PROSES MANUFAKTUR

“DASAR ILMU PENGECORAN”

OLEH:EKO WIDODO

NIM:101910101010

Universitas jemberFakultas teknik

Jurusan Teknik mesin2010/2011

KATA PENGANTAR

Puji syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT, Tuhan Yang Maha Esa yang

telah memberikan rahmat serta hidayah-Nya sehingga penyusunan tugas ini dapat

diselesaikan.

Tugas ini disusun sebagai tugas mata kuliah Proses Manufaktur dengan judul

“Dasar Ilmu Pengecoran” di Universitas Jember fakultas Teknik jurusan Teknik

Mesin.

Terima kasih disampaikan kepada Bapak Mahros Darsin, ST., MSc selaku dosen

mata kuliah Proses Manufaktur yang telah membimbing dan memberikan kuliah demi

lancarnya tugas ini.

Demikianlah makalah ini disusun semoga bermanfaat, agar dapat memenuhi tugas

mata kuliah Proses Manufaktur.

Jember, 10 September 2010

Penyusun

Eko Widodo

NIM. 101910101010

II

DAFTAR ISI

Kata Pengantar …………………………………………………………… II

Daftar Isi …………………………………………………………………… III

Bab1: Dasar Ilmu Pengecoran …………………………………………… 4

Definisi …………………………………………………………………… 4

Bab 2: Jenis Teknik Pengecoran …………………………………………… 6

traditional casting …………………………………………………………… 6

Sand-Mold Casting …………………………………………………… 6

Dry-Sand Casting …………………………………………………… 8

Shell-Mold Casting …………………………………………………… 9

Full-Mold Casting …………………………………………………… 10

Non Traditional Casting …………………………………………………… 10

High-Pressure Die Casting …………………………………………… 10

Permanent-Mold Casting …………………………………………… 13

Centrifugal Casting …………………………………………………… 15

Plaster-Mold Casting …………………………………………………… 18

Investment Casting …………………………………………………… 18

III

IV

DASAR ILMU PENGECORAN

I. Definisi

Pengecoran merupakan salah satu ilmu

pengetahuan tertua yang dipelajari oleh umat

manusia. Walaupun telah berumur sangat tua,

ilmu pengecoran logam terus berkembang

dengan pesatnya. Pengecoran adalah suatu

proses manufaktur yang dimana logam dicairkan

dalam tungku peleburan kemudian di tuangkan

kedalam rongga cetakan yang serupa dengan

bentuk asli dari produk cor yang akan dibuat untuk menghasilkan parts dengan bentuk

yang mendekati bentuk geometri akhir produk jadi. Logam cair akan dituangkan atau

ditekan ke dalam cetakan yang memiliki rongga sesuai dengan bentuk yang

diinginkan. Setelah logam cair memenuhi rongga dan kembali ke bentuk padat,

selanjutnya cetakan disingkirkan dan hasil cor dapat digunakan untuk proses

sekunder.

Ada 4 ciri-ciri dari pengecoran yaitu:

1. selalu terdapat aliran logam cair kedalam rongga cetak.

2. terjadi perpindahan panas selama pembekuan dan pendinginan dari logam

dalam cetakan.

3. material cetakan sangat berpengaruh dalam proses maupun hasil pengecoran.

4. selalu terjadi pembekuan logam dari kondisi cair menjadi padat.

4

Untuk menghasilkan produk yang bagus maka diperlukan pola yang berkualitas

tinggi, baik dari segi konstruksi, dimensi, material pola, dan kelengkapan lainnya.

Pola digunakan untuk memproduksi cetakan. Pada umumnya, dalam proses

pembuatan cetakan, pasir cetak diletakkan di sekitar pola yang dibatasi rangka cetak

kemudian pasir dipadatkan dengan cara ditumbuk sampai kepadatan tertentu. Pada

lain kasus terdapat pula cetakan yang mengeras/menjadi padat sendiri karena reaksi

kimia dari perekat pasir tersebut. Pada umumnya cetakan dibagi menjadi dua bagian

yaitu bagian atas dan bagian bawah sehingga setelah pembuatan cetakan selesai pola

akan dapat dicabut dengan mudah dari cetakan. Selain itu, ada bagian lain yang

namanya inti. Inti dibuat secara terpisah dari cetakan, inti biasanya terbuat dari pasir

kuarsa yang dicampur dengan Airkaca (Water Glass / Natrium Silikat), dari campuran

pasir tersebut dimasukan kedalam kotak inti, kemudian direaksikan dengan gas CO2

sehingga menjadi padat dan keras. Inti diseting pada cetakan. Kemudian cetakan

diasembling dan diklem.

Setelah cetakan dibuat dan diasembling, bahan-bahan logam seperti ingot, scrap, dan

bahan paduan, dilebur di bagian peleburan, hal ini bertujuan untuk meleburkan dan

membuat campuran yang homogen. Setelah logam cair dan homogen maka logam

cair tersebut dituang ke dalam cetakan. Dan ditunggu hingga cairan logam tersebut

membeku karena proses pendinginan. Setelah cairan membeku, cetakan dibongkar.

Pasir cetak, inti, dan benda tuang dipisahkan. Pasir cetak bekas masuk ke instalasi

daur ulang, inti bekas dibuang, dan benda tuang diberikan ke bagian fethling untuk

dibersihkan dari kotoran dan dilakukan pemotongan terhadap sistem saluran pada

benda tersebut. Setelah fethling selesai apabila benda perlu perlakuan panas maka

diproses di bagian perlakuan panas.

Jenis logam yang kebanyakan digunakan di dalam proses pengecoran adalah logam

besi bersama-sama dengan aluminium, kuningan, perak, dan beberapa material non

logam lainnya.

5

II. Jenis teknik pengecoran

Dalam memilih suatu teknik pengecoran, yang harus dilakukan adalah melihat produk

seperti apa yang ingin hasilkan, bagaimana beban kerjanya, apakah produk tersebut

merupakan mass product, dan pertimbangan harga jualnya. Semua itu demi menjamin

keefektifan dari pengecoran yang dibuat. Proses pengecoran sendiri dibedakan

menjadi dua macam, yaitu traditional casting dan non-traditional/contemporary

casting.

a. Traditional casting

Traditional casting adalah proses pengecoran dengan menggunakan cetakan dan

bahan yang masih sederhana. Dan juga hanya untuk pengecoran yang simple saja.

Teknik tradisional terdiri atas:

1. Sand-Mold Casting

2. Dry-Sand Casting

3. Shell-Mold Casting

4. Full-Mold Casting

5. Cement-Mold Casting

6. Vacuum-Mold Casting

dibawah ini akan dijelaskan beberapa pengertian dari teknik pengecoran tradisional

1. sand mold casting/pengecoran cetak pasir

Pengecoran dengan cetakan pasir merupakan pengecoran yang paling sederhana.

Pengecoran ini hanya melibatkan proses proses seperti menempatkan pola dalam

kumpulan pasir untuk membentuk rongga cetak, membuat sistem saluran, mengisi

6

rongga cetak dengan logam cair, membiarkan logam cair membeku, membongkar

cetakan yang berisi produk cor dan membersihkan produk cor. Meskipun cukup

sederhana, hingga sekarang, proses pengecoran dengan cetakan pasir masih menjadi

andalan industri pengecoran, terutama industri-industri kecil dan biasa digunakan

dalam pengecoran aluminium, kuningan /

tembaga, dan produk besi.

gambar2. 1.cetakan pasir dan produknya

7

gambar2. 2. proses pembuatan produk

2. Dry sand casting/pengecoran pasir kering

Pengecoran dengan dry sand casting sebenarnya hamper sama dengan sand mold

casting, tetapi juga mempunyai perbedaan yaitu dry sand casting adalah bentuk

canggih proses sand mold casting, karena cetakan pasir harus dipanggang pada suhu

tertentu untuk membuatnya lebih kuat. Proses ini sebagian besar digunakan dalam

foindustrial metalcastings. Dry sand casting biasa digunakan untuk menghasilkan besi

tuang dan non-ferrous ukuran besar seperti blok mesin, bagian-bagian konstruksi, dll.

Dari segi keakuratan ukuran dan bentuk, Dry sand casting lebih akurat dibanding

sand mold casting.

Keuntungan:

bagian bagian desain mobil yang konstruksinya sulit dapat dirancang dan dibuat

dengan mudah dan dalam waktu yang relatif lebih singkat.

8

mempunyai akusari dalam bentuk dimensi, ukuran dan desain.

meskipun membutuhkan biaya yang lebih mahal, tapi dry sand casting memiliki

mutu yang lebih bagus.

teknik ini lebih disukai oleh industri industri besar

gambar2. 3.contoh produk hasil dry sand casting

3. Shell mold casting

Shell mold casting tidak seperti proses

pengecoran dengan cetak pasir yang setelah

dipakai langsung dibuang. Namun, dalam shell

mold casting cetakan adalah sebuah shell

berdinding tipis yang dibuat dari campuran pasir-

resin yang dibentuk oleh logam dalam bentuk

pola. Terdiri dari Pola dari sepotong logam dalam bentuk yang diinginkan, dan dapat

digunakan kembali untuk membentuk cetakan beberapa shell. Pola reusable

memungkinkan untuk tingkat produksi lebih tinggi, sedangkan cetakan sekali pakai

geometri yang kompleks memungkinkan untuk dibuang. cetakan pengecoran Shell

membutuhkan penggunaan pola logam, oven, campuran pasir-resin, kotak dump, dan

logam cair.

9

Shell mold casting memungkinkan mengkombinasikan kedua besi dan logam non-

ferrous, bahan yang paling sering digunakan adalah besi tuang, baja karbon, baja

paduan, stainless steel, paduan aluminium, dan paduan tembaga. Shell mold casting

biasa dipakai untuk membuat benda kecil sampai menengah yang membutuhkan

keakuratan seperti rumah roda gigi, kepala silinder, menghubungkan batang, dan

lengan tuas.

gambar2. 4. proses pembuatan produk dengan teknik shell mold casting

4. Full mold casting

Full mold casting adalah teknik pengecoran yang hamper sama dengan teknik

investment casting, tetpi bahan yang digunakan berbeda. Investment casting

menggunakan lilin,tetapi full mold casting menggunakan busa polistiren yang

digunakan sebagai pola. Pola busa dilapisi dengan bahan refraktori. Pola ini

terbungkus dalam cetakan pasir one-piece. Logam dituangkan sehingga busa

menguap, dan logam mengambil tempatnya. Ini bisa membuat tuangan kompleks

10

berbentuk draft atau tanpa flash. Namun, biaya pembuatan pola relatif lebih tinggi

karena pola Cuma satu kali pakai.

b. Non traditional casting

1. High-Pressure Die Casting

2. Permanent-Mold Casting

3. Centrifugal Casting

4. Plaster-Mold Casting

5. Investment Casting

6. Solid-Ceramic Casting

1) High pressure die casting

High pressure casting hampir sama dengan permanent mold casting tetapi keduanya

memiliki perbedaan tekanan. Dalam high pressure die casting, logam yang

dimasukkan ke dalam cetakan dalam tekanan tinggi 10-210Mpa (1,450-30,500. Hal

ini menyebabkan bagian yang lebih seragam, umumnya dapat menhasilkan

permukaan yang baik dan akurasi dimensi yang baik. High pressure Die Casting

umumnya untuk logam non Ferrous dan paduan . Die biasanya terbuat dari baja yang

dikeraskan.

Kelebihan high pressure Die Casting

1. Ukuran dan bentuk benda sangat tepat

2. Jarang menggunakan proses finishing

3. Baik untuk produksi missal

4. Waste material rendah.

11

Kekurangan high pressure Die Casting

1. Harga mesin dan cetakan mahal

2. Bentuk benda kerja sederhana

3. Benda kerja harus segera dikeluarkan

4. Berat dan ukuran produk terbatas

Berdasarkan prosesnya , Die Casting dapat dikelompokkan 2 jenis:

A. Hot Chamber Die Casting

B. Cold Chamber Die Casting

A. Hot chamber die Casting

Pada proses ini , tungku pencair logam jadi satu dengan mesin cetak dan silinder

injeksi terendam dalam logam cair. Silinder injeksi digerakkan secara pneumatik atau

hidrolik. Pada umumnya Die Casting jenis ini hanya cicik untuk deng, timah putih,

timbal dan paduannya.

Pada mesin ini mempunyai komponen utama : silinder plunger , leher angsa (goose

neck) dan nozzle.

gambar2. 5. penampang hot chamber die casting

Logam cair ditekan ke dalam rongga cetakan dengan tekanan tetap dipertahankan

salama pembekuan terjadi. Leher angsa yang terendam logam cair sewaktu plunger

12

pada kedudukan teratas . Kemudian logam cair diinjeksikan ke rongga cetakan

dengan amat cepat.

B. Cold Chamber Die Casting

Pada mesin cetak ini, tungkunya terpisah dari mesinnya. Mesin membutuhkan

tekanan yang lebih besar untuk menutup cetakan dan pengisian rongga cetakan.

Cara kerja mesin ini, dimulai dari pencairan logam cair kemudian dituangkan ke

dalam plunger yang berdekatan dengan cetakan, baru dilakukan penekanan secara

hidrolis . Proses ini biasanya cocok untuk logam-logam yang memiliki temperatur

leleh tinggi, misalnya aluminium dan magnesium.

gambar2. 6. penampang cold chamber die casting keuntungan Cold Chamber Die Casting:

1. Produk yang dibuat Hot Chamber bisa dibuat di sini

2. Tidak terjadi serangan panas dari logam cair pada bagian mesin

3. Dapat dioperasikan pada tekanan tinggi

4. Kualitas benda kerja dapat dikontrol

kekurangan Cold Chamber Die Casting

1. Diperlukan alat Bantu

2. Siklus kerja lebih lama

3. Kemungkinan cacat cukup besar

2) Permanent mold casting

13

Permanent mold casting adalah proses pengecoran yang yang hamper sama dengan

sand mold casting maupun die casting. Seperti dalam sand mold casting, logam cair

dituangkan ke dalam cetakan sampai bahan menjadi dingin dan mengeras menjadi

bentuk bagian yang diinginkan. Namun sand mold casting menggunakan bahan yang

hancur setiap satu kali pakai. Tetapi permanent mold casting menggunakan cetakan

logam yang biasanya terbuat dari logam (baja atau besi tuang ) dan grafit dan dapat

digunakan kembali untuk beberapa ribu siklus. Karena logam cair dituangkan ke

dalam cetakantidak merusak cetakan. Sehingga permanent mold casting sering

disebut sebagai gravity die casting.. Pengecoran ini dikhususkan untuk pengecoran

logam non ferrous dan paduan.

Kualitas pengecoran ini tergantung dari kualitas mold, umumnya dikerjakan dengan

machining untuk mendapatkan kualitas yang bagus maka dikerjakan dengan proses

machining yang memiliki keakuratan yang tinggi

gambar2. 7. penampang permanent mold casting

keuntungan Permanent Mold Casting:

14

1. Produksi Tinggi

2. Cetakan dapat dipakai berulang kali

3. Dalam operasinya tidak diperlukan tenaga ahli

4. Ketelitian produk lebih baik daripada sand casting

5. Tidak memerlukan proses lanjutan

kekurangan Permanent Mold Casting:

1. Harga cetakan mahal

2. Perlu perhitungan yang tepat dalam mengerjakan cetakan

3. cetakan untuk satu macam produk

4. ukuran produk kecil dan sederhana

3) Centrifugal Casting

Prinsip: Menuangkan logam cair ke dalam cetakan yang berputar antara 300 sampai

3000rpm dan akibat gaya centrifugal logam cair akan termampatkan sehingga

diperoleh benda kerja tanpa cacat.

15

gambar2. 8. proses centrifugal casting

16

gambar2. 9. mesin centrifugal casting

Pengecoran ini digunakan secara intensif untuk pengecoran plastik , keramik, beton

dan semua logam. bahan khas yang dapat dibuang dengan proses ini adalah besi, baja,

baja tahan karat, dan paduan aluminium, tembaga dan nikel. bagian umum yang

dibuat oleh proses ini adalah pipa, boiler, bejana tekan, roda gaya, lapisan silinder dan

bagian lain yang axi-simetrik.

keuntunganCentriugal Casting:

1. Riser tidak diperlukan

2. Produk yang berlekuk-lekuk dapat diproses dengan kualitas permukaan baik

3. toleransi dimensi kecil

4. ketebalan benda kerja uniform

kekurangan Centrifugal Casting:

1. Harga peralatan mahal

2. Biaya maintenance mahal

3. Laju produksi rendah

4. One product in one mold

5. Gaya centrifugal besar

17

Selain centrifugal casting, juga terdapat Semi-Centrifugal Casting yang dapat

dirubah sesuai pola. Dapat menggunakan cetakan permanent maupun cetakan

yang sekali pakai dan dapat disusun sesuai dengan kebutuhan. Kecepatan rotasi

lebih rendah daripada centrifugal casting. Proses ini digunakan untuk membuat

roda, nozel dan bagian-bagian yang sama di mana sumbu bagian akan dihapus

oleh mesin berikutnya

gambar2. 10. penampang semi centrifugal casting

 

Pengecoran Centrifugal dapat dibagi 2 macam , yaitu:

A. Pengecoran Centrifugal Mendatar/Horisontal

B. Pengecoran Centrifugal Vertikal

gambar2. 11.penampang centrifugal casting type vertikal dan horisontal

18

4) Plaster mold working

Plaster mold working adalah proses casting untuk pengecoran berbahan cetak plester

dari paris, gips atau kalsium sulfat, dicampur dengan bedak, pasir, asbes, dan sodium

silikat dan air untuk membentuk sebuah lumpur. Seperti sand mold casting, plester

mold casting menggunakan cetakan sekali pakai, namun hanya dapat digunakan

dengan bahan-bahan non-ferrous. Hal ini digunakan untuk tuang sekecil 30 g (1 oz)

sebagai besar sebagai 45 kg (99 lb). Secara umum, untuk mempersiapkan bentuknya

hanya memakan waktu 1 minggu, dengan tingkatproduksi 1-10 unit / jam.

Plaster mold casting biasanya menggunakan bahan suhu leleh rendah seperti

aluminium, tembaga, magnesium dan seng dapat dibuang menggunakan proses ini.

Proses ini digunakan untuk membuat bagian prototipe cepat serta bagian produksi

terbatas.

gambar2. 12.contoh cetakan dan produk dari plaster casting

5) Investment Casting

Proses pengecoran dengan pola tertanam dalam rangka cetak , kemudian pola

dihilangkan dengan cara pemanasan sehingga diperoleh rongga cetak.

19

Pola biasanya terbuat dari lilin (wax) , plastik atau mateial yang mudah meleleh .

Pengecoran ini sering juga disebut WAX LOST CASTING.

Proses Pengecoran ini Dibagi 2 Macam:

A. Investment Flask Casting

B. Investment Sheel Casting

Prosedur Investment Casting:

1. Membuat Master Pattern

2. Membuat Master Die

3. Membuat Wax Pattern

4. Melapisi Wax Pattern

5. Mengeluarkan Wax Pattern dari Mold

6. Preheat Mold

7. Menuangkan logam cair

8. Mengeluarkan Produk

Proses yang termasuk juga Investment Casting adalah FULL MOLD PROCESS

atau LOST FOAM PROCESS. Bahan Pattern biasanya Expanded Polystyrene.

gambar2. 13.proses investmen casting

20

Daftar pustaka

Arifin, Amir, 2010, investment casting, http://blog.unsri.ac.id, 9 september 2010

bina Karya Nusantara Teknik, 2009, pengecoran, http://st290382.sitekno.com, 9 ________september 2010Hairi, Ahmad, proses pengecoran logam, http://saungciptagrafika.blogspot.com, 9

________september 2010

Keubeu, 2009, alumunium casting, http://keubeu-awakdroe.blogspot.com, 9 september

________2010

Sujarwanto, Afri, 2007, casting, http://afrisujarwanto.blog.telkomspeedy.com, 9

________september 2010

Suprapto, Edi, 2008, teknik pengecoran logam, http://edizenni.blogspot.com, 9 september

________2010

zulfikar, Ahmad, 2010, dasar ilmu pengecoran, http://www.gudangmateri.com, 9

________september 2010

21