pengecoran

II. LANDASAN TEORI

Proses pengecoran pada dasarnya ialah penuangan logam cair kedalam cetakan

yang telah terlebih dahulu dibuat pola, hingga logam cair tersebut membeku dan

kemudian dipindahkan dari cetakan.

Jenis-jenis pengecoran yang ada yaitu:

1.      Sand Casting, Yaitu jenis pengecoran dengan menggunakan cetakan pasir.

Jenis pengecoran ini paling banyak dipakai karena ongkos produksinya

murah dan dapat membuat benda coran yang berkapasitas berton–ton.

2.      Centrifugal Casting, Yaitu jenis pengecoran dimana cetakan diputar

bersamaan dengan penuangan logam cair kedalam cetakan. Yang bertujuan

agar logam cair tersebut terdorong oleh gaya sentrifugal akibat berputarnya

cetakan. Contoh benda coran yang biasanya menggunakan jenis pengecoran

ini ialah pelek dan benda coran lain yang berbentuk bulat atau silinder.

3.      Die Casting, Yaitu jenis pengecoran yang cetakannya terbuat dari logam.

Sehingga cetakannya dapat dipakai berulang-ulang. Biasanya logam yang

dicor ialah logam non ferrous.

4.      Investment Casting, yaitu jenis pengecoran yang polanya terbuat dari lilin

(wax), dan cetakannya terbuat dari keramik. Contoh benda coran yang biasa

menggunakan jenis pengecoran ini ialah benda coran yang memiliki

kepresisian yang tinggi misalnya rotor turbin.

Pada praktikum pengecoran logam di laboratorium pengecoran logam di universitas

gunadarma menggunakan jenis pengecoran sand casting.

Ada beberapa macam pasir yang dipakai dalam pengecoran sand casting. Tetapi

ada beberapa syarat yang harus dipenuhi agar hasil cetakan tersebut sempurna. Syarat

bagi pasir cetak antara lain:

a)      Mempunyai sifat mampu bentuk sehingga mudah dalam pembuatan cetakan dengan

kekuatan cocok.Cetakan yang dihasilkan harus kuat dan dapat menahan temperatur

logam cair yang tinggi sewaktu dituang kedalam cetakan.

b)      Permeabilitas yang cocok. Agar udara yang terjebak didalam cetakan dapat keluar

melalui sela-sela butir pasir untuk mencegah terjadinya cacat coran seperti

gelembung gas, rongga penyusutan dan lain-lain.

c)Distribusi besar butir yang cocok.

d)      Mampu dipakai lagi supaya ekonomis

e)Tahan panas terhadap temperatur logam pada saat dituang ke cetakan. Temperatur

penuangan logam cair yang biasa digunakan untuk bermacam-macam coran

dinyatakan dalam tabal dibawah ini:

f)       Pasir harus murah.

Tabel 1. Macam-macam temperatur penuangan logam cair ke dalam cetakan

Macam Logam	Temperatur penuangan 0C
Brons	1100-1250
Kuningan	950-1100
Besi cor	1250-1450
Baja tahan karat	1700-1750
Alumunium	600-700
Baja cor	1500-1550

Pasir cetak yang lazim digunakan didalam industri pengecoran adalah sebagai

berikut:

1.Pasir Silika

Pasir silika didapat dengan cara menghancurkan batu silika, kemudian

disaring untuk mendapatkan ukuran butiran yang diinginkan.

2. Pasir Zirkon

Pasir Zirkon berasal dari pantai timur australia yang mempunyai daya yahan

api yang efektif untuk mencegah sinter.

3. Pasir Olivin

Pasir Olivin didapat dengan cara menghancurkan batu yang membentuk

2MgO, SiO2 dan 2FeO.SiO2. Pasir olivin mempunyai daya hantar panas

yang lebih besar dibanding pasir silika.

Didalam suatu proses pengecoran, proses pembekuan logam cair setelah logam

cair dituang kedalam cetakan akan mengalami penyusutan. Penyusutan pada rongga

cetakan akan mengakibatkan berubahnya dimensi benda coran. Pada tabel dibawah ini

diketahui penyusutan yang terjadi pada suatu logam.

Tabel 2. Penyusutan yang terjadi pada suatu material

Material	Penyusutan (%)
Baja karbon	2
Basi tuang kelabu	1
Besi tuang putih	1,5
Alumunium	6

Gambar 1. Diagram alir proses pengecoran

IV. Langkah-langkah yang harus diperhatikan

1. Perancangan Dan Pembuatan Pola

Proses pembentukan benda kerja dengan metoda penuangan logam cair ke dalam

cetakan pasir (sand casting), secara sederhana cetakan pasir ini dapat diartikan sebagai

rongga hasil pembentukan dengan cara mengikis berbagai bentuk benda pada

bongkahan dari pasir yang kemudian rongga tersebut diisi dengan logam yang telah

dicairkan melalui pemanasan (molten metals). Cetakan pasir untuk pembentukan benda

tuangan melalui pengecoran harus dibuat dan dikerjakan sedemikian rupa dengan

bagian-bagian yang lengkap sesuai dengan bentuk benda kerja sehingga diperoleh

bentuk yang sempurna sesuai dengan yang kita kehendaki. Bagian-bagian dari cetakan

pasir ini antara lain meliputi :

􀂾Pola, mal atau model (pattern)

􀂾Inti (core)

􀂾Cope dan Drag,

􀂾Gate dan Riser

Pola, mal atau model (pattern), yaitu sebuah bentuk dan ukuran benda yang

menyerupai dengan bentuk asli benda yang dikehendaki, dimana pola ini yang nantinya

akan dibentuk pada cetakan pasir dalam bentuk rongga atau yang disebut moldjika

model ini dikeluarkan yang kedalamnya akan dituangkan logam cair.

- Pola Tunggal

Pola ini dibentuk serupa dengan corannya, disamping itu kecuali tambahan

penyusutan, tambahan penyelesaian mesin dan kemiringan pola, kadangkadang dibuat

juga menjadi satu dengan telapak inti.

Gambar 2. Pola Tunggal

- Pola Ganda

Pola ini dibelah ditengah untuk memudahkan membuat cetakan. Permukaan pisahnya

kalau mungkin dibuat satu bidang.

Gambar 3. Pola Ganda

Pola menentukan hasil dari coran, oleh karena itu diperlukan dasar-dasar pengetahuan

tentang perancangan. Sebelum kita membuat pola, terlebih dahulu memerlukan gambar

perancangan. Bahan–bahan pola yang biasa digunakan yaitu : kayu, lilin (wax), logam.

Pola kayu banyak dipakai karena lebih murah, cepat dibuatnya dan mudah diolah. Oleh

karena itu untuk pola kayu biasanya dipakai untuk cetakan pasir. Alat-alat yang

digunakan untuk membentuk pola dari kayu ialah pahat, mesin bubut kayu, gerinda

kayu, amplas dan lain-lain.

Pada proses pembuatan pola ada beberapa hal penting yang harus diperhatikan,

yaitu:

·         Permukaan pola (baik pola benda coran, gatting system dan riser) harus baik dan

halus agar tidak merusak cetakan pada proses pelepasan pola.

·         Dimensi dari pola benda coran harus dibuat penambahan + 5mm dari ukuran

sebenarnya untuk mencegah penyusutan yang terjadi dan untuk proses finishing

dari benda coran.

·         Faktor kemiringan pola sangat diutamakan, hal ini bertujuan agar memudahkan

pengangkatan pola dari cetakan, sehingga tidak merusak cetakan. Besar kemiringan pola +2⁰

Inti (core), inti ini merupakan bagian khusus untuk yang berfungsi sebagai

bingkai untuk melindungi struktur model yang akan dibentuk, dengan demikian keadaan

ketebalan dinding, lubang dan bentuk-bentuk khusus dari benda tuangan (casting) tidak

akan terjadi perubahan.

Pemeriksaan Pola

- Pemeriksaan dengan penglihatan

Pemeriksaan dengan penglihatan dilakukan sejak dari pola sampai ke kotak inti.

Rencana, pandangan muka, pandangan samping dari gambar ditempatkan di

samping pola pada arah yang sama, dicek dengan memutar dan

membandingkannya. Pengecekan dilakukan dimulai dari garis tengah untuk

bagian-bagian utama, kemudian dari kiri ke kanan dan akhirnya dari atas ke

bawah.

- Pemeriksaan ukuran

Setelah mempersiapkan mistar susut, pengukur permukaan, jangka ukur, dan alat

pengukur umum lainnya yang diperlukan untuk pemeriksaan, maka pemeriksaan

ukuran dilakukangambar perencanaan menjadi gambar untuk pengecoran, dengan pertimbanggan

sebagai berikut :

1. bagaimana membuat coran yang baik,

2. bagaimana menurunkan biaya pembuatan cetakan,

3. bagaimana membuat pola yang mudah,

4. bagaimana menstabilkan inti-inti,

5. bagaimana cara mempermudah pembongkaran cetakan,

6. bagaimana menetapkan arah kup dan drag serta posisi permukaan pisah,

7. bagian yang dibuat oleh cetakan utama dan bagian yang dibuat oleh inti.

8. menetapkan tambahan penyusutan, tambahan untuk penyelesaian dengan mesin, kemiringan pola.

Dalam merencanakan pembuatan inti tidak dapat dilupakan dengan apa yang

dinamakan telapak inti. Dimana yang dimaksud dengan telapak Inti adalah :

·         Untuk menempatkan inti, membawa dan menentukan letak dari inti. Pada dasarnya

dibuat dengan menyisipkan bagian dari inti.

·         Untuk menyalurkan udara dan gas-gas dari cetakan yang keluar melalui inti. Kalau

cetakan telah terisi penuh oleh logam, gas-gas dari inti dibawa keluar melalui telapak

inti.

·         Untuk memegang inti. Kalau cetakan telah terisi penuh oleh logam, ia mencegah

bergesernya inti dan memegang inti terhadap daya apung dari logam cair. Penentuan

bentuk dan ukuran dari telapak inti harus direncanakan dengan teliti untuk

menyederhanakan cetakan, dan agar didapat coran yang baik serta menaikkan

produktivitas.

Penentuan kup, drag dan permukaan pisah adalah hal yang paling penting untuk

mendapat coran yang baik. Hal mana membutuhkan pengalaman yang luas dan pada

umumnya harus memenuhi ketentuan-ketentuan di bawah ini.

a.       Pola harus mudah dikeluarkan dari cetakan. Permukaan pisah harus satu bidang Pada

dasarnya kup dibuat agak dangkal.

b.      Penempatan inti harus mudah. Tempat inti dalam cetakan utama harus ditentukan

secara teliti.

c.       Sistim saluran harus dibuat sempurna untuk mendapat aliran logam cair yang

optimum.

d.      Terlalu banyak permukaan pisah akan mengambil banyak waktu dalam proses

pembuatan cetakan yang menyebabkan tonjolan-tonjolan sehingga pembuatan polamenjadi mahal. Penghematan jumlah permukaan pisah itu harus dipertimbangkan.

Dalam pengecoran, kita bukan hanya membutuhkan pola benda coran tetapi kita

juga memerlukan pola gatting system, yaitu sistem aliran untuk mengalirkan logam cair

ke dalam cetakan benda coran. .Gatting

systemdibagi atas 4 bagian, yaitu:

1. Cawan tuang

2. Saluran turun

3. Saluran pengalir

4. Saluran masuk

Tujuan dari gatting system ini adalah untuk mengatur kecepatan aliran logam

cair ke dalam rongga cetakan, sehingga rongga cetakan terisi secara sempurna. Dan juga

agar slag logam cair tidak ikut masuk kedalam rongga cetakan.

Selain pola benda coran dan pola gatting system kita juga memerlukan pola riser

atau pola penambah. Riser atau penambah juga diperlukan untuk mengimbangi

penyusutan (Shrinkage) pada saat logam cair tersebut membeku. Karena setiap logam

mempunyai nilai penyusutan tersendiri.

Contoh macam-macam saluran tuang yang dipakai dalam pengecoran. Lihat

gambar 8, yaitu:

1. saluran pisah

2. saluran langsung

3. saluran bawah

4. saluran cincin

5. saluran terompet

6. saluran bertingkat

7. saluran baji

Istilah-istilah dan fungsi dari sistim saluran.

Sistim saluran adalah jalan masuk bagi cairan logam yang dituangkan ke dalam

rongga cetakan. Tiap bagian diberi nama, dari mulai cawan tuang dimana logam cair

dituangkan dari ladel, sampai saluran masuk ke dalam rongga cetakan. Nama-nama itu

ialah: cawan tuang, saluran turun, pengalir dan saluran masuk.
CAWAN TUANG

Cawan tuang merupakan penerima yang menerima cairan logam langsung dari ladel.

Saluran turun adalah saluran yang pertama yang membawa cairan logam dari cawan

tuang ke dalam pengalir dan saluran masuk. Pengalir adalah saluran yang membawa

logam cair dari saluran turun ke bagian-bagian yang cocok pada cetakan. Saluran masuk

adalah saluran yang mengisikan logam cair dari pengalir ke dalam rongga cetakan.

Cawan tuang biasanya berbentuk corong atau cawan dengan saluran turun di

bawahnya. Cawan tuang harus mempunyai konstruksi yang tidak dapat melalukan

kotoran yang terbawa dalam logam cair dari ladel. Karenanya cawan tuang tidak boleh

terlalu dangkal. Kalau perbandingan antara :H (tinggi logam cair dalam cawan tuang)

dand (diameter cawan), harganya terlalu kecil, umpamanya kurang dari 3, maka akan

terjadi pusaranpusaran dan timbullah terak atau kotoran yang terapung pada permukaan

logam cair.

Oleh karena itu kedalaman cawan tuang biasanya 5 sampai 6 kali diameternya.

Ada cawan tuang yang diperlengkapi dengan inti pemisah seperti ditunjukkan pada

Gambar, dimana logam cair dituangkan di sebelah kiri dari saluran turun. Dengan

demikian inti pemisah akan menahan terak atau kotoran, sedangkan logam bersih akan

lewat di bawahnya kemudian masuk ke saluran turun.

Kadang-kadang satu sumbat ditempatkan pada jalan masuk dari saluran turun

agar aliran logam cair pada saluran masuk cawan tuang selalu terisi oleh logam (lihat

Gambar). Dengan demikian kotoran dan terak akan terapung pada permukaan dan

terhalang untuk masuk ke dalam saluran turun. Kalau cawan tuangnya terlalu kecil

dibandingkan dengan coran, maka logam cair harus diberikan di tengahnya beberapa

kali. Kadang-kadang cawan tuang dibuat besar agar logam cair tinggal di dalamnya

setelah rongga cetakan terisi oleh logam. Gambar menunjukkan sumbat saluran turun

yang dibuat dari grafit dengan pegangan batang baja liat yang menyaring saluran turun

dan terapung setelah penuangan.

Saluran Turun

Saluran turun dibuat lurus dan tegak dengan irisan berupa lingkaran. Kadangkadang

irisannya sama dari atas sampai bawah dipakai kalau dibutuhkan pengisian yang

cepat dan lancar atau mengecil dari atas ke bawah dipakai apabila diperlukan penahanan

kotoran sebanyak mungkin. Saluran turun dibuat dengan melubangi cetakan dengan

mempergunakan satu batang atau dengan memasang bumbung tahan panas yang dibuat

dari samot (batu tahan api). Samot ini cocok untuk membuat saluran turun yang

panjang 10 cm.

Pengalir

Pengalir biasanya mempunyai irisan seperti 􀙛rapezium atau setengah lingkaran

sebab irisan demikian mudah dibuat pada permukaan pisah, lagi pula pengalir

mempunyai luas permukaan yang terkecil untuk satu luas irisan tertentu, sehingga lebih

efektip untuk pendinginan yang lambat. 11 Pengalir lebih baik sebesar mungkin untuk

melambatkan pendinginan logam cair. Tetapi kalau terlalu besar tidak ekonomis.

Karena itu ukuran yang cocok harus dipilih sesuai dengan panjangnya.

Logam cair dalam pengalir masih membawa kotoran yang terapung, terutama

pada permulaan penuangan, sehingga harus dipertimbangkan untuk membuang kotoran

tersebut, sekalipun logam cair sudah ada di dalam pengalir. Ada beberapa cara untuk itu

yaitu sebagai berikut :

1. Perpanjangan pemisah dibuat pada ujungsaluran pengalir. Logam cair

yangpertama masuk akan berkumpul di sini bersama kotoran yang terbawa (Gambar).

2. Membuat kolam putaran pada saluran masuk. Logam cair

    Memasukikolam secara tangetial dan berputarsehingga kotoran berkumpul di

tengahkolam.

3. Saluran turun bantu seperti ditunjukkan dalam Gambar. Logam cair yang pertama

masuk bersama kotorannya akan tertampung di sini. Saluran turun bantu ini

ditempatkan di tengah-tengah

4. Penyaring. Kotoran akan ditahan di sini kalau logam

cair meialui inti penyaring atau piring saringan dengan lubang-lubang kecil, yang

sebaiknya terbuat dari keramik. Piring ini kadang-kadang dipasang pada pintu masuk

dari saluran turun.

Saluran Masuk

Saluran masuk dibuat dengan irisan yang lebih kecil dari pada irisan pengalir,

agar dapat mencegah kotoran masuk ke dalam rongga cetakan. Bentuk irisan saluran

masuk biasanya berupa bujur sangkar, ea rahm, segi tiga atau setengah lingkaran,

yang membesar ea rah rongga cetakan untuk mencegah terkikisnya cetakan. Kadangkadang

irisannya diperkecil di tengah dan diperbesar lagi daerah rongga. Pada

pembongkaran saluran turun, irisan terkecil ini mudah diputuskan sehingga mencegah

kerusakan pada coran .

2. Pembuatan Cetakan

Pada praktikum pengecoran logam di laboratorium pengecoran teknik mesin

Universitas Gunadarma menggunakan metode pengecoran cetakan pasir Co2 (Sand

Casting), Maka hal-hal yang perlu dipersiapkan antara lain ialah: Pasir Silika, Water

glass, air, Cup & Drag, gas Co2 dan Bahan Coating (Spirtus dan grafit).

Langkah pertama yaitu menentukan berapa banyak pasir silika yang kita

butuhkan sesuai dengan cup & drag yang ada. Lalu kita campurkan waterglass kedalam

pasir kemudian diaduk hingga rata. Waterglass yang dipakai sekitar 3-6% berat pasir.

Setelah pasir dan waterglass rata, kemudian dimasukan kedalam cup & drag yang telah

dimasukan terlebih dahulu pola coran. Setelah terisi penuh kita tembakan gas Co2

hingga pasir keras. Kemudian pola bisa kita lepas dari cetakan.

3. Proses Peleburan

Logam yang kita lebur adalah logam alumunium. Alumunium saat ini ialah

logam kedua terbanyak setelah besi karbon (cast iron) yang dipakai untuk komponen

mesin, contoh dalam bidang otomotif. Juga dipakai pada alat-alat rumah tangga seperti

panci dll. Kelebihan dari alumunium ialah logam ini ringan, kuat, konduktor panas dan

listrik yang baik setelah emas dan tembaga. Titik cair dari alumunium murni + 6500C.

Tetapi alumunium jika dipadukan oleh unsur paduan maka titik cairnya akan bertambah.

Unsur-unsur paduan yang biasanya dipakai sebagai paduan aluminium adalah silikon,

tembaga, magnesium, timah dan lain-lain.

Alumunium cair sangat reaktif sekali terhadap gas hidrogen (H).gas hidrogen

dapat membuat gelembung udara terikat didalam alumunium cair yang mengakibatkan

porositas pada produk coran nantinya. Reaksi kimianya:

3H2O   +         2AL                             6H       +          AL2O3

Steam Alumunium Hidrogen Alumunium oxide

Untuk mencegah porositas pada logam alumunium maka dapat dilakukan

beberapa cara, antara lain dengan melindungi alumunium cair menggunakan gas

nitrogen (N2). Karena gas nitrogen mengikat hidrogen sebagai penyebab porositas pada

alumunium. Caranya yaitu dengan menyemburkan gas nitrogen diatas alumunium cair

hingga alumunium cair tersebut masuk kedalam cetakan. atau dengan cara

menggunakan flux . Yaitu flux ditaburkan pada permukaan alumunium cair secara

merata yang bertujuan agar gas hidrogen tidak dapat masuk kedalam alumunium cair.

Ada 4 macam flux yang dipakai dalam membuat produk alumunium menjadi

lebih baik dalam hal sifat-sifat fisik ataupum mekanik, yaitu:

• Covering fluxes

Digunakan untuk mencegah gas hidrogen masuk kedalam alumunium cair

• Cleaning fluxes

Untuk menghilangkan kandungan padat nonmetalik dari alumunium cair

• Degassing fluxes

Dimasukan kedalam alumunium cair untuk menghilangkan gas yang terjebak

dalam alumunium cair yang dapat menyebabkan porositas

• Drossing-off fluxes

Digunakan untuk memperbaiki logam alumunium dari drosses