PROSES PRODUKSI II

 

JENIS PROSES PENGECORAN (SAND CASTING) PENGECORAN PASIR

 

1.     Pengecoran dengan Cetakan Pasir

            Jenis proses pengecoran (sand casting) dengan cetakan pasir  merupakan proses pengecoran yang paling banyak digunakan. Sebagian  logam paduan (alloy) dapat dituang pada cetakan pasir. Proses pengecoran dengan cetakan pasir juga dapat digunakan untuk logam dengan suhu cair tinggi seperti baja dan titanium. Proses pengecoran ini fleksibel, mampu mengerjakan produk ukuran kecil hingga sangat besar
            Pengecoran dengan cetakan pasir dikenal dengan sebutan sand casting atau sand-mold casting. Tahap singkat proses ini yaitu: menuangkan logam cair ke dalam cetakan pasir, membiarkan logam tersebut dingin dan keras, kemudian memecah cetakan untuk mengambil hasil cor. Hasil cor harus dibersihkan dan diperiksa. Kadang, perlakuan panas diperlukan untuk meningkatkan sifat metalurgi.

Rongga yang terdapat pada cetakan pasir dibentuk dengan menggunakan  pola (duplikat produk). Cetakan juga memiliki sistem saluran dan riser.

1.1 Kelebihan Menggunakan Cetakan Pasir

Berikut beberapa keunggulan penuangan dengan cetakan pasir:

·         Desain fleksibel.

·         Mampu membuat bentuk kompleks.

·         Pilihan logam yang dapat dicor banyak.

·         Biaya alat murah.

 

1.2 Kekurangan Menggunakan Cetakan Pasir

Berikut beberapa kelemahan penuangan dengan cetakan pasir:

·           Kekuatan mekanis produk rendah.

·           Akurasi ukuran rendah.

·           Permukaan akhir produk buruk.

·           Cacat tidak bisa dihindari.

·           Memerlukan proses lanjutan seperti permesinan.

 

2. Jenis logam produk yang di pilih

            Pengecoran logam alumunium adalah logam berwarna putih keperakan yang lunak dan merupakan logam yang paling banyak terdapat di kerak bumi, dan unsur ketiga terbanyak setelah oksigen dan silikon. Aluminium terdapat di kerak bumi sebanyak kira_kira 8,07% hingga 8,23% dari seluru massa padat pada kerak bumi, dengan produksi tahunan dunia skitar 30 juta ton pertahun dalam bentuk bauksit dan bebatuan lain (corrundum, gibbsite,bochmite,diaspore, dan lain-lain) (USGH). Sulit menemukan aluminium murni di alam karena aluminium merupakan logam yang cukup reaktif. Aluminium tahan terhadap korosi karena fenomena pasivasi 

            Pasivasi adalah pembentukan lapisan pelindung akibat  raksi logam terhadap komponen udara sehingga lapisan tersebut melindungi lapisan dalam logam tersebut melindungi lapisan dalam logam dari korosi. Selama 50 tahun terakhir, aluminium telah menjadi logam yang luas penggunaannya setela baja. Perkembangan ini didasarkan pada sifat-sifatnya yang ringan,tahan korosi,kekuatan dan ductilaty yang cukup baik (aluminium paduan), muda diproduksi dan cukup ekonomis (aluminium daur ulang). Yang paling terkanal adalah penggunaan aluminium sebagai bahan pembuat pesawat terbang, yang memanfaatkan sifat ringan dan kuatnya.Aluminium murni adalah logam yang lunak,tahan lama, ringan, dan dapat ditempa dengan penampilan luar bervariasi antara keperakan abu-abu,tergantung kekerasan permukaanya.Kekuatan tensil aluminium murni adalah 90 Mpa, sedangkan aluminium paduan kekuatan tensil berkisar 200-600 Mpa.

3. Jenis cetakan yang dipilih

Ø  Cetakan pasir sendiri diklafikasikan menjadi 3 jenis,yaitu

·         Cetakan pasir basah (green-sand molds)

·         Cetakan pasir kering (dry-sand molds)

·         Cetakan kulit kering (skin driend molds)

4.Buatlah gambar teknik untuk geometri produksi

Ø A. Gambar geometri 3D

           

Ø  B. Gambar 2D

5. Buatlah gambar teknik untuk pembuatan pola cetakan coran

A. Pembuatan pola

Pembuatan pola merupakan bagian yang penting dalam proses pembuatan benda cor, karena itu yang akan menentukan bentuk dan ukuran dari benda cor. Pola yang digunakan untuk benda cor biasanya terbuat dari kayu, resin, lilin dan logam. Kayu dapat dipakai untuk membuat pola karena bahan tersebut harganya murah dan mudah dibuat dibandingkan pola logam. Oleh karena itu pola kayu umumnya dipakai untuk cetakan pasir. Biasanya kayu yang dipakai adalah kayu seru, kayu aras, kayu mahoni, kayu jati dan lain-lain (Surdi, 1982). Sementara itu pola bisa dikatakan sebuah tiruan benda kerja yang akan diproduksi dengan teknik pengecoran, dengan toleransi atau suaian ukuran sesuai perhitungan pengecoran. Ukuran pola, biasanya lebih besar dari benda kerja dan hampir semua material cair, volumenya akan menyusut saat membeku. pada tabel 2.9. menunjukan material cetakan yang mengalami suaian penyusutan. Untuk mengantisipasi perubahan bentuk saat pembekuan, karena terjadi tegangan dalam pada sudut-sudut atau bentuk-bentuk khusus, misalnya U, V, dan lain-lain

Macam-macam pola pada cetakan logam

·         Pola tunggal (Single piece pattern)

·         Pola belahan (Split pattern)

·         Pola pelat belahan (Match plate pattern)

·         Pola cup dan drug (Cope & drag pattern)

·         Pola bagian lepas (Loose-piece pattern)

·         Pola sapuan (Sweep pattern)

  Bahan pola Secara garis besar pola digolongkan menjadi dua yaitu tidak dapat habis (non-expendable) contohnya Styroform, lilin (wax) dan resin sintetis (polyurethane) dan yang dapat habis (expendable) contohnya kayu dan logam.

          B. Pembuatan inti

Menurut Surdi.T dan Shinkoru (1982) mengatakan bahwa inti adalah suatu bentuk dari pasir yang dipasang pada rongga cetakan, fungsi dari inti adalah untuk mencegah pengisian logam pada bagian yang berbentuk lubang atau rongga suatu coran. Inti harus memiliki kekuatan yang memadai dan juga mempunyai polaritas (Amstead, 1987). Disamping itu inti harus mempunyai permukaan yang halus dan tahan panas. Inti yang mudah pecah harus diperkuat dengan kawat, selain itu harus dicegah kemungkinan terapungnya inti dalam logam cair. Pemasangan inti didalam rongga cetak kadang-kadang memerlukan pendukung (support) agar posisinya tidak berubah yang tunjukan pada gambar 2.12. Pendukung tersebut disebut chaplet, yang dibuat dari logam yang memiliki titik lebur yang lebih tinggi dari pada titik lebur benda cor. Sebagai contoh, chaplet baja digunakan pada penuangan besi tuang, setelah penuangan dan pembekuan chaplet akan melekat ke dalam benda cor. bagian chaplet yang menonjol ke luar dari benda cor selajutnya dipotong.

C. Pembuatan cetakan

     Cetakan berfungsi untuk menampung logam cair yang akan menghasilkan benda cor. Macam-macam cetakan salah satunya adalah cetakan pasir Cetakan dibuat dengan jalan memadatkan pasir, pasir yang akan digunakan adalah pasir alam atau pasir buatan yang mengandung tanah lempung. Pasir ini biasanya dicampur pengikat khusus, seperti air, kaca, semen, resin ferol, minyak pengering. Bahan tersebut akan memperkuat dan mempermudah operasi pembuatan cetakan (Surdia, 1982). Pasir cetak harus mempunyai sifat-sifat yang baik dalam proses penuangan meliputi

·         Distribusi besar butir pasir.

·         Kadar air atau kadar aditif dalam pasir cetak.

·         Hubungan antara permeabilitas, kekuatan geser, dan kekuatan tekan terhadap kadar air serta bahan aditif dalam pasir cetak.

·         Mampu bentuk (flowability) dari pasir cetak.

·         Perbedaan karakteristik antara pasir basah (green sand), pasir kering (dry sand), dan pasir kering tanpa dengan pemanasan (holding sand).

 

D. Peleburan

Dalam proses peleburan bahan coran ada dua dapur pemanas yang digunakan yaitu dengan menggunakan dapur kupola atau dengan menggunakan dapur tanur induksi. Kedua jenis dapur tersebut yang sering digunakan oleh industri adalah tanur induksi frekuensi rendah karena mempunyai beberapa keuntungan (surdia, 1982). Keuntungan tersebut adalah mudah mengontrol komposisi yang teratur, kehilangan 29 logam yang sedikit, kemungkinan menggunakan logam yang bermutu rendah, efisiensi tenaga kerja, dapat memperbaiki persyaratan kerja. Beberapa jenis dapur peleburan yang sering digunakan dalam bengkel cor adalah:

§  Kupola

§  Dapur pembakaran langsung (direct fuel-fired furnance),

§  Dapur krusibel (crusibel furnance),

§  Dapur busur listrik (electrical-arc furnance),

§  Dapur induksi (induction furnance).

Pemilihan dapur tergantung pada beberapa faktor, seperti paduan logam yang akan dicor, temperatur lebur dan temperatur penuangan, kapasitas dapur yang dibutuhkan, biaya investasi, pengoperasian, pemeliharaan, polusi terhadap lingkungan

E. Penuangan

Penuangan adalah memindahkan logam cair dari dapur pemanas ke dalam cetakan dengan bantuan alat yang disebut ladel yang ditunjukan pada gambar 2.15 kemudian dituangkan ke dalam cetakan. Ladel berbentuk kerucut dan biasanya terbuat dari plat baja yang terlapisi oleh batu tahan api. Saat penuangan diusahakan sedekat mungkin dengan dapur sehingga dapat menghindari logam coran yang membeku sebelum sampai ke cetakan yang diinginkan.

Perencanaan bahan baku yang dilebeur lengkap dengan berat masing – masing      (skrap, murni, paduan @ gram atau @ kg)

 

Pada pembuatan rumah piston ini untuk meleburkan besi cor kelabu yang didapat dari besi kasar, sekrap besi cor serta sedikit sekrap baja digunakan dengan dapur kupola.

Pada umumnya pada saat peleburan besi cor kelabu terdapat pengarasan komposisi logam cair dari target komposisi yang direncanakan, prosentase C berubah karena  hilangnya karbon, yang disebabkan oleh oksidasi logam cair dalam cerobong dan pengarbonan yang disebabkan reaksi antara logam cair dengan kokas, hal mana diperngaruhi sekali oleh keadan operasi. Persentasi C terutama diatur oleh pendinginan besi kasar dan sekrap baja, begitu juga dengan mangan dan silikon yang juga diperkirakan kokas kehilangan masing-masing 15% Dan 20%. Prosentase S bertambah, itu karena adanya pengambilan S dari kokas, peningkatan belerang yang diperkenankan biasanya 0,1%. Maka dari itu tambahan harus dimasukkan dalam perhitungan, yaitu untuk mengimbangi kehilangan pada peleburan. Dibawah ini terdapat contoh dari muatan campuran logam

-	C (%)	SI (%)	Mn (%)
Besi kasar	4,0	2,0	0,5
Sekrap Baja	0,2	0,2	0,4
Sekrap Cor	3,4	2,0	0,7

Keterangan : kehilangan pada peleburan dari Si, Mn di perkirakan masing – masing 15% dan 20%

            Material yang digunakan pada rumah pompa direncanakan pada material besi cor kelabu dengan penanbahan bahan paduan pada proses peleburan yaitu Carbon ( C ), Silsium (Si), Mangan ( Mn ), dan Phosphor ( P ) dengan komposisi sebagai berikut :

·         Carbon : 3,3 %

·         Silsium : 1,8 %

·         Mangan : 0,6 %

·         Sulfur : 2,0 %

·         Phospor : 0,2 %

·         Besi : Sisanya (%)