PROSES PEMBUATAN PISTON

Piston adalah komponen yang bekerja extra berat, karena tugasnya adalah

menahan ledakan dalam ruang bakar. Selain harus tahan tekanan, piston juga wajib

tahan panas.

Fungsi Piston : 

a. Menghisap, mengkopresi gas baru dan membuang gas bekas hasil

pembakaran.

b. Merubah tekanan hasil pembakaran menjadi gaya dorong pada setang

piston/seher.

c. Mengatur pemasukan dan pembuangan gas pada motor 2 tak.

Piston mempunyai pembebanan tugas yang berat, antara lain :

a. Menerima tekanan dan temperatur gas pembuangan yang tinggi.

b. Menerima gaya percepatan yang tinggi.

c. Menerima gaya gesek dan gaya samping

Karena tugasnya yang berat, piston wajib memenuhi persyaratan sebagai berikut:

a. Kuat terhadap tekanan tinggi

b. Tahan terhadap temperatur tinggi.

c. Tahan terhadap gesekan dan mempunyai sifat luncur yang baik.

d. Mempunyai koefisien muai panas yang kecil

e. Mempunyai bobot yang ringan

Bahan utama pembuatan Piston :

Bahan pembuatan piston adalah almunium karena sifatnya yang ringan. Tetapi

almunium murni terlalu lembek dan mempunyai pemuaian yang tinggi untuk di

jadikan piston. Maka dari itu piston di campur dengan beberapa logam lain agar lebih

kuat.

Bahan yang biasanya menjadi bahan campuran almunium dalam pembuatan

piston,

a. Silikon, makin tinggi kadar silikon maka makin kecil pemuaian akibat panas

dan gesekan tetapi makin sulit dalam pembuatannya.

b. Tembaga, lebih tahan terhadap karat dan kemampuan penyaluran panas lebih

baik.

c. Nikel, memiliki kekenyalan yang tinggi, tahan terhadap temperatur tinggi,

tingkat pemuaian rendah dan tahan terhadap karat.

Cara pembuatan piston ada 2, yaitu:A. Pengecoran (casting)

Proses pengecoran logam pada dasarnya ialah penuangan logam cair

kedalam cetakan yang telah terlebih dahulu dibuat pola, hingga logam cair

tersebut membeku dan kemudian dipindahkan dari cetakan.

Jenis-jenis pengecoran logam yaitu:

a. Sand Casting,

Yaitu jenis pengecoran dengan menggunakan cetakan pasir. Jenis

pengecoran ini paling banyak dipakai karena ongkos produksinya murah

dan dapat membuat benda coran yang berkapasitas berton–ton.

b. Centrifugal Casting

Yaitu jenis pengecoran dimana cetakan diputar bersamaan dengan

penuangan logam cair kedalam cetakan. Yang bertujuan agar logam cair

tersebut terdorong oleh gaya sentrifugal akibat berputarnya cetakan.

Contoh benda coran yang biasanya menggunakan jenis pengecoran ini

ialah pelek dan benda coran lain yang berbentuk bulat atau silinder.

c. Die Casting

Yaitu jenis pengecoran yang cetakannya terbuat dari logam. Sehingga

cetakannya dapat dipakai berulang-ulang. Biasanya logam yang dicor

ialah logam non ferrous.

d. Investment Casting

Yaitu jenis pengecoran yang polanya terbuat dari lilin (wax), dan

cetakannya terbuat dari keramik. Contoh benda coran yang biasa

menggunakan jenis pengecoran ini ialah benda coran yang memiliki

kepresisian yang tinggi misalnya rotor turbin.

Ada beberapa macam pasir yang dipakai dalam pengecoran sand casting.

Tetapi ada beberapa syarat yang harus dipenuhi agar hasil cetakan tersebut sempurna.

Syarat bagi pasir cetak antara lain:

1. Mempunyai sifat mampu bentuk sehingga mudah dalam pembuatan cetakan

dengan kekuatan cocok. Cetakan yang dihasilkan harus kuat dan dapat

menahan temperatur logam cair yang tinggi sewaktu dituang kedalam cetakan.

2. Permeabilitas yang cocok. Agar udara yang terjebak didalam cetakan dapat

keluar melalui sela-sela butir pasir untuk mencegah terjadinya cacat coran

seperti gelembung gas, rongga penyusutan dan lain-lain.

3. Distribusi besar butir yang cocok.

4. Mampu dipakai lagi supaya ekonomis

5. Pasir harus murah.

6. Tahan panas terhadap temperatur logam pada saat dituang ke cetakan.

Pasir cetak yang lazim digunakan didalam industri pengecoran adalah sebagai

berikut:

a. Pasir Silika

Pasir silika didapat dengan cara menghancurkan batu silika, kemudian

disaring untuk mendapatkan ukuran butiran yang diinginkan.

b. Pasir Zirkon

Pasir Zirkon berasal dari pantai timur australia yang mempunyai daya yahan

api yang efektif untuk mencegah sinter.

c. Pasir Olivin

Pasir Olivin didapat dengan cara menghancurkan batu yang membentuk

2MgO, SiO2 dan 2FeO.SiO2. Pasir olivin mempunyai daya hantar panas yang

lebih besar dibanding pasir silika.

Dalam proses pengecoran logam ada beberapa bahan logam yang sering

digunakan untuk membuat benda kerja melalui proses pengecoran (casting). Dan

bahan pengecoran tersebut dikelompokkan menjadi lima kelompok yaitu :

a. Besi Cor

b. Baja Cor

c. Coran paduan tembaga

d. Coran paduan ringan

e. Coran paduan lainnya

B. Penempaan (forging)

Forged Piston adalah piston yang dibuat dengan sistem forging

(tempa) memiliki ketahanan yang tinggi dibanding piston konvensional,

teknologi Forged Piston adalah teknologi motor balap yang diaplikasikan ke

moped. teknologi ini hanya dimiliki oleh yamaha dan indonesia adalah negara

pertama yang menggunakannya. Berbeda dengan cast piston, forged piston

dibentuk dari segumpal alumunium yang dipanaskan dan ditempa atau dipress

sehingga membentuk piston yang diinginkan. Demikian pula dengan forged

piston kualitas yang dihasilkan memang berbeda jika dibandingkan cast

piston. Penggunaan forged piston sangat sesuai dengan engine yang

mempunyai compression ratio tinggi.

Keunggulan Forging Piston dengan dibandingkan piston biasa / casting piston

adalah :

Tahan lama, kekuatan tahan aus dimana proses pembentukan yang dipilih

adalah proses penempaan.

Suhu muai lebih tinggi.

Koefisien gesek lebih rendah.

Berat piston lebih ringan.

Menghasilkan ‘noise’ lebih kecil.

Mencegah piston seizure (piston macet).

Tahan terhadap suhu tinggi.

Biaya produksi yang efisiensi lapisan timah berfungsi untuk mencegah piston

baret sehingga terlihat “berkilau” walaupun bergesekan dengan dinding

Cylinder.

Forging Piston mempunyai daya tahan yang lebih kuat dikarenakan proses

pembuatannya yang melalui proses penempaan dengan teknologi tinggi.

Diciptakan untuk mengoptimalkan rasio berat piston dengan kekuatan piston

sehingga dapat meningkatkan kinerja mesin.

Dapat memenuhi kebutuhan dalam kondisi ekstrim baik itu untuk balap atau

modifikasi yang memerlukan piston yang kuat dan tahan lama

Langkah pengerjaan proses pembuatan piston :A. Proses Pengecoran Piston

1. Design (Gambar)

Langkah pertama dalam proses pengecoran logam adalah mendesign atau

menggambar, dimana proses menggambar tersebut menggunakan software

Autocad atau Catia. Untuk menggambar piston kopling kami

menggunakan software Autocad dengan gambar dan ukurannya.

2. Persiapan Bahan

Bahan-bahan yang akan digunakan dalam proses pembuatan produk

Piston melalui proses pengecoran logam diantaranya adalah sebagai

berikut :

a. Papan kayu yaitu papan yang digunakan sebagai dasar dari pola Piston

yang akan dibuat dengan luas ukuran 400×600 mm.

b. Kayu balok yaitu kayu yang digunakan untuk membuat pola Piston

dengan tebal 20 mm.

c. Dempul merupakan bahan yang digunakan untuk melapisi pola Piston

dan menutup rongga-rongga yang ada pada pola.

d. Isamu yaitu cat yang digunakan untuk melapisi pola Piston.

e. Methanol adalah campuran yang digunakan dalam proses isamu atau

pelapisan pola.

f. Lem yang digunakan sebagai perekat amtara pola Piston dengan papan

kayu.

g. Alumunium ADC 12 merupakan logam utama yang akan digunakan

sebagai bahan untuk membuat Piston.

3. Pembuatan Cetakan Pasir Co2

Jenis pengecoran logam yang digunakan untuk membuat

handle kopling dilakukan dengan menggunakan metode pengecoran

cetakan pasir Co2 (Sand Casting), Maka hal-hal yang perlu dipersiapkan

antara lain ialah : Pasir Silika, Water glass, air, Cup & Drag, gas Co2 dan

Bahan Coating (Spirtus dan grafit).

Langkah pertama yaitu menentukan berapa banyak pasir silika

yang kita butuhkan sesuai dengan cup & drag yang ada. Lalu kita

campurkan waterglass ke dalam pasir kemudian diaduk hingga rata.

Waterglass yang dipakai sekitar 3-6% berat pasir. Setelah pasir dan

waterglass rata, kemudian dimasukan kedalam cup & drag yang telah

dimasukan terlebih dahulu pola coran dan pada saat pasir dimasukan

kedalam cup kita pasang cawan tuang yang langsung dilengkapi dengan

saluran turun dan memasang saluran penambah pada samping kiri dan

kanan dari pola coran.

Setelah terisi penuh kita tembakan gas Co2 hingga pasir

mengeras. Kemudian pola bisa kita lepas dari cetakan dan selanjutnya pola

tersebut kita coating dengan bahan coating yaitu grafit yang dicampur

dengan spirtus dicampur menjadi satu didalam wadah, selanjutnya

disemprotkan pada pola yang terbentuk pada pasir cetak yang bertujuan

agar logam cair tidak menempel pada cetakan sehingga mempermudah

dalam pembongkaran dan pengambilan coran dari cetakan. Selain itu

proses couting juga dilakukan terhadap ladel dan tempat yang disiapkan

sebagai wadah jika ada logam cair yang tersisa.

4. Proses Peleburan

Logam yang kita lebur adalah logam alumunium ADC 12 yang

dimasukan kedalam tungku yang kemudian dipanaskan menggunakan

burner dengan bahan bakarnya menggunakan solar. Alumunium saat ini

ialah logam kedua terbanyak setelah besi karbon (cast iron) yang dipakai

untuk komponen mesin, contoh dalam bidang otomotif. Selain itu juga

dipakai pada alat-alat rumah tangga seperti panci dll.

Kelebihan dari alumunium ialah logam ini ringan, kuat,

konduktor panas dan listrik yang baik setelah emas dan tembaga. Titik cair

dari alumunium murni + 6500C. Tetapi alumunium jika dipadukan oleh

unsur paduan maka titik cairnya akan bertambah. Unsur-unsur paduan

yang biasanya dipakai sebagai paduan aluminium adalah silikon, tembaga,

magnesium, timah dan lain-lain.

Alumunium cair sangat reaktif sekali terhadap gas hidrogen

(H). gas hidrogen dapat membuat gelembung udara terikat didalam

alumunium cair yang mengakibatkan porositas pada produk coran

nantinya. Reaksi kimianya:

Steam Alumunium Hidrogen Alumunium oxide

Untuk mencegah porositas pada logam alumunium

maka dapat dilakukan beberapa cara, antara lain dengan

melindungi alumunium cair menggunakan gas nitrogen (N2).

Karena gas nitrogen mengikat hidrogen sebagai penyebab

porositas pada alumunium.

Caranya yaitu dengan menyemburkan gas nitrogen

diatas alumunium cair hingga alumunium cair tersebut masuk

kedalam cetakan. atau dengan cara menggunakan flux . Yaitu flux

ditaburkan pada permukaan alumunium cair secara merata yang

bertujuan agar gas hidrogen tidak dapat masuk kedalam

alumunium cair. Proses penaburan flux ini dilakukan ketika

alumunium tersebut dalam keadaan telah mencair.

Ada 4 macam flux yang dipakai dalam membuat produk

alumunium menjadi lebih baik dalam hal sifat-sifat fisik ataupun sifat

mekaniknya, yaitu:

Covering fluxe

Digunakan untuk mencegah gas hidrogen masuk kedalam

alumunium cair

Cleaning fluxes

Untuk menghilangkan kandungan padat nonmetalik dari

alumunium cair

Degassing fluxes

Dimasukan kedalam alumunium cair untuk menghilangkan gas

yang terjebak dalam alumunium cair yang dapat menyebabkan

porositas

Drossing-off fluxes

Digunakan untuk memperbaiki logam alumunium dari drosses.

5. Proses Tapping

Yaitu proses penuangan logam cair dari tungku ke dalam ladel

yang dilakukan setelah logam alumunium mencair dan telah ditaburi flux

pada permukaan alumunium agar gas hydrogen tidak dapat masuk ke

dalam alumunium cair. Dalam proses penuangan logam cair dari tungku

ke dalam ladel harus berhati-hati dengan menempatkan ladel pada corong

tungku supaya logam cair yang dituang tidak terbuang keluar dari tungku.

6. Proses Pouring

Proses pouring adalah proses penuangan logam cair dari ladel

ke dalam cetakan. Dalam proses penuangan logam cair ke dalam cetakan

ini tidak boleh terputus sampai cetakan pasir tersebut benar-benar penuh

oleh logam cair dan jika ada sisa, logam cair tersebut dituang ke dalam

wadah yang telah dipersiapkan dan sudah dicouting. Setelah selesai

penuangan, logam cair tersebut kita tunggu sampai membeku dengan

waktu ± 30 menit. Berikut adalah gambar proses pouring.

7. Pembongkaran Cetakan

Setelah logam cair membeku dalam cetakan, baut penyambung

antara cup dan drag kita buka, kemudian cup dan drag kita pisahkan, cup

diangkat bersama coran dan menyingkirkan pasir dari cup, drag dan coran

dengan cara memukul pasir tersebut menggunakan palu. Setelah terpisah,

coran kita angkat kemudian cawan turun, saluran turun, saluran masuk,

saluran pengalir dan penambah dipisahkan dari coran dan akhirnya sirip-

sirip dipangkas serta permukaan coran dibersihkan. Dalam proses

pembongkaran ini dilakukan secara mekanis atau dengan tangan. Pasir

yang telah dpisahkan dikumpulkan dan cuci untuk memisahkan pasir

dengan waterglass sehingga pasir dapat digunakan kembali untuk

membuat cetakan.

8. Pemeriksaan (Quality Control)

Proses pemeriksaan produk coran terdiri dari beberapa proses

pemeriksaan yaitu :

a. Pemeriksaan rupa

Pemeriksaan rupa/fisik

Pemeriksaan dimensi (menggunakan jangka sorong,

micrometer, jig pemeriksa dan alat ukur lainnya)

b. Pemeriksaan Cacat dalam

Pemeriksaan ketukan

Pemeriksaan penetrasi (dye-penetrant)

Pemeriksaan magnafluks (magnetic-particle)

Pemeriksaan supersonic (ultrasonic)

Pemeriksaan radiografi (radiografi)

c. Pemeriksaan material

Pemngujian kekerasan (menggunakan metode Rockwell,

Brinell, Vickers)

Pengujian tarik

Pengujian analisa kimia (spektrometri, EDS)

Pengujian struktur mikro dan struktur makro

Setelah benda coran dibersihkan kemudian dilakukan

pemeriksaan pada coran tersebut apakah pada benda coran

terdapat cacat, jika terdapat cacat yang memungkinkan tidak

bisa diperbaiki melalui proses finishing atau proses pemesinan

maka benda kerja coran tersebut dilebur kembali. dan

selanjutnya dilakukan proses pemesinan (machining process)

untuk mendapatkan hasil produk yang lebih baik.

9. Produk Finishing

Setelah proses pemeriksaan selesai dan dipilih benda coran

dengan hasil yang baik, selanjutnya benda kerja tersebut dilakukan proses

pemesinan menggunakan mesin milling dan mesin gerinda dengan hasil

produknya.

B. Proses penempaan piston

1. Siapkan bahan-bahan dan alat untuk pembuatan forged piston, sepeti

aluminium batangan yang berbentuk tabung dan lain-lain seperti

gambar di atas.

2. Potonglah aluminium batangan tersebut dengan mesin potong, sesuai

standar yang telah ditentukan oleh pabrik (meliputi: ukuran,berat,dan

bentuk)

3. Kemudian potongan aluminium tersebut dilebur dan dicetak dengan

mesin pencetak, setelah pencetakan selesai celupkan torak setengah

jadi kedalam air untuk mempercepat proses pendinginan dan

memadatkan komponen penyusunnya.

4. Setelah proses pencetakan selesai kemudian torak tersebut dihaluskan

permukaannya dengan mesin bubut.

5. Langkah selanjutnya yaitu memberi lubang-lubang kecil pada

pinggirnya secara melingkar dengan mesin bor dengan mata bor yang

telah ditentukan.

6. setelah diberi lubang pada pinggirnya kemudian buatlah 3 uliran

secara bertingkat yang berfungsi untuk tempat ring piston dengan

menggunakan mesin bubut (mesin pembuat ulir)

7. Kemudian lubangi tengah-tengah piston dengan mesin bor yang

fungsinya untuk mnghubungkan poros engkol

8. Setelah itu langkah berikutnya adalah buatlah cekungan diantara

lubang poros engkol tadi.

9. Kemudian langkah selanjutnya adalah proses milling caranya buat

cekungan dipermukaan atas piston dengan menggunakan mesin bubut.

10. Kemudian setelah itu piston tersebut dihaluskan lagi dengan mesin

bubut.

11. Lalu langkah selanjutnya adalah lubang pada belakang piston

kemudian buat cekungan di ulir pada celah oli.

12. Setelah itu langkah berikutnya adalah membuat kode/nomor untuk

piston diatas permukaan piston dengan cara diukir dengan

menggunakan mesin untuk mengukir.

13. Setelah itu rapikan piston dari kotoran atau sesuatu yang menonjol.

14. Kemudian yang terakhir adalah langkah reaming ( menghaluskan)

pada lubang untuk poros engkol.

Perbedaan piston casting dengan piston forgingPiston biasa disebut juga cast piston yang diproduksi dari aluminium cair

dimasukkan ke dalam cetakan (cast). Sedangkan piston forging dari aluminium padat

yang dibentuk dengan cara dipukul seperti bikin pedang.

A. CAST PISTON (PISTON BIASA)

Cast piston atau piston biasa sudah lama digunakan. Bahan bakunya

dari aluminium yang dicairkan kemudian dituang ke dalam cetakan. Bahan

cetakan biasanya dari pasir khusus, kemudian aluminium cair dituangkan

secara gravity atau mengandalkan gaya gravitasi bumi.Hasil cetakan

bentuknya masih seperti kue apem yang kudu dilakukan proses pemesinan

menggunakan mesin bubut atau CNC.  Agar hasilnya jadi piston

sesungguhnya.

Itu yang membuat piston biasa (cast piston) kurang kuat. Karena

sistem tuang hanya mengandalkan gravity. Hanya Mengandalkan aliran dari

aluminium cair akibat tertarik gaya gravitasi bumi.

Makanya piston biasa dibikin tebal-tebal supaya tidak pecah. Efeknya bikin

berat putaran mesin dan boros bahan bakar

B. FORGING PISTON

Piston forging digunakan di motor-motor baru. Bahan bakunya dari

pipa aluminium padat yang dipotong-potong. Kemudian potongan pipa padat

dipanaskan tapi tidak sampai mencair. Lalu dibentuk dengan cara ditempa

atau dipukul seperti halnya orang bikin pedang.

Akibat dibikin dengan cara dipukul, membuat piston forging lebih

kuat karena lebih padat. Bagian-bagian dari piston juga cukup dibuat tipis

karena sudah kuat. Kelebihannya piston jadi enteng alias ringan. Juga

permukaan yang bergesekan dengan boring jadi sedikit.

Kelebihan itu yang membuat piston forging dipakai di motor-motor modern.

Bikin putaran mesin enteng dan hemat bahan bakar. Pastinya lagi jadi lebih

tahan gesekan.

Seperti piston Yamaha Jupiter MX135, V-Ixion dan Xeon. Pihak

Yamaha berani kasih garansi 5 tahun. Boring dan seher dijamin tidak bakal

oblak. Teknologi ini sebelumnya dipakai di moge-moge Yamaha macam di

R1 dan R6.Karena kelebihan itu, pihak Kawahara berani meluncurkan piston

forging untuk racing. Karena menguntungkan, putaran mesin jadi enteng dan

bertenaga.