Proses
pengecoran meliputi : pembuatan cetakan, persiapan dan peleburan logam, penuangan
logam cair ke dalam cetakan, pembersihan coran dan proses daur ulang pasir cetakan.
Produk pengecoran disebut coran atau benda cor. Berat coran itu sendiri
berbeda, mulai dari beberapa ratus gram sampai beberapa ton dengan komposisi
yang berbeda dan hampir semua logam atau paduan dapat dilebur dan dicor. Pengecoran
merupakan proses tertua yang dikenal manusia dalam pembuatan benda logam,
bahkan telah ditemukan benda cor yang diduga berasal dari tahun 2000 S.M
(Sebelum Masehi).
Proses
pengecoran ini adalah proses yang fleksibel dan berkemampuan tinggi sehingga
merupakan proses dasar yang penting dalam pengembangan industri logam dan mesin
Indonesia yang mulai digalakkan memasuki Pelita IV dan seterusnya. Penelitian
di bidang pengecoran menghasilkan teknik pengecoran baru atau adaptasi teknik
pengecoran yang telah ada, sehingga industri pengecoran masih mampu bertahan.
Laju produksi yang meningkat, penyelesaian permukaan yang lebih baik, toleransi
dimensi yang ketat dan sifat mekanik yang lebih baik, menyebabkan orang
langsung memikirkan proses pengecoran untuk membuat sesuatu benda.
Proses
pengecoran secara garis besar dapat dibedakan dalam proses pengecoran dan
proses pencetakan. Pada proses pengecoran tidak digunakan tekanan sewaktu
mengisi rongga cetakan, sedang pada proses pencetakan logam cair ditekan agar
mengisi rongga cetakan. Proses pencetakan akan dibahas
dalam Bab 6 dengan judul Proses Pengecoran Khusus. Karena pengisian
logim berbeda, cetakan pun berbeda sehingga pada proses pencetakan cetakan
umunnya dibuat dari logam. Pada proses pengecoran cetakan biasanya dibuat dari
pasir meskipun ada kalanya digunakan pula plaster, lempung, keramik atau bahan
tahan api lainnya.
PASIR
Ada
dua cara pengecoran dengan menggunakan cetakan pasir. Pembagian dilakukan berdasarkan
jenis pola yang digunakan :
(l) pola yang dapat digunakan
berulang-ulang dan
Pada
cara petama, pasir dipadatkan di sekitar pola yang kemudian dikeluarkan. Rongga
yang terjadi kemudian diisi dengan logam cair menghasilkan benda cor. Pola
sekali pakai dibuat dari polisteren atau bahan lain yang setara dan tidak
dikeluarkan. Pada waktu logam cair dituang ke daiam cetakan. pola tersebut
menguap. Urutan pembahasan proses pengecoran adalah sebagai berikut :
1. Prosedur pembuatan cetakan
2. Pembuatan pola
3. Pasir
4. Inti
5. Peralatan (mekanik)
6. Logam (bahan baku)
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. Prosedur pembuatannya dapat
dilihat pada gambar 5.1.
2. Cetakan kulit kering (Skin dried
mold)
Ada dua cara yang dapat ditempuh di sini:
(1)
Pasir di sekitar pola setebal ± l0 mm dicampur dengan pengikat sehingga bila pasir
mengering terbentuk permukaan yang keras. Bagian lainnya terdiri dari pasir
basah biasa.
(2) Seluruh cetakan dibuat dari pasir basah
kemudian permukaannya yang bersinggungan dengan pola disemprot atau dilapisi
bahan yang mengeras bila dipanaskan. Pelapis terdiri dari minyak cat, molas,
sagu atau bahan sejenis. Permukaan harus dikeringkan dengan hembusan udara atau
pemanasan.
3. Cetakan pasir kering (Dry-sand
molds)
Cetakan dibuat dari pasir yang kasar dengan
bahan pengikat. Karena harus dipanaskan dalam dapur sebelum digunakan, tempat
cetakan terbuat dari logam. Cetakan pasir kering tidak menyusut
sewaktu kena panas dan bebas dari gelembung udara. Baik cetakan permukaan
kering maupun cetakan pasir kering banyak digunakan di pengecoran baja.
4. Cetakan lempung (Loam molds)
IJntuk
benda cor yang besar digunakan cetakan lempung. Kerangka cetakan terdiri dari
batu bata atau besi yang dilapis dengan lempung kemudian diperhalus
permukaannya. Cetakan kemudian dikeringkan agar kuat menahan beban logam cair.
Pembuatan cetakan lempung memakan waktu yang lama sehingga agak jarang
digunakan.
5. Cetakan furan (Furan molds)
Pasir
yang kering dan tajam dicampur dengan asam fosfor yang dalam hal ini merupakan
reagens pemercepat. Resin furan ditambahkan secukupnya dan campuran diaduk
hingga resin merata. Pasir dibentuk dan dibiarkan mengeras, biasanya setelah 1 atau
2 jam bahan cukup keras. Pasir resin furan dapat digunakan sebagai dinding atau
permukaan pada pola sekali pakai.
6. Cetakan CO2
Pasir
yang bersih dicampur dengan natrium silikat dan campuran dipadatkan di sekitar
pola. Kemudian dialirkan gas CO2 dan campuran tanah akan mengeras. Cetakan CO2
diterapkan untuk bentuk yang rumit dan dapat menghasilkan permukaan yang 1icin.
7. Cetakan logam,
Cetakan
logam terutama digunakan pada proses cetak-tekan (die casting) logam dengan
suhu cair rendah. Coran yang dihasilkan mempunyai bentuk yang tepat dengan permukaan
yang licin sehingga pekerjaan pemesinan berkurang.
8. Cetakan khusus
Cetakan
khusus dapat dibuat dari plastik, kertas, kayu semen, plaster atau karet. Perihal cetakan khusus akan dibahas secara terperinci dalam
Bab 6 "Proses Pengecoran Khusus".
Proses
Pembuatan Cetakan
Proses pembuatan cetakan yang
dilakukan di pabrik-pabrik pengecoran dapat dikelompokkan sebagai berikut:
1. Pembuatan cetakan di meja (Bench
molding).
Dilakukan untuk benda cor yang kecil.
Dilakukan untuk benda cor berukuran sedang atau besar.
3.
Pembuatan cetakan sumuran (Pit molding)
Benda
cor yang besar sekali biasanya dituang dalam sumuran. Sumuran tersebut merupakan
drag dan di atasnya dibuat suatu kup. Sisi sumuran diperkuat dengan lapisan bata
dan alas ditutupi lapisan sinter yang tebal yang dihubungkan dengan pipa-pipa pelepas
gas ke lantai pabrik. Cetakan sumuran tahan terhadap tekanan tinggi yang di timbulkan
oleh gas panas dan biaya pembuatannya tidak terlalu mahal.
4.
Pembuatan cetakan dengan Mesin (Machine molding)
Kini
sebagian besar pekerjaan yang tadinya dilakukan dengan tangan, dilakukan dengan
mesin. Memadatkan pasir, membalik cetakan dan membuat saluran masuk dilakukan
dengan mesin dan jauh lebih efisien dibandingkan dengan cara terdahulu.
Belahan pola diletak-kan di atas papan cetakan, drag siap
diisi pasir.
Drag telah dibalik dan pasangan belahan pola diletakkan di
atasnya. Cope siap diisi pasir.
Cetakan telah siap pakai lengkap dengan inti di tempatnya.
Gambar 5.1 : Prosedur pembuatan cetakan pasir
Pembuatan Cetakan
sebagai
contoh akan diuraikan pembuatan roda gigi seperti pada Gambar 5.2 di bawah ini.
Cetakan dibuat dalam rangka cetak (flask) yang terdiri dari dua bagian, bagian
atas disebut kup, dan bagian bawah disebut drag, Pak
kotak cetak yang terdiri dari tiga bagian, bagian
t"trg.ttny-a disebut cheek. Kedua bagian kotak cetakan disatukan
pada tempat tertentu dengan lubang dan pin.
Prosedur Pembuatan
Cetakan
Pertama_tama, belahan pola diletakkan di aras papan kayu yang rata,
kemudian ;;; ;;;att*ut (drae) diletakkan di atas kayu, lihat Gambar 5'2A' Drag
diisi penuh :;r-s"" pasir, yang ai*ui-,puttun secara manual atau
mesin, tergantung pada besar kecil- r1.a cetakan. P"mamputun pasir
memerlukan pengalaman. Bila pasir kurang padat, cetak-*-,nrJurr rusak pada
waktu pengerjaannya atau rusak akibat aliran logam cair' Bila :erlalu padat, gas
dan uap sulit menguap hal ini dapat menyebabkan terjadinya cacat dalam benda
cor.
** s*r.rr pemampatan pasir selesai, pasir yang berlebihan diratakan'
untuk memudahkan pelepasan gas sewaktu penuangan, pasir ditusuk-tusuk di
beberapa tempat Cenian bagian bawahkemudian dibalik, dengan demikian kup dapat
dipasangkan ian cetakan diselesaikan. Sebelum dibalik, ditaburkan pasir kering
dan di atasnya diletakkan papan. Drag dibalik dan alas cetakan diangkat dan
tampaklah pola' Permukaan i.ri, olruiutun dan ditabu i pasir kering.
"Pasir kering yang ditaburkan adalah pasir silica lering yang halus dan
tidak ada kekuatannya. Pasir ini mencegah melekatnya pasir dari kedua
bagian cetakan.
SetlUn
itu kup diletakkan di atas drag, lihatGambar 5.28 pasak (pin) dipasang sehingga
tidak dapat terjadi pelgeseran. Pada cetakan bagian atas perlu dibuat alur rurun
(sprue) yung *.rrput un *iu'u" pengalir logam cair' suatu pin rrrus (sprue
pin) Jitempatkan t 25 mm a^i nti - kanan pola. Kemudian kup diisi pasir,
dipadatkan dan Jiberi lubang pelepasan gas' sama halnya dengan persiapan cetdkan
bagrarr bawah tadi.
cetakan
hampir seiesai, tinggal mengeluarkan pola dan pin alur turun.
Pertama-,"-" pi"-ruir*n **n dikeluarkan, kemudian dibuat cawan
tuang pada ujung alur turun sehingga terjacli lubing yang agak besar untuk
menuangkan logam cair' Kup keruoiun dile!'askan dan dibalik. Sebelum belahan
pola dilepas, pasir di sekitar rongga :etakan diseka dengan kain lembab untuk
menjaga agar tepi-tepi rongga cetakan tidak rontok. Belahan pola kemudian
dilepaskan' Sebelum cetakan ditutup, perlu dibuat u1u; *u*t (gaie) antara
rongga cetakan dengan saluran turun' Penampang saluran *urut A"t* ..Ltun
jangan terlalu besar untuk memudahkan pematahannya' Untuk mengimbangi
p"nyuruiunlogam, pada kup dibuat lubang yang memuat logam cadangan dan
lulang ini disebut riser atau penambah'
Permukaan
rongga cetakan dibasahi, diseka atau ditaburi serbuk pelapis' Serbuk pelapis
terdiri dari ,.pir'g silikon dan grafit dengan komposisi tertentu tergantung
pada tenls logam yang dicor. P"elapisan permukaan bertujuan menghaluskan
penyelesaian permukaan benda cor dan mengurangi timbulnya cacat. Cacat permukaan.
Pada
Gatnbar5.2Ctampak cetakan yang telah selesai sebelum logam dicor, cetakan harus
diberi beban pemberat untuk menghindarkan terangkatkan kup yang dapat menyebabkan
terjadinya aliran logam di antara kedua belahan ietakan.
Cetakan
Pola Sekali Pakai
Pola
sekali pakai umumnya terdiri dari satu bagian, ditempatkan di atas papan alar dan
drag dibuat sebagaimana biasanya. Setelah drag selesai, dibalik, dan
ditaniuttan dengan pembuatan kup. Jangan lupa membuat rubang-lubang pelepas udara.
Meskiprm lazirnnya dipergunakan pasir basah, pasir jenis lainnya banyak
digunakan juga, khusur nya pada bagian permukaan pola. Tidak diperlukan pasir
pemisah antara kup dan drag karena pola hanya dibuka ketika akan mengeluarkan
benda coran. Saluran turun dar bagian dari sistem saluran masuk lainnya
biasanya merupakan bagian dari pola. Poh polistiren termasuk saluran turun dan
saluran tuangnya ditinggalkan dalam cetakan. Logam cair (lihat Gambar 5.3)
dituangkan dengan cepat ke dalam saluran turun; polirtiren menguap;dan logam
cair mengisi rongga cetakan.
Pol
isti ren
pola
sekali pakai Logam cair memasuki cetakan dalam cetakan pasir menggahtikan pola
polisteren
Gambar
5.3. Cetakan pola sekali pakai
Setelah
logam membeku dan dingin. benda cetak dikeluarkan dan dibersihkan. L,ogam dituang
dengan cepat untuk mencesah terjadinl,a pembakaran polistiren yang mengakrbatkan
terjadin-va residu karbon. Cas vang terjadi akibat penguapan bahan, terdorong keluar
melalui past )'ang perrneabei dan lubangJubang pelepasan gas. Biasanya pola diberi
lapisan bahan rahan api agar dapat diperoleh permukaan yang mulus. Selain itu diperlukan
pemberar 1'ang cukup. ,lan ikaran samping yang kuat untuk mengimbangi tekanan-tekanan
tiagei yang terjadi dalam pola.
Keuntungaa
dari proses ini meliputi:
1.
Sangat tepat untuk mengecor benda-benda daiamjumlah kecil.
2.
Tidak memerlukan pemesinan lagi.
3.
Menghemat bahan coran.
4,
Permukaart mulus.
5.
Tidak diperlukar 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 penanganan yang lebih
sederhana.
Pasir
Pada
pembuatan pola tidak dapat digunakan mesin mekanik. I Tidak ada kemungkinan
untuk memeriksa keadaan rongga cetakan.
SALURAN
MASUK, PENAMBAH, DAN KARAKTERISTIK PEMBEKUAN
Sistem
saluran masuk (gating sistem) untuk mengalirkan logam cair ke dalam rongga
cetakan, terdiri dari cawan tuang, saluran turun, pengalir dan saluran masuk
.:mpat
logam mengalir memasuki rongga cetakan. Fungsi sistem saluran masuk perlu dirancang
dengan mantap dengan mempertimbangkan faktor-faktor berikut :
1. Aliran logam
hendaknya memasuki longga cetakan pada dasar atau dekat dasarnya dengan
turbulensi semiilimal 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
iogam 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 ke arah logam cair sehingga selalu ada logam cair
cadangan untuk menutupi kekurangan akibat penyusutan.
4. Usahakanlah agar slag, kotoran, atau
partikei asing tidak dapat masuk ke dalam rongga cetakan.
Cawan
tuang yang berdampirigan dengan lubang saluran turun biasanya terdapat - ida
cetakan yang besar untuk memudahkan penuangan dan untuk mencegah masuknya '.rak
ke dalam cetakan. Cawan tuang selaiu harus dalam keadaan terisi sehingga logam -:.ir
mengalir terus-menerus. Pada Gambar 5.4 terlihat adanya salursn penyaing untuk rencegah
masuknya terak atau partikel lainnya ke dalam saluran turun kedua. Dapat -ga
digunakan sumbat yang terbuat dari pasir kering atau keramik untuk mengatur .,:ran
logam cair sehingga hanya cairan yang bersih saja yang dapat memasuki rongga -:takan.
Pada
cetakan biasanya terdapat penambah (risers) untuk cadangan iogam cair .erndainya
terjadi penyusutan. Penampangnya harus cukup besar. sehingga logarn tetap ::lam
keadaan cair selama mungkin dan letaknya dekat rongga cetakan yang agak besar r:
mara diperkirakan akan terjadi penyusutan yang cukup berarti.
ambar 5.4.Cara pengaliran logam cair ke
dalam rongga cetakan
Penambah buntu terdapat di kotak cetakan atas
atau kup. Biasanya ditempatkan langsung di atas saluran masuk logam cair ke
dalam rongga cetakan. Oleh karena ir"E logam cair dari penambah buntu
mudah memasuki rongga cetakan bila diperlukaa- Penyusutan terjadi bila logam
membeku, dan bila solidifikasi tidak diatur denear baik dapat terjadi rongga
penyusutan yang
cukup
besar. Seharusnya solidifikasi dr kendalikan sedemikian sehingga rongga terjadl
di saluran turun, saluran masuk atau pe'nambah. Pada Gambar 5.5 terlihat
gradien suhu dan garis isoterm dalam suatu benCe coran serta arah aliran panas logam. Umumnya
rongga penyusunan terjadi di daeraL di mana terjadi pembekuan logam cair paling
akhir, atau daerah yang paling tinggi suhu-
nya.
Desain cetakarr harus uimodifikasi sedemikian sehingga hal-hal seperti ini
dapat di- hindarkan.
Kadang-kadang
aipasangkan cil (batang logam, chill) untuk mengendalikan solidr fikasi, dengan
demikian panas dapat disalurkan dengan cepat. Selain itu dapat di tempatkan
bahan kimia eksotemik dekat benda coran sehingga suatu daerah tertenru tetap
panas.
Gambar5.S.lsotermyangmenuniukandaerahdimanamUngkinteriadironggapenyusutan.
POLA
Jenis
Pola.
Pada
Gambar 5'6 tampak 7 (tu.1uh) jenis pola' Pola yang paiing-sederhana' '4' me- rupakan
pola tunggal. Banlak sekaii bentuk pola.yang terdirl-dari beberapab.aeian' tergantung
pada bentuknyu .t<udung-kadang pola dibuat dari dua balian untuk me. muriahkan
pembuatan cetakan, lihat Gambar 5.68. Bagian atas dari pola terletak dalam kotak
cetakan atas, sebagian lagi dibawah. Bidang pemisah menentukan belahan pola' pada
c tampak pola dengan dua bagian yang terlepas sehingga memudahkan pengeluar- an
pola dori cetakan.
Unturr
membuat cetakan dalam jumlah banyak, dapat digunakan pola lengkap dengan sistem
saluran, tthatGambar 1). Biasanya pola jenis ini dibuat dari logam sehingga lebih
kuat sekaligus mencegah pelenturan akibat kelembaban' Saluran masuk atau saluran
pengalir untuk logam cair terdiri dari bagian penghubung antara masing-masing po]tr'.
P)lat penyambung (match plate) memudahkan pekerjaan pembuatan cetakan d.ngun
mesin. Pada Gambar E terllhat pelat pcnyambung, dengan belahan pola masing'
Jenis
Pola,4. Pola tunggal;.8. Pola belah atau pola terpisah; C. Pola terlepas; D'
Pola dengan sistem saluran; E Pola dengan papan penyambung; F. Papan penuntun untuk
pola roda; G. Pola sipat; sipat lengkung untuk inti pasir basah yang besar dan
sipat datar untuk alur.
Bentuk
pola tergantung pada pengalaman pembuat pola, biaya yang tersedia dar- jumlah
cetakan yang akan dibuat. Benda cor yang besar biasanya dibuat'tersendlri. Untuk
benda berbentuk simetri dapat digunakan pola sipat atau sejenis. Pada pembuar- an
pol4 dengan mesin biasanya digunakan pola dengan papan penyambung. Sekaligus dapat
dibuat beberapa benda cor. Meskipun cukup mahal biaya pembuatannya, pola semacam
ini tahan lama.
Ketepatan
Ukuran Coran.
Pada
pembuatan pola harus diperhatikan beberapa hal antara lain: pengaruh pe.nyuvtan
logam cair, ketirusan, penyelevian, distorsi d,an kelonggaran, sehingga kita dapat
memperoleh benda cor yang benar-benar sezuai dengan benda yang akan dibuat.
Penyusutan
Karena
hampir semua jenis logam menyusut pada waktu pembekuan, pada waktu membuat pola
perlu ditambahkan ukuran pen)'usutan. Untuk kemudahan, untuk besi cor dapat
digunakan mistar sttsttt yang 1 ,04% atau 0,0104 minimm lebih panjang dari ukuran
standar. Direncanakan suatu roda gigi yang bila pemesinan telah selesai,
mem-punyai diameter luar 150 mm. Untuk brons perlu ditambah
1,56%,ba1a2,08%,alumi-nium dan magnesium 1,30%. Nilai-nilai tersebut merupakan
nilai rata-rata dan berubah sedikit tergantung pada desain benda cor, tebal
dinding dan susunan 1ogam. Bila membuat pola logam dari benda asal, maka perlu
diperhitungkan faktor penyusutan ganda.
Tirus
Bila
pola yang dapat diangkat dikeluarkan dari cetakan, kadang-kadang tepi cetakan
pasir yang bersentuhan dengan pola terangkat. Oleh karena itu untuk memudahkan
pengeluaran pola, maka sisi tegak pola dimiringkaa. untuk permukaan luar,biasanya
dipakai penambahan sebesar 1,04% hingga 2,087o. Untuk iubang di sebelah dalam dapat
digunakan kemiringan sampai 6,25%.
Penyelesaian
Permukaan
coran yang akan mengalami pemesinan biasanya diberi tanda tertentu. Tanda
tersebut berarti bahwa pola harus dipertebal, sehingga cukup bahan untuk diselesaikan.
Umumnya penambahan adalah 3,0 mm. Untuk pola yang besar suaian tersebut harus
diiambah karena ada kemungkinan bahwa benda cor akan melengkung.
Distoni
Distorsi
te{adi pada benda coran dengan bentuk yang tidak teratur karena sewaktu membeku
terjadi penyusutan yang tidak merata. Kemungkinan ini periu diperhitungkan
sewaktu membuat pola.
Kelonggaran
Bila
pasir di sekitar poia ditumbuk-tumbuk kemudian pola dilepaskan, pada umumnya
ruangan pola akan lebil besar sedikit. Pada benda cor yang besar atau benda cor
yang tidak mengalami penyelesaian, ha1 ini dapat diatasi dengan inembuat pola
yang kecii sedikit.
Bahan
Pola
-"ngkah
pertama dalam pembuatan suatu benda cor ialah: persiapan pola. Pola ini '..k
berbeda dibandingkan dengan benda cornya sendiri. Perbedaan tersebut mencakup aaian
pola untuk mengimbangi penyusutan dan pemesinan dan penambahan lainnya -lruk
memudahkan pengecoran. Pola biasanya dibuat dari kayu karena relatif murah dan
mudah dibenluk. Karena ::nggunaan pola biasanya terbatas, pola tidak perlu
dibuat dari bahan awet. Sebaliknya pola yang diperlukan untuk produksi dalam
jumiah yang banyak biasa-'- a dibuat dari logam karena lebih awet dalam
penggunaan.
Pola
logam tidak berubah bentuk dan rata-rata tidak memerlukan perawatan .-husus.
Jenis logam yang banyak digunakan untuk pola ialah kuningan, besi cor dan .':minium.
Aluminium banyak digunakan karena mudah dibentuk, ringan dan tahrtn ..-.rosi.
Pola logam biasanya dicor mengikuti pola induk yang terbuat dari kayu.
CONTOH
PEMBUATAN POLA
-.ebelum
membuat blok-V dari besi cor, sesuai Gambat 5.7, diukur dahulu dimcn-
:-
pokok dengan mistas susut dan digambar dengan pola pertama' setelah itu perlu
:itambah
suaian untuk pemesinan dan tirus sehingga diperoleh denah pola kedua.
denah
pertama
alur
yang dibuat kemudian
tambahkan
2,4 mm untuk pengerjaan
penyelesa
ian.
tambahan
kemiringan
Setelah
itu baru dipikirkan segi teknik pengecorannya. Setelah semua data desain ter-
kumpul,
dibuatkan gambar tekniknya. Sudut atau cetak yang tajam harus diganti
dengan
lengkungan untuk menghindarkan terjadinya retak sewaktu logam menyusut
dan
juga untuk memudahkan pengeluaran pola dari dalam pasir.
Pola
dari kayu harus diberi lapisan pelindurig sirlak atau cat agar tidak meresap
uap
air dan memberikan permukaan yang iicin. Kadang-kadang pola dibuat dari bebe-
Kadang-kadang
pola dibuat dari beberapa bagian yang terlepas, hal ini dilakukan
untuk
memudahkan pengeluarannya dari dalam pasir, dan mencegah rusaknya rongga
pasir
cetakan (Gambar 5.8).
Gambar
5.8.
cara
pembuatan balok tirus;1. Balok ritus; B. pola yang terdiri dari bagian lepas
dan
inti pasir basah; c. Pola menggunakan inti pasir kering;D. pembuatan cetakan
dengdn
pola terlepas; E Pembuatan cetakan dengan menggunakan inti pasir kering.
Untuk
membuat balok tirus ini dapat ditempuh dua cara. Pola ini terdiri dari bebe-
rapa
bagian yang terlepas seperti tampak pada Gambar 5.8 B dan D dengan inti pasir
oa'
sah.
Atau cara kedua dengan menggunakan inti pasir kering, Gambar 5.8 C dan E. Da'
lam
hal ini diperlukan kotak inti dan inti, sehingga harga akan lebih tinggi.
POLA
SEKALI PAKAI
Pola
sekali pakai, ditinggalkan dalam cetakan dan dibiarkan menguap. Oleh karena
itu
pola jenis ini merupakan pola tunggal yang telah dilengkapi dengan sistem
salurar
masuk,
pengalir dan penambah (Gambar 5.9).
Bahan
yang Digunakan
pola
sekali pakai dibuat daristirofoam ataupolistiren dengan beratjenis antata i6 sampai
19,2 kglm3 . Kekuatan tekan balran ini adalah 89 sampai 124 MPa. Polistirer dapat
diperoleh dalam bentuk lembaran berukuran 1,2 X 1,3 m dengan tebal + 450 mm, Bahan
perlu dibiarkan selama 45 hari (setelah pembuatan). Untuk pola kecil dalanr jumlah
banyak dapat digunakan bola-bola kecil dari polistiren. Bola-bola kecil ini di'
bentuk dalam cetakan logam, dipanaskan dengan uap atau listrik.
Untuk
menghaluskan permukaan benda cetak, cetakan disikat, diseka atau di' semprot
dengan larutan zirkonium. Untuk menutupi pola dapat digunakan pasir basah pasir
dicampur dengan natrium silikat, pasir furan, pasir lepas atau debu.
Suaian
Pola.
Suaian
untuk pola sekali pakai hanya meliputi penyusutan, penyelesaian dan distorsi.
PASIR
Jenis
Pasir
Pasir
silika (SiOr). ditemukan di ban1,a-h tempat, dan tersebar di seluruh Nusantara Pasir
i,ni sangat cocok untuk cetakan karena tahan suhu tinggi tanpa terjadi
penguraian murah harganya, awet dan butirann)'a mempunyai bermacam tingkat
kebesaran dar bentuk. Namun, angka muainya tinggi dan memillki kecenderungan
untuk nrelebul menjadi satu dengan logam. Karena kandungan debu yang cukup
tinggi, dapat berbahaya bagi kesehatan.
Pasir
silika murni tidak dapat dimanfaatkan untuk membuat cetakan karena tidal memiliki
daya pengikat. Pencampuran lempung sebanyak 8 sampai 15% dapat meningkat daya
ikatnya. Jenis lempung yang sering dimanfaatkan adalah kaolin, illit dan
bentonit. Bentonit adalah sejenis abu wlkanik, yang telah lapuk.
Pasir
cetak alam telah mengandung sejumlah lempung, sehingga untuk membua cetakan
baik untuk besibaja maupun nonferrous tinggal menambahkan air saja. Karent pasir
cetak alam banyak mengandung bahan-bahan organik, pasir ini kurang baik untul penggunaan
pada suhu tinggi. Pasir cetak buatan, terdiri dari butiran silika yang telal dicuci
dan ditambah lempung sebanyak 3 sampai 5%. Jumlah air yang ditambahkzu :rk
memperoleh kekuatan yang cukup memadai kurang dari 5%',sehingga gas yang apaskan
juga berkurang.
Jenis
cetakan turut menentukan ukuran butiran pasir. Untuk cetakan yang kecil rumit
digunakan pasir yang halus sehingga didapat benda cetak yang baik. Benda yang
besar memerlukan pasir cetak yang lebih kasar, ini untuk memudahkan pele-n gas.
Butiran tajam berbentuk tak teratur sangat baik oleh karena mereka saling rautan
dan meningkatkan kekuatan cetakan.
.\GUJIAN
PASIR
r
cetak perlu diuji secara berkala untuk mengetahui siflat-sifatnya. Sifat pasir iak
berubah akibat tercampur kotoran-kotoran atau karena pengaruh suhu yang :ggi.
Pengujian yang lazim diterapkan adalah pengujian mekanik untuk menentukan ai-sifat
pasir sebagai berikut :
1. Permeabilitas. Porositas pasir
memungkinkan pelepasan gas dan uap yang terbentuk dalam cetakan.
2. Kekuatsn. Pasir harus memiliki gaya
kohesi; kadar air dan lempung mempengaruhi sifat-sifat kohesi.
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.
jian
Kekerasan Cetakan dan Inti
PidaGambar
5.10 tampak alat pengukur kekerasan cetakan. Prinsip kerjanya ada-
sederhana;
bola baja @ 5,08 m ditekan ke dalam permukaan cetakan oleh per
it'a
2,3 N). Kedalaman penetrasi yang diukur dalam milimeter menjadi indikasi dari-
ja
kekerasan. Cetakan dengan pemadatan sedang mempunyai nilai kekerasan : 75.
Analisa
Ayak
Analisa
ayak dilakukan untuk menentukan persentase distribusi ukuran butira Mula-mula
pasir dicuci sampai bebas dari lempung, kemudian dikeringkan. Untuk ana_L digunakan
satu set ayakan standar NBS dengan ukuran (mesh) 6,12,20,30,40, 50. 100,
140,200 dan 270. Ayakan tersebut ditumpuk dan diletakkan pada pengguncar.
Mula-mula
pasir diletakkan di ayakan yang paling kasar di atas; dan setelah diguncar kan
selama l5 menit, berat pasir yang tertinggal di masing-masing ayakan ditimbang
d dinyatakan dalam persen berat. Untuk memperoleh bilangan kehalusan AFA (lihat
Tabel 5.1) persentase ber dikalikan faktor tertentu, kemudian dijumlahkan dan
dibagi dengan persentase pa yang tertinggal. Bilangan ini berguna untuk
membandingkan berbagai jenis pasir.
Pengukuran Kadar Air
Kadar
air pasir cetak tergantung pada jenis cetakan dan jenis logam yang dicc . Untuk
memperoleh hasil yang memuaskan, kadar air perlu dikendalikan dengan teli Salah
satu cata yang paling teliti adalah dengan menimbang pasir sebelum dan sesudi dikeringkan.
Pada alat pengukur kelembuban terdapat elemen pemanas dan penir unluk
mengeringkan pasir. Dari selisih berat dapat dihitung persentase kadar air. Kad
air sebaiknya berkisar antara 2 dan 8%, tergantung pada jenis cetakan.
Pengujian
Kadar kmpung
Alat
untuk menentukan kadar lempung terdiri dari dapur pemanas, timbangan dt pencuci
pasir. Sejumlah pasir dikeringkan kemudian dicampur dengan larutan sor ;r
riii(, setelah beberapa lama,larutan soda kaustik yang mengandung lempung
dibuang. ;ril.i*s ini diulangi tiga kali. Contoh dikeringkan, ditimbang dan
dibandingkan dengan lm::i: mula untuk menentukan kadar lempung.
**=-Cujian
Permeabilitas
:rrsr
cetak yang baik harus mampu mengalirkan uap dan gas-gas yang dilepaskan r,mr:
logam panas. Hal ini tergantung pada beberapa faktor, antara lain, bentuk
butiran n,r,ru:. kehalusan, tingkat pemampatan, kadar air dan jumlah unsur
pengikat. Permea' Llrl,lu.,.!s ditentukan oleh jumlah udara yang melalui contoh
pasir cetak dalam keadaan ti.u:.:ar. Pasir cetak berbutir kasar dengan
sendirinya mempunyai nilai permeabilitas Lri:1 iebih baik. Pencampuran pasir
ha.lus dengan pasir kasar akan dapat mengubah r "q rermeabilitas. Harga
maksimum dicapai pada 5% kelembaban' a juga peralatan yang dengan langsung
mencatat permeabilitas pasir cetak, se-
rur:i
rampak dalam Gambar 5 'l I '
Kekuatan
Pasir
untuk
menentukan daya tahan dan daya ikat pasir basah maupun pasir kerir dakan
percobaan tekan, percobaan tarik, percobaan geser atau percobaan ke. melintang.
Yang umum digunakan sebagai patokan adalah kekuatan tekan. Karen bersifat rapuh
perlu diadakan persyaiatan pengujian khusus. Pada Gambar 5.12 tampak mesin
pengukur kekuatan pasir. contoh stand, ukuran panjang 50 mm, didmeter 50 mm.
Beban diberikan dengan laju pemh yang konstan. Di samping itu terdapat pula
peralatan tambahan untuk melakuki cobaan tarik, percobaan geser, dan
sebagainya, baik untuk pasir basah/kering m untuk inti.
PERALATAN
UNTUK PERSIAPAN PASIR CETAK
Pasir
cetak yang dipersiapkan dengan baik merupakan faktor penting yang menentukan
mutu cetakan. Pasir baru atau pasir bekas perlu dipersiapkan denga sehingga
memiliki sifat-sifat berikut :
1. Bahan pengikat tersebar dengan
rata.
2. Kadar air terkendali dan
permukaan butiran basah.
3. Pasir bebas dari kotoran.
4. Pasir terlepas dan tidak
menggumpal sehingga sangat baik untuk membuat cetakan.
5. Suhu pasir mencapai ruang.
Untuk
memperoleh pasir cetak yang baik biasanya dipergunakan mesir campur atau
penggiling pasir. Lihat Gambar 5.13. Mesin ini mempunyai dua roda menggelinding
pada poros mendatar, dan mengitari poros utama vertikal. Pa giling, ditekan dan
diaduk selama beberapa menit sampai terbentuk campuran merata antara pasir
dengan bahan pengikat. Selain pasir cetak, dapat pula dicampur inti.
Pada
Gambar 5.14 tampak suatu unit pengolahan pasir. Pasir cetak bekas da- -
:lanfaatkan kembali. Setelah logam cair dituangkan dan membeku, cetakan di- .:
pada ujung ban berjaian. Setelah diayak untuk memisahkan kotoran-kotoran :su
yang sangat kasar, pasir melalui ban berjalan yang lebih kecil, masuk ke dalam .r
rnagnetik untuk rnenyisihkan potongan-potongan besi yang terdapat dalam Prsir
kernudian masuk dalam elevator ember, disaring kemudian disimpan di tem- ::rvimpanan
pasir. Setelah itu pasir dial',i hembusan udara agar butiran pasir ter- -rn
memudahkan pembuatan cetakan. Siklus daur ulang pasir bekas selesai dan ,-lp
pakai lagi.
Gambar
5.14. Unit pengecoran.
ligunakan
bila dalam suatu cetakan perlu dibuat rongga atau lubang, sebagai con- lubang
baut. Ini dapat dldelinisikan sebagai: bentuk dalam cetakan untuk men -.1
pengisian logam pada bagian tertentu. Bagian ini dapat dibuat sebagai bagian
dari . itu sendiri atau dipasang setelah pola dikeluarkan. Dengan dernikian
inti dapat : .lentuk permukaan dalam atau luar dari benda cetak tersebut.
--'
Inti.
Japat
dibagi dalam dua kelompok: inti pasir basah dan inti pasir kering. Pada -- rar
5.15 tampak berbagai jenis inti. Intl pasir basah, Gambar5.I5A, merupakan -..n
dari poia dan terbuat dari bahan yang sama dengan cetakan. Lubang dalam benda .,1
dibuat dari pasir basah.
Inti
pasir kering dibuat secara terpisah dan dipasang setelah pola dikeluarka: belum
cetakan ditutup. Biasanya dibuat dari pasir kali yang bersih, yang dicamp-: ngan
bahan pengikat dan dipanaskan sehingga memperoleh kekuatan tertentu. ,i: jenis
inti pasir kering dapat dilihat pada Gambar 5.15. PadaB tampak cara pemas.: yanglazim digunakan untuk membuat busing
silinder.
Gambar
5.15. Berbagai jenis inti A. Pola dengan inti pasir-basah;.8. lnti pasir kering
yang dise pada kedua ujungnya; C. lnti pasir kering vertikal;D. lnti pasir
kering;E'. lnti kering yang tergantung; F. lnti bawah.
Pada
inti vertikal, Gambar 5.i 5C, ujung atas perlu dibuat tirus sehingga tidak rusak
pasir dalam kup sewaktu membuat cetakan. Inti yang disangga di salah satu uj.r nya harus cukup panjang sehingga tidak dapat
jatuh ke dalarn cetakan Gambar 5,i: dan disebut inti berimbang. Ini seperti
tampak dalam Gambar E adalah inti terganr- Inti sen.racam ini berlubang untuk
memurgkinkan aliran logam cau. Inti bawah,Gar
iigunakan
bila lubang berada di bawah permukaan pemisah.
Untuk
meringankan biaya, gunakanlah inti pasir basah sejauh mungkin. Inti ter- lebih
sulit dan biasanya hal ini berarti peningkatan biaya pembuatan pola. Inti rus
dibuat secara terpisah dalam konk inti, kemudian dipasang dengan tepat dalam m.
Lubang yang teliti dengan permukaan halus dihasilkan oleh inti pasir kering. Inti
pasir kering harus ditopang dengan baik. Biasanya ini menjadi satu dengan an;
akan tetapi untuk inti yang sulit dan besar, perlu diberi penopang logam. hik
cair penopang logam biasanya rendah, dan bila logam cair dituangkan, penopang isebut
menyatu dengan benda cor. Penggunaan penopang logam sebaiknya dihindar-karena
sulit untuk memperoleh ikatan yang baik.
ri
harus memiliki kekuatan yang memadai dan harus juga mempunyai porositas. aktu
logam cair mengenai inti, terjadi pembebasan gas karena bahan pengikat ter- sehingga
harus ada saluran untuk pelepasan gas-gas tersebut. Selain itu inti harus punyai
permukann yang halus dan harus tahan panas.
htti
i
dibuat dalam kotak inti atau dapat pula dibuat dengan menggunakan pola sipat. i
yang mudah pecah atau inti berukuran sedang perlu diperkuat dengan kawat, il
itu harus dic'egah kemungkinan terapungnya inti dalam logam cair. Pada inti
yang biasanya digunakan pipa yang berlubang, selain memperkuat inti, pipa
tersebut ungsi sebagai pelepas gas.
dan
Bahan Pengikat Inti
yak
cat sering digunakan sebagai bahan pengikat. Minyak tersebut membentuk Mn pada
butiran pasir dan mengeras akibat oksidasi. Inti semacatn ini perlu dipanas- selama 2 jam pada suhu 180-220oC. Camburanyang
lazim digunakan adalah 40 pasir kali: I bagian minyak cat. Salah satu
keuntungannya ialah bahwa inti se- cam ini tidak meresap air dan tetap memiliki
kekuatan.
Pengikat
lain yang mudah diperoleh ialah tepung terigu, dekstrin dan kanji. bandingan
pengikat dengan pasir adalah I : 8 (atau lebih). Selain itu dapat pula
di-purkan pasir bekas sedikit. Beberapa jenis plastik, termoset, termasuk urea
dan f-enol ialdehida digunakan sebagai pengikat. Pengikat ini dicampur dengan
bahan lainnya :ti tepung silika, tepung, ail atau minyak tanah.'Pengikat urea
dipanaskan antara sampai tgO'C; dan pengikat fenol pada 200 sampai 230"C.
Jenis pengikat ini me' kekuatan adhesi yang tinggi, tahan kelembaban, dan
menghasilkan permukaan rata- lu dipanaskan, mudah dibuat dan murah harganya'
Pada
waktu ini banyak digunakan bahan pengikat resin fulfural alkohol.?engikat is
ini dapat mengeras di udara atau memerlukan pemanasan sekitar 22O"C.
Selain itu enal 5uga inti yang dibuat dari campuran pasir dengan silikat
natrium yang setelah adatkan dalam kotak inti dapat dikeraskan dengan proses
co2. Inti:inti ini tidak
MESIN PEMBUAT INTI
Dikenal
berbagai jenis mesin pembuat inti, seperti mesin guncang, mesin tekan, meslr
guncang
- tekan dan mesin pelempar pasir. Mesin peniup pneumatik dapat menghasilkan
inti kecil dan sedang dalam jumlaf yang banyak. Di sini pasir ditiupkan dengan
tekanan dan kecepatan tinggi dari tempar pasir ke dalam koiak inti. PadaGambar
5.16tampak cara kerja mesin peniup tersebur Kotak inti mempunyai lubang-lubang
angin yang halus untuk aliran udara. Pasir tidai dapat lewat lubanglubang
tersebut dan letaknya harus tepat untuk mengatur aliran pasir
Gambar
5.16' Diagram kerja mesin peniup
Mesin
ini dirancang untuk membuat inti dalam jumlah 1'ang banyak dengan cepa Biaya pembuatan
kotak inti cukup mahal, nainun inti yang dihasilkan beirtuknya tepi dengan
permeabilitas yang baik. Bentuk inti yang sederhana dapat juga dihasillia secara
kontinu dengan proses ekstrusi. Mesin ini terdiri dari hopper tempat mencarnpu kan
pasir. Di bawahnya dalam posisi mendatar, terdapat konveyor uiir spiral yang
mel dorong campulan pasir melalui cetakan dengan kecepatan dan tekanan yang
diatu Mesin pembuatan cetakan secara
mekanis. Dengan menggunakan mesin dapat dihasilkan cetakan dengan mutu yang
lebih baii serta lebih cepat. Dikenal berbagai jenis mesin pelnbuat cetakan,
tergantung pac desain, cara memadatkan pasir dan cara operasinya.Pada
Gambar5.17 terlihat beberal cara untuk
memadatkan pasir.
0 komentar:
Posting Komentar