View
39
Download
0
Category
Preview:
DESCRIPTION
iop
Citation preview
modul 13 Genap 2008/2009
Program Studi Teknik Industri,
Fakultas Teknologi Industri,
Universitas Mercu Buana
PROGRAM KULIAH KARYAWAN
MODUL KULIAH KE – 13
Mata Kuliah : Proses Produksi
Dosen : Mahfudz Al Huda
PROSES PENGECORAN KHUSUS
(SPECIAL FOUNDRY PROCESSES)
I. Jenis Pengecoran Khusus
Pemilihan proses pengecoran tergantung pada jumlah benda cor yg akan
dibuat, logam yg digunakan, dan bentuk benda. Secara umum semua logam
dapat dicor dg cetakan pasir dari yg berbentuk kecil hingga besar. Tetapi cetakan
pasir hanya sekali pakai. Karenanya penggunaan cetakan permanen dapat
menghemat biaya terutama utk produksi jumlah besar.
Dikenal berbagai cara pengecoran khusus:
I. Pengecoran menggunakan
cetakan logam.
1. Cetak – tekan (die –
casting)
2. Tekanan rendah (low
pressure)
3. Gravitasi atau cetakan
permanen (gravity or
permanent mold)
4. Cor tuang (slush)
5. Bertekanan atau corthias
(pressed or corthias)
II. Pengecoran sentrifugal.
1. Sentrifugal sejati (true
centrifugal)
2. Cetakan kulit keramik
(ceramic shell process)
3. Cetakan plaster (plaster
molds)
4. Cetakan kulit (shell
molding)
5. Proses pengerasan
cetakan dg CO2 (CO2
mold hardening
process)
6. Cetakan dari kayu,
pasir, dan karet (molds
of wood, paper, and
rubber)
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Dr. Mahfud Al-Huda
PROSES PRODUKSI 1
modul 13 Genap 2008/2009
2. Semicentrifugal
3. Centrifuging
III. Pengecoran presisi.
1. Pola dari lilin (“lost wax”
method)
IV. Pengecoran kontinu.
1. Cetakan resiprokal
(reciprocating molds)
2. Pengecoran tarik (draw
casting)
3. Pola stasioner
(stationary molds)
4. Pengecoran pelat
langsung (direct sheet
casting)
II. Pengecoran Cetak-tekan (die-casting)
Cetakan logam hanya digunakan utk mengecor benda berukuran kecil dan
sedang dlm juml banyak. Kurang menguntungkan utk benda cor besar, dan
logam dg titik lebur tinggi.
Die-Casting adl logam cair ditekan masuk ke dlm cetakan logam, dan memadat
dibwh tekanan antara 0.6 – 275 MPa, shg seluruh rongga cetakan dpt terisi dan
permukaan benda cor sesuai dg permukaan rongga cetakan. Tekanan yg biasa
digunakan adl 10.3 – 14 MPa.
Ada 2 cara pengecoran: ruang panas (hold chamber) dan ruang dingin (cold
chamber). Perbedaan pokok antara kedua cara tsb terletak pada penempatan
tungku peleburan. Pada mesin cetak ruang panas, tungku peleburan terdapat
pada mesin dan silinder injeksi terendam dalam logam cair. Silinder injeksi
digerakkan secara pneumatic atau hidrolic. Mesin cetak ruang dingin mempunyai
tungku peleburan terpisah, silinder injeksi diisi logam cair dg tangan atau scr
mekanik. Kmdn logam cair ditekan kedalam cetakan secara hidrolic.
Kelebihan proses cetak-tekan adalah:
1. Proses cepat karena cetakan maupun inti bersifat permanen.
2. Permukaan mulus meningkatkan mutu penampilan dan tdk perlu proses
penyelesaian.
3. Tebal dinding rata. Cocok utk pengecoran dinding tipis.
4. Logam diperlukan jauh lebih sedikit dibanding cetakan pasir.
5. Ukuran benda cor sangat tepat, umumnya tidak diperlukan pemesinan.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Dr. Mahfud Al-Huda
PROSES PRODUKSI 2
modul 13 Genap 2008/2009
6. Kehilangan bahan berbentuk skrap rendah, krn saluran turun, pengalir, &
saluran masuk dpt dilebur kembali.
7. Untuk benda kecil toleransi berkisar antara 0.03 – 0.25 mm. (akurasi 0.02 mm
utk 100 mm)
Kekurangan proses cetak tekan adalah:
1. Harga mesin dan cetakan cukup mahal.
2. Umur cetakan berkurang dg naiknya suhu logam. Hanya digunakan utk
penecoran dg suhu dibwh 1000°C
3. Kadang terjadi efek cil (chilling, pendinginan parsial) yg tak diinginkan, perlu
digunakan suhu pengecoran tinggi.
4. Logam dg koefisien susut tinggi harus dikeluarkan dari cetakan secepatnya.
Cetakan (die). Baik untuk ruang panas maupun dingin, pada dasarnya sama
strukturnya. Biasanya cetakan terdiri dari dua bagian untuk memudahkan
pengeluaran benda cor, selain itu dilengkapi dg pena pasak (dowel pins) agar
kedua bagian sebaris. Umur cetakan tergantung pada jenis logam yg dicor, utk
kuningan 10,000 kali pengisian dan untuk seng sampai beberapa juta.
Mesin cetak-tekan ruang panas. Logam dg titik lebur yg rendah spt paduan
seng (Zinc), timah (Tin), dan timbal (Lead) digunakan pd mesin cetak-tekan
ruang panas. Bahan lainnya mpy titik lebur terlalu tinggi, mudah bereaksi dg
besi, atau dpt menimbulkan masalah yg mengurangi ketahanan mesin. Logam
cair ditekan ke dlm cetakan, dan tekanan tetap dipertahankan selama solidifikasi.
Mesin jenis plunger (piston) dikendalikan scr hidrolik, baik untuk menjalankan
plunger penekan maupun utk membuka atau menutup cetakan. Tekanan dapat
melebihi 35 MPa sehingga dihasilkan benda cor yg padat.
Mesin cetak-tekan ruang dingin. Proses cetak-tekan kuningan (brass),
aluminium, & magnesium memerlukan tekanan dan suhu pencairan yg lebih
tinggi, shg perlu penyesuaian. Logam dipanaskan dlm tanur tersendiri. Setelah
cair sejumlah tertentu dituangkan ke dalam ruang plunger yg berdekatan dg
cetakan. Logam cair kemudian ditekan ke dalam cetakan secara hidrolik. Mesin
jenis ini hrs kokoh dan kuat karena tekanan cukup besar. Dikenal dua jenis
mesin, yaitu yg mempunyai plunger horizontal dan vertical. Mesin dg plunger
horizontal, tekanan operasi berkisar 40 – 150 MPa. Mesin ini dikendalikan secara
hidrolik dan bersifat semiotomatik. Kuningan biasanya diproses dg mesin
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Dr. Mahfud Al-Huda
PROSES PRODUKSI 3
modul 13 Genap 2008/2009
berplunger vertical. Karena suhu lebur tinggi, suhu logam dikendalikan dg ketat
dan logam dituangkan ke dalam ruang kompresi. Tekanan yg digunakan sektiar
68 MPa. Pada pengecoran kuningan dikenal dua jenis mesin: ruang kompresi
menyatu dengan cetakan dan yg terpisah. Pd mesin dg ruang kompersi terpisah,
plunger ditekan (ke bawah) shg logam tertekan ke dlm cetakan melalui saluran
masuk. Ketika plunger bergerak keatas, cetakan terbuka, dan benda jadi ditekan
keluar oleh pin ejektor.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Dr. Mahfud Al-Huda
PROSES PRODUKSI 4
modul 13 Genap 2008/2009
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Dr. Mahfud Al-Huda
PROSES PRODUKSI 5
modul 13 Genap 2008/2009
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Dr. Mahfud Al-Huda
PROSES PRODUKSI 6
modul 13 Genap 2008/2009
III. Pengecoran dg Cetakan Logam
Pengecoran bertekanan rendah (Low Pressure Casting)
Pada pengecoran ini, cetakan diletakkan di atas dapur induksi. Dapur ditutup
rapat dan gas mulia bertekanan dialirkan ke dalam dapur shg logam cair tertekan
ke atas melalui saluran batu tahan api, masuk ke dlm rongga cetakan. Kadang
benda cor divakum utk mendapatkan benda cor yg padat & mempercepat proses
pengisian. Benda cor yg dihasilkan: padat, bebas inklusi, tepat ukurannya, dan
jumlah skrap kurang dari 10% bahkan dapat mencapai 2%.
Pengecoran dg cetakan permanent atau pengecoran gravitasi (Gravity or
Permanent Casting)
Proses ini utk pengecoran logam besi dan non besi. Digunakan cetakan logam
atau grafit. Permukaan cetakan dilapisi dg bahan tahan api dan karbon, yg
mengurangi efek cil pd logam serta memudahkan pengeluaran benda cor. Tdk
digunakan tekanan sama sekali, logam mengalir mengisi rongga cetakan krn
gaya gravitasi saja. Proses terdiri dr: penuangan, pendinginan, pengeluaran
coran, pendinginan cetakan, pelapisan permukaan cetakan, dan pemasangan
inti (bila perlu). Proses ini baik utk membuat benda cor kecil dan sedang spt
piston aluminium, alat dapur, suku cadang lemari es, setrikaan listrik dan roda
gigi kecil. Toleransi antara 0.064-0.25 mm. Diantara kerugiannya adl: biaya
peralatan & pemeliharaan cetakan cukup tinggi.
Pengecoran tuang (Slush Casting)
Digunakan utk membuat benda cor berlubang dg menggunakan cetakan logam
tanpa inti. Logam cair dituangkan ke dalam cetakan yg segera dibalik sehingga
logam yg masih cair dapat mengalir keluar. Benda cor yg dihasilkan tipis, dan
ketebalan logam tergantung pada efek pendinginan cetakan dan waktu. Cara ini
hanya diterapkan utk membuat barang kerajinan, patung, mainan, dan hiasan.
Logam yg digunakan meliputi timbal, seng, dan logam lain bertitik lebur rendah.
Pengecoran dg tekanan atau pengecoran corthias (Pressed or Corthias
Casting)
Cara pengecoran corthias mirip dg proses gravitasi dan proses tuang. Logam
dituangkan ke dalam cetakan terbuka, dan inti yg pas ditekan masuk, sehingga
logam cair terdesak masuk ke dalam rongga cetakan. Inti dikeluarkan
secepatnya setelah logam mulai membeku, sehingga dihasilkan benda cor
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Dr. Mahfud Al-Huda
PROSES PRODUKSI 7
modul 13 Genap 2008/2009
berongga tipis. Proses ini dikembangkan oleh Corthias (Prancis), terbatas utk
benda-2 kerajinan.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Dr. Mahfud Al-Huda
PROSES PRODUKSI 8
modul 13 Genap 2008/2009
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Dr. Mahfud Al-Huda
PROSES PRODUKSI 9
modul 13 Genap 2008/2009
IV. Centrifugal Casting
Pengecoran Sentrifugal dilakukan dg menuangkan logam cair ke dlm cetakan
yg berputar. Di bwh pengaruh gaya sentrifugal benda coran akan padat,
permukaan halus, dan struktur logam yg dihasilkan mempunyai sifat fisik yg
unggul. Umumnya cocok utk benda coran yg berbentuk simetris. Lebih
ekonomis krna inti, saluran turun, dan saluran masuk tidak diperlukan. Kotoran
akan terkumpul di permukaan dlm krn memiliki berat jenis lebih rendah, shg bisa
dihilangkan melalui pemesinan. Dpt utk mengecor produk yg lebih tipis.
Pengecoran sentrifugal sejati
Digunakan utk membuat pipa, liner mesin, dan objek simetris lainnya. Cetakan
diputar mengitari sumbu horizontal atau vertical, dan logam cair dituangkan pd
salah satu ujungnya. Akibat gaya sentrifugal, logam cair terlempar keluar &
tertekan pd permukaan cetakan shg terbentuk rongga silindris.
Untuk membuat pipa besi cor digunakan dua jenis cetakan:
1. Cetakan logam dilapisi bahan tahan api yg tipis. Memungkinkan solidifikasi dg
cepat. Cetakan berputar dg cepat dan terus berlangsung sampai solidifikasi
selesai. Ketebalan pipa diatur dg pengendali jumlah logam cair.
2. Digunakan lapisan pemisah tebal yg mempunyai daya isolasi panas tinggi.
Waktu logam cair dituangkan, lapisan pemisah menghambat solidifikasi terarah,
karenanya logam mulai membeku pada tepi lapisan dan permukaan dlm
sekaligus. Ini menyebabkan terjadinya lapisan tengah yg kurang padat dan
inklusi yg terperangkap.
Pengecoran semisentrifugal
Pd proses ini cetakan diisi penuh dg logam cair dan diputar pd sumbu vertical.
Bila diperlukan dapat digunakan penambah atau inti. Bagian tengah dr coran
biasanya padat, ttp krn tekanan ditengah kurang, strukturnya kurang rapat dan
mungkin mengandung inklusi atau gelembung udara. Proses ini digunakan utk
membuat benda coran yg bagian tengahnya akan dihilangkan dg pemesinan.
Centrifuging
Logam cair dituangkan di bagian tengah cetakan. Di sekelilingnya terdapat
beberapa rongga cetakan yg dihubungkan secara radial pd bagian tengah. Gaya
sentrifugal yg bekerja pada logam cair ketika cetakan berputar menghasilkan
benda cor yg padat. Metode centrifuging dapat digunakan baik untuk bentuk
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Dr. Mahfud Al-Huda
PROSES PRODUKSI 10
modul 13 Genap 2008/2009
simetris maupun bentuk tidak tertentu. Cara ini banyak digunakan dalam bidang
kedokteran gigi utk membuat rahang emas.
Referensi.
1. Fundamentals of Modern Manufacturing, Materials, Processes, and
Systems; Second Edition, Mikell P. Groover; John Wiley & Sons, Inc.
2. Teknologi Mekanik, Sriati Djaprie, Penerbit Erlangga. Terjemahan dari:
Manufacturing Process, B.H. Amstead, Philip F. Ostwald, Myron L. Begeman
John Wiley & Sons
3. Manufacturing Process I, Kenji Asakura, Fumio Hasimoto, Kyouritsu Syuppan,
2002.
4. Teknologi Mekanik Jilid 2, Bambang Priambodo, Penerbit Erlangga.
Terjemahan dari: Manufacturing Process, B.H. Amstead, Philip F. Ostwald,
Myron L. Begeman John Wiley & Sons
5. Manufacturing Process II, Kenji Asakura, Fumio Hasimoto, Kyouritsu Syuppan,
2002
6. Manufacturing Processes for Engineering Materials, Fourth Edition, Serope
Kalpakjian and Steven R. Schmid, Prentice Hall, New Jersey, 2003.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Dr. Mahfud Al-Huda
PROSES PRODUKSI 11
Recommended