pengecoran

BAB I

PENDAHULUAN

A. Landasan  Teori

       Menurut jenis cetakan yang digunakan  proses pengecoran dapat diklasifikan menjadi dua katagori :

1.      Pengecoran dengan cetakan sekali pakai.

2.      Pengecoran dengan cetakan permanen.

Pada proses pengecoran dengan cetakan sekali pakai, untuk mengeluarkan produk corannya cetakan harus dihancurkan. Jadi selalu dibutuhkan cetakan yang baru untuk setiap pengecoran baru, sehingga laju proses pengecoran akan memakan waktu yang relatif lama. Tetapi untuk beberapa bentuk geometri benda cor tersebut, cetakan pasir dapat menghasilkan coran dengan laju 400 suku cadang perjam atau lebih.

Pada proses cetakan permanen, cetakan biasanya di buat dari bahan logam, sehingga dapat digunakan berulang-ulang. Dengan demikian laju proses pengecoran lebih cepat dibanding dengan menggunakan cetakan sekali pakai, tetapi logam coran yang digunakan harus mempunyai titik lebur yang lebih rendah dari pada titik lebur logam cetakan.

Cetakan Pasir : cetakan pasir merupakan cetakan yang paling banyak digunakan, karena memiliki keunggulan :

v  Dapat mencetak logam dengan titik lebur yang tinggi, seperti baja, nikel dan titanium;

v  Dapat mencetak benda cor dari ukuran kecil sampai dengan ukuran besar;

v  Jumlah produksi dari satu sampai jutaan.

 

Tahapan pengecoran logam dengan cetakan pasir :

Dalam gambar 3.1 ditunjukkan tahapan pengecoran logam dengan menggunakan cetakan pasir sebagai berikut :     

Ø  Pembuatan pola, sesuai dengan bentuk coran yang akan dibuat;

Ø  Persiapan pasir cetak;

Ø  Pembuatan cetakan;

Ø  Pembuatan inti (bila diperlukan);

Ø  Peleburan logam;

Ø  Penuangan logam cair kedalam cetakan;

Ø  Pendinginan dan pembekuan;

Ø  Pembongkaran cetakan pasir;

Ø  Pembersihan dan pemeriksaan hasil coran;

Ø  Produk cor selesai.

Gambar 01  Tahapan pengecoran logam dengan cetakan pasir

Catatan : Kadang-kadang diperlukan perlakuan panas terhadap produk coran untuk memperbaiki sifat-sifat metalurginya.

BAB II

PEMBUATAN CETAKAN PASIR

Ada dua cara pengecoran dengan menggunakan cetakan pasir. Pembagian dilakukan berdasarkan jenis pola yang digunakan:

1.      Pola yang dapat digunakan berulang-ulang dan

2.      Pola sekali pakai

Urutan pembahasan proses pengecoran adalah sebagai berikut:

1.      Prosedur pembuatan cetakan

2.      Pembuatan pola

3.      Pasir

4.      Inti

5.      Peralatan (mekanik)

6.      Logam

7.      Penuangan dan pembersihan benda cor.

Prosedur pembuatan cetakan

Cetakan diklasifikasikan berdasarkan bahan yang digunakan:

1.      Cetakan pasir basah (green-sand molds)

Cetakan dibuat dari pasir cetak basah.

2.      Cetakan kulit kering (Skin dried mold)

3.      Cetakan pasir kering (Dry-sand molds)

Cetakan dibuat dari pasir yang kasar dengan bahan pengikat

4.      Cetakan lempung (Loan molds)

5.      Cetakan furan (Furan molds)

6.      Cetakan CO2

7.      Cetakan logam

Cetakan logam terutama digunakan pada proses cetak-tekan (die casting) logam dengan suhu cair rendah.

8.      Cetakan khusus

Cetakan khusus dapat dibuat dari plastic, kertas, kayu semen, plaster, atau karet.

Proses pembuatan cetakan yang dilakukan di pabrik-pabrik pengecoran dapat di kelompokkan sebagai berikut:

1.      Pembuatan cetakan di meja (Bench molding)

Dilakukan untuk benda cor yang kecil.

2.      Pembuatan cetakan di lantai (Floor molding)

Dilakukan untuk benda cor berukuran sedang atau besar

3.      Pembuatan cetakan sumuran (pit molding)

4.      Pembuatan cetakan dengan mesin (machine molding)

Pembuatan Cetakan

Cetakan dibuat dalam rangka cetak (flak) yang terdiri dari dua bagian, bagian atas disebut kup dan bagian bawah disebut drag. Pak kotak cetak yang terdiri dari tiga bagian, bagian tengahnya disebut cheek. Kedua bagian kotak cetakan disatukan pada tempat tertentu dengan lubang dan pin.

Cetakan Pola Sekali Pakai

         Gambar 02. Cetakan Pola Sekali Pakai

Keuntungan dari proses cetak sekali pakai ini meliputi :

1.      Sangat tepat untuk mengecor benda-benda dalam jumlah kecil

2.      Tidak memerlukan pemesinan lagi

3.      Menghemat bahan coran

4.      Permukaan mulus

5.      Tidak diperlukan pembuatan pola belahan kayu yang rumit

6.      Tidak diperlukan inti atau kotak inti

7.      Pengecoran jauh lebih sederhana

Kerugiannya adalah :

1.      Pola rusak sewaktu dilakukan pengecoran

2.      Pola lebih mudah rusak, oleh karena itu memerlukan penangangan yang lebih sederhana.

3.      Pada pembuatan pola tidak dapat digunakan mesin mekanik

4.      Tidak ada kemungkinan untuk memeriksa keadaan rongga cetakan

SALURAN MASUK, PENAMBAH, DAN KARAKTERISTIK PEMBEKUAN

Sistem saluran masuk (gating system) untuk mengalirkan logam cair ke dalam rongga cetakan, terdiri dari cawan tuang, saluran turun, pengalir dan saluran masuk tempat logam mengalir memasuki rongga cetakan. Fungsi system saluran masuk perlu dirancang dengan mantap dengan mempertimbangkan faktor-faktor berikut:

1.      Aliran logam hendaknya memasuki rongga cetakan pada dasar atau dekat dasarnya dengan turbulensi seminimal mungkin. Hal ini perlu diperhatikan, khususnya pada benda tuang yang kecil

2.      Pengikisan dinding saluran masuk dan permukaan rongga cetakan harus ditekan dengan mengatur aliran logam cair atau dengan menggunakan inti pasir kering.

3.      Aliran logam cair yang masuk harus diatur sedemikian sehingga terjadi solidifikasi terarah. Solidifikasi hendaknya mulai dari permukaan cetakan kea rah logam cair sehingga selalu ada logam cair cadangan untuk menutupi kekurangan akibat penyusutan.

4.      Usahakanlah agar slag, kotoran atau partikel asing tidak dapat masuk ke dalam rongga cetakan.

            Gambar 03. Cara pengaliran logam cair kedalam rongga cetakan

PASIR

Pasir silica (SiO2), ditemukan di banyak tempat, dan tersebar di seluruh Nusantara. Pasir ini sangat cocok untuk cetakan karena tahan suhu tinggi tanpa terjadi penguraian, murah harganya, awet dan butirannya mempunyai bermacam tingkat kebesaran dan bentuk. Namun, angka muainya tinggi dan memiliki kecenderungan untuk melebur menjadi satu dengan logam. Karena kandungan debu yang cukup tinggi, dapat berbahaya bagi kesehatan.

PENGUJIAN PASIR

Pasir cetakan perlu diuji secara berkala untuk mengetahui sifat-sifatnya. Pengujian yang lazim diterapkan adalah pengujian mekanik untuk menentukan sifat-sifat pasir sebagai berikut:

1.      Permeabilitas. Porositas pasir memungkinkan pelepasan gas dan uap yang terbentuk dalam cetakan

2.      Kekuatan. Pasir harus memiliki gaya kohesi, kadar air dan lempung, mempengaruhi sifat-sifat cetakan.

3.      Ketahanan terhadap suhu tinggi. Pasir harus tahan terhadap suhu tinggi tanpa melebur.

4.      Ukuran dan bentuk butiran. Ukuran butiran pasir harus sesuai dengan sifat permukaan yang dihasilkan. Butiran harus berbentuk tidak teratur sehingga memiliki kekuatan ikatan yang memadai.

Pengujian Kekerasan Cetakan Inti

Pada gambar 3. tampak alat pengukur kekerasan cetakan. Prinsip kerjanya adalah sederhana, bola baja f 5,08 m ditekan ke dalam permukaan cetakan oleh per (gaya 2,3 N). kedalaman penetrasi yang diukur dalam millimeter menjadi indikasi dari pada kekerasan. Cetakan dengan pemadatan sedang mempunyai nilai kekerasan : 75.

Gambar 04. Alat pengukur kekerasan cetakan

Syarat Umum Pasir Cetak

·         REFRACTORINESS (Tahan suhu tinggi).

·         COHESIVENESS (Kemudahan dibentuk).

·         PERMEABILITY (Mampu dilewati udara/gas).

·         COLLAPSIBILITY (Memberi tempat utk perubahan bentuk) dlm kasus distorsi.

Material Pasir

·         Pasir Silika

·         Pasir Chromit

·         Pasir Zirkon

Pada percobaan kali ini pasir yang saya gunakan adalah pasir silica dengan alasan :

·         Pasir silica Merupakan pasir yang paling banyak digunakan karena jumlahnya

·         yang sangat banyak dan juga harga yang murah.

·         Merupakan pasir sintetis atau pasir buatan.

·         Kadar SiO2 95%.

·         Pasir berkualitas tinggi dengan sedikit impurities.

·         Sangat cocok pengecoran logam Fe (besi dan baja) & non Fe seperti Al.

Komposisi Pasir Silika

·         SiO2 81,4 ± 92,4 %

·         Al2O3 3,94 ± 8,84 %

·         FeO, Fe2O3 0,5 ± 2,91%

·         TiO2 0,12 ± 0,43 %

·         CaO 0,12 - 2,82 %

·         MgO 0,16 ± 1,56%

·         Na2O, K2O 1,7 - 4,37 %

·         Less on Ignition 0,9 ± 5 %

Pola Cetakan yang Digunakan

Pola cetakan yang saya gunakan pada percobaan kali ini seperti yang tergambar di bawah ini:

                                                      Gambar 05. Pola cetakan

Langkah-langkah pembuatan cetakan pasir

1. siapkan papan sebagai tempat untuk meletakan rangka cetak dan pola cetakan.

Gambar 06. Papan tumpuan

2. papan powder (grafit) diatas papan agar pasir tidak melengket pada papan tumpuan.

Gambar 07. Papan yang ditaburi powder (grafit)

3. Letakan pola bagian bawah diatas papan yang telah ditaburi powder (grafit) dalam posisi terbalik.

Gambar 08. Pola diletakan dalam posisi terbalik diatas papan

4. pasang rangka cetak diatas papan mengikuti posisi pola dan isi dengan pasir cetak yang telah dipersiapkan lalu padatkan sampai pasir merata

Gambar 09. Pemasangan rangka cetak pada pola

5. balik drag (cetakan pasir bagian bawah) kearah atas.

Gambar 10. Drag yang dibalik

6. letakan pola bagian atas diatas drag (cetakan pasir paling bawah.

7. taburkan grafit diatas drag agar pasir cetak tidak menyatu diantara pola, dan letakan rangka cetak bagian atas yang mengikuti pola posisi bagian atas, lalu pasng pengunci agar pola dan rangka cetak tidak berubah posisi

Gambar 11. Penempatan rangka cetak bagian atas

8. pasang pola saluran turun dan pola saluran tambahan seperti gambar dibawah ini.

            Gambar 12.penempatan pola saluran

9. setelah pola saluran terpasang masukkan pasir cetak (silica) kedalam rangka cetak lalu dipadatkan hingga benar-benar padat.

            Gambar 13. Pemadatan Pasir Cetak

10. Setelah pasir cetakan pada CUP dan DRAG benar-benar padat,maka pola cetakan dan pola saluran kita keluarkan secara bertahap dengan membongkar bagian CUP terlebih dahulu, setelah itu kita pasang kembali bagian CUP seperti semula dan pasangkan pengunci, maka cetakan pasir telah siap untuk digunakan.

   Gambar 14. Gambar pasir yang siap digunakan

BAB III

PENUTUP

KESIMPULAN

Pada percobaan pembuatan cetakan pasir untuk logam Fe (besi dan baja) dan non Fe seperti Al sangat cocok digunakan pasir silica karena :

Pasir silica Merupakan pasir yang paling banyak digunakan karena jumlahnya yang sangat banyak dan juga harga yang murah.

1.      Merupakan pasir sintetis atau pasir buatan.

2.      Kadar SiO2 95%.

3.      Pasir berkualitas tinggi dengan sedikit impurities.

4.      Saluran turun di desain sedemikian rupa sehingga mempermudah menyaring benda yang tidak di inginkan untuk masuk kedalam benda cetakan.

5.      Keuntungan dari proses cetak sekali pakai ini meliputi :

a.       Sangat tepat untuk mengecor benda-benda dalam jumlah kecil

b.      Tidak memerlukan pemesinan lagi

c.       Menghemat bahan coran

d.      Permukaan mulus

e.       Tidak diperlukan pembuatan pola belahan kayu yang rumit

f.       Tidak diperlukan inti atau kotak inti

g.      Pengecoran jauh lebih sederhana

6.      Kerugiannya adalah :

a.       Pola rusak sewaktu dilakukan pengecoran

b.      Pola lebih mudah rusak, oleh karena itu memerlukan penangangan yang lebih sederhana.

c.       Pada pembuatan pola tidak dapat digunakan mesin mekanik

d.      Tidak ada kemungkinan untuk memeriksa keadaan rongga cetakan

Selain pasir silica ada juga bahan cetakan pasir lainya seperti pasir Chromit dan pasir Zirkon