METAL CASTING PENGECORAN

1. KONSEP

1. Definisi Metal Casting

Metal casting pengecoran adalah salah satu teknik pembuatan produk dimana logam dicairkan dalam tungku peleburan kemudian di tuangkan kedalam rongga cetakan yang serupa dengan bentuk asli dari produk cor yang akan dibuat.

Prinsip dasar metal casting pengecoran adalah teknik perencanaan cetakan, penerapan praktis pengecoran yang tepat untuk menghasilkan produk yang berkualitas dan ekonomis. Tujuannya untuk mengahasilkan coran yang bebas cacat dan sesuai kebutuhan seperti kekuatan, ketelitian dimensi dan permukaan akhir coran.

Faktor-faktor yang berpengaruh atau merupakan ciri dari proses pengecoran, antara lain :

1. Adanya aliran logam cair kedalam rongga cetak
2. Terjadi perpindahan panas selama pembekuan dan pendinginan dari logam dalam cetakan
3. Pengaruh material cetakan
4. Pembekuan logam dari kondisi cair.

Proses pengecoran bisa dibedakan atas dua jenis yaitu :

1. Proses Pengecoran

Proses pengecoran tidak menggunakan tekanan sewaktu mengisi rongga cetakan dan proses pengecoran cetakan biasanya dibuat dari pasir.

2. Proses Pencetakan

Proses pencetakan adalah logam cair ditekan agar mengisi rongga cetakan dan proses pencetakan, cetakannya dibuat dari logam.

3. Metode Metal Casting

Saat terjadi penuangan logam cair ke dalam rongga cetakan, maka akan terjadi rangkaian kejadian dalam cetakan tersebut. Pada umumnya proses pembekuan akan terjadi pada dinding cetakan (logam cair pada dinding cetakan) dan menuju pusat coran. Setelah pemadatan selesai akan terjadi proses pendinginan samapi mencapai suhu kamar (amblent).

Rangkaian kejadian selama proses pembekuan dipengaruhi oleh ukuran, bentuk, keseragaman dan komposisi kimia dari struktur logam yang terbentuk. Faktor-faktor yang penting adalah jenis metal, sifat thermal dari metal dan cetakan, geometris yang berhantardengan volume dan luasan permukaan coran dan bentuk cetakan. Arah perpindahan panas berlawanan dengan arah pemadatan yang ada struktur gram untuk logam murni dan paduan menghasilkan bentuk berbeda.

Keunggulan casting antara lain :

• Bentuk : Sederhana (simetris) –rumit (rongga) dan Presisi: longgar-ketat
• Produk : Sebuah–massa (banyak)
• Berat/Ukuran : Ons-Ton
• Finishing Proses : minimum, sehingga mengurangi biaya dan waktu proses

Kelemahan casting antara lain :

• Kekuatan kurang, karena terbentuk struktur dendrit pada metal cor (ferrous dannon ferrous) serta struktur widmanstaten pada baja.
• Diperlukan proses HT untuk memperbaiki sifat mekanis (cetakan pasir atau logam).
• Cacat yang kecil (pin hole, shrinkage, dll) dapat berpengaruh besar pada sifat mekanis.
• Perlu ketrampilan khusus pada proses foundry untuk mendapatkan benda cor yang baik dengan variabel: temperatur, komposisi, kondisi cetakan dan cairan logam di samping casting design.

4. Cacat Coran

Definisi cacat coran yaitu :

• Kerusakan atau kesalahan yang terjadi pada benda cor yang menyebabkan ditolaknya benda cor tersebut oleh konsumen (reject).
• Adanya defect ini dalam produksi tidak dapat dihindari,tapi harus diminimalisir.
• Untuk proses foundry nilai reject yang baik adalah dengan angka yang berkisar 2,0 – 5,0 %.

Cacat-Cacat Pada Pengecoran

1. Porosity

• Pengertian
• Terperangkapnya gas dalam logam cair pada waktu proses pengecoran.
• Pada benda cor terdapat lubang-lubang baik pada permukaan maupun pada bagian dalam benda cor.
• Jenis cacat porositas yang banyak terjadi adalah pinholes (lubang jarum), blisters, dan body sears.
• Penyebab
• Gas terbawa dalam logam cair selama pencairan.
• Gas terserap dalam logam cair dari cetakan.
• Reaksi logam induk dengan uap air dari cetakan.
• Titik cair terlalu tinggi dan waktu pencairan terlalu lama.
• Pencegahan
• Penghilangan gas
• Penghilangan dengan fluks, terutama fluorida dan klorida dari logam alkali tanah.
• Pencairan kembali.
• Type Porosity

2. Shrinkage (penyusutan)

• Pengertian
• Dapat terjadi sebanyak 5 – 10 % volume dan umumnya terjadi akibat casting design (gating sistem) yang kurang sempurna.
• Adanya inklusi atau kotoran pada logam cair dan Viskositas logam cair menurun.
• Temperatur tuang terlalu tinggi atau terlalu rendah.
• Penyebab
• Perbedaan ketebalan benda cor yang terlalu besar.
• Terdapatnya bagian tebal yang tidak dapat dialiri logam cair secara utuh.
• Saluran masuk dan penambah tidak mendukung adanya solidifikasi progesif.
• Saluran masuk dan penambah yang kurang banyak.
• Saluran masuk dan penambah yang salah dalam peletakannya dan terlalu kecil.
• Pencegahan
• Digunakan pembekuan mengarah sehingga penambah dapat bekerja secara efektif.
• Penggunaan cil yang dimaksudkan agar terjadi pembekuan mengarah dan pengaruh penambah meningkat.
• Daerah pengisian yang efektif dari penambah.

Shrinkage Porosity Shrinkage (penyusutan)

3. Misruns

Adalah cacat yg terjadi karena logam cair tidak mengisi seluruh rongga cetakan sehingga benda cor menjadi tidak lengkap atau ada bagian yg kurang dari benda cor.

• Penyebab
• Ketidakseragaman benda cor, sehingga mengganggu aliran dari logam cair.
• Benda cor terlalu tipis dan temperatur terlalu rendah.
• Kecepatan penuangan yg terlalu lambat.
• Lubang angin yang kurang pada cetakan.
• Pencegahan
• Temperatur tuang jangan terlalu tinggi.
• Kecepatan penuangan yang tinggi.
• Jumlah saluran harus ditambah dan logam cair harus diisikan secara seragam dari beberapa tempat pada cetakan.
• Lubang angin harus ditambah dan pada inti harus cukup.

4. Dros (Oksida/Kotoran)

Penyebabnya adalah logam cair dari paduan aluminium yang mudah teroksidasi. Oksida dalam logam cair atau yang dihasilkan pada waktu penuangan terkumpul sebagai dros pada permukaan kup atau di bagian dalam coran.

5. Gas Defect

Lubang pada hasil cor dalam bentuk bulat akibat terperangkapnya gas dalam logam cair sewaktu proses pembekuan. Hal ini akibat kandungan gas dalam logam cair, cetakan atau core (inti) yang basah. Penyebabnya adalah aliran turbulen dalam gating sistem, kondisi peralatan yang basah (air/minyak), dan Scrap basah oleh air atau minyak. Pencegahannya adalah usahakan agar aliran logam cair tidak turbulen.

6. Cold Shut

Tidak terpenuhinya rongga cetakan oleh logam cair. Penyebabnya adalah temperatur preheating yang rendah, tidak tepatnya dalam pemilihan jenis logam yang digunakan sebagai cetakan, temperatur tuang yang terlalu rendah. Pencegahannya adalah preheat cetakan dengan temperatur yang sesuai, pilih jenis cetakan yang sesuai, dan temperatur tuang yang

7. Non – Metallic Inclution

Adalah masuknya 'non-metalic' pada logam cair dan pencegahannya adalah penempatan filter.

8. Hot Tears (Retak Panas)

2. SAND CASTING

Adalah bagian cor dihasilkan dengan membentuk cetakan dari pasir campuran dan kemudian menuangkan cairan logam cair ke dalam rongga cetakan. Cetakan kemudian didinginkan sampai logam telah dipadatkan. Pada tahap akhir pengecoran dipisahkan dari cetakan.

1. Cetakan

Cetakan pasir yang digunakan dalam proses pengecoran berdasarkan jenis pola dibedakan atas :

1. pola yang dapat digunakan berulang-ulang (permanent mold)

2. pola sekali pakai (expendable mold)

Fungsi cetakan adalah memberikan bentuk dan dimensi pada benda yang akan diproduksi.

Gambaran skematik sebuah penampang cetakan pasir.

2. Pola

Pola mempunyai beberapa jenis. Jenis-jenis pola bisa dilihat pada gambar di bawah ini. Pola yang paling sederhana adalah A yang merupakan pola tunggal. Kadang-kadang pola dibuat dalam 2 bagian untuk memudahkan pembuatan cetakan seperti pola B. Untuk membuat cetakan dalam jumlah banyak, dapat digunakan pola lengkap dengan sistem saluran, lihat gambar D. Biasanya pola jenis ini dibuat dari logam sehingga lebih kuat sekaligus mencegah pelenturan akibat kelembaban.

Jenis pola A. Pola tunggal; B. Pola belah atau pola terpisah; C. Pola terlepas; D. Pola dengan sistem saluran; E. Pola dengan papan penyambung; F. Papan penuntun untuk pola roda; G. Pola sipat; sipat lengkung untuk inti pasir bawah yang besar dan sipat datar untuk alur.

Pada pembuatan pola harus diperhatikan beberapa hal antara lain: pengaruh penyusutan logam cair, ketirusan, penyelesaian, distorsi dan kelonggaran, sehingga akan didapat benda cor yang sesuai dengan benda yang akan dibuat.

3. Inti

Inti digunakan bila dalam suatu cetakan perlu dibuat rongga atau lubang, misalnya lubang untuk baut. Inti bisa merupakan bagian dari pola atau dipasang setelah pola dikeluarkan. Inti bisa dibagai atas : inti pasir basah dan inti pasir kering. Inti basah adalah bagian dari pola dan terbuat dari bahan yang sama dengan cetakan. Inti pasir kering dibuat secara terpisah dan dipasang setelah pola dikeluarkan. Gambar di bawah ini adalah jenis-jenis inti.

Berbagai jenis inti. A. Pola dengan inti pasir basah; B. Inti pasir kering yang disangga pada kedua ujungnya; C. Inti pasir kering vertikal; D. Inti pasir kering horisontal; E. Inti pasir kering yang tergantung; F. Inti bawah.

3. INVESTMENT CASTING

Proses pengecoran dengan cetakan pola hilang yang dapat disebut juga “lost wax” atau “precision casting”. Metode ini digunakan selama periode 4000-3000 BC untuk membuat patung. Sekarang metode ini dipakai untuk membuat roda gigi, katup, rakhet, rotor, dll. Pola (pattern) dibuat dari bahan lilin (wax) atau plastik sperti polysteren.

Fittings of Investment Alloy steel investment Invesment casting

4. DIE CASTING

Dikembangkan awal tahun 1900 merupakan salah satu contoh dari pengecoran cetakan permanen logam, cair ditekan ke dalam rongga cetakan dengan tekanan berkisar 0,7 – 700 Mpa. Produk yang dihasilkan yaitu carburator, motor, hand tool, mainan anak-anak dengan berat produk antara 90 gram s/d 25 kg.

Terdapat dua jenis die casting antara lain Hot Chamber (ruang panas) dan Cold Chamber (ruang dingin).

Gambar contoh hasil produk die casting :

Die casting Fence Die Casting Machine Die Casting Molds

Die Casting Parts Mould