1/25/2012
1
`
Pengerjaan logam dalam Proses Produksi dapat dibagi menjadi 6
group :Group I : primary forming Casting Group II : deforming
Forming Group III: separating Machining Group IV: joining Welding
Group V : coating Plating Group VI: changing material properties
heat treatment
Dasar-dasar Pengecoran (Casting)
1/25/2012
3
Pengecoran/Casting : Proses penuangan logam cair dalam cetakan,
kemudian mengeras sesuai dengan bentuk rongga cetakan.
Pengecoran/Casting : Continuous Processes Batch Processes.
1/25/2012
4
CONTINUOU S CASTING CASTING BATCH CASTING
Proses Produksi I
1/25/2012
5
Continuous Casting : Merupakan metode tradisional untuk
memproses logam cair menjadi slab, bloom billet secara
kuntinyu.
Wednesday, January 25, 2012
6
Proses ini melibatkan sebuah ladel car yang mengantar baja cair
ke sebuah tundish, yang kemudian dialirkan ke dua atau lebih
container/ nosel .
1/25/2012
7
Proses pembekuan dilakukan dengan cara penyemprotan air sebelum
masuk ke pasangan rol
Proses Produksi I
1/25/2012
8
Pada awal proses pembuatan slab, logam cair membeku membentuk
sebuah bar yang kemudian logam ditarik turun melalui roll.
Pouring parameter: 25 mm/sec
Proses Produksi I
1/25/2012
9
Proses Produksi I
1/25/2012
10
Batch Processes : Pengecoran logam dari billet menjadi produk
dengan berbagai pertimbangan bentuk komponen yang dihasilkan .
Umumnya diikuti dengan pengerjaan pemesinan, khususnya untuk dua
komponen yang akan dirakit.
1/25/2012
11
1/25/2012
12
Keuntungan dari proses pengecoran
Membentuk komponen geometri eksternal/internal yang komplek
Dapat membuat komponen dengan dimensi besar Dapat dilakukan
menggunakan berbagai jenis logam yang dapat dilebur. Umumnya cocok
untuk produksi masal
Kekurangan
Keakuratan demensi geometrik dan kerataan permukaan yang rendah.
Bahaya/resiko keselamatan kerja saat peleburan logam
1/25/2012
13
Pengecoran dapat diklasifikasi menjadi : o Cetakan habis pakai
(expendable mold)x Cetakan harus dirusakan untuk mengeluarkan
komponen hasil pengecoran. Cetakan yang terbuat dari: pasir, gips ,
keramik atau pasir yang menggunakan bahan-bahan perekat.
o Cetakan permanen (permanent mold)x Dapat digunakan
berulang-ulang x Cetakan terbuat dari logam x Cetakan terbuat dari
dua atau lebih bagian yang dapat dibuka untuk mengeluarkan komponen
cor1/25/2012 14
Batch casting dapat dilakukan dengan berbagai cara yaitu :
Sand Casting Shell-mould casting Investment casting
Permanent-mould casting Die casting Centrifugal casting, dll.
Proses Produksi I
1/25/2012
15
`
Sand Casting atau pengecoran dengan cetakan pasir merupakan
proses pengecoran yang dilakukan sejak sebelum masehi (4000 BC) dan
paling banyak digunakan sampai saat ini untuk pembuatan komponen
mesin. Dapat digunakan untuk pengecoran logam yang memiliki
temperatur lebur tinggi. Memiliki rentang ukuran dari kecil hingga
besar dan rentang jumlah dari satu hingga jutaan
`
`
1/25/2012
16
Proses Produksi I
1/25/2012
17
Proses Produksi I
1/25/2012
18
`
Rongga cetakan (mould cavity),dibentuk menggunakan sebuah pola
(pattern)
`
Pola (patern) terbuat dari kayu, plastikatau material lain
berbentuk komponen yang akan dicor - Pola membentuk geometri
eksternal - Inti (core) membentuk geomatri internal
`
Sistem saluran (Gatting system) :terdiri dari : pouring basin,
sprue, runner, gate .
1/25/2012
19
1/25/2012
20
Merupakan gambar atau bentuk masif dari produk yang akan dibuat
dengan ukuran/dimensi lebih besar dari ukuran produk akhir untuk
mengkompensasi penyusutan yang terjadi (shrinkage allowance) serta
kelonggaran untuk pemesianan (allowance machining)`
Shrinkage allowance :Besi cor: 0,8-1%; Baja: 1,5 -2%; Al : 1,0
-1,3%; Magnesium: 1,0 -1,3% Kuningan: 1,5%
`
Material pola: Kayu, Metal, Plastik
1/25/2012
21
Jenis Pola` ` `
`
Solid pattern Split pattern Match-plate pattern: bagian
atas/bawah dalam satu plat , cocok untuk volume produksi tinggi
(paling banyak digunakan) Cope-and-drag pattern: bagian atas/bawah
dalam plat yang terpisah, cocok untuk volume produksi tinggi
1/25/2012
22
1/25/2012
23
incorrect
correct
Rancangan PolaHal yg perlu diperhitungkan : 1. Ketebalan dinding
maximum`
Pengurangan ketebalan komponen untuk mempersingkat waktu
penuangan, mengurangi volume ketebalan dinding komponen . Untuk
memastikan keseragaman Non-uniform wall thickness (t pendinginan
dan mengurangi cacat.
2. Keseragaman ketebalan dinding ,1
t2)
Uniform wall thickness (t1 = t2)
1/25/2012
24
incorrect
correct
3.Corners`
radius sudut harus sama dengan ketebalan dinding untuk
mengurangi konsentrasi tegangan dan retak. Draft engle 20-30 utk
bidang paralel, agar dapat memudahkan pengambilan pola dari dalam
cetakan Tambahan dimensi 0.16-0.64 mm untuk memungkinkan pengerjaan
akhir dengan pemesinan.
Sharp corner
Rounded corner
4. Draft`
5. Machining allowance
1/25/2012
25
1/25/2012
26
`
`
Gating systems ialah saluran tuang logam cair untuk memasuki
cetakan (pasir, logam, dll) untuk mengisi seluruh rongga cetakan.
Hukum-hukum aliran fluida yang umum digunakan untuk menghasilkan
gatting system yang optimal . antara lain : Bernoulli s Theorem,
Law of Continuity, dan Momentum Effects (Reynold s Number).
Proses Produksi I
1/25/2012
27
Terdiri dari :
Pouring Basin
: Corong/wadah yang ditempatkan pada bagian atas sprue. a.
berfungsi untuk mengakomodasi aliran logam ke sprue. b. harus
dirancang sedemikian rupa agar logam cair bisa mengalir lancar
dengan energi potensial maksimum tanpa tekanan hidrostatik.
Sprue : dirancang untuk mengalirkan logamcair ke bagian runner .
Pada sprue, energi potensial diubah menjadi energi kinetik. Bentuk
sprue ini adalah meruncing ke bawah.Proses Produksi I 1/25/2012
28
Well : rongga di bagian dasar sprue ini dibuatuntuk memperlambat
aliran logam cair (energi kinetik) dan juga untuk menyaring
kotoran.
Runner : logam cair didistribusikan ke cetakanmelalui runner
dirancang untuk memberikan harga aliran logam cair yang seragam
pada berbagai bagian rongga, Runner dihubungkan oleh gate.
Riser : adalah reservoir logam cair yangdihubungkan ke benda
casting . Menyediakan logam cair tambahan yang dibutuhkan oleh
benda casting selama proses solidifikasi.
Proses Produksi I
1/25/2012
29
Gate : dirancang agar logam cair dapatmasuk secara perlahan ke
dalam rongga cetak, selain itu untuk mempermudah pemisahan coran
dari sistem saluran
Proses Produksi I
1/25/2012
30
Tujuan pembuatan gatting systems :
Mengisi rongga cetakan sepenuhnya sebelum pembekuan. Meminimize
turbulence. Menghindari erosi Mengatur aliran logam. Logam cair
dapat masuk ke cetakan melalui gating systems tanpa turbulensi dan
penyerapan gas-gas yang minimum. Logam cair dapat mengisi penuh
rongga cetakan dalam waktu yang sesingkat mungkin.
Mencegah/meminimalisasi premature solidification. Mengatur
kecepatan alir logam cair yang akan masuk ke mold cavity
Proses Produksi I
1/25/2012
31
`
Pasir yang digunakan: Pasir Silica (SiO2) atau campuran
silicadengan material lainnya, harus tahan terhadap temperatur
tinggi Bentuk dan ukuran granular pasir: granular kecil : permukaan
coran halus tetapi memiliki permiabilitas rendah. - granular besar
: permeabilitas tinggi granular tak beraturan cenderung lebih kuat
(interlocking) - granular berbentuk bulat : permeabilitas tinggi
dicampur dengan perekat - tanah liat (bonding clay) - resin organik
(phenolic resin) - resin non-organik (sodium silicate,
phosphate)
`
Perekatan pasir: untuk memperkuat cetakan, maka pasir cetak
perlu
1/25/2012
32
Green-sand mold Campuran: pasir 90% , tanah liat 7% dan air3%
Green sand : merupakan pasir cetak yang murah dan paling banyak
dipakai Strengh, collapsibility, permeability dan resuability baik
Keadaan basah dapat mengakibatkan cacat untuk logam dan bentuk
tertentu Menggunakan perekat organik dan dipanaskan dalam oven
antara 200 C - 300C untuk meningkatkan kekuatan dan kekerasan
cetakan Pengendalian dimensi lebih baik tetapi biaya mahal dan
waktu produksi lama (waktu pengeringan) Cocok untuk produk dengan
ukuran produk sedang-besar dan volume produksi rendah-sedang
Permukaan green-sand mold yang dipanaskan hingga kedalaman 10-25mm;
menggunakan torches, heating lamp Perlu menggunakan perekat khusus;
daya rekat menjadi seperti dry-
Dry-sand mold
Skin-dried mold sand
1/25/2012
33
Indikator-indikator penentuan kualitas cetakan
pasir:Strength:-ability :Kemampuan untuk mempertahankan bentuk dan
ketahanan terhadap erosi
Permeability:Kemampuan cetakan untuk mengalirkan udara panas dan
gas yang terperangkap dalam cetakan
Thermal stability:Ketahanan permukaan rongga cetakan terhadap
retak (cracking) dan melengkung (buckling) saat logam lebur
dituangkan
Collapsibility:Kemampuan pasir untuk lepas terhadap produk cor
saat penyusutan pembongkaran cetakan tanpa produk cor tersebut
mengalami cacat dan
Reusability:Kemampuan pasir cetakan yang telah dibongkar untuk
digunakan kembali
1/25/2012
34
`
Temperatur penuanganMenentukan jumlah penurunan temperatur yang
diperlukan hingga logam mengeras. Superheat: perbedaan antara
temperatur penuangan dan temperatur saat logam mulai mengeras
`
Kecepatan penuanganJika terlalu lambat, logam akan mengeras
sebelum mengisi rongga, Jika terlalu cepat, akan menimbulkan
turbulensiTurbulensi x Kecepatan dan arah aliran fluida yang tidak
menentu x Mempercepat terbentuknya oxida logam dan terperangkat
dalam proses pengerasan sehingga kualitas cor menurun x Menimbulkan
erosi cetakan (mold erosion) sehingga cetakan mudah
terkikis/habis
1/25/2012
35
PenyusutanTerjadi dalam tiga tahap:Kontraksi cairan pada saat
pendinginan dan sebelum pengerasan Kontraksi pada fasa perubahan
dari cair ke padat shrinkage) Kontraksi termal pada saat coran
telah mengeras dan mengalami pendinginan hingga temperatur ruangan
(solidification
-
1/25/2012
36
1/25/2012
37
Pettern cor pettern
cor pettern
Pettern cor1/25/2012 38
1/25/2012
39
1/25/2012
40
Shell Molding :
Teknik pengecoran dengan cara pengikatan /perekatan resin dan
pasir, dimana Cetakan dibuat dari pasir yang dicampur dengan resin
thermosetting padat. Menggunakan pola logam. Pola terdiri dari 2
bagian (two shell) Pada proses pembuatan cetakan, pola 2300C,
kemudian pola dipanaskan sampai ditaburi dengan pasir yang telah
bercampur dengan resin thermosetting.
1/25/2012
41
1/25/2012
42
Kelebihan: Permukaan rongga cetakan lebih halus, logam cair
lebih mudah dituang , permukaan coran lebih halus Ketelitian
dimensi baik Cetakan tidak gampang rusak Sering tidak membutuhkan
pengerjaan pemesinan Untuk produksi masal Kekurangan: Pola sangat
mahal Agak sulit untuk jumlah produk yang kecil`
1/25/2012
43
ExpendableExpendable-Mold, Expendable-Pattern
ExpendableCastingPola Expandeble terbuat dari bahan yang dapat
dicairkan baik sebelum menuang atau selama pengecoran. Dengan cara
ini, pola akan dibiarkan dalam cetakan, dan tidak diperlukan
parting plane, draft angle.
Expanded Polystyrene CastingDalam expendable polystyren casting
pasir dikemas di sekitar pola polystyrene yang akan diproduksi.
Pola tidak keluarkan dari cetakan, Pola akan menguap pada saat
logam cair dituang ke dalam rongga cetakan.
Proses Produksi I
1/25/2012
44
Proses ini dikenal sebagai lost-foam process, Berbagai cetakan
besar dapat dibuat dengan menggunakan teknik ini. Komponen mesin
yang diproduksi dengan proses ini antara lain : crankshafts, kepala
silinder, manifold, dan blok mesin
Kelebihan:Pola tidak perlu dipindahkan dari cetakan Sederhana
dan mudah dibuat dan tidak perlu menggunakan cope and drag
Digunakan untuk produk masal secara otomatis untuk komponen
mesin.
Kekurangan:Selalu membutuhkan pola baru (new pattern) pada
setiap melakukan proses casting Secara ekonomis biaya pembuatan
pola cukup tinggi
Proses Produksi I
1/25/2012
45
Investmen Casting`
`
`
Investment casting merupakan proses casting , di mana pola lilin
dilapisi dengan bahan keramik refraktori. Setelah bahan keramik
dipanaskan dan mengeras geometri internal akan membentuk rongga
cetak, sementara lilin yang dilapisi dengan keramik akan mencair
dan meleleh keluar, kemudian logam cair dituang ke dalam rongga
cetakan. Logam akan mengeras di dalam cetakan keramik, kemudian
cetakan keramik tersebut dihancurkan. Teknik pengecoran ini juga
dikenal sebagai lost wax process. Investment casting dikembangkan
lebih dari 5.500 tahun (Mesir dan Cina). Dapat memproduksi komponen
meliputi : Cams, sudu turbin, perhiasan, dan komponen lainnya
dengan geometri kompleks
Proses Produksi I
1/25/2012
46
1/25/2012
47
`
Alasan untuk menggunakan Investasi Casting Investasi casting
murah. Menghasilkan permukaan akhir yang sangat baik. Menghasilkan
ketelitian dimensi yang baik.
Capabilitas Akurasi Dimensi -Umumnya: + /-0.13mm per 25mm
-Kerataan & kelurusan: + /-0.13mm per 25mm -Surface
finish/Permukaan akhir : umumnya sangat baik. Bisa mencapai Ra 3.2
m ,
Proses Produksi I
1/25/2012
48
1/25/2012
49
1/25/2012
50
`
Cetakan Permanen (Permanent Mold)
Cetakan permanen terdiri dari dua sisi yang terbuat dari logam
dan dirancang untuk memudahkan pembukaan/penutup secara akurat
Material cetakan: steel atau cast iron Logam yang dicor: aluminum,
magnesium, copper-based alloy ` Inti terbuat dari logam. Jika
pelepasan/pengeluaran inti sulit, digunankan pasir
(semipermanent-mold casting)
1/25/2012
51
Aluminum Piston
Mold
Aluminum piston for an internal combustion engine. (a) cast; (b)
after machining.
Schematic illustration of the permanent mold used to produce
aluminum pistons,.
1/25/2012
52
1/25/2012
53
High Pressure Die-castingDie casting menggantikan cetakan pasir
non-permanen atau cetakan keramik dengan Die yang dapat
menghasilkan ribuan part sebelum diganti. Die-casting kadang
disebut Pressure die casting merupakan proses pengecoran bertekanan
tinggi (0.7MPa 700 Mpa) menggunakan piston untuk menyuntikkan logam
cair ke dalam die Untuk menaikan kecepatan proses pembekuan, maka
die-set didinginkan dengan air. Ada dua jenis die casting : Hot
Chamber dan Cold Chamber
(a)
(b)
Proses Produksi I
1/25/2012
54
Hot Chamber :` ` ` `
Logam cair ditekan ke dalam die-cavity melalui gooseneck dan
nosel Pressure : rata-rata 15 Mpa (5000psi) Cylcle time 200-300
shots/jam Digunakan untuk low melting point alloy : zinc,
magnesium, tin and lead
Proses Produksi I
1/25/2012
55
Hot-Chamber Die-Casting Machine
1/25/2012
56
Cold Chamber :` ` ` `
Logam cair ditekan ke dalam die-cavity melalui pouring ke
injection cylinder Pressure : rata-rata 150 Mpa Cylcle time :
200-300 shots/jam Digunakan untuk Aluminum, magnesium alloys,
copper based dan iron based alloys dengan temperatur cair mulai
dari 6000 C
Proses Produksi I
1/25/2012
57
1/25/2012
58
1/25/2012
59
1/25/2012
60
(a) Proses casting bawah tekanan menggunakan cetakan grafit
untuk produksi roda kereta api. Sumber: The Griffin Wheel Division
of Amsted Industries Incorporated. (b) Metode Gravitasi untuk
pengecoran roda kereta api. Perhatikan bahwa Cawan tuang juga
berfungsi sebagai sebuah riser. Roda kereta api juga dapat
diproduksi dengan proses forging
1/25/2012
61
Ilustrasi skematis dari s vacum-casting proces. Perhatikan bahwa
cetakan memiliki bottom gate (a) Sebelum dan (b) setelah perendaman
cetakan ke dalam logam cair. Sumber: Dari R. Blackburn, "Vacuum
Casting Goes Commercial," Advanced Material dan Proses, Februari
1990, hal 18. ASM International.
1/25/2012
62
1/25/2012
63
Skema Proses centrifugal casting . Pipa, cylinder liners, bisa
dibuat dengan proses ini
1/25/2012
64
(a) Skema proses pengecoran semi centrifugal. Roda dengan
jari-jari dapat dibuat dengan proses ini. (b) Skema casting oleh
centrifuging. Cetakan ditempatkan di pinggir mesin, dan logam cair
dipaksa masuk ke dalam cetakan dengan gaya sentrifugal.
1/25/2012
65
Tanur digunakan atau berfungsi untuk melebur bahan coran Cupola
Hanya digunakan untuk melebur cast iron Bahan bakar: batubara`
Crucible furnace Logam dilebur tanpa kontak langsung dengan fuel
burner (sering disebut indirect fuel-fired furnace) Bahan bakar:
minyak, gas atau serbuk batubara Melebur logam non-ferro: bronze,
brass dan alloy of zinc & aluminum
1/25/2012
66
1/25/2012
67
Two types of melting furnaces used in foundries: (a) crucible,
and (b) cupola.
1/25/2012
68
Induction furnacePeleburan menggunakan arus listrik AC yang
dialiri kedalam coil untuk menciptakan medan magnet hingga logam
mencair Melebur logam: steel, cast iron, aluminum alloy
1/25/2012
69
Desain geometri produk sesederhana mungkinMenyederhanakan
pembuatan cetakan Menghindari penggunaan inti Meningkatkan kekutan
cetakan Hindari sudut-sudut yang tajam Merupakan sumber konsentrasi
tegangan (stress) Sumber keretakan Rancang menggunakan radius
(fillet) Toleransi pemesinan Kepresisian dimensi hasil pengecoran
sangat rendah. Jika kepresisian dimensi diperlukan, perlu toleransi
dimensi sekitar 1.5 3.0 mm untuk diproses pemesinan
1/25/2012
70
1/25/2012
71
Karakteristik Proses
1/25/2012
72
Proses Produksi I
1/25/2012
73
1/25/2012
74
1/25/2012
75
