teknik pengecoran

modul 12 Genap 2008/2009

Program Studi Teknik Industri,

Fakultas Teknologi Industri,

Universitas Mercu Buana

PROGRAM KULIAH KARYAWAN

MODUL KULIAH KE – 12

Mata Kuliah : Proses Produksi

Dosen : Mahfudz Al Huda

PROSES PENGECORAN KONVENSIONAL

(CONVENTIONAL FOUNDRY PROCESSES)

I. Karakteristik Produk Coran (castings)

Kelebihan produk hasil proses pengecoran dibandingkan produk hasil

proses lain:

o Produk yg berbentuk kompleks dan berukuran besar relatif lebih

mudah dibuat dan dg biaya lebih murah.

o Kekakuan (rigidity) secara struktur lebih besar.

o Mampu mesin (machinability) sangat baik.

o Ketahanan aus baik.

o Sifat peredaman getaran baik.

Kekurangannya:

o Produk yg mempunyai bagian tipis sulit dibuat.

o Akurasi dan homogenitas (uniformity) kurang baik.

o Beratnya menjadi besar.

o Sifat-2 mekanik seperti kekuatan tarik, keuletan (ductility), kekuatan

(toughness) kurang baik.

Syarat bahan logam cor:

o Titik cair rendah

o Fluiditas (kecairan) logam cair bagus

o Sedikit menyerap gas ketika mencair

o Penyusutan pada saat memadat kecil

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Dr. Mahfud Al-Huda

PROSES PRODUKSI 1


II. Urutan Proses Pengecoran

Proses pengecoran terdiri dari:

1. pembuatan cetakan (molds),

2. penyiapan dan peleburan logam,

3. penuangan logam ke dalam cetakan (molds),

4. pembersihan tuangan (casting),

5. pengolahan pasir untuk penggunaan ulang.


PROSES PRODUKSI 2


III. Jenis Cetakan (Mold)

Cetakan (Mold) dibedakan berdasar material yg digunakan.

1. Green-sand molds (cetakan pasir basah). Metode yg paling umum digunakan,

cetakan dibuat dari pasir cetak yg basah.

2. Skin-dried molds (cetakan kulit-kering). Ada dua metode untuk membuat

cetakan ini.

• mencampurkan binder (perekat) pada pasir disekitar pola pada

kedalaman 12.7 mm, sehingga ketika kering permukaan cetakan akan

mengeras.

• membuat cetakan dari pasir basah kemudain dilapisi (coating)

permukaannya dengan spray yg menjadi keras ketika dipanaskan.

3. Dry-sand molds (cetakan pasir kering). Cetakan ini dibuat seluruhnya dr pasir

cetak kasar yg dicampur dg bahan perekat. Cetakan ini tahan bentuknya saat

penuangan & bebas dr masalah gas yg disebabkan oleh penguapan. Skin-dried

& dry-sand molds digunakan luas untuk pengecoran baja.

4. Loam molds (cetakan tanah liat). Cetakan ini digunakan untuk pengecoran yg

besar. Pertama dibuat kerangka dg besi atau batu bata. Kemudian dilapisi dg

tanah liat yg tebal & dibiarkan mengering keseluruhannya, hingga tahan thd

tuangan logam cair.

5. Furan molds (cetakan furan). Proses ini baik digunakan utk pola sekali pakai.

Pasir halus kering diaduk dg asam fosfor yg berfungsi sebagai akselerator.

Damar furan (furan resin) ditambahkan dan diaduk hingga rata. Bahan pasir

akan segera mengeras.

6. CO2 molds (cetakan CO2). Pada proses ini, pasir bersih dicampur dg sodium

silicate, dan campuran dipadatkan disekitar pola. Ketika gas CO2 ditekankan

pada cetakan, campuran pasir akan mengeras. Tuangan (casting) yg sangat

halus dan rumit bisa dihasilkan dengan cetakan ini.

7. Metal molds (cetakan logam). Cetakan ini digunakan pada cetak-tekan paduan

dg suhu lebur rendah. Casting umumnya bisa dihasilkan dengan kehalusan

permukaan yg baik, sehingga mengurangi proses pemesinan.

8. Special molds (cetakan khusus). Plastik, semen, plaster, kertas, kayu, dan

karet dapat digunakan sebagai bahan cetakan untuk applikasi khusus.

Proses Molding pada pengecoran konvensional dapat dibedakan menjadi:


PROSES PRODUKSI 3


1. Bench molding (pembuatan cetakan di bangku). Untuk benda cor

ukuran kecil.

2. Floor molding (pembuatan cetakan di lantai). Untuk benda cor ukuran

sedang - besar.

3. Pit molding (pembuatan cetakan sumuran). Benda cor yg sangat

besar biasanya dituang dlm sumuran. Sumuran merupakan drag dan diatasnya

dibuat kup. Sisi sumuran diperkuat dg lapisan bata dan alas ditutupi lapisan

sinter yg tebal yg dihubungkan dg pipa-2 pelepas gas ke lantai pabrik. Cetakan

sumuran tahan terhadap tekanan tinggi yg ditimbulkan oleh gas panas dan biaya

pembuatannya tidak terlalu mahal.

4. Machine molding (pembuatan cetakan dg mesin). Kini sebagian besar

pekerjaan pembuatan cetakan dilakukan dg mesin. Memadatkan pasir, membalik

cetakan, dan membuat saluran masuk dilakukan dg mesin, yg jauh lebih efisien.

IV. Pembuatan Cetakan Pasir

Cetakan dibuat dlm rangka cetak (flask) yg terdiri 2 bagian, bagian atas disebut

cope & bagian bawah disebut drag.

• Pola diletakkan diatas papan, drag dipasang siap diisi pasir. Pasir diisikan penuh

dan dimampatkan scr manual/mesin dg baik. Jk longgar cetakan mudah rusak,

terlalu rapat gas dan uap sulit menguap. Pasir diratakan & ditaburkan pasir silika

kering agar permukaan tdk lengket.

• Drag dibalik dan cope dipasang. Dipasang sprue pin utk alur turun logam cair.

Setelah ditabur pasir silika kering, diisi penuh dg pasir dan dimampatkan. Diberi

lobang-2 kecil utk pelepasan gas.

• Sprue pin dikeluarkan & dibuat cawan tuang. Cope dilepas & dibalik. Pasir

disekitar rongga cetakan diseka dg kain basah, dan pola dilepas. Dibuat saluran

masuk (gate) antara rongga cetakan dan saluran turun. Pada cope dibuat lobang

riser utk logam cadangan jk ada penyusutan.

• Permukaan rongga cetakan dibasahi, diseka & ditaburi serbuk pelapis dr tepung

silicon dan grafit utk menghaluskan permukaan hasil & mengurangi terjadinya

cacat.

• Cetakan perlu diberi beban pemberat agar cope tdk terangkat akibat tekanan

hydrostatic logam yg dituangkan. Besar pemberat:

FN = A ( D × h ) – ( Wc – Wsc )


PROSES PRODUKSI 4


FN : berat pemberat, A: luas permukaan logam pd belahan, D: berat jenis logam,

Wc & Wsc: berat cope & pasir pd cope.


PROSES PRODUKSI 5


V. Pola (Pattern) pada Cetakan Pasir

Pola hrs dibuat dr bahan yg mudah dibentuk dan akurasi baik, serta murah.

Utamanya dibuat dari kayu, juga logam (besi cor, paduan tembaga, paduan

ringan), batu, plastik, lilin dll.

Jenis pola berdasar bentuk:

a. Solid pattern (pola padat ) terdiri dr one piece pattern (pola tunggal), & split

pattern (pola belah).

b. Sweeping pattern (pola putar ), jika benda cor berbentuk simetris.

c. Strickling pattern, utk membuat benda cor yg tipis memanjang dg penampang

sama.

d. Skelton pattern (pola kerangka), utk benda cor yg besar dan jumlah sedikit,

kerangka dibuat dari kayu, bagian kerangka yg kosong diisi pasir dan

permukaannya ditutup dg papan atau kertas.

e. Core (inti), utk membuat ruang kosong atau lobang pada benda cor, agar logam

cair tdk masuk.

Jenis pola berdasar cara pemakaian:

a. Removable Patterns (pola bisa dipakai ulang). Pasir dipadatkan

disekitar pola. Kemudian pola diambil dan rongga yg terjadi dimasuki dengan

logam lebur.

b. Disposable Patterns (pola sekali pakai). Pola sekali pakai dibuat dari

polystyrene atau stirofoam dan akan menguap ketika logam cair dituangkan ke

dalam cetakan.


PROSES PRODUKSI 6


VI. Pattern, Gates, Risers, & Solidification Characteristics

Kelebihan disposable patterns adl: sangat tepat utk mengecor dlm jumlah

kecil, permukaan mulus, tidak perlu pemesinan lagi, hemat bahan coran,

tidak perlu membuat pola kayu yg rumit, tidak perlu inti & kotak inti, dan

pengecoran jauh lebih sederhana.

Kekurangan disposable patterns adl: pola rusak sewaktu dilakukan

pengecoran, pola perlu penanganan yg lebih hati-2/sulit, tidak dpt digunakan

mesin mekanik utk membuat pola, dan tidak ada kemungkinan utk

memeriksa keadaan rongga cetakan.

Perkiraan berat benda cor pada pengecoran disposable patterns : WP / DP

= WC / DC

o WP & WC : berat pola dan benda cor, DP & DC : berat jenis pola dan

benda cor.


PROSES PRODUKSI 7


Gating System utk mengalirkan logam cair ke dlm rongga cetakan, terdiri dr

cawan tuang (pouring basin), saluran turun (sprue), & saluran masuk (gate)

tempat logam mengalir memasuki rongga cetakan.

Pouring basin utk memudahkan penuangan & mencegah masuknya terak,

hrs selalu terisi shg logam terus mengalir.

Skimming gate (saluran penyaring) utk mencegah masuknya terak ke

saluran turun kedua.

Strainer (penyumbat) terbuat dr pasir kering atau keramik dpt digunakan utk

mengatur aliran logam cair shg hanya cairan bersih saja yg masuk rongga

cetak.

Risers (penambah) utk cadangan logam cair jika terjadi penyusutan.

Penampang hrs besar shg logam tetap cair.

Dlm merancang gating system perlu memperhatikan:

a. Aliran logam hendaknya memasuki rongga cetakan pd dasar / didekatnya dg

turbulensi minimal.

b. Pengikisan dinding saluran masuk dan permukaan rongga cetakan hrs ditekan

dg mengatur aliran logam cair atau dg menggunakan inti – pasir kering.

c. Aliran logam cair yg masuk hrs diatur shg terjadi solidifikasi terarah. Solidifikasi

hendaknya mulai dr permukaan cetakan ke arah logam cair shg selalu ada

logam cair cadangan utk menutupi kekurangan akibat penyusutan.

d. Usahakanlah agar slag/terak, kotoran, atau partikel asing tidak dapat masuk ke

dlm rongga cetakan.


PROSES PRODUKSI 8


VII. Kelonggaran Pola dan Jenis Pasir

Pembuatan pola harus memperhatikan:

• Shrinkage (penyusutan). Pada pembuatan pola harus ditambahkan ukuran

penyusutan. Utk kemudahan, penambahan ukuran adl: 1.04% utk besi cor,

1.56% utk perunggu, 2.08% utk baja, 1.30% utk aluminium dan magnesium.

• Draft (tirus). Utk memudahkan pengeluaran pola, sisi tegak pola diberi

kemiringan. Utk permukaan luar biasanya ditambahkan 1.04% – 2.08%, utk

lobang dalam 6.25%.

• Finishing (penyelesaian). Pada permukaan yg memerlukan penyelesaian

pemesinan hrs diberi tambahan ukuran, biasanya ditambah 3.0 mm, shg cukup

utk dilakukan machining.

• Distortion (distorsi). Terjadi pd benda cor dg bentuk tdk teratur krn penyusutan

yg tidak merata ketika memadat. Ini perlu diperhitungkan pada pembuatan pola.

• Shake (kelonggaran). Pada saat pola dilepaskan dari cetakan, biasanya

ruangan pola akan sedikit lebih besar. Shg pula mungkin perlu dibuat sedikit

lebih kecil.

VIII. Jenis Pasir

Pasir Silica (SiO2) banyak ditemukan. Cocok utk krn tahan suhu tinggi tanpa

terjadi penguraian, murah harganya, awet, dan butirannya mpy bermacam

tingkat kebesaran dan bentuk. Kekurangannya: angka muainya tinggi, dan

memiliki kecenderungan utk melebur dg logam, serta kandungan debu tinggi.

Pasir Silica murni hrs dicampur dg 8 – 15% tanah liat agar memiliki daya ikat.

Jenis tanah liat yg dipakai: kaolin, illit, dan bentonit. Bentonit adl sejenis abu

vulkanik yg telah lapuk.

Pasir utk cetakan harus memiliki sifat-sifat:

• Permeability (permeabilitas). Porositas yg memungkinkan pelepasan gas dan

uap yg terbentuk dlm cetakan.

• Strength (kekuatan). Pasir harus memiliki gaya kohesi, kadar air dan tanah liat

mempengaruhi sifat kohesi.

• Refractoriness (ketahanan thd suhu tinggi). Pasir hrs tahan thd suhu tinggi

tanpa melebur.


PROSES PRODUKSI 9


• Grain size and shape (ukuran dan bentuk butiran). Ukuran butiran hrs sesuai

dg sifat permukaan yg dihasilkan. Butiran hrs berbentuk tdk teratur shg memiliki

kekuatan ikatan yg memadai.

Referensi.

1. Fundamentals of Modern Manufacturing, Materials, Processes, and

Systems; Second Edition, Mikell P. Groover; John Wiley & Sons, Inc.

2. Teknologi Mekanik, Sriati Djaprie, Penerbit Erlangga. Terjemahan dari:

Manufacturing Process, B.H. Amstead, Philip F. Ostwald, Myron L. Begeman

John Wiley & Sons

3. Manufacturing Process I, Kenji Asakura, Fumio Hasimoto, Kyouritsu Syuppan,

2002.

4. Teknologi Mekanik Jilid 2, Bambang Priambodo, Penerbit Erlangga.

Terjemahan dari: Manufacturing Process, B.H. Amstead, Philip F. Ostwald,

Myron L. Begeman John Wiley & Sons

5. Manufacturing Process II, Kenji Asakura, Fumio Hasimoto, Kyouritsu Syuppan,

2002

6. Manufacturing Processes for Engineering Materials, Fourth Edition, Serope

Kalpakjian and Steven R. Schmid, Prentice Hall, New Jersey, 2003.


PROSES PRODUKSI 10

teknik pengecoran

Documents