dasar dasar pengecoran

Proses Pengecoran (casting) adalah salah satu teknik pembuatan produk dimana logam dicairkan dalam tungku peleburan kemudian dituangkan ke dalam rongga cetakan yang serupa dengan bentuk asli dari produk cor yang akan dibuat. Pengecoran juga dapat diartikan sebagai suatu proses manufaktur yang menggunakan logam cair dan cetakan untuk menghasilkan bagian-bagian dengan bentuk yang mendekati bentuk geometri akhir produk jadi. Proses pengecoran sendiri dibedakan menjadi dua macam, yaitutraditional casting (tradisional) dan non-traditional (nontradisional). 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

Sedangkan teknik non-traditional terbagi atas :

1.    High-Pressure Die Casting

2.    Permanent-Mold Casting

3.    Centrifugal Casting

4.    Plaster-Mold Casting

5.    Investment Casting

6.    Solid-Ceramic Casting

Ada 4 faktor yang berpengaruh atau merupakan ciri dari proses pengecoran, yaitu:

1.    Adanya aliran logam cair ke dalam rongga cetak

2.    Terjadi perpindahan panas selama pembekuan dan pendinginan dari logam dalam cetakan

3.    Pengaruh material cetakan

4.    Pembekuan logam dari kondisi cair

Klasifikasi pengecoran berdasarkan umur dari cetakan, ada pengecoran dengan sekali pakai (expendable mold) dan ada pengecoran dengan cetakan permanent (permanent mold). Cetakan pasir termasuk dalamexpendable mold. Oleh karena hanya bisa digunakan satu kali pengecoran saja, setelah itu cetakan tersebut dirusak saat pengambilan benda coran. Dalam pembuatan cetakan, jenis-jenis pasir yang digunakan adalah pasir silika, pasir zircon atau pasir hijau. Sedangkan perekat antar butir-butir pasir dapat digunakan, bentonit, resin, furan atau air gelas. Secara umum cetakan harus memiliki bagian-bagian utama sebagai berikut :

·         Cavity (rongga cetakan), merupakan ruangan tempat logam cair yang dituangkan kedalam cetakan. Bentuk rongga ini sama dengan benda kerja yang akan dicor. Rongga cetakan dibuat dengan menggunakan pola.

·         Core (inti), fungsinya adalah membuat rongga pada benda coran. Inti dibuat terpisah dengan cetakan dan dirakit pada saat cetakan akan digunakan. o Gating sistem (sistem saluran masuk), merupakan saluran masuk kerongga cetakan dari saluran turun.

·         Sprue (Saluran turun), merupakan saluran masuk dari luar dengan posisi vertikal. Saluran ini juga dapat lebih dari satu, tergantung kecepatan penuangan yang diinginkan.

·         Pouring basin, merupakan lekukan pada cetakan yang fungsi utamanya adalah untuk mengurangi kecepatan logam cair masuk langsung dari ladle ke sprue. Kecepatan aliran logam yang tinggi dapat terjadi erosi pada sprue dan terbawanya kotoran-kotoran logam cair yang berasal dari tungku kerongga cetakan.

·         Raiser (penambah), merupakan cadangan logam cair yang berguna dalam mengisi kembali rongga cetakan bila terjadi penyusutan akibat solidifikasi.

Logam-logam yang dapat digunakan untuk melakukan proses pengecoran yaitu: Besi cor, besi cor putih, besi cor kelabu, besi cor maliable, besi cor nodular, baja cor dan lainlain. Peleburan logam merupakan aspek terpenting dalam operasi-operasi pengecoran karena berpengaruh langsung pada kualitas produk cor. Pada proses peleburan, mula-mula muatan yang terdiri dari logam, unsur-unsur paduan dan material lainnya seperti fluks dan unsur pembentuk terak dimasukkan kedalam tungku.

Fluks adalah senyawa inorganic yang dapat “membersihkan” logam cair dengan menghilangkan gas-gas yang ikut terlarut dan juga unsur-unsur pengotor (impurities). Fluks memiliki beberpa kegunaan yang tergantung pada logam yang dicairkan, seperti pada paduan alumunium terdapat cover fluxes (yang menghalangi oksidasi dipermukaan alumunium cair),. Cleaning fluxes, drossing fluxes, refining fluxes, dan wall cleaning fluxes. Tungku-tungku peleburan yang biasa digunakan dalam industri pengecoran logam adalah tungku busur listrik, tungku induksi, tungku krusibel, dan tungku kupola.

Pengecoran adalah suatu proses manufaktur yang menggunakan logam cair dan cetakan 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. Pasir hijau untuk pengecoran digunakan sekitar 75 percent dari 23 million tons coran yang diproduksi dalam USA setiap tahunnya.

Untuk menghasilkan tuangan yang berkualitas 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.

Inti dibuat secara terpisah dari cetakan, dalam kasus ini inti dibuat 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.

Sembari cetakan dibuat dan diasembling, bahan-bahan logam seperti ingot, scrap, dan bahan paduan, dilebur di bagian peleburan. Setelah logam cair dan homogen maka logam cair tersebut dituang ke dalam cetakan. Setelah itu 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.

Proses pengecoran sendiri dibedakan menjadi dua macam, yaitu traditional casting dan non-traditional/contemporary casting.

Teknik traditional 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

Sedangkan teknik non-traditional terbagi atas : k 1. High-Pressure Die Casting

2. Permanent-Mold Casting

3. Centrifugal Casting

4. Plaster-Mold Casting

5. Investment Casting

6. Solid-Ceramic Casting

Perbedaan secara mendasar di antara keduanya adalah bahwa contemporary casting tidak bergantung pada pasir dalam pembuatan cetakannya. Perbedaan lainnya adalah bahwa contemporary casting biasanya digunakan untuk menghasilkan produk dengan geometri yang kecil relatif dibandingkan bila menggunakan traditional casting. Hasil coran non-traditional casting juga tidak memerlukan proses tambahan untuk penyelesaian permukaan.

Jenis logam yang kebanyakan digunakan di dalam proses pengecoran adalah logam besi bersama-sama dengan aluminium, kuningan, perak, dan beberapa material non logam lainnya.

Proses-proses manufaktur dapat diklasifikasi atas:

1.      Solidifikasi (solidification) → pengecoran (casting)

2.      Deformasi (deformation) → pembentukan (forming)

3.      Material removal or cutting (pemesinan = machining)

4.      Polymer processing

5.      Particulate processing (termasuk metalurgi serbuk = powder metallurgy)

6.      Penyambungan (joining) → termasuk di dalamnya : pengelasan (welding), brazing, soldering,adhesive bonding dan mechanical fastening

7.      Perlakuan panas (heat treatment) dan perlakuan permukaan (surface treatment)

8.      Perangkaian/assembling (assembly)

Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan proses manufaktur :

1.      Biaya proses (cost of manufacture)

2.      Jumlah produk yang akan dibuat (quantity of piece required)

3.      Material

4.      Bentuk geometri (geometric shape)

5.      Kualitas permukaan (surface finish)

6.      Toleransi (tolerance)

7.      Tooling, jigs, and fixtures

8.      Gages

9.      Peralatan yang tersedia (availability equipment)

10.  Waktu produk harus selesai (delivery date)

Dasar – dasar Pengecoran Logam

Proses pengecoran logam adalah proses pembuatan produk dengan cara memasukkan logam cair ke dalam rongga cetakan (mould), membiarkan membeku kemudian melepaskannya dari cetakan sehingga dapat didapatkan produk yang sesuai dengan cetakannya.

Proses pengecoran biasanya dilakukan untuk mendapatkan produk yang bentuknya cukup rumit sehingga sulit untuk menggunakan proses yang lain.

Proses Pengecoran Logam

Kualitas permukaan (surface finish) yang dihasilkan dari proses pengecoran biasanya kurang baik. Oleh karena itu diperlukan proses pemesinan sebagai finishing.

Pada pengecoran logam ada 4 langkah utama :

1.      Proses pencairan logam → dilakukan di dalam tungku pencairan logam.

2.      Proses penuangan logam cair ke dalam cetakan (mould).

3.      Proses pembekuan/solidifikasi (solidification) logam di dalam cetakan.

4.      Proses pelepasan produk (coran) dari cetakan.

Proses Penuangan Logam Cair

Temperatur penuangan logam cair :

·         Paduan ringan                     650 – 750⁰C

·         Perunggu (bronze)               1100 – 1250⁰C

·         Kuningan (brass)                 950 – 1100⁰C

·         Besi cor                              1250 – 1450⁰C

·         Baja cor                              1500 – 1550⁰C

Contoh – contoh Hasil Pengecoran

Impeller dan rumah pompa ( pump impeller and housing )

Blok Mesin ( engine block )

Hydroelectric kapal turbine

Produk – produk pengecoran ( casting product)

Proses pengecoran logam adalah proses pembuatan produk dengan cara memasukkan logam cair ke dalam rongga cetakan (mould), membiarkan membeku kemudian melepaskannya dari cetakan sehingga dapat didapatkan produk yang sesuai dengan cetakannya.

Proses pengecoran biasanya dilakukan untuk mendapatkan produk yang bentuknya cukup rumit sehingga sulit untuk menggunakan proses yang lain → Lihat contoh

Proses pengecoran logam

Kualitas permukaan (surface finish) yang dihasilkan dari proses pengecoran biasanya kurang baik. Oleh karena itu diperlukan proses pemesinan sebagai finishing.

DASAR-DASAR PENGECORAN LOGAM

Pada pengecoran logam ada 4 langkah utama :

1. Proses pencairan logam → dilakukan di dalam tungku pencairan logam
2. Proses penuangan logam cair ke dalam cetakan (mould).
3. Proses pembekuan/solidifikasi (solidification) logam di dalam cetakan.
4. Proses pelepasan produk (coran) dari cetakan.

Penuangan logam cair

Proses pengecoran

Solidifikasi

Pembekuan/solidifikasi adalah proses transformasi dari logam/paduan dalam keadaan cair menjadi padat, meliputi :

1. Kristalisasi fasa cair
2. Segregasi zat-zat pengotor dan unsur paduan
3. Terbebasnya gas-gas yang larut dalam logam cair
4. Adanya rongga-rongga akibat pengkerutan (shrinkage cavity)
5. Terbentuknya porositas