makalah t.pengecoran.docx

8/11/2019 MAKALAH T.PENGECORAN.docx

1/15

i

KATA PENGANTAR

Puji syukur ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan anugrah

kesehatan, kesempatan serta pemikiran kepada Penulis sehingga Penulis dapat

menyelesaikan Makalah Teknik Pengecoran ini dengan judul LOST FOAM

CASTING/EVAPORATIVE CASTING

Makalah ini disusun untuk melengkapi satuan nilai mata kuliah Teknik

Pengecoran serta sebagai syarat untuk dapat melakukan presentasi mengenai

macam-macam teknik pengecoran khususnya mengenai Lost Foam Casting.

Penulis dengan penuh kerendahan hati mengucapkan banyak terima kasih

kepada kedua orang tua yang secara moril maupun materil telah mendukung

Penulis dalam menyelesaikan makalah ini serta kepada pihak-pihak serta sumber-

sumber yang telah banyak membantu sehingga makalah ini dapat diselesaikan

sebaik mungkin dan dikumpul tepat pada waktu yang telah ditentukan.

Akhir kata Penulis mengucapkan Terima kasih ,semoga makalah ini

dapat diterima serta mendapat apresiasi yang lebih oleh bapak selaku Dosen

Pengampu mata kuliah Teknik Pengecoran.

Pekanbaru, September 2014

Penulis


2/15

ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ............................................................................................ i

DAFTAR ISI .......................................................................................................... ii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ iii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang .............................................................................................. 1

1.2 Tujuan ........................................................................................................... 1

1.3 Manfaat ......................................................................................................... 1BAB II PEMBAHASAN

2.1 Sejarah ........................................................................................................... 2

2.2 Defenisi ......................................................................................................... 3

2.3 Proses Lost Foam Casting ............................................................................. 3

2.4 Dekomposisi polystyrene foam ..................................................................... 7

2.5 Pasir Cetak .................................................................................................... 9

2.6 Pelapisan/ Coating ......................................................................................... 9

2.7 Kelebihan dan Kekurangan Lost Foam Casting.......................................... 11

2.7.1 Kelebihan ............................................................................................. 11

2.7.2 Kekurangan .......................................................................................... 11

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 12


3/15

iii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Perkembangan pasar pengecoran Lost Foam Casting ....................... 2

Gambar 2. 2 a) pola 1, b) pola 2, c) pola gabungan(kompleks) .............................. 3

Gambar 2. 3 Pola cetakan yang telah dirakit pada saluran pengalir ....................... 4

Gambar 2. 4 Proses coating ..................................................................................... 4

Gambar 2. 5 Penanaman Cetakan pada pasir silika ................................................ 5

Gambar 2. 6 Penuangan logam cair ke cetakan ...................................................... 5

Gambar 2. 7 Pembuangan pasir cetak serta pengeluaran hasil coran ..................... 6

Gambar 2. 8 Produk akhir dari proses LFC ............................................................ 6

Gambar 2. 9 Skema terbentuknya gab antara polystyrene foam dengan cairan

logam ....................................................................................................................... 8


4/15

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pengecoran lost foam merupakan langkah baru dalam memproduksi benda

benda dengan metode pengecoran. Pada saat ini belum banyak industri

pengecoran logam yang menggunakan metode ini dalam memproduksi benda cor.

Sedikitnya industri yang menerapkan metode pengecoran ini mungkin

dikarenakan mereka belum banyak mengetahui seluk beluk metode pengecoran

lost foam . Usaha penelitian dan perbaikan pada metode pengecoran lost foam

telah banyak dilakukan oleh para peneliti baik dengan melakukan eksperimen

langsung atau dengan pendekatan metode numerik untuk mensimulasi proses

pengecoran ini. Penulis dalam makalah ini berusaha menjelaskan secara rinci

segala sesuat yang berkaitan dengan pengecoran lost foam . Dunia industri

diharapkan dapat mengenal lebih jauh tentang pengecoran lost foam dan pengaruh

dari vaiabel-variabel yang digunakan dalam pengecoran lost foam . Dengan uraian

ini, metode pengecoran lost foam diharapkan semakin banyak digunakan oleh

kalangan industri dalam memproduksi benda-benda cor.

1.2 Tujuan

Adapun tujuan pembuatan makalah ini yaitu:

1. Mengulas sejarah serta defenisi Lost Foam Casting

2. Menjelaskan proses Cost Foam Casting

3. Menjelaskan kelebihan serta kekurangan Lost Foam Casting

1.3 Manfaat

Adapun Manfaat pembuatan makalah ini yaitu:

1. Mampu menjelaskan urutan proses Lost Foam Casting

2. Mampu membandingkan kelebihan serta kekurangan Lost Foam Casting

dengan metode lainnya

3. Memperoleh pengetahuan mengenai Lost Foam Casting sehingga mampu

mengaplikasikannya di dunia industri


5/15

2

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Sejarah

Pengecoran lost foam / Evaporative logam aluminium ditemukan dan

dipatenkan oleh Shroyer pada tahun 1958. Sedangkan pada logam ferro mulai

dikembangkan mendekati tahun 1990. Pengecoran lost foam selama tahun 1958

sampai dengan 1990 tidak mengalami perkembangan besar yakni sekitar 5%

untuk aluminium dan 1% untuk logam ferro, namun mulai tahun 1990 metode

pengecoran ini mengalami perkembangan pesat.

Perkembangan penggunaan metode pengecoran lost foam mengalami

peningkatan cukup besar sejak tahun 1990 (Gambar 1). Pada tahun 1997 sebanyak

140.700 ton aluminium, besi cor dan baja sudah diproduksi dengan proses

pengecoran lost foam.

Gambar 2. 1 Perkembangan pasar pengecoran Lost Foam Casting


6/15

3

2.2 Defenisi

Pengecoran lost foam merupakan salah satu jenis pengecoran yang

menggunakan bahan styrofoam sebagai bahan untuk membuat pola dan ditanam

dalam pasir silika menjadi cetakan. Ketika logam cair dimasukkan ke dalam

cetakan, styrofoam akan mencair dan menguap sehingga tempat itu akan diisi oleh

cairan logam.

Lost Foam Casting (LFC) memiliki pola pembentukan yang hampir sama

dengan pengecoran investment. Perbedaannya terletak pada penggunaan foam

yang menjadi pola sebagai pengganti lilin pada pengecoran investment.

2.3 Proses Lost Foam Casting

Urutan dari tahap Lost Foam Casting adalah sebagai berikut:

1. Membuat pola styrofoam (Pattern Molding)

Pola yang dibentuk berasal dari styrofoam dengan kerapatan / massa jenis

tertentu sesuai yang direncanakan. Dalam beberapa aplikasi, bagian-bagian

pola dilem untuk mendapatkan bentuk keseluruhan dari benda yang komplek.

Gambar 2. 2 a) pola 1, b) pola 2, c) pola gabungan(kompleks)

a b

c


7/15

4

2. Merakit pola pada saluran pengalir (Cluster Assembly)

Sistem saluran dirangkai dengan cara dilem menyatu dengan rangkaian pola.

Beberapa pola dapat dilakukan pengecoran dengan dirangkai dalam satu sistem

saluran. Pola yang telah terangkai sistem saluran diistilahkan dengan cluster .

Sistem saluran memiliki pengaruh besar terhadap adanya cacat pada benda cor

misalnya saluran masuk bawah akan menyebabkan porositas dan cacat lipatan

( folded ) paling sedikit dibanding saluran samping atau atas.

Gambar 2. 3 Pola cetakan yang telah dirakit pada saluran pengalir

3. Melapisi dengan lumpur keramik dan keringkan (Coating)

Pola dan sistem saluran dilakukan pelapisan ( coating ) dengan cara dimasukkan

ke larutan pelapis dari bahan tahan panas (refractory) atau larutan refractory

tersebut langsung dicatkan pada pola dan sistem saluran lalu dikeringkan.

Gambar 2. 4 Proses coating


8/15

5

4. Penanaman pola cetakan dan saluran kedalam pasir dan pemadatan dengan

getaran (Investment in sand)

Cluster yang telah kering diletakkan pada wadah dan pasir silika dimasukkan

di sekeliling pola. Pasir yang menimbun pola dipadatkan dengan cara

digetarkan pada frekuensi dan amplitudo tertentu. Pasir yang dipadatkan

dengan penggetaran mengakibatkan densitas pasir meningkat 12,5%

dibandingkan tanpa digetarkan. Pasir dengan ukuran AFS ( Average Fineness

Number ) grain fineness number tertentu akan mengisi bagian-bagian yang

kosong dari cluster dan akan menahan cluster saat pengisian logam cair.

Gambar 2. 5 Penanaman Cetakan pada pasir silika

5. Penuangan logam cair (Casting)

Logam cair dimasukkan melalui saluran tuang dan pola akan terurai karena

panas logam cair saat masuk ke pola. Hasil uraian pola akan melewati lapisan

dan keluar melalui pasir.

Gambar 2. 6 Penuangan logam cair ke cetakan

6. Pembuangan pasir / Pengeluaran hasil coran dari pasir (Shake-Out)


9/15

6

Setelah didiamkan beberapa saat, logam cair mengeras dan mulai dingin, hasil

coran di keluarkan dari wadah pasir silika dan dibersihkan dari sisa lumpur

keramik yang mengeras.

Gambar 2. 7 Pembuangan pasir cetak serta pengeluaran hasil coran

7. Lakukan pembersihan dan pemotongan produk (Finishing)

Hasil coran yang telah dikeluarkan dari pasir di bersihkan kemudiandipotong/dilepaskan per part dari cluster. Setelah itu lakukan proses machining

untuk finishing produk akhir.

Gambar 2. 8 Produk akhir dari proses LFC


10/15


11/15

8

dari cetakan dengan berdifusi melalui coating (pelapis). Coating menyerap cairan

yang terurai dari polystyrene foam dan sisanya tertinggal dipermukaan dalam

coating . Cairan logam langsung menyusul cairan yan tersisa tersebut dan

menguapkannya menjadi gelembung-gelembung gas kecil. Gelembung-

gelembung gas dari seluruh bagian cetakan akan bergerak naik ke bagian atas.

Gelembung-gelembung ini akan mengalir dan saling bertemu pada bagian yang

lebih tinggi dari cetakan dan membentuk gap/ pemisah antara cairan logam dan

polystyrene foam . Dengan membesarnya ukuran gap, perpindahan panas konduksi

dari logam cair ke polystyrene foam berkurang dan kecepatan pengisian cairan

berkurang sehingga polystyrene foam mengalami pengurangan lebih banyak

dengan cara mencair daripada dengan cara terbakar (ablation ). Ketika hal ini

terjadi, kita katakan polystyrene foam terdekomposisi pada daerah gap. Gap yang

terbentuk ini pada kenyataannya tidak terjadi pada satu tempat saja karena

gelembunggelembung gas ini terjadi pada seluruh permukaan cairan logam dalam

cetakan (Caulk, 2006). Dekomposisi polystyrene foam akan menghasilkan tekanan

balik yang berlawanan dengan aliran logam sehingga menghasilkan gaya tekan

yang menahan cetakan tetap berada pada tempatnya (Ballmann, 1988).

Gambar 2. 9 Skema terbentuknya gab antara polystyrene foam dengan cairan logam


12/15

9

2.5 Pasir Cetak

Pasir cetak dapat digunakan secara terus menerus selama masih mampu

menahan temperatur cairan ketika dituangkan. Pasir silika, pasir zirkon, pasir

olivine dan kromate dapat digunakan sebagai pasir cetak pada pengecoran lost

foam . Penggunaan pasir yang mahal seperti pasir zirkon dan kromite dapat

dilakukan untuk mendapatkan tingkat reklamasi pasir yang tinggi. Kekuatan

cetakan pasir ditentukan oleh resistansi gesek antar butir pasir. Kekuatan cetakan

pasir akan lebih tinggi jika menggunakan pasir dengan bentuk angular walaupun

jika menggunakan bentuk rounded/ bulat akan memberikan densitas yang lebih

tinggi (Dieter, 1967; Green, 1982). Perubahan bentuk pasir dari angular ke

rounded akan menaikkan densitasnya sekitar 8-10%. Densitas pasir cetak dapat

ditingkatkan dengan digetarkan. Pasir leighton buzzard dapat dinaikkan

densitasnya sebesar 12,5% dengan digetarkan.

Waktu pengisian logam cair ke dalam cetakan akan lebih lama apabila

menggunakan pasir cetak yang memiliki ukuran lebih kecil. Kecepatan penuangan

semakin besar dengan bertambahnya ukuran pasir cetak. Hal ini karena rongga-

rongga antar pasir akan semakin kecil dengan mengecilnya ukuran pasir sehingga

gas hasil degradasi lebih sulit keluar melalui pasir. Ukuran pasir cetak memilikifaktor dominan dalam menentukan nilai tegangan tarik dan elongasi benda cor.

Pemilihan jenis pasir cetak dan metode pemadatan sangat penting untuk

mendapatkan permeabilitas yang tepat dan mencegah deformasi pola. Ukuran

butir pasir yang dipilih tergantung pada kualitas dan ketebalan lapisan coating .

Ukuran butir pasir AFS 30-45 menjamin permeabilitas yang baik untuk pola yang

terdekomposisi menjadi gas dan cairan.

2.6 Pelapisan/ Coating

Coating merupakan suatu kesatuan dalam pengecoran logam karena

menghasilkan permukaan yang halus tanpa pengeleman dan pembakaran pasir.

Coating memiliki peran penting dalam beberapa hal. Coating menjamin kekerasan

dan kekakuan pola serta mengontrol pelepasan gas atau cairan dari dekomposisi

polystyrene foam . Coating menentukan waktu pembongkaran benda cor dan laju

hilangnya panas logam. Seiring peningkatan teknologi pengecoran, permintaan


13/15

10

kualitas coating ditingkatkan dengan menggunakan jenis bahan refraktrory baru,

suspensi dan binder yang mampu meningkatkan proses manufaktur. Ballman

(1988) menyarankan bahwa bahwa bahan coating untuk pengecoran lost foam

hendaknya memiliki beberapa kriteria sebagai berikut:

Coating dengan permeabilitas tinggi digunakan pasir yang lebih

kasar/besar sedangkan coating dengan permeabilitas sedang atau rendah

digunakan untuk pasir yang lebih halus/ kecil.

Coating harus cepat kering Coating harus mudah menempel ke pola dan mudah untuk mengontrol

ketepatan tebal coating .

Kekuatannya bagus, tahan abrasi, tahan retak tatkala disimpan, tahan

beban lengkung dan perubahan bentuk selama dibuat cetakan.

Coating seharusnya lebih tebal apabila untuk pengecoran pada suhu lebih

tinggi dan pasir yang lebih kasar/ besar.

Ada beberapa jenis coating pola pengecoran lost foam yang memiliki

karakteristik berbeda. Coating ini didesain untuk memenuhi beberapa tuntutan

dalam pengecoran lost foam. Dieter (1965) menggunakan tepung zircon untuk

coating paduan aluminium sementara Trumbuvolic (2003) menggunakan kaolin

dan talk. Pelapis sodium silikat tidak direkomendasikan untuk coating karena

permeabilitasnya rendah dan memicu terjadinya percikan logam saat pengisian

logam cair. Coating untuk pengecoran besi cor menggunakan coating berbahan

dasar besi mampu menahan permasalahan penetrasi logam. Kumar dkk (2004)

telah menganalisi coating dengan menggunakan filler dari material siliminite,

kuarsa, aluminium silikat yang dikombinasikan dengan zirkon dan binder untukmempertimbangkan segi ekonomisnya. Tepung zirconia dan aluminium silikat

memiliki dielektrik kostan rendah, massa jenis tinggi, viskositas tinggi dan pH

mendekati bahan refraktorti netral.

Waktu pengisian cetakan akan lebih lama jika menggunakan lapisan

coating yang lebih tebal. Jika menggunakan coating maka tambahan waktu

pengisian kurang dari 50% dibanding waktu yang terukur dalam kondisi normal di

industri. Dalam kondisi ekstrim dimana cetakan tidak memiliki permeabilitas,


14/15

11

waktu pengisian dapat mencapai 500% lebih lama dibandingkan pada kondisi

normal. Hal ini dapat terjadi karena coating menutup pola atau ada aglomerasi

pasir yang mengkondensasi hasil degradasi polystyrene foam

2.7 Kelebihan dan Kekurangan Lost Foam Casting

2.7.1 Kelebihan

Ada beberapa keuntungan pengecoran dengan metode Lost Foam

Casting, antara lain sebagai berikut :

1. Fleksibel dalam pembuatan pola, karena pola dibuat dari styrofoam

sehingga untuk merubah pola dapat dilakukan dengan mudah dan cepat2. Ketelitian dimensinya tinggi, karena pola telah dibentuk sesuai dengan

ukuran benda yang akan dihasilkan

3. Mampu membuat benda yang kompleks/bentuknya rumit

4. pasir cetak dapat digunakan berulang-ulang.

5. Proses finishing produk dengan pemesinan dapat dikurangi secara

dramatis, karena dimensi hasil coran telah hampir sempurna

6. Pencemaran lingkungan karena emisi bahan-bahan pengikat dapat

dikurangi karena tidak menggunakan bahan pengikat

2.7.2 Kekurangan

Ada beberapa keuntungan pengecoran dengan metode Lost Foam

Casting, antara lain sebagai berikut :

1. Pasir yang tidak diikat akan memicu terjadinya cacat pada benda cor

karena pasir yang jatuh ke logam cair2. Porositas dalam pengecoran dengan pola polystyrene foam lebih tinggi

dibandingkan dengan cetakan CO 2

3. Menghasilkan emisi gas hasil pembakaran polystyrene foam yang dapat

membahayakan lingkungan dan kesehatan pekerja

4. Pola yang dibuat dari foam mudah sekali rusak. Foam yang rusak dan

tidak dapat digunakan


15/15

12

DAFTAR PUSTAKA

http://www.lostfoam.com/assets/content/learning_center/pdf/lost_foam_cast_proc

ess.pdf (Diakses 17 september 2014)

http://e-journal.polmanceper.ac.id/index.php/FOU/article/download/8/pdf

(Diakses 17 september 2014)

http://www.unwahas.ac.id/publikasiilmiah/index.php/MOMENTUM/article/down

load/287/pdf (Diakses 17 september 2014)

Bahan Ajar Teknik Pengecoran, Teknik Mesin-UNIVERSITAS RIAU
http://www.lostfoam.com/assets/content/learning_center/pdf/lost_foam_cast_process.pdfhttp://www.lostfoam.com/assets/content/learning_center/pdf/lost_foam_cast_process.pdfhttp://www.lostfoam.com/assets/content/learning_center/pdf/lost_foam_cast_process.pdfhttp://e-journal.polmanceper.ac.id/index.php/FOU/article/download/8/pdfhttp://e-journal.polmanceper.ac.id/index.php/FOU/article/download/8/pdfhttp://www.unwahas.ac.id/publikasiilmiah/index.php/MOMENTUM/article/download/287/pdfhttp://www.unwahas.ac.id/publikasiilmiah/index.php/MOMENTUM/article/download/287/pdfhttp://www.unwahas.ac.id/publikasiilmiah/index.php/MOMENTUM/article/download/287/pdfhttp://www.unwahas.ac.id/publikasiilmiah/index.php/MOMENTUM/article/download/287/pdfhttp://www.unwahas.ac.id/publikasiilmiah/index.php/MOMENTUM/article/download/287/pdfhttp://e-journal.polmanceper.ac.id/index.php/FOU/article/download/8/pdfhttp://www.lostfoam.com/assets/content/learning_center/pdf/lost_foam_cast_process.pdfhttp://www.lostfoam.com/assets/content/learning_center/pdf/lost_foam_cast_process.pdf

makalah t.pengecoran.docx

Documents