Terjemahaan Materi 1-4 Proses Produksi 2(M.Rido Sepriadi)

 Nama : M.Rido Sepriadi

Npm   : G1C019054
Mata kuliah : Proses Produksi 2

Pengecoran Logam

Pengantar       

Hampir tidak ada yang bergerak, berputar, berguling, atau terbang tanpa memanfaatkan produk logam tuang. 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.Angka 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 memisahkan cetakan. Benda yang dipadatkan disebut pengecoran. Dengan proses ini, bagian yang rumit dapat diberi kekuatan dan kekakuan yang sering kali tidak dapat diperoleh oleh proses pembuatan lainnya. Cetakan, tempat logam dituangkan, 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 yang meleleh dapat mengalir ke 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 untuk menuang hampir semua bahan yang mengandung besi atau non-besi.
3. Karena logam dapat ditempatkan tepat di tempat yang diperlukan, penghematan berat yang besar dapat dicapai.
4. Alat yang diperlukan untuk pengecoran cetakan sangat sederhana dan murah. 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 bukan menjadi batasan dalam 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 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),

3200 SM Katak tembaga, pengecoran tertua yang pernah ada, dilemparkan di Mesopotamia.

233 SM Mata bajak besi tuang dituangkan di Cina.

500 Masehi Baja wadah tuang pertama kali diproduksi di India, tetapi prosesnya hilang sampai tahun 1750, ketika Benjamin Huntsman menemukannya kembali di Inggris.

1455 Kastil Dillenburg di Jerman adalah yang pertama menggunakan pipa besi cor untuk mengangkut air.

1480Kelahiran Vannoccio Biringuccio (1480-1539), "bapak industri pengecoran", di Italia. Dia adalah orang pertama yang mendokumentasikan proses pengecoran secara tertulis.

1709 Orang Inggris Abraham Darby menciptakan labu pengecoran sejati pertama untuk cetakan pasir dan lempung.

1750Benjamin Huntsman menemukan kembali proses baja cor wadah 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 Pengecoran sentrifugal dikembangkan oleh AG 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.

1897Pengecoran investasi ditemukan kembali oleh BF Philbrook dari Iowa. Dia menggunakannya untuk memasukkan inlay gigi.

1947 Proses Shell, ditemukan oleh J. Croning dari Jerman selama Perang Dunia II, ditemukan oleh pejabat AS dan dipublikasikan.

1953 Sistem Hotbox untuk membuat dan menyembuhkan inti dalam satu operasi dikembangkan, menghilangkan kebutuhan akan oven pengering dielektrik.

1958 HF 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.

1971Jepang mengembangkan pencetakan V-Process. Metode ini menggunakan pasir tidak terikat 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 lain.

500 SM Unit permen dan perhiasan milik negara berskala besar, serta proses ekstraksi dan paduan logam telah disebutkan dalam Arthashastra karya Kautilya.

500 Masehi Baja wadah tuang pertama kali diproduksi di India, tetapi prosesnya hilang hingga 1750, ketika Benjamin Huntsman menemukannya kembali di Inggris
untuk cacat dan kualitas umum dilakukan 

Persyaratan Transmisi (Klik di Gambar 1 untuk melihat)

1. Labu: Rangka logam atau kayu, tanpa bagian atas atau bawah tetap, tempat cetakan dibentuk. Tergantung pada posisi labu dalam struktur cetakan, ini disebut dengan berbagai nama seperti labu cetakan drag - lower, labu cetakan cope - atas, labu cetakan antara yang digunakan dalam cetakan tiga bagian.
2. Pola: Ini adalah 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 di 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 di cetakan untuk memfasilitasi keluarnya udara dan gas.

Gambar 1: Bagian Mould menunjukkan beberapa istilah pengecoran

Langkah-langkah Pembuatan Tuang Pasir

Ada enam langkah dasar dalam membuat tuang pasir:

1. Membuat pola
2. Pembuatan inti
3. Cetakan
4. Mencair dan menuangkan
5. Pembersihan

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 pada kasus sambungan pipa, pola tambahan, 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 bingkai 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 tampilan permukaan pengecoran. Logam berlebih, berupa sirip, kabel, sirip garis perpisahan, dan gerbang, dibuang. Pemeriksaan pengecoran


Pola (KlikGambar 2 untuk melihat pola tipikal)

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. Sebuah pola mungkin berisi proyeksi yang disebut cetakan inti jika pengecoran membutuhkan inti dan perlu dibuat berlubang.
3. Pelari, gerbang, dan anak tangga yang digunakan untuk memberi makan logam cair di rongga cetakan dapat menjadi bagian dari pola.
4. Pola yang dibuat dengan benar dan permukaan yang telah selesai 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 kelembapan
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 kelembabannya, yang dapat menyebabkan distorsi dan perubahan dimensi. Karenanya, bumbu dan perawatan kayu yang tepat hampir menjadi prasyarat untuk penggunaan kayu dalam skala besar sebagai bahan pola.

Gambar 2: Pola tipikal yang dipasang dengan sistem gating dan risering

Tunjangan Pola

Tunjangan 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. Penyusutan atau tunjangan kontraksi
2. Tunjangan draf atau lancip
3. Tunjangan permesinan atau penyelesaian
4. Tunjangan distorsi atau camber
5. Tunjangan rap

Penyusutan atau Kontraksi ( klik Tabel 1 untuk melihat berbagai tingkat kontraksi berbagai bahan)

Hampir semua logam cor menyusut atau berkontraksi secara volumetrik saat pendinginan. Penyusutan logam terdiri dari dua jenis:

1. Penyusutan Cairan: Ini mengacu pada pengurangan volume ketika logam berubah dari bentuk cair menjadi padat pada suhu solidus. Untuk memperhitungkan penyusutan ini; riser, yang memasukkan logam cair ke pengecoran, disediakan dalam cetakan.
2. Penyusutan padat:Ini mengacu pada pengurangan volume yang disebabkan ketika logam kehilangan suhu dalam keadaan padat. Untuk menjelaskan hal 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 menyusun ukuran 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 mengkompensasi penyusutan. Berbagai tingkat kontraksi berbagai bahan diberikanTabel 1.

Tabel 1: Tingkat Kontraksi Berbagai Logam

Bahan	Dimensi	Tunjangan penyusutan (inci / kaki)
Besi Cor Kelabu	Sampai 2 kaki2 kaki sampai 4 kaki lebih dari 4 kaki	0.1250.1050.083
Baja Tuang	Sampai 2 kaki2 kaki sampai 6 kaki lebih dari 6 kaki	0.2510.1910.155
Aluminium	Sampai 4 kaki 4 kaki sampai 6 kaki sampai 6 kaki	0.1550.1430.125
Magnesium	Sampai 4 kaki Lebih dari 4 kaki	0.1730.155

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

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)
Gambar 4: Distorsi dalam Casting
 Tunjangan Rapping
Sebelum penarikan dari cetakan pasir, pola diketuk di sekeliling permukaan vertikal untuk sedikit memperbesar rongga cetakan, yang memudahkan pengangkatannya. Karena itu memperbesar pengecoran akhir yang dibuat, diharapkan bahwa dimensi pola asli harus dikurangi untuk memperhitungkan peningkatan ini. Tidak ada cara pasti untuk mengukur tunjangan ini, karena ini sangat bergantung pada praktik personel pengecoran yang terlibat. Ini adalah kelonggaran negatif dan harus diterapkan hanya untuk dimensi yang sejajar dengan bidang perpisahan.Cetakan Inti dan Inti
Pengecoran sering kali harus memiliki lubang, ceruk, dll. Dengan berbagai ukuran dan bentuk. Impresi ini bisa didapatkan dengan menggunakan core. Jadi di mana coring diperlukan, ketentuan harus dibuat untuk mendukung inti di dalam rongga cetakan. Cetakan inti digunakan untuk tujuan ini. Cetakan inti adalah proyeksi tambahan pada pola dan membentuk tempat duduk dalam cetakan di mana inti pasir bersandar selama menuangkan cetakan. Cetakan inti harus memiliki ukuran dan bentuk yang memadai sehingga dapat menopang berat inti selama operasi pengecoran. Bergantung pada kebutuhan, inti dapat ditempatkan horizontal, vertikal dan dapat digantung di dalam rongga cetakan. Pekerjaan tipikal, pola dan rongga cetakan dengan cetakan inti dan inti ditunjukkan pada Gambar 5.
Material dan Properti Cetakan
Berbaga imacam bahan cetakan digunakan di pengecoran untuk pembuatan cetakan dan inti. Mereka termasuk pasir cetakan, pasir sistem atau pasir pendukung, pasir
pada sifat pemrosesannya. Sifat-sifat yang umumnya dibutuhkan dalam bahan menghadap, pasir perpisahan, dan pasir inti. Pilihan bahan cetakan didasarkan
cetakan adalah:
Refraktor
Merupakan kemampuan bahan cetakan untuk menahan suhu logam cair yang akan dituangsehingga tidak melebur dengan logam. Refraktori pasir silika paling tinggi.

Permeabilitas
Selama penuangan dan pemadatan coran berikutnya, sejumlah besar gas dan uap dihasilkan. Gas-gas ini adalah gas yang telah diserap oleh logam selama
cetakan dan pasir inti. Jika gas ini tidak dibiarkan keluar dari cetakan, peleburan, udara yang diserap dari atmosfer dan uap yang dihasilkan oleh
mengatasi masalah ini bahan cetakan harus porous. Ventilasi yang tepat dari mereka akan terperangkap di dalam cetakan dan menyebabkan cacat cetakan. Untuk
cetakan juga membantu keluarnya gas yang dihasilkan di dalam rongga cetakan.