BAB 12 DASAR PENGECORAN a - Copy
BAB 12
TEORI DASAR PENGECORAN
• Pengecoran (casting) adalah proses
dimana logam cair mengalir akibat gaya
grafitasi atau gaya lain (yg diberikan) ke
dalam rongga cetakan, dan dibiarkan
membeku dng bentuk sebagaimana
rongga cetakannya.
• Produknya: benda tuang/ coran/ casting
• Material awal: dlm kondisi cair
atau plastis (highly plastic).
• Produk (coran) diperoleh
setelah material awal tersebut
membeku dalam cetakan
• Dpt memproses Logam, kaca,
polymers dan polymer matrix
composites
•
•
•
Prinsip dasar: pencairan +
penuangan ke dalam cetakan
+ biarkan membeku
Variabel proses perlu diatur
Perhatikan sistem saluran
tuang
Produk pengecoran
1. INGOT: merupakan produk dari industri
logam primer, adalah produk pengecoran
dengan bentuk yang sederhana dan
memiliki ukuran yg besar, utk diproses
labih lanjut misalnya di rol, tempa dll.
2. CORAN: adalah produk pengecoran
yang memiliki bentuk rumit dan sudah
mendekati bentuk akhir suatu part yang
diinginkan.
Keunggulan Pengecoran Logam
1.
2.
3.
4.
5.
Mampu membuat coran dengan geometri yang rumit,
baik bgian luar maupun bagian dalam dari produk
Beberapa jenis pengecoran mampu menghasilkan
bentuk akhir, tanpa memerlukan proses lanjut.
Mampu membuat produk ukuran besar, lebih dari 100
ton
Mampu memproses setiap logam yang dapat
dicairkan.
Beberapa pengecoran cocok untk produksi masal.
Kekurangan/ Kerugiannya
•
Kerugian setiap pengecoran berbeda:
Sifat mekanis terbatas (; HB; dll)
Berpori
Beberapa pengecoran akurasi dimensi dan
kekasaran permukaannya jelek.
Berbahaya bagi operator
Menimbulkan pencemaran lingkungan
Contoh Coran
• Berat produk bisa dari bbrp ons s.d 100
ton lebih.
– Roda K.A
– Pipa
– Penggorengan
– Rumah turbin
– Rangka mesin
– Blok mesin dll
Cetakan
• Cetakan terdiri atas sebuah rongga yg
geometrinya akan menentukan bentuk coran
(produk)
• Ukuran rongga harus dibuat sedikit lebih besar
dari ukuran produk yg diinginkan, guna
mengantisipasi penyusutan saat pembekuan.
Besarnya kompensasi penyusutan setiap logam
berbeda.
• Bahan cetakan: pasir, plaster, keramik, dan
logam
Pembagian proses Pengecoran
• Expendable Mold
– Yaitu cetakan sekali pakai, artinya cetakan hanya
dapat digunakan satu kali pengecoran karena utk
mendapatkan produknya cetakan harus di bongkar/
dirusak. Bahan cetakan: pasir, plaster.
• Permanent Mold
– Yaitu cetakan yang dapat digunakan berulang kali,
cocok utk produksi masal, dan coran dengan bentuk
yang lebih rumit mampu dibuat. Terdiri atas dua
bagian, jadi hanya utk geometri coran yg sederhana.
Bahan cetakan dari logam
Cetakan (terbuat dari) Pasir
• Rongga cetakan dibentuk
dengan pola (pattern)
• Pola terbuat dari kayu,
logam, dan plastik yg
dibentuk sebagaimana
coran yg akan dibuat.
• Pola memiliki ukuran
yg sedikit lebih besar dr
pd ukuran coran, guna
mengkompensasi
penyusutan yg terjadi
selama proses
pembekuan. Pasir
tuang dpt dibentuk
karena dicampur dg
bahan pengikat.
• Cara pembuatan
cetakan tuang dari
pasir, sbb: lih. Gmbr (b)
• Flask: boks ada 2
– Atas disebut cope
– Bawah disebut drag
Antara keduanya ada garis pemisah (parting line)
• Bentuk rongga cetakan
menentukan
bentuk coran bagian luar, sedang
permukaan dalam ditentukan oleh bentuk
inti
Pengujian fluiditas
Pouring cup
Sprue
Limit of flow
before
freezing
Spiral
mold
Diagram suhu – waktu logam murni
( Dari titik lebur )
Karakteristik struktur butir kristal
logam murni
Butir kristal bulat ukuran
kecil dengan orientasi
acak, dekat dinding
cetakan.
butir kristal columnar
(panjang-panjang),
mengarah ke pusat
coran.
Diagram suhu – waktu logam
paduan (alloy)
Freezing
completed
Solid cooling
Karakteristik struktur butir kristal
logam paduan
Butir kristal ukuran
kecil dengan
orientasi acak
Butir kristal
columnar
besar- besar
Penyusutan coran silindrik selama
proses pembekuan
Penyusutan coran silindrik selama
proses pembekuan
CARA MENGURANGI EFEK
PENYUSUTAN
• Penempatan riser
• chills
Contoh: rancanglah ukuran raiser dg bentuk silinder dg
ratio diameter thd tinggi =1. Cm=19.5 min/in2, yg akan
membeku lebih lama 0.5 menit dari corannya.
Chvorinov rules
• TST= Cm (V/A)2
•
•
•
•
TST = waktu total pembekuan [menit]
Cm = konstante cetakan
V = volume coran [mm3]
A = luas permukaan coran [mm2]
Penempatan riser sedekat mungkin dng
bagian coran yg V/A nya besar
• MFT=V/Q [menit]
• Q= v.A [mm3/menit]
• Dimana
•
•
•
•
V = volume produk [mm3]
v = kecepatan aliran logam [mm/menit]
Q= kapasitas [mm3/menit]
A = luas penampang pada suatu titik dari saluran tuang
[mm2]
• T = waktu pengisian rongga cetakan
• v=2gh
Panas Yg diperlukan utk menaikan suhu
hingga mencapai temperatur penuangan
• H=V{Cs(Tm-To)+Hf+ Cl(Tp-Tm)}
Dimana:
H
:panas Total yang diperlukan utk menaikan suhu
logam hingga mencapai suhu penuangan [Joule]
:densitas [g/cm3]
V
Cs
Tm
To
Hf
Cl
Tp
: Volume material yg dicairkan [cm3]
: Panas spesifik dari logam phase padat [J/g-0C]
: Temperatur pencairan logam [0C]
: Temperatur awal [0C]
: Panas Fusi [J/g]
: Panas Spesifik volumetrik logam cair [J/g-0C]
:Temperatur Penuangan.[0C]
TEORI DASAR PENGECORAN
• Pengecoran (casting) adalah proses
dimana logam cair mengalir akibat gaya
grafitasi atau gaya lain (yg diberikan) ke
dalam rongga cetakan, dan dibiarkan
membeku dng bentuk sebagaimana
rongga cetakannya.
• Produknya: benda tuang/ coran/ casting
• Material awal: dlm kondisi cair
atau plastis (highly plastic).
• Produk (coran) diperoleh
setelah material awal tersebut
membeku dalam cetakan
• Dpt memproses Logam, kaca,
polymers dan polymer matrix
composites
•
•
•
Prinsip dasar: pencairan +
penuangan ke dalam cetakan
+ biarkan membeku
Variabel proses perlu diatur
Perhatikan sistem saluran
tuang
Produk pengecoran
1. INGOT: merupakan produk dari industri
logam primer, adalah produk pengecoran
dengan bentuk yang sederhana dan
memiliki ukuran yg besar, utk diproses
labih lanjut misalnya di rol, tempa dll.
2. CORAN: adalah produk pengecoran
yang memiliki bentuk rumit dan sudah
mendekati bentuk akhir suatu part yang
diinginkan.
Keunggulan Pengecoran Logam
1.
2.
3.
4.
5.
Mampu membuat coran dengan geometri yang rumit,
baik bgian luar maupun bagian dalam dari produk
Beberapa jenis pengecoran mampu menghasilkan
bentuk akhir, tanpa memerlukan proses lanjut.
Mampu membuat produk ukuran besar, lebih dari 100
ton
Mampu memproses setiap logam yang dapat
dicairkan.
Beberapa pengecoran cocok untk produksi masal.
Kekurangan/ Kerugiannya
•
Kerugian setiap pengecoran berbeda:
Sifat mekanis terbatas (; HB; dll)
Berpori
Beberapa pengecoran akurasi dimensi dan
kekasaran permukaannya jelek.
Berbahaya bagi operator
Menimbulkan pencemaran lingkungan
Contoh Coran
• Berat produk bisa dari bbrp ons s.d 100
ton lebih.
– Roda K.A
– Pipa
– Penggorengan
– Rumah turbin
– Rangka mesin
– Blok mesin dll
Cetakan
• Cetakan terdiri atas sebuah rongga yg
geometrinya akan menentukan bentuk coran
(produk)
• Ukuran rongga harus dibuat sedikit lebih besar
dari ukuran produk yg diinginkan, guna
mengantisipasi penyusutan saat pembekuan.
Besarnya kompensasi penyusutan setiap logam
berbeda.
• Bahan cetakan: pasir, plaster, keramik, dan
logam
Pembagian proses Pengecoran
• Expendable Mold
– Yaitu cetakan sekali pakai, artinya cetakan hanya
dapat digunakan satu kali pengecoran karena utk
mendapatkan produknya cetakan harus di bongkar/
dirusak. Bahan cetakan: pasir, plaster.
• Permanent Mold
– Yaitu cetakan yang dapat digunakan berulang kali,
cocok utk produksi masal, dan coran dengan bentuk
yang lebih rumit mampu dibuat. Terdiri atas dua
bagian, jadi hanya utk geometri coran yg sederhana.
Bahan cetakan dari logam
Cetakan (terbuat dari) Pasir
• Rongga cetakan dibentuk
dengan pola (pattern)
• Pola terbuat dari kayu,
logam, dan plastik yg
dibentuk sebagaimana
coran yg akan dibuat.
• Pola memiliki ukuran
yg sedikit lebih besar dr
pd ukuran coran, guna
mengkompensasi
penyusutan yg terjadi
selama proses
pembekuan. Pasir
tuang dpt dibentuk
karena dicampur dg
bahan pengikat.
• Cara pembuatan
cetakan tuang dari
pasir, sbb: lih. Gmbr (b)
• Flask: boks ada 2
– Atas disebut cope
– Bawah disebut drag
Antara keduanya ada garis pemisah (parting line)
• Bentuk rongga cetakan
menentukan
bentuk coran bagian luar, sedang
permukaan dalam ditentukan oleh bentuk
inti
Pengujian fluiditas
Pouring cup
Sprue
Limit of flow
before
freezing
Spiral
mold
Diagram suhu – waktu logam murni
( Dari titik lebur )
Karakteristik struktur butir kristal
logam murni
Butir kristal bulat ukuran
kecil dengan orientasi
acak, dekat dinding
cetakan.
butir kristal columnar
(panjang-panjang),
mengarah ke pusat
coran.
Diagram suhu – waktu logam
paduan (alloy)
Freezing
completed
Solid cooling
Karakteristik struktur butir kristal
logam paduan
Butir kristal ukuran
kecil dengan
orientasi acak
Butir kristal
columnar
besar- besar
Penyusutan coran silindrik selama
proses pembekuan
Penyusutan coran silindrik selama
proses pembekuan
CARA MENGURANGI EFEK
PENYUSUTAN
• Penempatan riser
• chills
Contoh: rancanglah ukuran raiser dg bentuk silinder dg
ratio diameter thd tinggi =1. Cm=19.5 min/in2, yg akan
membeku lebih lama 0.5 menit dari corannya.
Chvorinov rules
• TST= Cm (V/A)2
•
•
•
•
TST = waktu total pembekuan [menit]
Cm = konstante cetakan
V = volume coran [mm3]
A = luas permukaan coran [mm2]
Penempatan riser sedekat mungkin dng
bagian coran yg V/A nya besar
• MFT=V/Q [menit]
• Q= v.A [mm3/menit]
• Dimana
•
•
•
•
V = volume produk [mm3]
v = kecepatan aliran logam [mm/menit]
Q= kapasitas [mm3/menit]
A = luas penampang pada suatu titik dari saluran tuang
[mm2]
• T = waktu pengisian rongga cetakan
• v=2gh
Panas Yg diperlukan utk menaikan suhu
hingga mencapai temperatur penuangan
• H=V{Cs(Tm-To)+Hf+ Cl(Tp-Tm)}
Dimana:
H
:panas Total yang diperlukan utk menaikan suhu
logam hingga mencapai suhu penuangan [Joule]
:densitas [g/cm3]
V
Cs
Tm
To
Hf
Cl
Tp
: Volume material yg dicairkan [cm3]
: Panas spesifik dari logam phase padat [J/g-0C]
: Temperatur pencairan logam [0C]
: Temperatur awal [0C]
: Panas Fusi [J/g]
: Panas Spesifik volumetrik logam cair [J/g-0C]
:Temperatur Penuangan.[0C]