1. Pengecoran Logam
pengantar
Hampir tidak ada yang bergerak,
berputar, berguling, atau terbang tanpa memanfaatkan produk logam cor. Industri
pengecoran logam memainkan peran kunci di semua sektor utama ekonomi kita. Ada
pengecoran di lokomotif, mobil truk, pesawat terbang, gedung perkantoran,
pabrik, sekolah, dan rumah. Gambar beberapa bagian cor logam.
Metal Casting adalah salah satu
metode pembentukan material tertua yang dikenal. Casting berarti menuangkan
logam cair ke dalam cetakan dengan rongga sesuai bentuk yang akan dibuat, dan
membiarkannya mengeras. Saat dipadatkan, benda logam yang diinginkan
dikeluarkan dari cetakan baik dengan cara memecahkan cetakan atau membongkar
cetakannya. Benda yang dipadatkan disebut pengecoran. Dengan proses ini, bagian
yang rumit dapat diberi kekuatan dan kekakuan yang seringkali tidak dapat
diperoleh oleh proses manufaktur lainnya. Cetakan, tempat logam dituang,
terbuat dari bahan tahan panas. Pasir paling sering digunakan karena menahan
suhu tinggi logam cair. Cetakan logam permanen juga dapat digunakan untuk
mencetak produk.
Gambar
0: Bagian Tuang Logam.
Keuntungan
Proses pengecoran logam banyak digunakan di bidang manufaktur karena banyak kelebihannya :
1. Bahan cair dapat
mengalir menjadi bagian-bagian yang sangat kecil sehingga bentuk yang rumit
dapat dibuat melalui proses ini. Hasilnya, banyak operasi lain, seperti
pemesinan, penempaan, dan pengelasan, dapat diminimalkan atau dihilangkan.
2. Dimungkinkan
unuk menuang hampir semua bahan yang mengandung besi atau bukan besi.
3. Karena logam daptat
ditempatkan tepat di tempat yang diperlukan, penghematan berat yang besar dapat
dicapai.
4. Peralatan yang
diperlukan untuk pengecoran cetakan sangat sederhana dan tidak mahal.
Akibatnya, untuk produksi dalam jumlah kecil, ini adalah proses yang ideal.
5. Ada bagian
tertentu yang terbuat dari logam dan paduan yang hanya dapat diproses dengan
cara ini.
6. Ukuran dan berat
produk tidak menjadi batasan untuk proses pengecoran.
Batasan
1. Akurasi dimensi dan permukaan
akhir coran yang dibuat dengan proses pengecoran pasir merupakan batasan dari
teknik ini. Banyak proses pengecoran baru telah dikembangkan yang dapat
mempertimbangkan aspek akurasi dimensi dan penyelesaian permukaan. Beberapa
proses tersebut adalah proses die casting, proses investasi casting, proses
pencetakan vakum tertutup, dan proses pencetakan shell.
2. Proses pengecoran logam
merupakan proses padat karya
Sejarah
Teknologi pengecoran, menurut
catatan alkitab, mencapai hampir 5.000 tahun sebelum masehi. Emas, murni di
alam, kemungkinan besar menangkap khayalan manusia Prasejarah… karena dia
mungkin memalu ornamen emas dari bongkahan emas yang dia temukan. Perak akan
diperlakukan sama. Selanjutnya, umat manusia menemukan tembaga, karena tembaga
itu muncul dalam abu api unggunnya dari bijih yang mengandung tembaga yang dia
gunakan untuk melapisi lubang api. Manusia segera menemukan bahwa tembaga lebih
keras daripada emas atau perak. Tembaga tidak membengkok saat digunakan. Jadi
tembaga, menemukan 'inti' di alat-alat awal manusia, dan kemudian berbaris
menuju Persenjataan. Tapi, jauh sebelum semua ini… manusia menemukan tanah
liat. Jadi dia membuat tembikar - sesuatu untuk dimakan. Kemudian dia berpikir,
"sekarang… apa lagi yang bisa saya lakukan dengan lumpur ini…".
Manusia purba memikirkannya, "mereka menggunakan barang tembikar ini,
(pola pertama), untuk membentuk logam menjadi mangkuk".
3200 SM Katak tembaga, pengecoran tertua
yang pernah ada, dilemparkan di Mesopotamia.
233 SM Mata bajak besi tuang dituangkan
di Cina.
500 A.D. Cast crucible steel pertama kali
diproduksi di India, tetapi prosesnya hilang sampai tahun 1750, ketika Benjamin
Huntsman menemukannya kembali di Inggris.
1455 Dillenburg Castle di Jerman
adalah yang pertama menggunakan pipa besi cor untuk mengangkut air.
1480 Kelahiran Vannoccio Biringuccio
(1480-1539), "bapak industri pengecoran", di Italia. Dia adalah orang
pertama yang mendokumentasikan proses pengecoran secara tertulis.
1709 Abraham Darby, Inggris,
menciptakan labu pengecoran sejati pertama untuk cetakan pasir dan lempung.
1750 Benjamin Huntsman menemukan
kembali proses baja wadah cor di Inggris. Proses ini adalah yang pertama di
mana baja benar-benar meleleh, menghasilkan komposisi yang seragam di dalam
lelehan tersebut. Karena logam benar-benar cair, ini juga memungkinkan untuk
produksi baja paduan, karena elemen tambahan dalam paduan dapat ditambahkan ke
wadah selama peleburan. Produksi baja sebelumnya dicapai dengan kombinasi
penempaan dan penempaan, dan logam tidak pernah mencapai keadaan cair.
1809 Centrifugal casting dikembangkan
oleh A. G. Eckhardt dari Soho, Inggris.
1896 American Foundrymen's
Association (berganti nama menjadi American Foundrymen's Society pada tahun
1948 dan sekarang disebut American Foundry Society) dibentuk.
1897 Pengecoran investasi ditemukan
kembali oleh B.F. Philbrook dari Iowa. Dia menggunakannya untuk memasukkan
inlay gigi.
1947
Proses Shell, ditemukan oleh J. Croning dari Jerman selama PD II, ditemukan
oleh pejabat AS dan dipublikasikan.
1953 Sistem Hotbox untuk membuat dan
mengeringkan inti dalam satu operasi dikembangkan, menghilangkan kebutuhan akan
oven pengering dielektrik.
1958 H.F. Shroyer diberikan paten
untuk proses cetakan penuh, pendahulu dari proses pengecoran pola yang dapat
dibuang (busa yang hilang).
1968 Proses Coldbox diperkenalkan oleh
L. Toriello dan J. Robins untuk pembuatan inti produksi tinggi.
1971 Jepang mengembangkan V-Process
moulding. Metode ini menggunakan pasir tanpa ikatan dan ruang hampa.
1971 Rheocasting dikembangkan di
Massachusetts Institute of Technology.
1996 komposit matriks logam cor
pertama kali digunakan dalam mobil model produksi di rotor rem untuk Lotus
Elise.
Sejarah Pengecoran Logam (India)
3000
SM Coran paling awal termasuk gadis penari perunggu setinggi 11 cm yang
ditemukan di Mohen-jo-daro.
2000 SM Pilar besi, panah, kait, paku,
mangkuk dan belati atau sebelumnya telah ditemukan di Delhi, Roopar, Nashik dan
tempat-tempat lain.
500 SM. Unit permen dan permen milik
negara skala besar, serta proses ekstraksi dan paduan logam telah disebutkan
dalam Arthashastra karya Kautilya.
500 A.D. Cast crucible steel pertama kali
diproduksi di India, tetapi prosesnya hilang sampai tahun 1750, ketika Benjamin
Huntsman menemukannya kembali di Inggris.
2. Persyaratan Transmisi
1. Labu: Rangka
logam atau kayu, tanpa bagian atas atau bawah tetap, tempat dibentuk cetakan.
Bergantung pada posisi labu dalam struktur cetakan, ini disebut dengan berbagai
nama seperti labu cetakan drag-lower, labu cetakan cope-atas, labu cetakan
antara pipi yang digunakan dalam cetakan tiga bagian.
2. Pola: Merupakan
replika dari objek akhir yang akan dibuat. Rongga cetakan dibuat dengan bantuan
pola.
3. Garis
perpisahan: Ini adalah garis pemisah antara dua labu cetakan yang membentuk
cetakan.
4. Pasir cetakan:
Pasir, yang mengikat dengan kuat tanpa kehilangan permeabilitasnya terhadap
udara atau gas. Ini adalah campuran pasir silika, tanah liat, dan kelembaban
dalam proporsi yang sesuai.
5. Menghadapi
pasir: Sedikitnya bahan berkarbon yang ditaburkan pada permukaan bagian dalam
rongga cetakan untuk memberikan hasil akhir permukaan yang lebih baik pada
coran.
6. Inti: Bagian
terpisah dari cetakan, terbuat dari pasir dan umumnya dipanggang, yang
digunakan untuk membuat bukaan dan berbagai bentuk rongga pada coran.
7. Baskom tuang:
Rongga berbentuk corong kecil di bagian atas cetakan tempat menuangkan logam
cair.
8. Sariawan: Bagian
di mana logam cair, dari baskom tuang, mencapai rongga cetakan. Dalam banyak
kasus ia mengontrol aliran logam ke dalam cetakan.
9. Pelari: Saluran
di mana logam cair dibawa dari sariawan ke gerbang.
10. Gerbang: Sebuah
saluran di mana logam cair memasuki rongga cetakan.
11. Kaplet: Kaplet
digunakan untuk menopang inti di dalam rongga cetakan untuk menjaga beratnya
sendiri dan mengatasi gaya metalostatis.
12. Riser: Kolom
logam cair yang ditempatkan di cetakan untuk memberi makan coran saat menyusut
dan mengeras. Juga dikenal sebagai "feed head".
13. Ventilasi:
Lubang kecil pada cetakan untuk memudahkan keluarnya udara dan gas.
Langkah-langkah Pembuatan Tuang
Pasir
Ada enam
langkah dasar dalam membuat tuang pasir:
1. Pembuatan pola
2. Pembuatan inti
3. Pencetakan
4. Mencair dan menuangkan
5. Membersihkan
Membuat
pola
Pola
pengecoran merupakan model fisik yang digunakan untuk membuat cetakan. Cetakan
dibuat dengan mengemas beberapa bahan agregat yang siap dibentuk, seperti pasir
cetakan, di sekitar pola. Ketika pola ditarik, cetakannya menyediakan rongga
cetakan, yang akhirnya diisi dengan logam untuk menjadi pengecoran. Jika
pengecoran akan berlubang, seperti dalam kasus alat kelengkapan pipa, pola
tambahan, yang disebut inti, digunakan untuk membentuk rongga ini.
Pembuatan
inti
Core
adalah bentuk, biasanya terbuat dari pasir, yang ditempatkan ke dalam rongga
cetakan untuk membentuk permukaan interior coran. Dengan demikian ruang hampa
antara inti dan permukaan rongga cetakan inilah yang akhirnya menjadi
pengecoran.
Cetakan
Pencetakan
terdiri dari semua operasi yang diperlukan untuk menyiapkan cetakan untuk
menerima logam cair. Pencetakan biasanya melibatkan penempatan agregat cetakan
di sekitar pola yang dipegang dengan kerangka pendukung, menarik pola untuk
meninggalkan rongga cetakan, mengatur inti di rongga cetakan dan menyelesaikan
dan menutup cetakan.
Mencair
dan Menuangkan
Persiapan
logam cair untuk pengecoran disebut hanya sebagai peleburan. Peleburan biasanya
dilakukan di area pengecoran yang ditentukan secara khusus, dan logam cair
dipindahkan ke area penuangan tempat cetakan diisi.
Pembersihan
Pembersihan
mengacu pada semua operasi yang diperlukan untuk menghilangkan pasir, kerak,
dan logam berlebih dari pengecoran. Pasir dan kerak yang terbakar dihilangkan
untuk meningkatkan penampilan permukaan pengecoran. Logam berlebih, berupa
sirip, kabel, sirip garis perpisahan, dan gerbang, dibuang. Pemeriksaan
pengecoran untuk cacat dan kualitas umum dilakukan.
3. Pola
Pola
adalah alat utama selama proses pengecoran. Ini adalah replika objek yang akan
dibuat dengan proses pengecoran, dengan beberapa modifikasi. Modifikasi utama
adalah penambahan tunjangan pola, dan penyediaan cetakan inti. Jika pengecoran
akan berlubang, pola tambahan yang disebut inti digunakan untuk membuat rongga
ini pada produk jadi. Kualitas pengecoran yang dihasilkan tergantung pada bahan
pola, desain, dan konstruksinya. Biaya pola dan peralatan terkait tercermin
dalam biaya pengecoran. Penggunaan pola yang mahal dibenarkan bila jumlah coran
yang dibutuhkan cukup banyak.
Fungsi Pola
1. Sebuah pola menyiapkan rongga
cetakan untuk tujuan pembuatan pengecoran.
2. Suatu pola dapat berisi
proyeksi yang disebut cetakan inti jika pengecoran memerlukan inti dan perlu
dibuat berlubang.
3. Pelari, gerbang, dan anak
tangga yang digunakan untuk memasukkan logam cair ke dalam rongga cetakan dapat
menjadi bagian dari pola.
4. Pola yang dibuat dengan benar
dan permukaan yang sudah jadi dan halus mengurangi cacat pengecoran.
5. Pola yang dibangun dengan
benar meminimalkan biaya keseluruhan coran.
Bahan Pola
Pola
dapat dibuat dari bahan berikut. Setiap materi memiliki kelebihan,
keterbatasan, dan bidang penerapannya masing-masing. Beberapa bahan yang digunakan
untuk membuat pola adalah: kayu, logam dan paduan, plastik, plester Paris,
plastik dan karet, lilin, dan resin. Agar cocok untuk digunakan, bahan pola
harus:
1. Mudah dikerjakan, dibentuk dan
digabungkan
2. Ringan
3. Kuat, keras dan tahan lama
4. Tahan aus dan abrasi
5. Tahan terhadap korosi, dan
reaksi kimia
6. Stabil secara dimensi dan
tidak terpengaruh oleh variasi suhu dan kelembaban
7.
Tersedia dengan biaya rendah
Bahan pola biasa adalah kayu,
logam, dan plastik. Bahan pola yang paling umum digunakan adalah kayu, karena
mudah didapat dan beratnya rendah. Selain itu, dapat dengan mudah dibentuk dan
harganya relatif murah. Kerugian utama kayu adalah penyerapan kelembapannya,
yang dapat menyebabkan distorsi dan perubahan dimensi. Karenanya, bumbu dan perawatan
kayu yang tepat hampir merupakan prasyarat untuk penggunaan kayu dalam skala
besar sebagai bahan pola.
Gambar 2: Pola tipikal yang dipasang dengan sistem
gating dan risering
Tunjangan
Pola
Kelonggaran
pola adalah fitur penting karena memengaruhi karakteristik dimensi casting.
Jadi, ketika pola diproduksi, kelonggaran tertentu harus diberikan pada ukuran
yang ditentukan dalam gambar komponen jadi sehingga pengecoran dengan
spesifikasi tertentu dapat dibuat. Pemilihan tunjangan yang benar sangat membantu
mengurangi biaya pemesinan dan menghindari penolakan. Tunjangan yang biasanya
dipertimbangkan pada pola dan kotak inti adalah sebagai berikut:
1. Tunjangan penyusutan atau
kontraksi
2. Tunjangan draft atau lancip
3. Tunjangan pemesinan atau penyelesaian
4. Tunjangan distorsi atau camber
5.
Tunjangan rap
Penyusutan atau Kontraksi Tunjangan
Hampir semua logam cor menyusut
atau berkontraksi secara volumetrik saat pendinginan. Penyusutan logam terdiri
dari dua jenis:
i.
Penyusutan Cairan: mengacu pada pengurangan volume
ketika logam berubah dari keadaan cair menjadi padat pada suhu solidus. Untuk
memperhitungkan penyusutan ini; riser, yang memasukkan logam cair ke
pengecoran, disediakan dalam cetakan.
ii.
Penyusutan Padat: mengacu pada pengurangan volume
yang disebabkan ketika logam kehilangan suhu dalam keadaan padat. Untuk
menjelaskan ini, tunjangan penyusutan disediakan pada pola.
Laju kontraksi dengan suhu tergantung pada bahannya. Misalnya baja berkontraksi dengan derajat yang lebih tinggi dibandingkan dengan aluminium. Untuk mengkompensasi penyusutan padat, aturan penyusutan harus digunakan dalam mengatur pengukuran pola. Aturan menyusut untuk besi tuang adalah 1/8 inci lebih panjang per kaki dari aturan standar. Jika gear blank berdiameter 4 inci direncanakan untuk diproduksi dari besi tuang, aturan penyusutan dalam mengukurnya 4 inci sebenarnya akan mengukur 4 -1/24 inci, sehingga mengimbangi penyusutan. Tingkat kontraksi berbagai bahan diberikan pada Tabel 1.
TABEL 1 : Tingkat Kontraksi Berbagai Logam
|
BAHAN |
DIMENSI |
TUNJANGAN PENYUSUTAN (inci / kaki) |
|
Besi Cor Kelabu |
Mencapai 2 kaki 2 kaki sampai 4 kaki Lebih dari 4 kaki |
0.125 |
Baja Tuang
|
Mencapai 2 kaki 2 kaki sampai 6
kaki lebih dari 6 kaki |
0.251 |
|
Aluminium
|
Mencapai 4 kaki 4 kaki sampai 6
kaki lebih dari 6 kaki |
0.155 |
|
Magnesium |
Mencapai 4 kaki Lebih dari 4 kaki |
0.173 |
Latihan
1
Pengecoran yang ditunjukkan harus
dibuat dari besi tuang dengan menggunakan pola kayu. Dengan asumsi hanya
tunjangan penyusutan, hitung dimensi pola. Semua Dimensi dalam Inci.
Solusi
1
Tunjangan penyusutan besi cor
untuk ukuran hingga 2 kaki adalah o.125 inci per kaki (sesuai Tabel 1)
Untuk dimensi 18 inci, penyisihan
= 18 X 0,125 / 12 = 0,1875 inci »0,2 inci
Untuk dimensi 14 inci, penyisihan
= 14 X 0,125 / 12 = 0,146 inci »0,15 inci
Untuk dimensi 8 inci, kelonggaran
= 8 X 0,125 / 12 = 0,0833 inci »0,9 inci
Untuk dimensi 6 inci, kelonggaran = 6 X 0,125 / 12 = 0,0625 inci »0,7 inci
Gambar pola dengan dimensi yang dibutuhkan ditunjukkan di bawah ini:
4. Draft atau Taper Allowance
Yang
dimaksud dengan draft adalah taper yang diberikan oleh pembuat pola pada semua
permukaan vertikal pola sehingga dapat dikeluarkan dari pasir tanpa merobek
sisi cetakan pasir dan tanpa rapping yang berlebihan oleh molder. Gambar 3 (a)
menunjukkan pola yang tidak memiliki draft tunjangan yang dikeluarkan dari
pola. Dalam hal ini, hingga pola benar-benar terangkat, sisi-sisinya akan tetap
bersentuhan dengan dinding cetakan, sehingga cenderung merusaknya. Gambar 3 (b)
adalah ilustrasi pola yang memiliki draft tunjangan yang tepat. Di sini, saat
pengangkatan pola dimulai, semua permukaannya berada jauh dari permukaan pasir.
Dengan demikian pola dapat dihilangkan tanpa merusak rongga cetakan.
Gambar 3 (a) Pola Tidak Memiliki Draf di Tepi
Vertikal
Gambar 3 (b) Pola Memiliki Draf di Tepi Vertikal
Tunjangan
draf bervariasi dengan kompleksitas pekerjaan pasir. Namun secara umum detail
bagian dalam dari pola tersebut membutuhkan rancangan yang lebih tinggi
daripada permukaan luar. Jumlah draf tergantung pada panjang sisi vertikal pola
yang akan diekstraksi; kerumitan pola; metode pencetakan; dan bahan pola. Tabel
2 memberikan garis panduan umum untuk draft tunjangan.
Tabel 2: Draf
Tunjangan Berbagai Logam
|
Pattern material |
Ketinggian
permukaan yang diberikan (inci) |
Sudut
konsep (Permukaan
luar) |
Sudut
konsep (Permukaan
dalam) |
|
Kayu |
1 1 sampai 2 2 sampai 4 4 sampai 8 8 sampai 32 |
3.00 1.50 1.00 0.75 0.50 |
3.00 2.50 1.50 1.00 1.00 |
|
Logam dan plastik |
1 1 sampai 2 2 sampai 4 4 sampai 8 8 sampai 32 |
1.50 1.00 0.75 0.50 0.50 |
3.00 2.00 1.00 1.00 0.75 |
Machining atau Finish Allowance
Hasil
akhir dan akurasi yang dicapai dalam pengecoran pasir umumnya buruk dan oleh
karena itu ketika pengecoran secara fungsional diperlukan untuk memiliki permukaan
akhir yang baik atau akurat secara dimensi, umumnya dicapai dengan pemesinan
berikutnya. Oleh karena itu, kelonggaran pemesinan atau penyelesaian
ditambahkan dalam dimensi pola. Jumlah tunjangan pemesinan yang akan disediakan
dipengaruhi oleh metode pencetakan dan pengecoran yang digunakan yaitu. cetakan
tangan atau cetakan mesin, pengecoran pasir atau pengecoran cetakan logam.
Jumlah tunjangan pemesinan juga dipengaruhi oleh ukuran dan bentuk pengecoran;
orientasi casting; logam; dan tingkat akurasi dan hasil akhir yang dibutuhkan.
Tunjangan pemesinan yang direkomendasikan untuk logam berbeda diberikan dalam
Tabel 3.
Tabel 3:
Tunjangan Pemesinan Berbagai Logam
|
logam |
Dimensi (inci) |
Tunjangan (inci) |
Besi cor |
Mencapai 12 12 sampai 20 20 sampai 40 |
0.12 0.20 0.25 |
Baja tuang |
Mencapai 6 6 sampai 20 20 sampai 40 |
0.12 0.25 0.30 |
Tidak mengandung besi |
Mencapai 8 8 sampai 12 12 sampai 40 |
0.09 0.12 0.16 |
Latihan 2
Pengecoran
yang ditunjukkan harus dibuat dari besi tuang dengan menggunakan pola kayu. Dengan
asumsi hanya jatah pemesinan, hitung dimensi pola. Semua Dimensi dalam Inci.
Solusi 2
Tunjangan
pemesinan untuk besi tuang untuk ukuran, hingga 12 inci adalah o.12 inci dan
dari 12 inci hingga 20 inci adalah 0,20 inci (Tabel 3)
Untuk dimensi 18 inci,
kelonggaran = 0,20 inci
Untuk dimensi 14 inci,
kelonggaran = 0,20 inci
Untuk dimensi 8 inci, kelonggaran
= 0,12 inci
Untuk dimensi 6 inci, kelonggaran
= 0,12 inci
Gambar
pola dengan dimensi yang dibutuhkan ditunjukkan pada Gambar di bawah :
Distorsi atau Camber Allowance
Terkadang
coran terdistorsi, selama pemadatan, karena bentuknya yang khas. Misalnya, jika
coran berbentuk huruf U, V, T, atau L dll maka akan cenderung berkontraksi pada
ujung yang tertutup menyebabkan kaki vertikal terlihat agak miring. Hal ini
dapat dicegah dengan membuat kaki pola berbentuk U, V, T, atau L sedikit
menyatu (ke dalam) sehingga pengecoran setelah distorsi akan memiliki sisi
vertikal ((Gambar 4).
Distorsi
dalam casting dapat terjadi karena tekanan internal. Tekanan internal ini
disebabkan karena pendinginan yang tidak seimbang pada bagian yang berbeda dari
pengecoran dan kontraksi yang terhambat. Tindakan yang diambil untuk mencegah
distorsi dalam casting meliputi :
i.
Modifikasi
desain pengecoran.
ii.
Memberikan
kelonggaran pemesinan yang cukup untuk menutupi pengaruh distorsi.
iii.
Memberikan
kelonggaran yang sesuai pada pola, yang disebut camber atau tunjangan distorsi
(refleksi terbalik).
0 komentar:
Posting Komentar