92049-13-613585928102

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


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.


PROSES PRODUKSI 2


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


PROSES PRODUKSI 3


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.


PROSES PRODUKSI 4



PROSES PRODUKSI 5



PROSES PRODUKSI 6


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


PROSES PRODUKSI 7


berongga tipis. Proses ini dikembangkan oleh Corthias (Prancis), terbatas utk

benda-2 kerajinan.


PROSES PRODUKSI 8



PROSES PRODUKSI 9


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


PROSES PRODUKSI 10


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.


PROSES PRODUKSI 11

Documents

92049-13-613585928102