Pengecoran Logam

Pengecoran Logam

Pengecoran logam adalah proses perubahan fase dari padat ke cair dengan pelelehan logam cair dan menuangkan ke dalam cetakan setalah itu terjadi proses solidifikasi  sehingga fase kembali berubah ke padat. (Heine, 1976:1). Berikut ini adalah diagram alir proses pengecoran:

 

Gambar : Diagram alir proses sand mold casting

Sumber           : Kalpakjian, 2006:300

 

Beberapa keuntungan pada proses pengecoran logam adalah sebagai berikut (Heine, 1976:1) :

1.     Bentuk – bentuk yang rumit dapat dicor sehingga dapat meminimalisir proses permesinan.

2.     Dapat mengecor logam dengan sifat permesinan yang rendah.

3.     Konstuksi memungkinkan untuk lebih mudah. Misal untuk objek dengan bagian yang banyak, bisa dicor menjadi beberapa bagian.

4.     Pengecoran logam dapat digunakan untuk produksi skala besar.

5.     Logam-logam yang sangat berat dan besar dapat dicor.

6.     Bisa mendapatkan properti engineering yang lebih baik pada pengecoran logam seperti machinability pada besi tuang, strength dan lightness pada light metal alloys.

7.     Dengan kombinasi dari poin 1 sampai 6 bisa didapat keuntungan ekonomis yaitu biaya yang lebih murah dari proses produksi lainnya.

Proses pengecoran sendiri dibedakan menjadi dua macam, yaitu Expendable Mold Casting dan Permanent Mold Casting. (Kalpakjian, 1989 : 298)

a.       Expendable Mold Casting

Expendable Mold Casting adalah teknik pengecoran logam yang cetakannya hanya dapat digunakan satu kali proses saja. Macam - macam Expendable Mold Casting adalah:

1.      Sand Mold Casting

Sand Mold Casting adalah proses pengecoran logam dengan menggunakan pasir, bahan pengikat, dan air sebagai cetakannya. Cetakan pasir merupakan teknik yang paling banyak digunakan karena memiliki keunggulan:

·        Dapat mencetak logam dengan titik lebur tinggi, seperti baja, nikel, dan titanium;

·        Dapat digunakan mencetak benda dari ukuran kecir hingga besar;

·        Pasir dapat digunakan lagi;

·        Jumlah produksi dari satuan hingga puluhan.

              Kekurangan :    

·        Cetakan hanya bisa digunakan satu kali pemakaian saja;

·        Hasil dari cetakan cenderung kasar.

 

Gambar           : Proses sand mold casting

Sumber            : Kalpakjian, 2006:267

 

2.      Pola Lilin (Investment Casting)

Cara lilin adalah cara yang khas diantara teknik pengecoran loga lainnya yang disebut juga dengan pengecoran investment. Investment casting biasanya digunakan untuk pengecoran logam paduan dengan titik cair tinggi, misalnya komponen turbin atau perhiasan. Berikut adalah garis besar dari pengecoran ini:

 

Gambar            : Cara pola lilin

Sumber            : Kalpakjian, 2006:273

Tahapan Invesment Casting:

1.       Dibuat cetakan untuk pengecoran lilin;

2.       Pola lilin dan sistem saluran tersebut dibuat dengan menggunakan cetakan diatas;

3.       Pola lilin dan sistem saluran disusun menjadi susunan pola;

4.       Susunan tersebut dilapisi;

5.       Susunan pola lilin yang telah dilapisi itu ditutup dengan campuran investment pembuatan cetakan;

6.       Menghilangkan lilin dengan memanaskan pada temperatur 110 - 110°C;

7.       Cetakan dibakar pada temperatur 800 - 1100°C;

8.       Logam cair dihitung pada cetakan yang temperatur tinggi;

9.       Pekerjaan penyelesaian.

3.      Evaporated Pattern Process

Pola ini termasuk sistem saluran masuk riser dan inti dibuat bahan busa polisteran. Dalam hal ini cetakan tidak harus dapat dibuka dalam kup dan drag karena pola busa tersebut tidak perlu dikeluarkan dari rongga cetakan. (Groover Mikel P., 2007:28).

Pengecoran polisteran biasanya digunakan untuk pengecoran logam dengan titik cair tinggi, contohnya untuk mesin automobile.

 

Gambar            : Tahapan proses pengecoran polisteren

Sumber            : Kalpakjian, 2009:271

 

b.       Permanent Mold Casting

Merupakan teknik pengecoran logam yang cetakannya menggunakan baja atau besi tuang. Inti (core) dapat juga menggunakan logam coran permanen, namun inti tersebut harus bisa dilepaskan setelah logam cair membeku. Jenis cetakan ini bisa dipakai berulang kali (Heine, 1976:285).

Macam – macam permanent mold casting adalah:

1.      Pengecoran Sentrifugal

Pengecoran sentrifugal dilakukan dengan menggunakan logam cair ke dalam cetakan yang berputar akibat pengaruh gaya sentrifugal. Logam cair akan terdistribusi ke dinding rongga cetak dan kemudian membeku. Jenis - jenis pengecoran sentrifugal antara lain:

a.       Pengecoran Sentrifugal Sejati

Dalam pengecoran sentrifugal sejati logam cair dituangkan ke dalam cetakan horizontal yang sedang berputar melalui cawan tuang yang terletak pada salah satu ujung cetakan pada beberapa mesin. Karakteristik benda cor hasil pengecoran sentrifugal sejati:

·        Memiliki densitas yang tinggi terutama pada bagian luar cor;

·        Tidak terjadi penyusutan pembekuan pada bagian luara benda cork arena adanya gaya sentrifugal yang bekerja secara kontinyu selama pembekuan;

·        Cenderung ada impuritas pada dinding sebelah dalam coran dan hal itu dapat dihilangkan dengan permesinan.

 

Gambar            : Proses pengecoran sentrifugal sejati

Sumber            : Kalpakjian, 1989:327

 

b.       Pengecoran Semi Sentrifugal

Pada metode ini gaya sentrifugal digunakan untuk menghasilkan coran yang pejal (bukan bentuk tabular). Cetakan dirancang dengan riser pada pusat untuk pengisian logam cair. Biasanya  digunakan untuk pengecoran logam paduan. Biasanya untuk membuat roda gigi dan pulley atau membuat baling - baling seperti pada gambar dibawah.

 

Gambar           : Proses pengecoran semi sentrifugal

Sumber            : Kalpakjian., 1989:328

 

c.       Pengecoran Sentrifuge

Dalam pengecoran sentrifuge, cetakan dirancang dengan beberapa rongga cetak yang diletakkan disebelah luar dari pusat rotasi sedemikian rupa sehingga logam cair yang dituangkan ke dalam cetakan akan didistribusikan ke setiap rongga cetak dengan gaya sentrifugal seperti yang ditunjukkan dalam gambar berikut.

 

Gambar            : Proses pengecoran sentrifuge

Sumber            : Kalpakjian., 19689:328

 

2.      Pengecoran Cetak Tekan (Die Casting)

Pengecoran cetak tekan termasuk proses pengecoran cetakan permanen dengan cara menginjeksikan logam cair ke dalam rongga cetakan dengan tekanan tinggi (0,7 - 700 MPa). Tekanan tetap dipertahankan selama proses pembekuan. Terdapat dua jenis cetak tekan, yaitu:

a.       Mesin Cetak Tekan Ruang Panas (Hot Chamber)

Pada mesin cetak ruang panas, tungku peleburan terdapat pada mesin dan silinder injeksi terendam dalam logam cair. Tekanan injeksi berkisar antara 7 - 35 MPa. Mesin ini digunakan untuk logam cair dengan titik lebur rendah seperti Sn, Pb, dan Zn. Dalam mesin pengecoran cetak panas, logam dilebur didalam container yang menjadi satu dengan mesin cetaknya, seperti yang ditunjukkan gambar berikut.

 

 

Gambar 4.8     : Mesin cor cetak ruang panas

Sumber            : Surdia dan Chijiwa, 1996:244

 

Gambar            : Proses pengecoran cetak ruang panas

Sumber            : Kalpakjian 1989:323

 

b.       Mesin Cetak Ruang Dingin (Cold Chamber)

Pada mesin cetak ruang dingin, tungku peleburannya terpisah dengan silinder injeksi dan silinder injeksi diisi logam cair secara manual atau mekanis. Tekanan injeksinya berkisar antara 14 - 140 MPa digunakan untuk logam cor dengan titik lebur lebih tinggi dan biasanya digunakan untuk pengecoran logam non ferrous.

 

Gambar    : Mesin cetak tekan ruang dingin

Sumber            : Groover, 2007:36

 

Tabel 4.1: Perbedaan antara mesin cetak tekan ruang panas dan ruang dingin

Mesin Cetak Tekan Ruang Panas	Mesin Cetak Tekan Ruang Dingin
·        Tungku peleburan terdapat di mesin dan silinder injeksi terendam dalam logam cair	·        Tungku peleburan terpisah, silinder injeksi diisi logam cair secara manual atau mekanis
·        Tekanan injeksi berkisar antara        7 - 35 Mpa	·        Tekanan injeksi berkisar antara        14 - 140 Mpa
·        Digunakan untuk logam cair dengan titik lebur rendah seperti Sn, Pb, dan Zn	·        Digunakan untuk logam cair dengan titik lebur tinggi daripada hot chamber, seperti Al
·        Laju produksi cepat, bisa mencapai 500 produk/jam	·        Laju produksi lebih lambat dibanding hot chamber

 

3.      Squeeze Casting

Squeeze casting sering disebut dengan liquid metal forging, merupakan suatu istilah yang dipakai untuk menggambarkan suatu proses dimana logam cair didinginkan didalam cetakan tertutup sambil diberi tekanan luar yang biasanya berasal dari tenaga hidrolik. Terjadinya kontak antara logam cair dengan punch dan die pada saat penekanan kemungkinan terjadinya perpindahan panas yang cukup cepat. Ini akan menghasilkan struktur mikro yang lebih homogen serta perbaikan sifat mekanik.

 

Gambar            : Squeeze casting

Sumber            : Kalpakjian, 1989 : 329