TUGAS
PROSES PRODUKSI 2
Perancangan Produk Pengecoran
“PENGARUH UKURAN BUTIR PASIR DAN JENIS PASIR CETAK
TERHADAP KUALITAS PRODUK PENGECORAN ALUMINIUM”
Oleh :
Lika Frideka Andromeda
G1C016061
Dosen Pengampu :
A Sofwan FA, S.T.,M.Tech.,Ph.D
Putra Bismantolo S.T., M.T
FAKULTAS TEKNIK
PRODI TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS BENGKULU
2020
Pada penjelasan materi ini, tentang pembuatan produk pulley dengan menggunakan proses pengecoran logam menggunakan aluminium, dengan menggunakan kaleng bekas.
Pulley adalah suatu alat mekanis yang digunakan sebagai pendukung pergerakan belt atau sabuk lingkar untuk menjalankan sesuatu kekuatan alur yang berfungsi menghantarkan suatu daya. Cara kerja pulley sering digunakan untuk mengubah arah dari gaya yang diberikan dan mengirimkan gerak rotasi.
Beberapa hal yang disampaikan dalam materi ini sebagai berikut:
1. Proses pengecoran logam (Casting)
2. Jenis logam yang digunakan
3. Jenis cetakan yang digunakan
4. Gambar teknik geometri produk
5. Gambar teknik pola cetakan coran
6. Proses perencaan peleburan bahan baku
7. Perancangan suhu tuang
8. Tahap - tahap pembuatan cetakan
9. Pembongkaran cetakan dan finishing
A. Proses Pengecoran Logam (Casting)
Proses
pengecoran logam (casting) adalah salah satu teknik pembuatan sebuah
produk dimana logam dicairkan dalam tungku peleburan kemudian dituangkan ke
dalam cetakan yang serupa dengan bentuk asli dari produk cor yang akan dibuat.
Sebagai suatu proses manufaktur yang menggunakan logam cair dan cetakan,
pengecoran digunakan untuk menghasilkan bentuk asli produk jadi. [Ikang, 2019]. Dalam proses
pengecoran, ada empat faktor yang berpengaruh atau merupakan ciri dari proses
pengecoran, yaitu :
1. Adanya aliran logam cair ke dalam
rongga cetak.
2. Terjadi
perpindahan panas selama pembekuan dan pendinginan dari logam dalam cetakan.
3. Pengaruh material cetakan.
4. Pembekuan logam dari kondisi cair.
Pada proses pengecoran logam pendinginan logam cair yang berada dalam cetakan terjadi dari pinggir coran yang kemudian menuju ke tengah-tengah produk yang dihasilkan dari proses pengecoran yaitu berupa engine block, impeller pump, poros, piston, poros roda, pulley serta produk lainnya yang dalam proses pembuatannya memerlukan bentuk yang kompleks. [Ikang, 2019]. Proses pengecoran juga meliputi tungku peleburan, ladle, cetakan pola dan inti. Pada proses pengecoran tungku digunakan sebagai tempat proses pencairan bahan baku berupa logam. Dan dalam hal ini terdapat beberapa jenis tungku peleburan logam yang sering digunakan dalam proses pengecoran.
1.
Dapur pembakaran langsung (direct fuel-fired furnance)
2. Dapur krusibel (crucible furnance)
3. Dapur busur listrik (electrical-arc furnance)
4. Dapur induksi (induksi furnance)
5. Kupola
B. Logam Aluminium
Aluminium merupakan unsur non ferrous yang paling banyak terdapat di bumi yang merupakan logam
sifat yang ringan, ketahanan korosi yang baik serta hantaran listrik dan panas
yang baik, mudah dibentuk baik melalui proses
pembentukan maupun pemesinan. Aluminium (99,99%) memiliki berat jenis sebesar
2,7 g/cm3, densitas 2,685 kg/m3, dan titik leburnya pada suhu 650 0C. [Pedi, 2019] Aluminium memiliki strength to weight
ratio yang lebih tinggi dari baja. Sifat tahan korosi aluminium diperoleh
dari terbentuknya lapisan
oksida aluminium dari
permukaan aluminium. Salah satu
produk berbahan alumunium yang sering dijumpai adalah kaleng minuman ringan (soft drink) dan brake shoes.
Aluminium terdapat di kerak bumi sebanyak kira- kira 8,07% hingga 8,23% dari seluruh massa
padat dari kerak bumi, dengan produksi tahunan dunia sekitar 30 juta ton pertahun dalam bentuk bauksit dan bebatuan lain. Saat ini aluminium berkembang luas dalam
banyak aplikasi industri seperti industri
otomotif, rumah tangga, maupun elektrik,
karena beberapa sifat dari
aluminium itu
sendiri, yaitu: [Pedi, 2019]
1. Ringan
(light in weight)
Aluminium
memiliki
sifat ringan, bahkan lebih
ringan dari
magnesium dengan densitas sekitar 1/3 dari densitas besi. Kekuatan dari
paduan aluminium dapat mendekati dari kekuatan baja karbon dengan
kekuatan tarik 700 Mpa (100 Ksi).
Kombinasi ringan dengan kekuatan
yang cukup
baik membuat aluminium sering diaplikasikan pada
kendaraan bermotor,
pesawat terbang, alat-alat konstruksi seperti tangga, scaffolding, maupun pada roket.
2. Mudah
dalam pembentukannya (easy fabrication)
Aluminium merupakan salah satu logam yang mudah untuk dibentuk dan mudah dalam fabrikasi seperti ekstrusi, forging, bending, rolling, casting, drawing, dan machining. Struktur kristal yang dimiliki aluminium adalah struktur kristal FCC (Face Centered Cubic), sehingga aluminium tetap ulet meskipun pada temperatur yang sangat rendah. Bahan aluminium mudah dibentuk menjadi bentuk yang komplek dan tipis sekalipun, sepeti bingkai jendela, lembaran aluminium foil, gording, dan lain sebagainya.
3. Tahan
terhadap
korosi (corrosion
resistance)
Aluminium tahan terhadap korosi karena fenomena
pasivasi. Pasivasi adalah pembentukan lapisan pelindung
akibat reaksi logam terhadap
komponen udara sehingga lapisan
tersebut melindungi lapisan
dalam logam dari korosi.
4. 4. Konduktifitas panas
tinggi
(high thermal conductivity)
Konduktifitas panas aluminium
tiga kali
lebih
besar dari
besi, maupun dalam pendinginan dan
pemanasan. Sehingga aplikasi banyak
digunakan pada radiator mobil, koil pada
evaporator, alat penukar
kalor, alat-alat masak,
maupun komponen mesin.
5. Konduktifitas listrik tinggi (high electrical
conductivity)
Konduktifitas listrik dari aluminium
dua kali lebih besar dari pada
tembaga dengan perbandingan berat yang sama. Sehingga sangat cocok
digunakan dalam
kabel transmisi
listrik.
6. Tidak beracun (non toxic)
Aluminium tidak memiliki sifat racun pada tubuh manusia,
sehingga sering digunakan dalam industri makanan seperti kaleng makanan dan minuman,
serta pipa-pipa penyalur pada industri
makanan dan minuman.
7. Mudah didaur
ulang (recyclability)
Aluminium mudah untuk di daur ulang, bahkan 30% produksi aluminium di Amerika berasal dari aluminium yang
di daur ulang. Pembentukan
kembali aluminium
dari
material bekas hanya membutuhkan 5% energi dari pemisahan aluminium dari
bauksit.
C. Cetakan Kulit Kering
Cetakan kulit kering cetakan kulit kering merupakan cetakan pasir yang menggunakan campuran pengikat. Cetakan ini dapat memiliki kekuatan yang meningkat jika permukaan dalam cetakan dipanaskan atau di keringkan sebelum di tuangkan logam cair, cetakan kuit kering dapat diterapkan pada pengecoran produk-produk yang besar [Ikang, 2019], seperti terlihat pada Gambar 2.3.
Gambar: 2.3 Pembuatan cetakan pasir [Ikang, 2019]
Keterangan gambar
- Pola
- Drag
- Papan cetakan
- Pasangan belahan
- Saluran turun
- Cope
- Drag
- Inti
- Saluran masuk
D. Gambar Teknik Geometri Produk
Gambar Teknik geometri produk dilakukan pada pengukuran dimensi, yang meliputi pengukuran diameter dan panjang produk hasil
pengecoran, dimana pengukuran dimensi menggunakan jangka sorong (Vernier
Caliper 0,02 mm), [Ikang, 2019] dengan membuat geometri produk, maka akan dapat membuat produk sesuai yang di inginkan oleh suatu industri pengecoran, geometri
produk dapat dilihat pada Gambar D.1 dan Gambar D.2.
Gambar D.1 Pengukuran dimensi poros
Gambar D.2 Pengukuran dimensi pulley
E.
Gambar
Teknik Pola Cetakan Coran
Gambar Teknik pola cetakan coran yang bertujuan untuk mempermudah saat pembuatan pola cetakan [Ikang, 2019] dan dapat membuat pola cetakan coran sesuai dengan ukuran yang di inginkan, gambar Teknik pola cetakan dapat dilihat pada Gambar E.1.
Gambar
E.1 Pola Cetakan Coran
F.
Proses
Perencanaan Peleburan Bahan Baku
1. Aluminium
Bahan
baku (inti coran) pada proses pengecoran logam (Casting) menggunakan
bahan daur ulang kaleng alumunium bekas minuman. Kaleng yang digunakan untuk
membuat satu produk digunakan 5 kg minimal kaleng minuman bekas [Ikang, 2019]. Perlu diketahui, kaleng bekas yang digunakan harus kering, tidak basah dan tidak terdapat air di dalam kaleng. Bahan aluminium dapat dilihat pada Gambar F.1
2.
Proses
Peleburan
Proses peleburan aluminium bahan baku aluminium di masukkan ke dalam tanur peleburan. Bahan baku aluminium dipanaskan sampai mencair, setelah aluminium mencair pada suhu ± 600o c, selanjutnya dilakukan proses penungan ke dalam cetakan, proses peleburan dapat dilihat pada Gambar F.8.
Gambar F.8 Proses peleburan [Ikang, 2019]
3.
Proses Penuangan
Dalam
proses ini dilakukan secara cepat, konstan dan teliti, supaya logam cair
tersebut tidak terjadi pembekuan saat dilakukan proses penuangan, karena jika terlalu lama dalam proses penuangan dapat menyebabkan aluminium mengeras kembali [Ikang, 2019] apabila itu terjadi perlu dilakukan proses peleburan kembali, proses penuangan dapat dilihat pada Gambar F.9.
Gambar
F.9 Proses
Penuangan [Ikang, 2019]
G. Perancangan
Suhu Tuang
Bahan
utama pengecoran menggunakan bekas kaleng minuman yang berbahan aluminium.
Titik leleh aluminium pada suhu 660,32 0 C (1220,58 0 F) akan segera mencair setelah mencapai suhu nya.
Biarkan setengah menit atau lebih pada suhu ini untuk menjamin aluminium
mencair. Kemudian secepat mungkin dilakukan proses penungan ke dalam cetakan.
|
No |
Sifat-sifat |
Kemurnian (%) |
|
|
99,996 |
>99,0 |
||
|
1 |
Massa Jenis (20°C) kg/𝑚
|
2698,9 |
2710 |
|
2 |
Titik
Cair (°C) |
660,2 |
653-657 |
|
3 |
Panas Jenis
(cal/g°C) (20-100°C) |
0,2226 |
0,2297 |
|
4 |
Koefisien Pemuaian (20-100°C) |
23,8𝑥10-6
|
23,5𝑥10-6 |
H. Tahap-tahap
Pembuatan Cetakan
Membuat cetakan
ini terbagi menjadi beberapa tahapan yaitu mengayak pasir, pencampuran pasir
dan zat pengikat (tanah liat), pembuatan drag
cetakan, pembuatan cope cetakan,
pelepasan pola dari dalam cetakan. Berikut tahapan dalam proses pembuatan
cetakan sebagai berikut: [Ikang, 2019]
·
Mengayak
pasir
Mengayak pasir ini dilakukan dengan menggunakan ayakan
ukuran 30 µm, 50
µm dan
80 µm pada semua jenis pasir cetak yang digunakan [Ikang, 2019], dapat dilihat pada Gambar H.1.
·
Pencampuran
Pasir dan Tanah Liat (zat pengikat)
Setelah pasir diayak kemudian dilakukan proses pencampuran
antara pasir dan tanah liat (zat pengikat) dengan komposisi 70% pasir dan 30%
tanah liat yang bertujuan supaya pasir cetak
mampu ikat saat di buat menjadi cetakan dan proses penuangan alumunium cair kedalam cetakan [Ikang, 2019], dapat
dilihat
pada Gambar H.2.
Gambar H.2 Pencampuran Pasir dan Tanah Liat [Ikang, 2019]
·
Pembuatan
cope dan drag cetakan
Pembuatan cetakan dibagi menjadi dua bagian yaitu cope dan drag dimana yang pertama dibuat yaitu drag cetakan (gambar a) kemudian pembuatan cope cetakan (gambar b) yang pada bagian ini adanya saluran turun dan saluran penambah.[Ikang, 2019] Dimana saat pembuatan masing-masing bagian cetakan tersebut pola dimasukkan, dapat dilihat pada Gambar H.3.
A. Drag cetakan B. Cope cetakan
Gambar H.3 A. Drag cetakan dan B. Cope cetakan [Ikang, 2019]
·
Pelepasan
pola
Cope dan drag dipisahkan kembali untuk
mengeluarkan pola dari cetakan yang telah dibuat, [Ikang, 2019], pada saat pelepasan pola, pastikan cope dan drag dengan jenis pasir yang digunakan itu menempel dengan rapat dan padat, untuk menghindari cacat coran, dapat dilihat pada
Gambar H.4.
I. Pembongkaran dan Finishing
1. Pembongkaran
Sebelum
pembongkaran tunggu beberapa saat sampai logam cair tersebut menjadi beku dan
benar benar solid atau keras hingga logam dan cetakan dalam kondisi suhu yang rendah, dapat dilihat pada Gambar I.1
Gambar I.1 Proses Pembongkaran [Ikang, 2019]
2. Finishing
Menganalisa hasil coran setelah proses pengecoran selesai. Dilakukan proses pengukuran kualitas produk hasil coran, yaitu sebagai berikut:
· · Pengukuran Nilai Kekasaran Permukaan
Pengukuran nilai kekasaran permukaan dilakukan pada empat sudut pengukuran yaitu 0o, 90o, 180o dan 270o. Pengukuran kekasaran ini menggunakan alat surface roughness tester tipe TR200. Pengukuran kekasaran permukaan poros dilakakukan pada 9 titik pengukuran di setiap sudut pengukuran dengan jarak per 10 mm, [Ikang, 2019] Uji kekerasan merupakan pengujian yang efektif untuk menguji kekerasan dari suatu material, dengan pengujian ini dapat mengetahui gambaran sifat mekanis suatu material, dapat dilihat pada Gambar I.2.
Gambar I.2 Titik pengukuran kekasaran permukaan
poros [Ikang, 2019]
Pengukuran
kekasaran permukaan pulley dilakukan
pada 3 bidang yaitu bidang 1, 2 dan 3 di setiap sudut pengukuran sedangkan pada
bidang lainnya tidak dilakukan pengukuran kekasaran permukaan dikarenakan
bidang yang terlalu kecil sehingga alat kekasaran tidak mampu untuk mengukur, [Ikang, 2019] dapat dilihat pada Gambar I.3.
Gambar I.3 Titik pengukuran kekasaran permukaan pulley
· · Pengukuran dimensi
Pengukuran dimensi ini meliputi pengukuran diameter dan
panjang produk hasil pengecoran, dimana pengukuran dimensi menggunakan jangka
sorong (Vernier Caliper 0,02 mm), [Ikang, 2019] dapat
dilihat pada Gambar I.4 dan Gambar I.5.
Gambar I.4 Pengukuran dimensi poros
Gambar I.5 Pengukuran dimensi pulley
· Pengamatan cacat dilakukan dibagian luar dan dalam secara visual pada produk hasil pengecoran. Cara pengamatan cacat dilakukan dengan dua cara yang pertama pengamat luar dan bagian dalam coran dilakukan pemotongan atau pembelahan dibagian kritikal point produk pengecoran. Pengamatan ini untuk mengetahui pengaruh dari variasi jenis pasir dan ukuran butir pasir cetak terhadap cacat yang terjadi pada produk hasil pengecoran, dapat dilihat pada Gambar I.6 dan Gambar I.7.
Gambar I.6
pengamatan cacat bagian dalam poros
Gambar I.7
pengamatan cacat bagian dalam pulley
 |
0 komentar:
Posting Komentar