MAKALAH PROSES PENGECORAN

Ahmad Syaikhu (01)71 06 040 746

Mekatronika 6.3Joint Program Berufs Akademie Malang

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kebutuhan logam ternyata tidak hanya sebatas benda dengan permukaan rata.

Kebutuhan akan logam juga berkembang pesat seiring dengan teknologi yang

mendukungnya. Sekarang kita bisa menghasilkan benda logam dalam bentuk apapun tanpa

harus mengalami proses penenempaan.

Pada zaman dahulu untuk menhasilkan logam yang brbentuk rumit maka benda

haruslah di panaskan dan dipukul sebagaimana proses penempaan pada umumnya. Namun

seiring kemajuan zaman tuntutan akan kebutuhan logam semakin meningkat dan atas

tuntutan itulah kini telah tercipta tungku-tungku pelebur besi yang menhasilkan suhu diatas

1500o c

1.2 Tujuan dan Manfaat

Didalam makalah ini tercantum beberapa jenis pengecoran yakni: Permanent Mold

Casting, Centrifugal Casting, Investment Casting, Die Casting, Injection Molding, Blow

Molding.

1.3 Tinjauan Pustaka

A. Pengertian

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. Pasir hijau untuk pengecoran digunakan sekitar 75 percent dari 23

million tons coran yang diproduksi dalam USA setiap tahunnya.

Proses pengecoran sendiri dibedakan menjadi dua macam, yaitu traditional casting

dan non-traditional/contemporary casting.

Teknik traditional terdiri atas :

1. Sand-Mold Casting

2. Dry-Sand Casting

3. Shell-Mold Casting

4. Full-Mold Casting

5. Cement-Mold Casting

6. Vacuum-Mold Casting

Sedangkan teknik non-traditional terbagi atas :

1. High-Pressure Die Casting

2. Permanent-Mold Casting

3. Centrifugal Casting

4. Plaster-Mold Casting

5. Investment Casting

6. Solid-Ceramic Casting

Perbedaan secara mendasar di antara keduanya adalah bahwa contemporary casting

tidak bergantung pada pasir dalam pembuatan cetakannya. Perbedaan lainnya adalah

bahwa contemporary casting biasanya digunakan untuk menghasilkan produk dengan

geometri yang kecil relatif dibandingkan bila menggunakan traditional casting. Hasil coran

non-traditional casting juga tidak memerlukan proses tambahan untuk penyelesaian

permukaan.

Jenis logam yang kebanyakan digunakan di dalam proses pengecoran adalah logam

besi bersama-sama dengan aluminium, kuningan, perak, dan beberapa material non logam

lainnya.

B. Bagian-bagian Cetak

1. Pouring Basin berfungsi manampung kotoran atau slag (terak) yang ikut terbawa

pada saat menuangkan logam dari laddle berfungsi juga menampung kelebihan

logam cair.

2. Riser berfungsi untuk menanpung kelebihan logam cair sebagai cadangan bila terjadi

penyusutan dan juga berfungsi sebagai pemberat.

3. Saluran turun (sprue) berfungsi untuk meneruskan lagam cair dari cawan tuang ke

runner dan saluran masuk (gate).

4. Gate berfungsi sebagai saluran masuk yang menghubungi runner dengan rongga

cetak (cavity).

C. Faktor-faktor yang harus diperhatikan dalam perencanaan pola:

1. Shrinkage

2. Kelebihan material

3. Draft angle

4. Distorsi

5. Pating line

Kondisi cacat yang paling banyak dijumpai pada proses pengecoran saluran keluar

teko adalah lubang saluran keluar pada ujung teko yang terlalu sempit bahkan tertutup di

akhir proses pengecoran. Banyak faktor yang mempengaruhi proses pengecoran ini

sehingga menyebabkan cacat tersebut. Kondisi cacat ini dapat direpresentasikan dengan

ketebalan dari produk cor saluran keluar teko. Pada makalah ini akan dianalisa faktor yang

paling signifikan mempengaruhi ketebalan saluran teko hasil cor.

Metode yang digunakan adalah metode desain eksperimen khususnya metode

desain faktorial untuk menentukan faktor-faktor yang signifikan serta kondisi optimumnya

dan metode response surface untuk mendapatkan model pendekatan untuk ketebalan

saluran teko sebagai fungsi dari faktor-faktor tersebut sehingga dapat diperoleh kondisi

keseluruhan yang paling optimal.

Dari analisa hasil eksperimen ini ditemukan bahwa faktor yang signifikan terhadap

ketebalan adalah temperature tuang, radius sprue dan holding time. Dapat pula disimpulkan

bahwa kondisi optimum dari faktor-faktor tersebut adalah temperature tuang 475?C, radius

sprue 29.6 mm dan holding time 8 detik yang menghasilkan ketebalan sebesar 2.54 mm.

BAB II

KONSEP DASAR PROSES PENGECORAN

2.1 Prinsip Dasar Proses Pengecoran

Prinsip dasar proses pengecoran logam adalah meleburkan logam hingga mencair,

kemudian memasukkan cairan logam tersebut ke dalam rongga cetakan. Oleh karena

sifatnya, cairan logam akan menyesuaikan dengan bentuk rongga cetakan sehingga

didapatkan bentuk yang sesuai dengan cetakan setelah cairan logam tersebut membeku.

Berdasarkan sifat cairan yang mengisi ke segala ruang, proses pengecoran memiliki

kemampuan untuk memproduksi bentuk produk yang rumit, produk yang berongga dan

dimensi produk yang tidak terbatas.

Berdasarkan cara logam cair masuk ke dalam rongga cetakan, sistem pengecoran

logam dibedakan menjadi 2 (dua)jenis, yaitu:

- sistem gravitasi (gravity system)

- sistem tekanan (pressure system)

Pengecoran sistem gravitasi adalah pengecoran dimana logam cair dituangkan

kedalam sistem saluran masuk (down sprue) secara gravitasi sehingga oleh karena gaya

gravitasi cairan logam mengisisi ke segala ruang dalam rongga cetakan. Sedangkan pada

pengecoran sistem tekanan, kemampuan logam cair mengisi ke seluruh rongga cetakan

dengan bantuan tekanan dari gaya luar. Pengecoran cetakan pasir merupakan satu dari

sekian banyak metoda proses pengecoran yangmenganut sistem gravitasi.

Ada 4 faktor yang berpengaruh atau merupakan ciri dari proses pengecoran, yaitu :

1. Adanya aliran logam cair kedalam rongga cetak

2. Terjadi perpindahan panas selama pembekuan dan pendinginan dari logam dalam

cetakan

3. Pengaruh material cetakan

4. Pembekuan logam dari kondisi cair

Klasifikasi pengecoran berdasarkan umur dari cetakan, ada pengecoran dengan

sekali pakai (expendable Mold) dan ada pengecoran dengan cetakan permanent (permanent

Mold). Cetakan pasir termasuk dalam expendable mold. Karena hanya bisa digunakan satu

kali pengecoran saja, setelah itu cetakan tersebut dirusak saat pengambilan benda coran.

Dalam pembuatan cetakan, jenis-jenis pasir yang digunakan adalah pasir silika, pasir zircon

atau pasir hijau. Sedangkan perekat antar butir-butir pasir dapat digunakan, bentonit, resin,

furan atau air gelas.

2.2 Macam-macam pengecoran

A. Permanent Mold Casting

Jenis pengecoran ini, cetakannnya dapat dipakai berulang kali (terbuat dari logam

dan grafit). Pengecoran ini dikhususkan untuk pengecoran logam non ferrous dan paduan.

Kualitas pengecoran ini tergantung dari kualitas mold, umumnya dikerjakan dengan

machining untuk mendapatkan kualitas yang bagus maka dikerjakan dengan proses

machining yang memiliki keakuratan yang tinggi.

Kelebihan Permanent Mold Casting:

1. Produksi Tinggi

2. Cetakan dapat dipakai berulang kali

3. Dalam operasinya tidak diperlukan tenaga ahli

4. Ketelitian produk lebih baik dari pada sand casting

5. Tidak memerlukan proses lanjutan

Kekurangan Permanent Mold Casting:

1. Harga cetakan mahal

2. Perlu perhitungan yang tepat dalam mengerjakan cetakan

3. Cetakan untuk satu macam produk

4. Ukuran produk kecil dan sederhana

5. Tidak dapat mengecor baja

B. Centrifugal Casting

Prinsip: Menuangkan logam cair ke dalam cetakan yang berputar dan akibat gaya

Centrifugal logam cair akan termampatkan sehingga diperoleh benda kerja tanpa cacat.

Pengecoran ini digunakan secara intensif untuk pengecoran plastik , keramik, beton dan

semua logam.

Kelebihan Centriugal Casting:

1. Riser tidak diperlukan

2. Produk yang berlekuk-lekuk dapat diproses dengan kualitas permukaan baik

3. toleransi dimensi kecil

4. ketebalan benda kerja uniform

Kekurangan Centrifugal Casting:

1. Harga peralatan mahal

2. Biaya perawatan mahal

3. Laju produksi rendah

4. One product in one mold

5. Gaya sentrifugal besar

Pengecoran Centrifugal dapat dibagi 2 macam , yaitu:

1. Pengecoran Centrifugal Mendatar

2. Pengecoran Centrifugal Vertikal

C. Proses Centrifuging

Investment Casting, Proses pengecoran dengan pola tertanam dalam rangka cetak,

kemudian pola dihilangkan dengan cara pemanasan sehingga diperoleh rongga cetak.

Pola biasanya terbuat dari lilin (wax), plastik atau mateial yang mudah meleleh.

Pengecoran ini sering juga disebut Wax Lost Casting.

Proses Pengecoran ini Dibagi 2 Macam:

1. Investment Flask Casting

2. Investment Sheel Casting

Prosedur Investment Casting:

1. Membuat Master Pattern

2. Membuat Master Die

3. Membuat Wax Pattern

4. Melapisi Wax Pattern

5. Mengeluarkan Wax Pattern dari Mold

6. Preheat Mold

7. Menuangkan logam cair

8. Mengeluarkan Produk

D. Die Casting

Proses ini mempergunakan tekanan dalam memasukkan logam cair ke dalam rongga

cetakan dan dengan dibawah tekanan dibiarkan membeku .

Die Casting umumnya untuk logam non Ferrous dan paduan. Die biasanya terbuar

dari baja yang dikeraskan.

Kelebihan Die Casting

1. Ukuran dan bentuk benda sangat tepat

2. Jarang menggunakan proses finishing

3. Baik untuk produksi massal

4. Waste material rendah.

Kekurangan Die Casting

1. Harga mesin dan cetakan mahal

2. Bentuk benda kerja sederhana

3. Benda kerja harus segera dikeluarkan

4. Berat dan ukuran produk terbatas

5. Umur cetakan menurun

Berdasarkan prosesnya , Die Casting dapat dikelompokkan 2 jenis:

1. Hot Chamber Die Casting

2. Cold Chamber Die Casting

E. Hot Chamber Die Casting

Pada proses ini , tungku pencair logam jadi satu dengan mesin cetak dan silinder

injeksi terendam dalam logam cair. Silinder injeksi digerakkan secara pneumatik atau

hidrolik. Pada umumnya Die Casting jenis ini hanya cicik untuk deng, timah putih, timbal dan

paduannya.Pada mesin ini mempunyai komponen utama : silinder plunger, leher angsa

(goose neck) dan nozzle.Logam cair ditekan ke dalam rongga cetakan dengan tekanan tetap

dipertahankan salama pembekuan terjadi. Leher angsa yang terendam logam cair sewaktu

plunger pada kedudukan teratas . Kemudian logam cair diinjeksikan ke rongga cetakan

dengan amat cepat.

F. Cold Chamber Die Casting

Pada mesin cetak ini, tungkunya terpisah dari mesinnya. Mesin membutuhkan

tekanan yang lebih besar untuk menutup cetakan dan pengisian rongga cetakan.

M = Massa Benda Coran

N = Jumlah Produk Yang DiproduksiW=M[1+(N-1)(1-0.3 x o.95) + 0.3 x 0.05]

W=200 [ 1+(3000-1)(1-0.285) +0.015]

W=429.060 gramJadi total aluminium yang harus disediakan 429,06 kg

Cara kerja mesin ini, dimulai dari pencairan logam cair kemudian dituangkan ke

dalam plunger yang berdekatan dengan cetakan, baru dilakukan penekanan secara hidrolis .

Proses ini biasanya cocok untuk logam-logam yang memiliki temperatur leleh tinggi,

misalnya aluminium dan magnesium.

Kelebihan Cold Chamber Die Casting:

1. Produk yang dibuat Hot Chamber bisa dibuat di sini

2. Tidak terjadi serangan panas dari logam cair pada bagian mesin

3. Dapat dioperasikan pada tekanan tinggi

4. Kualitas benda kerja dapat dikontrol

Kekurangan Cold Chamber Die Casting:

1. Diperlukan alat bantu

2. Siklus kerja lebih lama

3. Kemungkinan cacat cukup besar

G. Injection Molding

Perbedaan dengan Die Casting adalah cara material diumpankan dan masuk ke

rongga cetakan. Injection molding dikhususkan untuk material non logam, misal gelas,

plastik dan karet.

Butiran plastik dimasukkan dalam hopper kemudian feed screw butiran plastik

dipanaskan oleh elemen pemanas kemudian pada waktu sampai di nozzle sudah berupa

cairan plastik dan cairan plastik ditekan masuk ke rongga cetakan . Die pada injection casting

dilengkapi dengan sistem pendingin untuk membentu proses pembekuan (solidifikasi).

H. Blow Molding

Proses ini digunakan untuk produk plastik, gelas dan karet , seperti botol plastik,

gelas minuman, nipple karetdsb. Proses ini diawali dengan pembuatan parison (gumpalan

cair dalam bentuk penampang pipa) dan dimasukkan ke mesin cetak tiup . Kemudian udara

ditiup masuk melalui lubang penampang pipa, karena desakan udara maka gumpalan tadi

akan menyesuaikan dengan bentuk cetakan dan dibiarkan sampai menjadi padat.

Kelebihan Injection Molding

1. Keakuratan dimensi tinggi

2. Kualitas permukaan baik

3. Siklus kerja pendek

Kekurangan Injection Molding

1. Harga mesin mahal

2. Ekonomis untuk produksi missal

2.3 Terminologi Pengecoran dengan Cetakan Pasir

Secara umum cetakan harus memiliki bagian-bagian utama sebagai berikut :

1. Cavity (rongga cetakan), merupakan ruangan tempat logam cair yang dituangkan

kedalam cetakan. Bentuk rongga ini sama dengan benda kerja yang akan dicor.

Rongga cetakan dibuat dengan menggunakan pola.

2. Core (inti), fungsinya adalah membuat rongga pada benda coran. Inti dibuat terpisah

dengan cetakan dan dirakit pada saat cetakan akan digunakan. Bahan inti harus

tahan menahan temperatur cair logam paling kurang bahannya dari pasir.

3. Gating sistem (sistem saluran masuk), merupakan saluran masuk kerongga cetakan

dari saluran turun. Gating sistem suatu cetakan dapat lebih dari satu, tergantung

dengan ukuran rongga cetakan yang akan diisi oleh logam cair.

4. Sprue (Saluran turun), merupakan saluran masuk dari luar dengan posisi vertikal.

Saluran ini juga dapat lebih dari satu, tergantung kecepatan penuangan yang

diinginkan.

5. Pouring basin, merupakan lekukan pada cetakan yang fungsi utamanya adalah untuk

mengurangi kecepatan logam cair masuk langsung dari ladle ke sprue. Kecepatan

aliran logam yang tinggi dapat terjadi erosi pada sprue dan terbawanya kotoran-

kotoran logam cair yang berasal dari tungku kerongga cetakan.

6. Raiser (penambah), merupakan cadangan logam cair yang berguna dalam mengisi

kembali rongga cetakan bila terjadi penyusutan akibat solidifikasi.

A. Pengecoran Cetakan Pasir

Pengecoran dengan cetakan pasir melibatkan aktivitas-aktivitas seperti

menempatkan pola dalam kumpulan pasir untuk membentuk rongga cetak, membuat

sistem saluran, mengisi rongga cetak dengan logam cair, membiarkan logam cair membeku,

membongkar cetakan yang berisi produk cord an membersihkan produk cor. Hingga

sekarang, proses pengecoran dengan cetakan pasir masih menjadi andalan industri

pengecoran terutam industri-industri kecil. Tahapan yang lebih umum tentang pengecoran

cetakan pasir diperlihatkan dalam gambar dibawah ini.

1. Pasir

Kebanyakan pasir yang digunakan dalam pengecoran adalah pasir silika (SiO2). Pasir

merupakan produk dari hancurnya batu-batuan dalam jangka waktu lama. Alasan

pemakaian pasir sebagai bahan cetakan adalah karena murah dan ketahanannya terhadap

temperature tinggi. Ada dua jenis pasir yang umum digunakan yaitu naturally bonded (banks

sands) dan synthetic (lake sands). Karena komposisinya mudah diatur, pasir sinetik lebih

disukai oleh banyak industri pengecoran.

Pemilihan jenis pasir untuk cetakan melibatkan bebrapa factor penting seperti

bentuk dan ukuran pasir. Sebagai contoh , pasir halus dan bulat akan menghasilkan

permukaan produk yang mulus/halus. Untuk membuat pasir cetak selain dibutuhkan pasir

juga pengikat (bentonit atau clay/lempung) dan air. Ketiga Bahan tersebut diaduk dengan

komposisi tertentu dan siap dipakai sebagi bahan pembuat cetakan.

2. Jenis Cetakan Pasir

Ada tiga jenis cetakan pasir yaitu green sand, cold-box dan no-bake mold. Cetakan

yang banyak digunakan dan paling murah adalah jenis green sand mold (cetakan pasir

basah). Kata “basah” dalam cetakan pasir basah berati pasir cetak itu masih cukup

mengandung air atau lembab ketika logam cair dituangkan ke cetakan itu. Istilah lain dalam

cetakan pasir adalah skin dried.

Cetakan ini sebelum dituangkan logam cair terlebih dahulu permukaan dalam

cetakan dipanaskan atau dikeringkan. Karena itu kekuatan cetakan ini meningkat dan

mampu untuk diterapkan pada pengecoran produk-produk yang besar.

Dalam cetakan kotak dingin (box-cold-mold), pasir dicampur dengan pengikat yang

terbuat dari bahan organik dan in-organik dengan tujuan lebih meningkatkan kekuatan

cetakan. Akurasi dimensi lebih baik dari cetakan pasir basah dan sebagai konsekuensinya

jenis cetakan ini lebih mahal.

Dalam cetakan yang tidak dikeringkan (no-bake mold), resin sintetik cair

dicampurkan dengan pasir dan campuran itu akan mengeras pada temperatur kamar.

Karena ikatan antar pasir terjadi tanpa adanya pemanasan maka seringkali cetakan ini

disebut juga cold-setting processes. Selain diperlukan cetakan yang tinggi, beberapa sifat lain

cetakan pasir yang perlu diperhatikan adalah permeabilitas cetakan (kemampuan untuk

melakukan udara/gas).

3. Pola

Pola merupakan gambaran dari bentuk produk yang akan dibuat. Pola dapat dibuat

dari kayu, plastic/polimer atau logam. Pemilihan material pola tergantung pada bentuk dan

ukuran produk cor, akurasi dimensi, jumlah produk cor dan jenis proses pengecoran yang

digunakan.

Jenis-jenis pola :

a. Pola tunggal (one pice pattern / solid pattern)

Biasanya digunakan untuk bentuk produk yang sederhana dan jumlah produk sedikit.

Pola ini dibuat dari kayu dan tentunya tidak mahal.

b. Pola terpisah (spilt pattern)

Terdiri dari dua buah pola yang terpisah sehingga akan diperoleh rongga cetak dari

masing-masing pola. Dengan pola ini, bentukproduk yang dapat dihasilkan rumit dari pola

tunggal.

c. Match-piate pattern

Jenis ini popular yang digunakan di industri. Pola “terpasang jadi satu” dengan suatu

bidang datar dimana dua buah pola atas dan bawah dipasang berlawanan arah pada

suatu pelat datar. Jenis pola ini sering digunakan bersama-sama dengan mesin

pembuatan cetakan dan dapat menghasilkan laju produksi yang tinggi untuk produk-

produk kecil.

4. Inti

Untuk produk cor yang memiliki lubang/rongga seperti pada blok mesin kendaraan

atau katup-katup biasanya diperlukan inti. Inti ditempatkan dalam rongga cetak sebelum

penuangan untuk membentuk permukaan bagian dalam produk dan akan dibongkar setelah

cetakan membeku dan dingin. Seperti cetakan, inti harus kuat, permeabilitas baik, tahan

panas dan tidak mudah hancur (tidak rapuh).

Agar inti tidak mudah bergeser pada saat penuangan logam cair, diperlukan dudukan

inti (core prints). Pembuatan inti serupa dengan pembuatan cetakan pasir yaitu

menggunakan no-bake, cold-box dan shell. Untuk membuat cetakan diperlukan pola

sedangkan untuk membuat inti dibutuhkan kotak inti.

5. Operasi Pengecoran Cetakan Pasir

Operasi pengecoran dengan cetakan pasir melibatkan tahapan proses perancangan

produk cor, pembuatan pola dan inti, pembuatan cetakan, penuangan logam cair dan

pembongkaran produk cor. Tahapan lebih rinci Dibawah ini :

Setelah proses perancangan produk cor yang menghasilkan gambar teknik produk (a)

dilanjutkan dengan tahapan-tahapan berikutnya :

a. Menyiapkan bidang dasar datar atau pelat datar dan meletakan pola atas (cope)

yang sudah ada dudukan inti dipermukaan pelat datar tadi.

b. Seperti pada langkah di atas, untuk cetakan bagian bawah (drag) beserta sistem

saluran.

c. Menyiapkan koak inti (untuk pembuatan inti)

d. Inti yang telah jadi disatukan (inti yang dibuat berupa inti setengah atau paroan inti)

e. Pola atas yang ada dipermukaan pelat datar ditutupi oleh rangka cetak atas (cope)

dan ditambahkan system saluran seperti saluran masuk dan saluran tambahan

(riser). Selanjutnya diisi dengan pasir cetak.

f. Setelah diisi pasir cetak dan dipadatkan, pola dan system saluran dilepaskan dari

cetakan

g. Giliran drag diisi pasir cetak setelah menempatkan rangka cetak diatas pola dan

pelat datar.

h. Setelah disi pasir cetak dan dipadatkan, pola dilepaskan dari cetakan

i. Inti ditempatkan pada dudukan inti yang ada pada drag.

j. Cope dipasangkan pada drag dan dikunci kemudian dituangkan logam cair.

k. Setelah membeku dan dingin, cetakan dibongkar dan produk cor dibersihkan dari

sisa-sisa pasir cetakan.

l. Sistem saluran dihilangkan dari produk cor dengan berbagai metoda dan produk cor

siap untuk diperlakukan lebih lanjut.

Dalam teknik pengecoran logam fluiditas tidak diartikan sebagai kebalikan dari

viskositas, akan tetapi berarti kemampuan logam cair untuk mengisi ruang-ruang dalam

rongga cetak. Fluiditas tidak dapat dikaitkan secara langsung dengan sifat-sifat fisik secara

individu, karena besaran ini diperoleh dari pengujian yang merupakan karakteristik rata-rata

dari bebrapa sifat-sifat fisik dari logam cair.

Ada dua faktor yang mempengaruhi fluiditas logam cair, yaitu temperatur dan

komposisi unsur. Temperatur penuangan secara teoritis harus sama atau diatas garis

liquidus. Jika temperatur penuangan lebih rendah, kemungkinan besar terjadi solidifikasi

didalam gating sistem dan rongga cetakan tidak terisi penuh. Cacat ini disebut juga dengan

nama misrun. Cacat lain yang bisa terjadi jika temperatur penuangan terlalu rendah adalah

laps dan seams. Yaitu benda cor yang dihasilkan seakan-akan membentuk alur-alur aliran

kontinu logam yang masuk kedalam rongga cetak, dimana alur satu dengan alur lai

berdampingan daya ikatannya tidak begitu baik. Jika temperatur penuangan terlalu tinggi

pasir yang terdapat pada dinding gating sistem dan rongga cetakan mudah lepas sewaktu

bersentuhan dengan logam cair dan permukaanya menjadi kasar. Terjadi reaksi yang cepat

antara logam tuang, dengan zat padat, cair dan gas diadalam rongga cetakan. Dari pengujian

ini dapat dicari daerah temperatur penuangan yang menghasilkan produk dengan cacat

yang seminim mungkin.

Faktor utama yang lain yang mempengaruhi besaran fluiditas adalah komposisi

paduan. Logam cair yang memiliki fluiditas yang tinggi adalah logam murni dan alloys

komposisi eutectic. Alloys yang dibentuk dari larutan padat, dan memiliki range pembekuan

yang besar memiliki fluiditas yang jelek.

Contoh Pola spiral hasil pengujian Fluiditas. Ada beberapa metoda dalam mengukur

fluiditas. Metoda ini dibedakan berdasarkan bentuk rongga cetak yang digunakan untuk

mengetahui mampu alir logam cair. Ada rongga cetak yanmg berbentuk spiral dan ada juga

rongga cetak yang berbentuk lorong yang memanjang. Pemilihan metoda ini sangat

tergantung

Beberapa bentuk cetakan untuk pengukuran Fluiditas dari bentuk benda kerja dan

bahan cetakan yang akan digunakan. Dalam melakukan pengukuran mampu alir dipraktikum

ini digunakan metode dengan rongga cetak yang berbentuk spiral. Meskipun hasil

pengukuran dengan metoda diatas dipengaruhi oleh sifat-sifat cetakan, namun pengukuran

tersebut sangat praktis, karena langsung menggambarkan bagaimana mampu alir logam cair

dalam rongga cetak dengan bahan cetakan sebenarnya. Harga fluiditasnya dinyatakan

dengan panjang (dalam mm) spiral yang terisi logam. Atas dasar hal ini, fluiditas juga dikenal

dengan istilah Fluid life.

2.4 Logam-logam dalam Pengecoran

A. Besi cor

- Paduan besi yang mengandung C >: 1,7 % dan 1-3 %Si. Unsur lain dapat ditambahkan

dengan maksud untuk meningkatkan sifat-sifat seperti kekuatan, kekerasan atau

ketahanan korosi. Unsur yang umumnya ditambahkan yaitu Cr, Cu, Mo dan Ni.

- Besi cor memiliki selang temperature cair yang relaitf lebih rendah daripada baja dan

relatif lebih “encer” ketika cair.

- Sifat mekanik besi cor tergantung pada jenis struktur mikronya yaitu bentuk dna

distribusi elemen-elemen penyusunnya. Salah satu elemen yang memiliki pengaruh yang

berarti adalah grafit. Jumlah ,ukuran dan bentuk grafit mempengaruhi kekuatan dan

keuletan besi cor. Selain grafit, matriks juga ikut mempengaruhi sifat mekaniknya. Matris

besi cor sama dengan yang terdapat pada baja, yaitu feritik, perlitik, feritik+perlitik dan

martensitik.

Matriks yang terjadi tergantung pada :

Komposisi kimia

Laju pendinginan, dan

Proses perlakuan panas

Ada lima jenis besi cor :

Besi cor kelabu (grey cast iron)

Besi cor malleable (malleable cast iron)

Besi cor putih (white cast iron)

Besi cor nodular (nodular/ductile cast iron)

Compacted graphite cast iron (memiliki struktur mikro antara besi cor Kelabu dan

besi cor nodular).

Sifat mekanik :

45 -75 ksi (kekuatan tarik)

35 – 60 ksi (kekuatan luluh)

1 – 6% (perpanjangan)

Sifat matriks dan karakter grafit diperoleh dari kesetimbangan

Komposisi kimia

Derajat inokulasi

Laju pembekuan

Pengaturan laju pendinginan

Untuk mendapatkan sifat yang diinginkan, biasanya pada besi cor diterapkan perlakuan

panas karena dari kondisi hasil pengecoran (as-cast) tidak diperoleh sifat yang diinginkan.

Proses perlakuan panas yang umum diterapkan :

Annealing

Austenitizing dan Quenching

Tempering

B. Besi Cor Putih

Besi cor putih terbentuk ketika unsur karbon (C) tidak mengendap sebagai grafit

selama proses pembekuan, akan tetapi tetap berkaitan dengan unsur besi (Fe), krom (Cr)

atau molibden (Mo) membentuk karbida.

Besi cor putih bersifat keras dan getas dan memiliki tampilan patahn seperti kristal

berwarna putih.

C. Besi Cor Kelabu

Besi cor kelabu merupakan paduan dari unsur-unsur besi (Fe), karbon © dan silicon

(Si) yang mengandung “ karbon tak berkaitan” dalam bentuk grafit. Nama besi cor kelabu

didapat dari tampilan patahan berwarna kelabu. Besi cor kelabu untuk keperluan otomotif

dan konstruksi umum lainnya dibagi menjadi 10 kelas/garde yang didasarkan pada kekuatan

tarik minimumnya. Kekuatan, kekerasan dan struktur mikro dari besi cor kelabu dipengaruhi

oleh beberapa factor seperti komposisi kimia, desain, cetakan, karakteristik cetakan dan laju

pendinginan selama dan setelah pembekuan. Unsur Cu, Cr, Mo dan Ni seringkali

ditambahkan untuk mengatur struktur mikro matriks dan pembentukan grafit. Selain itu

bertujuan untuk meningkatkan ketahanan korosi besi cor kelabu pada beberapa media.

Besi cor kelabu dapat dikeraskan dengan proses quenching dan temperature sekitar

1600°F (menjadi getas). Kombinasi dengan proses temper akan meningkatakan ketangguhan

dan menurunkan kekerasannya.

D. Besi Cor Malleable

Besi cor ini dihasilkan dari proses perlakuan panas besi cor putih yang memiliki

komposisi tertentu.

Proses terbentuknya besi cor putih akibat :

Rendahnya kandungan karbon dan silikon

Adanya unsur-unsur pembentuk karbida seperti Cr, Mo dan V

Laju pendinginan dan pembekuan yang tinggi

Pada proses pembuatan besi cor malleable, besi cor putih dipanaskan hingga

temperatur diatas temperatur eutectoid (1700oF) kemudian ditahan hingga beberapa jam

dan didinginkan dalam tungku. Proses tersebut menyebabkan unsure karbon terlarut dalam

austenit, mengendap dan membentuk grafit bulat tak beraturan (irregular nodules of

graphite) yang disebut korbon temper. Proses ini akan menghasilkan besi cor malleable

dengan matriks ferit.

E. Besi Cor Nodular

Besi cor nodular memiliki komposisi unsure yang sama dengan besi cor kelabu. Unsure

tersebut yaitu karbon dan silikon. Perbedaan besi cor nodular dan kelabu terletak pada

bentuk grafit (untuk menghasilkan bentuk grafit yang berbeda, digunakan proses yang

berbeda pula). Pembulatan grafit dicapai karena ditambahkan unsure Magnesium (Mg) dan

Cerium (Ce).

F. Baja (Baja Cor)

Salah satu jenis baja adalah baja karbon yaitu paduan besi-karbon yang mengandung

unsure karbon kurang dari 1,7 % (beberapa literature menyebutkan kandungan karbon

maksimum 2.0 %). Sebagai tambahan selain karbon, baja cor mengandung

Silikon (Si) : 0.20 – 0,70 %

Mangan (Mn) : 0,50 – 1,00 %

Fosfor (P) : <>

Sulfur (S) : <>

Struktur mikro baja cor yang memiliki kandungan karbon kurang dari 0,8 % (baja

hypoeutektoid) terdiri dari FERIT dan PERLIT. Kadar karbon yang lebih tinggi menambah

jumlah perlit.

Struktur mikro baja cor yang memiliki kandungan karbon lebih dari 0,8 % (baja

hipereutektoid) terdiri dari SEMENTIT (Fe3C) dan PERLIT. Kadar karbon yang lebih tinggi

menambah jumlah sementit.

Baja cor dengan kadar C=0,20 % diatas diperoleh dari pendinginan didalam tungku

dari temperatur 950oC setelah pengecoran. Bagian yang hitam adalah PERLIT dan yang

putih adalah FERIT. Sedangkan baja cor dengan kadar C=0,8 % didinginkan dalam tungku

900oC struktur yang terlihat jelas yaitu PERLIT.

2.5 Proses Peleburan Logam

Peleburan logam merupakan aspek terpenting dalam operasi-operasi pengecoran

karena berpengaruh langsung pada kualitas produk cor. Pada proses peleburan, mula-mula

muatan yang terdiri dari logam, unsur-unsur paduan dan material lainnya seperti fluks dan

unsur pembentuk terak dimasukkan kedalam tungku. Fluks adalah senyawa inorganic yang

dapat “membersihkan” logam cair dengan menghilangkan gas-gas yang ikut terlarut dan

juga unsur-unsur pengotor (impurities). Fluks memiliki beberpa kegunaan yang tergantung

pada logam yang dicairkan, seperti pada paduan alumunium terdapat cover fluxes (yang

menghalangi oksidasi dipermukaan alumunium cair),. Cleaning fluxes, drossing fluxes,

refining fluxes, dan wall cleaning fluxes. Tungku-tungku peleburan yang biasa digunakan

dalam industri pengecoran logam adalah tungku busur listrik, tungku induksi, tungku

krusibel, dan tungku kupola. Karakteristik masing-masing tungku peleburan adalah :

A. Tungku busur listrik

Memiliki kemampuan menahan logam cair pada temperatur tertentu untuk jangka waktu

lama untuk tujuan pemaduan. Karakteristik :

Laju peleburan tinggi

Laju produksi tinggi

Polusi lebih rendah dibandingkan tungku-tungku lain

B. Tungku induksi

Khususnya digunakan pada industri pengecoran kecil

Mampu mengatur komposisi kimia pada skala peleburan kecil

>Terdapat dua jenis tungku yaitu Coreless (frekuensi tinggi) dan core atau channel

(frekuensi rendah, sekitar 60 Hz)

Biasanya digunakan pada industri pengecoran logam-logam non-ferro

Secara khusus dapat digunakan untuk keperluan superheating (memanaskan logam

cair diatas temperatur cair normal untuk memperbaiki mampu alir), penahanan

temperatur (menjaga logam cair pada temperatur konstan untuk jangka waktu lama,

sehingga sangat cocok untuk aplikasi proses die-casting), dan duplexing/tungku

parallel (menggunakan dua tungku seperti pada operasi pencairan logam dalam satu

tungku dan memindahkannya ke tungku lain)

C. Tungku krusibel

Telah digunakan secara luas disepanjang sejarah peleburan logam. Proses

pemanasan dibantu oleh pemakaian berbagai jenis bahan bakar.

Tungku ini bias dalam keadaan diam, dimiringkan atau juga dapat dipindah-

pindahkan

Dapat diaplikasikan pada logam-logam ferro dan non-ferro

D. Tungku kupola

Tungku ini terdiri dari suatu saluran/bejana baja vertical yang didalamnya terdapat

susunan bata tahan api

Muatan terdiri dari susunan atau lapisan logam, kokas dan fluks

Kupola dapat beroperasi secara kontinu, menghasilkan logam cair dalam jumlah

besar dan laju peleburan tinggi

2.6 Metalurgi Proses Pengecoran

Pembekuan ingot dan Coran

Dari Pembekuan ingot dihasilkan 3 daerah dengan karakteristik yang berbeda.

Daerah-daerah tersebut adalah :

A. Chill Zone

Selama proses penuangan logam cair kedalam cetakan, logam cair yang berkontak langsung

dengan dinding cetakan akan mengalami pendinginan yang cepat dibawah temperatur

likuidusnya. Akibatnya pada dinding cetakan tersebut timbul banyak inti padat dan

selanjutnya tumbuh kearah cairan logam. Bila temperatur penuangannya rendah, seluruh

bagian logam cair akan membeku secara cepat dibawah temperatur likuidus. Disisi lain bila

temperatur penuangan tinggi, cairan logam yang berada ditengah-tengah ingot akan tetap

berada diatas temperatur likuidus untuk jangka waktu lama.

B. Columnar zone

Sesaat setelah penuangan, gradien temperatur pada dinding cetakan menurun dan kristal

pada daerah chill tumbuh memanjang dalam arah kristal tertentu. Kristal-kristal tersebut

tumbuh memanjang berlawanan dengan arah perpindahan panas (panas bergerak dari

cairan logam kea rah dinding cetakan yang bertemperatur lebih rendah) yang disebut

dengan dendrit. Setiap kristal dendrit mengandung banyak lengan-lengan dendrit (primary

dendrit). Jika Fraksi volum padatan (dendrite) meningkat dengan meningkatnya panjang

dendrit dan jika struktur yang terbentuk berfasa tunggal, maka lengan-lenagn dendrti

sekunder dan tertier akan timbul dari lengan dendrit primer. Daerah yang terbentuk antara

ujung dendrit dan ttitik dimana sisa cairan terakhir akan membeku disebut sebagai mushy

zone atau pasty zone.

C. Equiaxed zone

Daerah ini terdiri dari butir-butir equiaxial yang tumbuh secara acak ditengah-tengah ingot.

Pada daerah ini perbedaan temperatur yang ada tidak menyebabkan terjadinya

pertumbuhan butir memanjang.

2.7 Aplikasi Proses

Pembuatan koin Bali yang terbuat dari paduan kuningan, baja dan alumunium.

Pembuatan rangka bangunan dari baja dan alumunium.

Pembuatan patung atau arca dari logam.

Pembuatan perhiasan.

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Di dunia industri sekarang ini kebutuhan akan logam semakin meningkat tidak lain

karena rasa ingin memiliki dari konsumen yang tidak ada habisnya. Banyak pihak yang

memanfaatkan kesempatan untuk meraup uang dari kebiasaan manusia tersebut, semua

kebutuhan akan logam yang tak mungkin dikerjakan dengan mesin konfensional itulah yang

merupakan suatu ilmu yang sangat bermanfaat yang sebenarnya merupakan suatu peluang

bisnis yang cukup menjanjikan di negara indonesia ini

Peluang bisnis berupa pengecoran logam itulah yang sekarang ini telah ditekuni oleh

banyak orang atau perusahaan.

Pengecoran sangat berguna karna tanpa pengecoran maka dunia industri logam

dunia tidak akan ada, karna pengecoranlah yang merupakan proses awal pembuatan logam

dari biji besi.

3.2 Saran

Berikut adalah beberapa solusi dari permasalahan yang sering di hadapi oleh

pengrajin logam atau tukang cor.

Untuk mencegah turbulensi dan tidak mengalirnya material sehingga seringkali

menghasilkan benda kerja tidak uniform akibat gaya tekannan tinggi compression molding,

transfer molding seringkali digunakan untuk mengatasi hal tersebut.

mengisi rongga cetakan dan mengalami proses pengerasan secara kimiawi dengan

pengukuran jumlah resin thermosetting plastik yang dibutuhkan untuk ditempatkan pada

rongga cetakan. Kemudian mold dipanaskan dan dikompresi sehingga cairan resin akan

mengisi rongga cetakan.

Dari analisa hasil eksperimen ditemukan bahwa faktor yang signifikan terhadap

ketebalan adalah temperature tuang, radius sprue dan holding time.

Kondisi cacat yang paling banyak dijumpai pada proses pengecoran saluran keluar

teko adalah lubang saluran keluar pada ujung teko yang terlalu sempit bahkan tertutup di

akhir proses pengecoran.

Menuangkan logam cair ke dalam cetakan yang berputar dan akibat gaya centrifugal

logam cair akan termampatkan sehingga diperoleh benda kerja tanpa cacat.

DAFTAR PUSTAKA

Doyle, Lawrence E., Cark A.1985. Proses pembuatan Material Untuk Permesinan.

New Jersey: Prentice Hall inc

Higgins, Raymond A. 1986. Ilmu Logam Persmesinan bagian 2, Tekhnologi Proses

Ilmu Logam. Honkong: ELBS.

Kim, S.E., Hyun, Y.T., et al.2001. Centrifugal Castability Of Tial Base Alloys.

Korea – Japan: Foundary Engineers

Suprapto, Agus. 2001. Pengaruh Serbuk Rumah Kerang Laut Terhadap Kualitas Hasil

Pengecoran Alumnium.Jakarta

Drs, Zainuddin. 2007. Teknik Pembentukan Dasar.Palembang

http://digilib.petra.ac.id/ads-cgi/viewer.pl/jiunkpe/jou/mesn/2004/jiunk...

www.indoskripsi.com

www.wikipedia.com

www. eFunda.com