair ke rongga cetakan. Pin pengunci
berfungsi untuk mengamankan kedua bagian, membantu dalam
mengeluarkan benda cor, dan membuka cairan pendingin dan
pelumas.Mesin HPDC ada dua jenis yaitu:1. Hot ChamberDidalam proses
hot-chamber, wadah lelehan disertakan pada mesin. Lelehan logam
dipaksakan kedalam cetakan dengan cara disedot atau ditekan.
Keduanya penyedot logam dan mekanisme die dilakukan oleh sistem
hidrolik pada jenis mesin pengisap. Setelah lelehan logam
dimasukkan kedalam mesin, mesin akan bekerja secara otomatis.
Gerakan kebawah dari mesin pengisap akan menghasilkan tekanan yang
akan menyebabkan logam menjadi terdorong kedalam ruang. Pada
pengerasn logam,adalah membebaskan tekanan dan dies akan terbuka.
Akhir dari pencetakan adalah pengeluaran oleh penjepit. Tekanan
pada pengoperasian mesin ini adalah antara 5.600 sampai 22.000 psi.
Mesin ini dioperasikan dengan bantuan udara, dalam proses
pengecorannya dilengkapi dengan sebuah leher angsa yang
dioperasikan dengan alat pengangkat. Awal dari opreasi pengecoran
dimulai dengan leher angsa yang menurun sampai wadah logam cair
berada. Leher angsa diisi melalui pipa oleh pengaruh gravitasi.
Puncak dari mekanisme ini adalah leher angsa terangkat sampai
bersentuhan dengan lubang cetakan dan terkunci pada posisi
tersebut, lalu udara bertekanan masuk ke dalam cetakan, pada saat
itu proses solidifikasi sedang berlangsung. Setelah logam menjadi
solid tekanan udaranya dilepaskan dan leher angsa kembali ke posisi
semula untuk menerima logam kembali. Cetakan terbuka dan hasil
pengecoran dikeluarkan. Proses produksi pun dapat dilakukan
kembali. Ukuran tekanan udara yang digunakan berkisar antara 80-600
psi.
Gambar IV.3 Mesin Hot Chamber
2. Cold ChamberSalah satu ciri dari cold chamber process mesin
penuang terdiri dari ruang berbentuk silinder bertekanan, umumnya
beroperasi secara hidrolis, yang mana memberikan tekanan kepada
piston, kemudian cetakanya tertutup. Hanya logam cair yang diserok
ke dalam silinder. Penekan dijalankan dan ditekan sampai menutup.
Setelah logam solid lalu pusatnya dilepas, tekanannya dihilangkan,
dan hasil pengecoran dikeluarkan dari separo cetakan yang diam atau
tetap. Mesin Cold-chamber dapat digunakan untuk pengecoran
aluminium, magnesium, atau kuningan. Dengan metode ini dapat
dihasilkan produk mulai dari 100 sampai 150 buah per jam.
Gambar IV.4 Mesin Cold ChamberCiri lain dari mesin cold-chamber
adalah menggunakan logam dalam keadaan semi cair atau dalam bentuk
yangt liat (mudah diubah-ubah), yang mana pengoperasianya dapat
dilakukan pada temperatur rendah di banding jika menggunakan logam
lain. Masa pakai cetakan juga jadi lebih lama. Proses ini tidak
memerlukan temperatur yang tinggi. Panas yang berlebihan dari
cetakan dapat diturunkan dari penggunaan logam dalam bentuk semi
cair, dan mengurangi penyebab rusaknya cetakan. Pendingin air pada
cetakan berguna untuk melindungi dari panas yang berlebihan.
Dalam proses die casting, terdapat beberapa keunggulan dan
kelemahan yang diperoleh, antara lainKeuntungannya adalah :a. Hasil
Casting hampir sama dengan finished produk dan dapat diproduksi
dengan keceptan tinggi.b. Die memiliki masa pakai yang lama dan
volume die besar sehingga produksi efisien.c. Memiliki toleransi
dimensi yang baik.d. Permukaan hasil casting lebih haluse. Mampu
mengecor bagian yang tipis.f. Dapat membentukbenda dari yang
sederhana sampai yang rumitg. Metal loss dari casting rendah.h.
Umumnya sifat mekanis produk tinggi.i. Terdapat berbagai jenis
paduan alumunium yang dapat diproses dengan die castingKelemahannya
adalah:a. Modifikasi tool sangat memakan biayab. Pembuata die
memakan waktu yang panjang
REFFERENSI
http://id.wikipedia.org/wiki/Pengecoranhttps://romzneverdie.wordpress.com/metallurgy/die-casting/http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/pendidikan/Tiwan,%20Drs.,%20ST.,MT./1.%20Pengecoran%20logam.pdfhttp://thesis.binus.ac.id/Asli/Bab2/2008-2-00550-TIAS%20Bab%202.pdfKamiludin,M,
(2008), Pengaruh Penambahan Unsur Aluminium Paduan A6061-T6 pada
cetakan Die Casting, Jurnal Teknik Mesin UI, Depok.