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.