Laporan praktikum pengecoran PDF

Preview

Summary

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pada era modern ini, dunia industri terus mengalami kemajuan terutama dalam bidang manufaktur. Ada berbagai macam produk yang dihasilkan dari proses manufaktur khususnya dari proses pengecoran. Proses pengecoran dalam dunia industri digunakan untuk membuat benda...

Description

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pada era modern ini, dunia industri terus mengalami kemajuan terutama dalam bidang manufaktur. Ada berbagai macam produk yang dihasilkan dari proses manufaktur khususnya dari proses pengecoran. Proses pengecoran dalam dunia industri digunakan untuk membuat benda-benda berbentuk rumit, seperti benda berlubang dan lain sebagainya. Produk-produk yang rumit tersebut dapat diproduksi masal secara mudah dan efisien dengan menggunakan proses pengecoran logam. Pengecoran logam merupakan proses pencairan logam untuk membentuk logam cair sesuai dengan bentuk yang diinginkan. Untuk membuat coran harus dilakukan dengan prosesproses seperti : peleburan logam, membuat rongga cetak, peoses penuangan, memeriksa dan menganalisa hasil coran. Sedangkan untuk pencairan logam dapat dilakukan dengan tanur induksi, dapur kopula, dan lain sebagainya. Proses pengecoran logam dapat dilakukan dengan menggunakan pasir cetak sebagai media cetak, pengecoran dilakukan dengan menggunakan HDPC, dan invesment casting (pengecoran dengan lilin), dan alat yang lain. Pada laporan praktikum pengecoran ini pengecoran dilakukan dengan menggunakan pasir cetak sebagai media cetak atau dikenal dengan Sand casting.. Sand casting merupakan pengecoran dengan menggunakan pasir cetak sebagai media utamanya. Pengecoran pasir cetak sebagai media cetak ini banyak digunakan untuk pekerjaan pengecoran. 1.2. Tujuan dan Manfaat Praktikum Pengecoran 1.2.1. Tujuan Praktikum Pengecoran 1. Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan Sand Casting. 2. Untuk mengetahui alat dan bahan dalam Sand Casting 3. Untuk mengetahui bagaimana proses pengecoran dengan Sand Casting 4. Untuk mengetahui cacat coran dalam Sand Casting 1.2.2. Manfaat Praktikum Pengecoran 1. Mahasiswa dapat melakukan persiapan pengecoran dengan Sand Casting 2. Mahasiswa dapat melakukan proses pengecoran dengan Sand Casting 3. Mahasiswa dapat membuat sistem saluran dalam Sand Casting 4. Mahasiswa dapat menganalisa hasil pengecoran dengan Sand Casting Praktikum Pengecoran dan Tempa

1

BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1. Pengertian Pengecoran Logam Pengecoran Logam 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. Salah satu metoda dalam pengecoran adalah dengan menggunakan pasir cetak sebagai media cetak atau disebut dengan Sand Casting. Sand Cating atau Pengecoran dengan cetakan pasir melibatkan aktivitas-aktivitas seperti menempatkan pola dalam kumpulan pasir untuk membentuk rongga cetak, membuat sistem saluran, mengisi rongga cetak dengan logam cair, membiarkan logam cair membeku, membongkar cetakan yang berisi produk cor dan membersihkan produk cor. Hingga sekarang, proses pengecoran dengan cetakan pasir masih menjadi andalan industri pengecoran terutama industri-industri kecil. Klasifikasi pengecoran berdasarkan umur dari cetakan, ada pengecoran dengan sekali pakai (expendable Mold) dan ada pengecoran dengan cetakan permanent (permanent Mold). Cetakan pasir atau Sand Casting termasuk dalam expendable mold. 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 2.2. Peralatan dan Perlengkapan dalam Pengecoran Dalam melakukan pengecoran terdapat peralatan dan perlengkapan yang harus disiapkan. Dalam Sand Casting khususnya, peralatan dan perlengkapan tersebut adalah sebagai berikut : 1. Pasir Cetak Digunakan membuat cetakan yang juga berfungsi untuk membuat pola/model dan inti, serta menahan aliran cairan logam pada waktu dituangkan kedalam cetakan. Contoh pasir yang digunakan dalam proses pengecoran yaitu pasir kali, pasir gunung, dan pasir silika. 2. Inti Inti (core) adalah suatu bahan yang terbuat dari pasir (pasir gemuk) yang mengandung kadar lempung lebih tinggi daripada pasir cetak. Inti digunakan untuk membuat lubang atau diameter dalam yang ada didalam coran. Praktikum Pengecoran dan Tempa

2

3. Model/pola Model/pola merupakan bahan yang menyerupai benda asli atau benda yang akan dicor pada bagian luar. Model/pola ini terbuat dari kayu (jati, mahoni, dan lainnya) dan logam (alumunium, besi, dan lainnya). Pola disini ukurannya dibuat lebih besar dari benda cor, hal ini dikarenakan adanya faktor penyusutan pada waktu cairan logam dingin. 4. Rangka cetak Rangka cetak merupakan alat atau rangka yang terbuat dari kayu maupun logam yang berbentuk segiempat atau bulat yang digunakan untuk membuat cetakan. Cetakan sendiri merupakan alat yang berisi pasir cetak yang sudah dipadatkan untuk melakukan proses pengecoran. 5. Alat-alat Pembuat Cetakan Alat-alat ini digunakan untuk membantu dalam membuat cetakan dan mempermudah dalam melakukan proses pengecoran logam. Alat-alat tersebut terdiri dari : penyangga, mandrel, pemberat, penumbuk, dan lain sebagainya. 2.3. Keselamatan dan Kesehatan Kerja (K3) 2.3.1. Sumber Bahaya Tingkat bahaya yang dijumpai di lingkungan pengecoran logam ditentukan oleh berbagai faktor, diantaranya termasuk jumlah karyawan, jenis logam dan bahan lain yang digunakan, ukuran benda yang akan dicetak, mekanisme kontrol terhadap sumber bahaya, sistem ventilasi, desain bangunan, dan lain-lain. Sumber bahaya terhadap kesehatan di proses pengecoran logam dapat dikelompokkan menjadi dua: 1. Bahaya dari penggunaan bahan zat kimia seperti debu silica, debu dan asap metal, carbon monoksida, dan senyawa kimia lain yang dilibatkan dalam proses. 2. Bahaya dari faktor fisika di lingkungan kerja, seperti kebisingan, getaran, dan iklim panas. 2.3.2. Penyakit Akibat Kerja (PAK) Melalui berbagai penelitian, baik epidemiologi atau eksperimental, telah diketahui beberapa penyakit yang dicurigai berhubungan dengan proses pengecoran logam. Penyakit-pnyakit tersebut seperti : 1. Penyakit saluran pernafasan Termasuk diantaranya yang paling umum adalah pneumoconiosis, bronchitis, dan kanker paru. Penyakit-penyakit ini dihubungkan dengan paparan terhadap debu silica, dan debu metal/non metal lain yang terhirup selama bekerja. Debu-debu ini Praktikum Pengecoran dan Tempa

3

apabila terhirup dalam waktu yang lama akan berakumulasi dalam paru dan merangsang proses inflamasi. Akumulasi debu ini bersifat fibrogenik – merangsang pembentukan jaringan ikat, dan pada tingkat lanjut bisa bersifat karsinogenik – merangsang pembentukan sel kanker. 2. Penyakit diluar saluran pernafasan Termasuk diantaranya intoksikasi Timbal (Pb), karbon monoksida, dan Beryllium (Berylliosis). 3. Thermal Stress Stress tubuh akibat suhu tinggi yang dihasilkan proses pengecoran logam. 4. Gangguan pendengaran Merupakan akibat dari tingginya tingkat kebisingan terutama yang berasal dari mesin-mesin. Tanpa kontrol yang baik, tingkat kebisingan dapat mencapai 85 – 120 dBA; nilai ini diatas NAB (Nilai Ambang Batas) 85 dB yang diperbolehkan. 5. Gangguan muskuloskeletal Sebagai akibat dari posisi tubuh yang salah atau tuntutan aktivitas fisik yang berat selama bekerja. 6. Sindrom akibat getaran Dikenal dengan istilah Raynaud’s Phenomenon of Occupational Origin. Penyakit ini timbul akibat penggunaan alat-alat yang bergetar dalam jangka waktu yang lama. 2.3.3. Kecelakaan Kerja Selain berpotensi menyebabkan PAK, proses pengecoran logam juga menempatkan pekerja dalam posisi yang rentan terhadap kecelakaan kerja. Kecelakaan kerja di tempat pengecoran logam dapat terjadi akibat : pekerjaan manual, penggunaan mesin, permukaan tempat kerja atau jalan, benda asing yang mengenai mata, dan paparan dengan benda panas.

2.4. Material dan Perlengkapan Pengecoran Dalam melakukan pengecoran dengan Sand Casting, material dan perlengkapan yang dibutuhkan adalah pasir, pola, inti, sistem saluran dan karakteristik pembekuan, cetakan, dan dapur kopula. 2.4.1. Pasir Cetak Pasir merupakan produk dari hancurnya batu-batuan dalam jangka waktu lama. Pasir cetak yang lazim digunakan didalam industri pengecoran adalah sebagai berikut: Praktikum Pengecoran dan Tempa

4

1. Pasir Silika Pasir silika didapat dengan cara menghancurkan batu silika, kemudiandisaring untuk mendapatkan ukuran butiran yang diinginkan. Kebanyakan pasir yang digunakan dalam pengecoran adalah pasir silika (SiO2). 2. Pasir Zirkon Pasir Zirkon berasal dari pantai timur australia yang mempunyai daya tahan api yang efektif untuk mencegah sinter 3. Pasir Olivin Pasir Olivin didapat dengan cara menghancurkan batu yang membentuk 2MgO, SiO2 dan 2FeO.SiO2. Pasir olivin mempunyai daya hantar panas yang lebih besar dibanding pasir silika. Alasan pemakaian pasir sebagai bahan cetakan adalah karena murah dan ketahanannya terhadap temperature tinggi.Pemilihan jenis pasir untuk cetakan melibatkan beberapa faktor penting seperti bentuk dan ukuran pasir. Sebagai contoh , pasir halus dan bulat akan menghasilkan permukaan produk yang mulus/halus. Ukuran butir yang kecil akan menghasilkan permukaan coran yang baik, tetapi ukuran butir yang besar akan menghasilkan permeabilitas yang baik, sehingga dapat membebaskan gas-gas dalam rongga cetak selama proses penuangan Untuk membuat pasir cetak selain dibutuhkan pasir juga pengikat (bentonit atau clay/lempung) dan air.Ketiga Bahan tersebut diaduk dengan komposisi tertentu dan siap dipakai sebagi bahan pembuat cetakan.Beberapa indikator untuk menentukan kualitas cetakan pasir adalah sebagai berikut : 1. Kekuaatan Kemampuan cetakan untuk mempertahankan bentuknya dan ketahanannya terhadap pengikisan oleh aliran logam cair. Hal ini tergantung pada bentuk pasir, kualitas pengikat dan faktor-faktor yang lain. 2. Permeabilitas Kemampuan cetakan untuk membebaskan udara panas dan gas dari dalam cetakan selama operasi pengecoran melalui celah-celah pasir cetak. 3. Stabilitas Termal Kemampuan pasir pada permukaan rongga cetak untuk menahan keretakan dan pembengkokan akibat sentuhan logam cair. 4. Kolapsibilitas Kemampuan cetakan membebaskan coran untuk menyusut tanpa menyebabkan coran menjadi retak. Praktikum Pengecoran dan Tempa

5

5. Reusabilitas kemampuan pasir (dari pecahan cetakan) untuk digunakan kembali (didaur ulang). 2.4.2. Pola Pola merupakan gambaran dari bentuk produk yang akan dibuat. Pola dapat dibuat dari kayu ,plastic/polimer ,resin sintetis atau logam. Pemilihan material pola tergantung pada bentuk dan ukuran produk cor, akurasi dimensi, jumlah produk cor dan jenis proses pengecoran yang digunakan. Pola dapat berguna agar menjaga ketelitian ukuran benda coran.Hal yang diperhatikan dalam menentukan pola adalah : 1. Pola harus mudah dikeluarkan dari cetakan 2. Penempatan inti harus mudah 3. Sistem saluran harus dibuat sempurna untuk mendapat aliran logam cair yang optimum. Pola memiliki beberapa jenis, jenis-jenis pola tersebut adalah sebagai berikut : 1. Pola tunggal (Solid Pattern) Biasanya digunakan untuk bentuk produk yang sederhana dan jumlah produk sedikit. Pola ini dibuat dari kayu dan tentunya tidak mahal.

Gambar 2.4.2.a. Pola tunggal 2. Pola Belah (Split Pattern) Terdiri dari dua buah pola yang terpisah sehingga akan diperoleh rongga cetak dari masing-masing pola. Dengan pola ini, bentuk produk yang dapat dihasilkan rumit dari pola tunggal. Tetapi proses cetakannya lebih mudah dari pola tunggal.

Gambar 2.4.2.b. Pola belah Praktikum Pengecoran dan Tempa

6

3. Pola dengan Papan Penyambung Digunakan untuk jumlah produksi yang lebih banyak. Pada pola ini, dua bagian pola belah masing-masing diletakan pada sisi yang berlawanan dari sebuah papan kayu atau pelat besi. 4. Pola Cope and Drug Pola ini hampir sama dengan pola dengan papan penyambung, tetapi pada pola ini dua bagian dari pola belah masing-masing ditempelkan pada papan yang terpisah. Pola ini biasanya juga dilengkapi dengan sistem saluran masuk dan riser. 2.4.3. Inti Fungsi inti adalah membuat rongga pada benda coran. Inti dibuat terpisah dengan cetakan dan dirakit pada saat cetakan akan digunakan. Bahan inti harus tahan menahan temperatur cair logam.Untuk produk cor yang memiliki lubang/rongga seperti pada blok mesin kendaraan atau katup-katup biasanya diperlukan inti. Inti ditempatkan dalam rongga cetak sebelum penuangan untuk membentuk permukaan bagian dalam produk dan akan dibongkar setelah cetakan membeku dan dingin. Seperti cetakan, inti harus kuat, permeabilitas baik, tahan panas dan tidak mudah hancur (tidak rapuh). Pemasangan inti didalam rongga cetak kadang-kadang memerlukan pendukung (support) agar posisinya tidak berubah. Pendukung tersebut disebut chaplet, yang dibuat dari logam yang memiliki titik lebur yang lebih tinggi dari pada titik lebur benda cor. Sebagai contoh, chaplet baja digunakan pada penuangan besi tuang, setelah penuangan dan pembekuan chaplet akan melekat ke dalam benda cor, bagian chaplet yang menonjol ke luar dari benda cor selajutnya dipotong.

Gambar 2.4.3.a. Inti disangga dengan chaplet Praktikum Pengecoran dan Tempa

Gambar 2.4.3.b. Chaplet 7

Gambar 2.4.3.c. Hasil coran dengan lubang 2.4.4. Sistem Saluran dan Karakteristik Pembekuan Sistem saluran masuk (gating system) untuk mengalirkanlogam cair ke dalam rongga cetakan, terdiri dari cawan tuang, saluran turun,pengalir dan saluran masuk tempat logam mengalir memasuki rongga cetakan.Fungsi system saluran masuk perlu dirancang dengan mantap dengan mempertimbangkan faktor-faktor berikut: 1. Aliran logam hendaknya memasuki rongga cetakan pada dasar atau dekat dasarnya dengan turbulensi seminimal mungkin. Hal ini perlu diperhatikan, khususnya pada benda tuang yang kecil 2. Pengikisan dinding saluran masuk dan permukaan rongga cetakan harus ditekan dengan mengatur aliran logam cair atau dengan menggunakan inti pasir kering. 3. Aliran logam cair yang masuk harus diatur sedemikian sehingga terjadi solidifikasi terarah. Solidifikasi hendaknya mulai dari permukaan cetakan kearah logam cair sehingga selalu ada logam cair cadangan untuk menutupi kekurangan akibat penyusutan. 4. Usahakanlah agar slag, kotoran atau partikel asing tidak dapat masuk ke dalam rongga cetakan.

Gambar 2.4.4.a. Sistem Saluran Cawan tuang dibuat untuk memudahkan ketika menuang logam cair dan untuk mencegah masuknya terak ke dalam cetakan. Saluran penyaring untuk mencegah masuknya terak atau partikel lainnya masuk ke dalam saluran turun kedua. Penambah Praktikum Pengecoran dan Tempa

8

(riser) digunakan ssebagai cadangan logam cair untuk menutup rongga karena penyusutan. Penyusutan selalu terjadi jika logam membeku dan apabila penyusutan tidak diatur dengan baik maka bisa menimbulkan rongga penyusutan yang besar. Umumnya rongga penyusutan terjadi pada daerah dengan temperatur paling tinggi atau di tempat dimana terjadi pembekuan paling akhir.

Gambar 2.4.4.b. Karakteristik Pembekuan 2.4.5. Cetakan Dalam proses pengecoran dengan menggunakan pasi cetak terdapat tiga klasifikasi cetakan pasir. Ketiga klasifikasi cetakan pasir tersebut adalah sebagai berikut : 1. Cetakan Pasir Basah Cetakan pasir basah merupakan cetakan yang banyak digunakan dan paling murah. Kata “basah” dalam cetakan pasir basah berati pasir cetak itu masih cukup mengandung air atau lembab ketika logam cair dituangkan ke cetakan itu. Istilah lain dalam cetakan pasir adalah skin dried. Cetakan ini sebelum dituangkan logam cair terlebih dahulu permukaan dalam cetakan dipanaskan atau dikeringkan. Karena itu kekuatan cetakan ini meningkat dan mampu untuk diterapkan pada pengecoran produk-produk yang besar, dibuat dari campuran pasir, lempung, dan air. Cetakan pasir basah juga banyak digunakan untuk besi tuang, paduan logam tembaga dan aluminium yang beratnya relatif kecil (maksimum 100 kg). Keunggulan dari cetakan basah ini adalah :

 Memiliki kolapsibilitas yang baik

 Permeabilitas baik

 Reusabilitas yang baik

 Murah

Praktikum Pengecoran dan Tempa

9

Kelemahan dari cetakan basah ini adalah uap lembab dalam pasir dapat menyebabkan kerusakan pada beberapa coran, tergantung pada logam dan geometri coran. Untuk komposisi dari cetakan basah ini adalah sebagai berikut :  Pasir 80-90 %

 Bentonit 10-15 %  Air 4-5 %

 Bahan Penolong / grafit 2-3 %

2. Cetakan Pasir Kering Cetakan pasir kering, dibuat dengan menggunakan bahan pengikat organik, dan kemudian cetakan dibakar dalam sebuah oven dengan temperatur berkisar antara 204o sampai 316oC. Pembakaran dalam oven dapat memperkuat cetakan dan mengeraskan permukaan rongga cetakan. Cetakan pasir kering digunakan pada benda tuang yang berukuran besar (diatas 100 kg). Keunggulan dari cetakan kering ini adalah dimensi produk cetak yang lebih baik. Sedangkan untuk kelemahan dari cetakan kering adalah sebagai berikut :  Lebih mahal dibandingkan dengan cetakan pasir basah

 Laju produksi lebih rendah karena dibutuhkan waktu pengeringan

 Pemakaian terbatas untuk coran yang medium dan besar dalam laju produksi rendah → medium Untuk komposisi dari cetakan kering ini adalah :

 Pasir 80-90 %

 Tanah liat 10-15 %

 Gula tetes 1-2 %

 Pitch 1-1,5 %

 Milase 0,5-1 %

 Air kurang dari 4 % 3. Cetakan Kulit Kering Cetakan kulit kering, diperoleh dengan mengeringkan permukaan pasir basah dengan kedalaman 1,2 cm sampai dengan 2,5 cm pada permukaan rongga cetakan. Bahan perekat khusus harus ditambahkan pada campuran pasir untuk memperkuat permukaan rongga cetak. Klasifikasi cetakan yang telah dibahas merupakan klasifikasi konvensional. Saat ini telah dikembangkan cetakan yang menggunakan pengikat bahan kimia. Beberapa bahan pengikat yang tidak menggunakan proses Praktikum Pengecoran dan Tempa

10

pembakaran, seperti antara lain resin turan, penolik, minyak alkyd. Cetakan tanpa pembakaran ini memiliki kendali dimensi yang baik dalam aplikasi produksi yang tinggi. 2.4.6. Dapur Kpoula Dapur kopula adalah dapur yang digunakan untuk melebur besi tuang. Dapur ini berbentuk silindrik tegak, terbuat dari baja dan bagian dalamnya dilapisi dengan batu tahan api. Sebagai bahan bakar digunakan kokas (coke), dan batu kapur digunakan sebagai fluks, sedang bahan bakunya adalah besi bekas dan seringkali ditambahkan besi kasar. Pengisisan dilakukan melalui charging door bergantian antara kokas dan besi. Pembakaran terjadi disekitar pipa hembus sehingga di daerah ini akan terjadi percairan besi dan fluks akan bereaksi dengan abu kokas dan impuritas lainnya membentuk terak. Terak akan mengapung di atas besi cair dan berfungsi sebagai pelindung hingga tidak bereaksi dengan lingkungan di dalam kupola. Cairan akan dikeluarkan secara berkala bila jumlah cairan sudah cukup banyak. Penambahan bahan baku juga dilakukan secara berkala dan dapur dapat bekerja secara kontinu.

Gambar 2.4.6.a Dapur Kopula 2.4.6.1. Penggolongan Daerah dalam Kopula Dapur Kopula ini terdiri dari beberapa daerah dalam kopula. Daerahdaerah tersebut adalah sebagai berikut :

Praktikum Pengecoran dan Tempa

11

1) Daerah pemanasan mula adalah bagian dari pintu pengisian sampai ditempat dimana logam mulai cair. Selama turun di daerah ini, logam mengalami pemanasan mula. 2) Daerah lebur adalah bagian atas dari alas kokas dimana logam mencair. 3) Daerah panas lanjut adalah bagian bawah daerah lebur sampai rata tuyer. Logam cair dipanaskan lanjut selama turun melalui daerah ini. 4) Daerah krus adalah bagian dari tuyer sampai dasar kupola. Logam cair dan sebagian kecil terak ditampung di daerah ini. Selain hal tersebut diatas, bagian dalam kupola dibagi menjadi daerah oksidasi dan daerah reduksi, tergantung pada reaksi antara kokas dan gas. 1) Daerah oksidasi: dimulai dari tuyer sampai rata tengah-tengah alas kokas. Dalam daerah ini kokas dioksidasi oleh udara yang ditiupkan melalul tuyer. 2) Daerah reduksi: Bagian atas dari daerah oksidasi, dimana gas CO2 yang timbul di daerah oksidasi, direduksi oleh kokas. 1. Kapasitas Peleburan Kapasitas peleburan dari kupola dinyatakan oleh laju peleburan da...