62852248 Perancangan Pola dan Cetakan pa

PERANCANGAN POLA DAN SISTIM SALURAN

1. Desain Pengecoran

Dalam perencanaan suatu produk, perancangan dan desain yang baik sangat diperlukan untuk menghasilkan suatu produk yang memiliki kualitas yang dapat memenuhi standar dan spesifikasi produk yang diinginkan. Pada aplikasinya, desain produk adalah suatu faktor penentu yang sangat significant, kurang sempurnanya suatu hasil produksi dapat disebabkan oleh desain yang kurang memenuhi spesifikasi perancangannya. Namun dengan adanya perancangan dan desain maka kekurangan yang terdapat pada suatu produk akan dapat disimulasikan dan dianalisa hingga dapat dimodifikasi dari gambar atau desain dari produk tersebut sebelum produk diproses.

Semua proses manufaktur diawali dari suatu perancangan atau desain produk. Termasuk Proses pengecoran yang memiliki beberapa tahapan dalam perencangan dan desain produknya, karena ada beberapa komponen pengecoran yang memiliki perancangan dengan karakter berbeda yaitu; desain produk cor, desain sistem saluran (gating system) , dan desain pola (pattern). Ketiga desain pengecoran ini memiliki karakter berbeda seperti untuk pola sangat memerlukan ketelitian dan pengalaman yang cukup untuk dapat mendesain dan membuatnya, karena ada perbedaan ukuran antara ukuran produk yang sebenarnya dan ukuran pola yang harus dibuat karena adanya expansi dan penyusutan pada saat proses pengecoran logam berlangsung. Di bawah ini akan dibahas beberapa faktor dan parameter penting dalam perencanaan dan desain produk cor, desain sistem saluran, dan desain pola.

1.1 Desain Produk Cor

Desain produk cor dapat digambarkan secara umum sebagai desain produk atau desain elemen mesin lainya. Dimensi dan spesifikasi produk harus sangat diperhatikan dalam perencanaan produk pengecoran ini, karena pada saat digunakan produk pasti akan mengalami beban kerja mekanik seperti beban tarik, tekuk, tekan, puntir dan beban kerja lainya. Faktor lingkungan kerja juga perlu diperhatikan dalam suatu desain produk, contohnya faktor lingkungan kerja dengan temperatur tinggi, tekanan tinggi, dan lingkungan korosif akan dijadikan parameter dalam desain produk tersebut agar tidak terjadi kegagalan dalam aplikasi produk yang bekerja di lingkungan tersebut.

Sifat-sifat material yang akan diproses pengecoran juga harus diperhatikan karena sifat material baik fisik, mekanik dan kimia memiliki bagian penting dalam desain produk. Selain itu jika produk akan digunakan langsung dan kontak dengan bagian tubuh manusia maka faktor ergonomi, kenyamanan dan keamanan harus diperhatikan selain Sifat-sifat material yang akan diproses pengecoran juga harus diperhatikan karena sifat material baik fisik, mekanik dan kimia memiliki bagian penting dalam desain produk. Selain itu jika produk akan digunakan langsung dan kontak dengan bagian tubuh manusia maka faktor ergonomi, kenyamanan dan keamanan harus diperhatikan selain

Dimensi suatu produk harus memenuhi spesifikasi produk, untuk itu dalam desain produk cor juga memerlukan alat ukur dan analisa metrologi untuk dapat menghasilkan suatu produk dengan dimensi yang tepat. Untuk itu alat ukur yang digunakan harus sesuai dengan kebutuhan, semakin dibutuhkan keakurasian dan kepresisian produk maka alat ukur yang digunakan harus memiliki resolusi yang tinggi. Contoh alat ukur yang sederhana adalah scuifmaat, micrometer skrup, alat ukur sudut, dial gauge dan mistar. Sedangkan untuk alat ukur yang memiliki kemampuan resolusi tinggi seperti alat ukur dengan sistem komputer Coordinate Measuring Machine (CMM).

1.2 Desain Gating System

Perencanaan pembuatan suatu sistem saluran (gating system) dalam proses pengecoran sangat diperlukan karena untuk menghasilkan suatu produk cor yang baik diawali dari proses desain sistem saluran yang baik agar persentasi terjadinya cacat pada produk cor dapat berkurang. Beberapa bagian penting dalam desain sistem saluran adalah riser, runner, ingate, sprue, dan cawan tuang (pouring basin). Namun secara prinsip ada perbedaan mendasar antara gatting dan risering dimana kedua sistem ini memiliki tujuan yang berbeda, gatting bertujuan untuk mengatur aliran logam cair agar dapat mengisi rongga (cavity) dengan baik dan untuk menyaring agar slag tidak ikut masuk kedalam rongga produk cor tersebut. Sedangkan riser berfungsi untuk menjaga produk cor dari cacat akibat perubahan volume karena adanya proses pendinginan dan pembekuan dari logam cair.

Gambar.1 Desain sistem saluran terdiri dari Pouring cup, sprue, runner,dan ingate dan

posisinya dalam suatu cetakan.

1.2.1 Sistem Saluran (Gating System)

Untuk membuat suatu sistem saluran yang baik maka ada beberapa perhitungan yang sesuai dengan hukum alam seperti persamaan Bernoulli, hukum energi kinetik, potensial dan tekanan, teorema Torricelli, hukum Pascal, hukum Stokes dan lain-lain.

Beberapa acuan diatas harus diperhatikan dengan baik agar dalam desain sistem saluran yang akan dibuat dapat menghasilkan suatu sistem saluran yang dapat menghasilkan produk cor yang baik. Berikut ini adalah beberapa rumus penting dalam pembuatan sistem saluran:

1. Persamaan Bernoulli (ahli matematik Swiss)

dimana : 2 ρ = massa tekanan (kg/m ) γ = massa jenis 3 (kg/m )

v = kecepatan

(m/sec)

g = gravitasi 2 (m/sec )

i = jarak bidang acuan (m) persamaan Bernoulli di dasari dari beberapa persamaan energi yang terlibat dalam proses penuangan logam cair kedalam cetakan pengecoran seperti di bawah ini.

2. Hukum energi potensial, tekanan dan kinetik

E p  i ............................................................................... (1.2) persamaan energi potensial ini di representasikan dari satuan volume logam

cair di tempat tertentu yang memiliki jarak i di atas bidang acuan dan dinyatakan dalam meter.

E pt   ...........................................................................  (1.3) persamaan ini direpresentasikan oleh tekanan yang bekerja pada satuan

volume logam cair. Kandungan energi yang ada dipengaruhi oleh grafitasi spesifik atau densitasnya dalam bentuk persamaan seperti diatas.

2 g persamaan ini direpresentasikan oleh momentum satu satuan volume logam

cair yang bergerak dengan kecepatan tertentu.

3. Teorema Torricelli (ahli fisika Itali) v 2

h x  dan menjadi .....……………………………... (1.5)

2 g v x  2 gh ........................................................................

(1.6) dimana v x adalah kecepatan keluaran dari suatu dasar sistem.

Gambar. 2 Aplikasi teorema Torricelli pada proses pouring.

Hingga persamaan tersebut menjadi : v 0  2 g H 2 ……………………………………………

(1.7) Laju pengisian yang terjadi menjadi : R 0  v 0 . A 0  2 g H 2 . A ………………………………..

(1.8) Pada keadaan stedy state dengan gating penuh, H 2 = konstan.

H 2 …………………… (1.9)

4. Hukum Pascal (ahli matematik Perancis)    a    h ...................................................................... (1.10) dimana: 2 ρ = tekanan pada setiap bidang datar (N/m )

a = tekanan atmosfir (N/m ) γ = densitas (N/m 2 )

h = jarak vertikal (m)

5. Hukum Stokes (ilmuan Inggris)

v    r  g ......................................................... (1.11) v    r  g ......................................................... (1.11)

1 = specific gravity besi cair = 0.007 (g/cm ) γ 3

2 = specific gravity objek apung (g/cm ) η = viskositas besi cair = 0.024 dyne.s / cm 2

g = kecepatan gravitasi = 981 cm/s 2 r = radius partikel bulat (cm)

(semua satuan dalam sistem cgs)

Selain memperhatikan dari perhitungan-perhitungan dasar tentang sifat aliran logam yang mengikuti hukum-hukum dasar energi maka desain sistem saluran dengan perencanaan dan perhitungan yang tepat harus diaplikasikan untuk mengindari kesalahan yang akan menyebabkan produk gagal. Hal penting lain dalam desain pengecoran juga yaitu data-data desain yang didapatkan dari pengalaman pengecoran yang telah dilakukan selama kurun waktu tertentu dan juga dari data yang ada pada standar pengecoran yang telah ada.

Bentuk sistem saluran yang sering digunakan ada berbagai macam dan bentuknya karena harus beradaptasi dengan bentuk produk cor yang akan dihasilkan. Bentuk-bentuk sistem saluran itu antara lain step ingate, wedge ingate, branch/finger ingate, pencil ingate, bottom ingate, wheel ingate, horn ingate, whirl ingate, horse shoe ingate, top ingate, single ingate, saxophone ingate, connor ingate, dan key ingate. Untuk produk yang memiliki dimensi tidak terlalu besar dan di produksi dalam jumlah banyak maka sistem saluran yang sering digunakan adalah sistem saluran tipe finger ingate atau saluran bercabang.

Gambar. 3 Branch/finger ingate (saluran bercabang).

Sistim saluran dapat didefinisikan secara sederhana sebagai suatu bagian untuk mengalirnya logam cair mengisi rongga cetakan. Bagian-bagiannya meliputi cawan tuang (pouring basin) , saluran turun (sprue), saluran pengalir (runner), dan saluran masuk

(ingate) . Sistem saluran y yang ideal harus memenuhi kriteria seperti; ti; mengurangi cacat, menghindari penyusutan da dan dapat mengurangi biaya produksi, berikut kut adalah uraian dari karakteristik sistim saluran uran yaitu:

a. Dapat mengurangi terj terjadinya turbulensi aliran logam cair kedalam lam rongga cetakan. Turbulensi akan menye nyebabkan terjebaknya gas-gas/udara atau kotor kotoran (slag) didalam logam cair yang dapat menghasilkan cacat coran.

b. Mengurangi masuknya ya gas-gas kedalam logam cair.

c. Mengurangi kecepatan tan logam cair yang mengalir kedalam cetaka akan, sehingga tidak terjadi erosi pada cetaka takan.

d. Mempercepat pengisia isian logam cair kedalam rongga cetak unt untuk menghindari pembekuan dini.

e. Mengakomodir pembeku bekuan terarah (directional solidification) pada da produk coran.

f. Gradien temperatur ya yang terjadi saat masuknya logam cair kedal dalam cetakan harus sama baiknya denga gan gradien temperatur pada permukaan n cetakan sehingga pembekuan dapat diara arahkan menuju riser.

Make a cavity

Berikut ini ditunjukkan jeni jenis-jenis dari sistim saluran:

Sistim saluran terdiri atas: s:  Saluran masuk (ingat ingate) .  Saluran pengalir (runn (runner) .

 Saluran turun (sprue sprue) . Penentuan coran dalam sist sistem saluran:

• Tempatkan dimensi nsi coran yang besar pada bagian bawah. • Minimalkan tinggi gi dari coran. • Tempatkan daerah ah terbuka dibagian bawah. • Tempatkan coran se n sedemikian rupa hingga riser berada pada tem tempat tertinggi dari

coran untuk bagian ian yang besar. Jika akan dibuat terpisah (c (cope and drag) : • Umumnya runner, , ingate dan sprue ditempatkan pada drag. • Tempatkan bidang ng pisah (parting plane) relatif serendah mungki gkin terhadap coran. • Tempatkan bidang ng pisah pada bagian dimana coran mempuny punyai luas permukaan

terbesar.

Gambar

Penentuan coran dalam sistem: • Tempatkan dimensi coran yang besar pada bagian bawah. • Minimalkan tinggi dari coran. • Tempatkan daerah terbuka dibagian bawah. • Tempatkan coran sedemikian agar riser berada pada tempat tertinggi dari coran

untuk bagian yang besar. Jika akan dibuat terpisah (cope and drag): • Umumnya runner, ingate dan sprue ditempatkan pada drag. • Tempatkan bidang pisah (parting plane) relatif serendah mungkin terhadap coran. • Tempatkan bidang pisah pada bagian dimana coran mempunyai luas permukaan

terbesar.

Pada prinsipnya perhitungan gating system dilakukan dengan membagi seluruh coran menjadi beberapa bagian. Setiap bagian mempunyai waktu tuang optimum

berdasarkan luas sprue, runner, dan luas masing-masing ingate. Luas total dari sprue dan Gambar. 2 runner merupakan penjumlahan dari setiap bagian berdasarkan bentuk lay out gating

system . Langkah-langkah dalam penentuan lay out gating system adalah sebagai berikut:

1. Mencari nilai modul yang signifikan, jika nilai modul dibawah 0,4 cm, maka tidak perlu menggunakan riser. Modul adalah perbandingan antara volume dengan luas permukaan yang mengalami pendinginan M = V/ S = Volume / cooling surface area

2. Menghitung pebandingan gating ratio

3. Menghitung berat coran dan total waktu penuangan. Total waktu penuangan, detik t = 1/2 ξ x (Wp)

Wp = Perkiraan berat tuangan ξ = Konstanta, untuk Wp ≤ 100 kg =2,0-2,5

untuk 100 kg<Wp<300 kg = 1,5-2.0

Untuk mengetahui berat coran dapat memakai yield ratio, yaitu perbandingan berat produk coran terhadap berat total coran. Nilai yield ratio ini dapat ditentukan berdasarkan bentuk lay out dan dimensi gating system yang akan dibuat. Perkiraan berat total coran, Wp = berat produk coran / yield ratio.

1.2.2 Saluran Tuang (Sprue)

Sprue atau saluran tuang adalah suatu saluran vertikal tempat penuangan atau pouring logam cair yang berada pada daerah diatas parting line yang akan meneruskan logam cair kedalam ingate, riser dan produk cor. Secara umum bentuk saluran masuk ada beberapa tipe diantaranya adalah sprue seperti terompet dan pouring basin (bush) yang berbentuk seperti kotak makanan.

Gambar. 4 Saluran masuk logam cair sprue dan basin.

Posisi dan tinggi sprue sangat menentukan kecepatan alir dari logam cair yang akan mengisi rogga cetakan. Oleh karena itu untuk perhitungan tinggi sprue efektif (ESH, effective sprue height) kita dapat menghitungnya dengan persamaan:

ESH 

dimana: H= Tinggi sprue (cm) C= Tinggi coran (cm) P=

Tinggi coran dari cope hingga bagian teratasnya (cm)

Gambar. 5 Contoh kasus ESH / effective sprue height .

Sprue yang merupakan saluran untuk mengalirkan logam cair pada awal masuk ke rongga cetakan, disebut juga saluran turun untuk logam cair. Formula yang menghubungkan luas potongan melintang bagian atas sprue dan luas melintang choke adalah:

As = Ac x (H/h) 1/2 As 2 = Luas potongan melintang bagian atas sprue, cm Ac 2 = Luas potongan melintang choke, cm

H = Tinggi efektif dari logam cair, cm

h = Tinggi dari logam cair didalam pouring basin, cm Dapat disederhanakan bahwa luas potongan melintang bagian atas sprue adalah 2 kali

luas potongan melintang choke (untuk sprue yang pendek), dan tiga 3 kali untuk sprue yang panjang.

Disain sprue/downsprue merupakan bagian yang penting saat logam cair dituangkan. Disain sprue harus menghindarkan terjadinya turbulensi logam cair. Aliran logam yang turbulen akan menyebabkan meningkatkan daerah yang terkena udara sehingga sehingga oksidasi mudah terjadi. Oksida yang terbentuk akan naik ke permukaan coran sehingga menyebabkan coran menjadi kasar permukaannya atau oksida akan terjebak didalam coran dan menyebabkan cacat.

• Ukuran sprue harus dapat membatasi laju aliran logam cair (jika sprue besar, laju aliran akan tinggi akibatnya terbentuk dross, dengan blind-ends pada runner akan menjebak dross yang tidak diinginkan.)

• Ukuran sprue yang dibuat menjadikan laju aliran tetap.

• Bentuk sprue perse rsegi panjang lebih baik dibandingkan dengan b n bentuk bulat untuk luas permukaan yan yang sama (menghindarkan kecenderungan alira liran berputar (vortex formation) ).

Umumnya bentuk sprue m o mengecil kebawah dengan kemiringan 2-7 .

Contoh-contoh sprue:

Gambar

Gambar

• Ukuran standar spr sprue menurut Swift, Jackson dan Eastwood ood adalah 1,27÷3,81 cm 2 untuk bentuk uk persegi panjang ataupun bulat. Sprue bulat at dengan ketinggian

yang rendah tidak dak akan menyebabkan vortex problem, m mudah dibuat dan ekonomis untuk bent bentuk coran kecil .

• Ketinggian sprue di ditentukan oleh coran dan tinggi riser. • Sprue ditempatkan kan sejauh mungkin dari saluran masuk (ingates) s). • Sprue ditempatkan kan dibagian tengah pengalir (runner). • Ukuran sprue 1,27x 1,27x0,48 cm untuk coran kecil dan 2,54x16 cm cm untuk coran tipis

yang besar. • Sprue dibuat bentuk ntuk meruncing (tapered). • Metoda lain untuk untuk membersihkan logam cair sebelum mem emasuki ingate dan

runner , adalah deng engan menggunakan secondary sprue:

Pertimbangan untuk menent nentukan lokasi sprue, yaitu:  Kemudahan untuk pr uk proses pouring.

 Distribusi logam ca cair dapat merata kedalam cetakan.  Panjang runner dar dari sprue.

1.2.3 Saluran Penambah ah (Riser)

Riser atau saluran an penambah adalah suatu cadangan atau reser servoir cairan logam yang berfungsi untuk me mengantisipasi akibat dari kontraksi dan penyus nyusutan (shrinkage) yang akan terjadi pada sa saat logam cair mengalami solidifikasi, sehi sehingga diharapkan produk cor yang dihasilkan kan tidak mengalami cacat akibat kekurangan vol n volumenya. Dalam aplikasinya riser memiliki liki jenis tertentu yang menyesuaikan dengan be n bentuk produk cor dan mudulus dari produk c k cornya. Jenis riser yang sering digunakan ant antara lain top riser, blind riser, side riser, lap ap ingate riser dan lain-lain. Secara umum ter terjadinya perubahan volume ini disebabkan ol oleh perubahan temperatur logam cair ters rsebut seperti pada diagram di bawah ini.

Gambar. 6 be bentuk umum perubahan volume pada paduan paduan coran.

Untuk membuat sua suatu riser dalam desain sistem saluran maka ka kita membutuhkan suatu analisa perbandinga gan antara volume benda cor dan luas permuka mukaan pendinginan dari produk cor tersebut. P but. Perbandingan ini sering disebut modulus, jika jika suatu produk cor memiliki modul lebih besa besar atau sama dengan dua maka produk te tersebut dapat dicor tanpa menggunakan riser ser atau biasa disebut riserless design. Berikut rikut ini adalah nilai modulus beberapa bentuk g k geometri dan perhitungan nilai modulusnya.

Gambar. 7 7 Beberapa modul pada bentuk geometri umum umum.

1. Kubus: M 

2. B. Bulat: M  

4 Panjang harus rus lebih besar dari b t

3. Plate: M 

4. Balok: M 

2 e e  2 f Bidang datar harus us 5x lebih luas dari t

Panjang harus us lebih besar dari 5x e

5. B. Persegi: M 

Panjang harus lebi ebih besar dari b

Setelah nilai modul odulusnya diketahui maka desain riser di r dilanjutkan untuk perhitungan kecepatan pe pendingan dari riser dengan bentuk geometr etri tertentu. Bentuk geometri riser yang paling ing banyak digunakan bentuknya mendekati sil silinder. Perhitungan kecepatan pendinginan rise riser dapat dianalisa dengan persamaan Chvorinov hvorinov yaitu.

 A  dimana :  f f  Waktu pendinginan

V V = Volume coran

A A = Luas permukaan coran    Konstanta

Riser didisain deka kat ke bagian yang tebal dan berfungsi sebagai gai umpan logam cair selama pembekuan. Riser mempunyai ukuran dan konstruksi agar dapa dapat membeku paling akhir. Pertimbangan terhada adap Riser:

• Tempatkan riser de dekat bagian yang tebal.

• Penggunaan side ri de riser umumnya ditempatkan diatas ingate, , digunakan untuk coran dengan dindi nding tipis. • Riser diukur berdas dasarkan volume logam cair. • Riser dibuat cukup ukup besar agar dapat mengisi bagian yang men enyusut dan terakhir

membeku. • Riser mempunyai ai perbandingan yang besar antara volume:lua e:luas dari corannya sendiri sehingga cor coran akan membeku terbih dahulu dibandingka ngkan riser.

Gambar. 8

Ketinggian riser tergantung ung dari jenis riser yang digunakan. Untuk top riser

= 1,5 1,5 kali diameter riser

Side riser

= 0,75 0,75 – 2 kali diameter riser

Hubungan antara diameter dan tinggi riser:

Gambar. 9

Untuk memudahkan pembuangan riser, biasanya dibuat riser neck. Riser akan efektif jika riser neck dibuat lebih pendek.

Gambar. 10

Gambar. 1 11

1.2.4 Saluran Masuk (In Ingate)

Ingate atau saluran uran masuk adalah saluran yang mendistribusika busikan langsung logam cair kedalam rongga produk oduk cor. Ingate harus mudah dipotong untuk untuk proses pelepasan produk cor dari bagian sist sistem saluranya atau biasa disebut fettling, ole oleh karena itu dalam pembuatan ingate kita har arus memperhatikan ukuran coran, ketebalany nya, kondisi cetakan dan ukuran dan bentuk ingat ingate -nya itu sendiri.

a. circul rcular / lingkaran

e. tipe-U

b. hexa xagonal

f. persegi

c. segit gitiga

g. tipe-W

d. semi mi-circular

Gambar. bar. 12 Contoh bentuk geometri desain ingate. .

Pertimbangan-pertimbanga ngan dalam perencanaan ingate: • Ingate dipasang pad pada bagian yang tebal. • Gunakan ukuran st standar dan bentuk yang umum digunakan (bi (biasanya berbentuk

persegi panjang). • Tempatkan ingate dengan meminimalkan terjadinya pengaduka dukan atau erosi pada pasir cetak oleh alir aliran logam cair. • Tidak menempatka tkan ingate pada posisi perangkap dross. • Jarak yang pendek ndek antara ingate dan coran. • Jumlah ingate y yang banyak, diperbolehkan untuk tempera peratur pouring yang

rendah.

A. Hubungan antara ingate ngate dan runner:

Untuk menghasilkan aliran ran logam cair agar seragam memasuki semua i ingate , maka:

1. Momentum harus di us diturunkan secara bertahap dengan penurunan unan dimensi runner.

2. Tekanan harus di ditingkatkan secara bertahap dengan meni eningkatkan gesekan melawan aliran dida didalam ingate.

B. Hubungan proporsi luas uas penampang sprue, runner dan ingate terhada hadap distribusi aliran cair logam adalah seba bagai berikut:

1. Ketika total luas pe penampang dari ingate lebih kecil dari runne runner , logam cair akan mengsi runner den dengan cepat dan memiliki kecenderungan unt untuk mengalir ke dalam cetakan mele elewati setiap ingate.

2. Ketika luas penampa mpang total dari ingate lebih besar dari runne runner , logam cair akan sulit memasuki spr sprue dan runner, dan ini juga tidak mudah unt untuk memindahkan pengotor didalam spr sprue dan runner. Aliran dari logam cair yan yang melewati ingate menjadi tidak seraga ragam.

3. Untuk kasus bottom bottom ingate , walaupun luas total penampang ingate lebih besar daripada runner, al , aliran menjadi relatif cepat dan seragam akib kibat tekanan sebagai gesekan melawan a n aliran.

4. Didalam kasus top op ingate , ketika total luas penampang ingate le lebih besar daripada runner , aliran mela elalui ingate menjadi tidak seragam.

A. Penentuan Loka okasi Ingate, prinsipnya ingate harus ditempa patkan pada bagian yang tebal, sehi sehingga cairan logam dapat langsung masuk suk kedalam cetakan dengan cepat ta t tanpa tahanan, dan proses finishing menjadi lebi lebih mudah.

B. Posisi ingate pada runner, sebaiknya mempertimbangka kan hal-hal sebagai berikut:

a. Meletakkan kkan ingate pada lokasi yang jauh dari sprue dan dan runner extension.

b. Meletakkan kkan ingate pada arah yang berlawanan dengan al aliran logam cair.

c. Ketika ingat ngate dipasang pada arah yang sama dengan a aliran logam, maka akan memuda udahkan kotoran ikut masuk.

C. Ruang antara ingat ingate , runner dan cetakan yang sempit men enyebabkan cetakan mudah rusak da dan ikut mengalir dengan logam cair. Tetapi api bila ruang terlalu besar, ingate m menjadi lebih panjang, akibatnya porositas m s mudah terjadi pada ingate .

D. Ketinggian ingat ingate dan runner, yang penting runner harus rus mendistribusikan logam cair keb kebagian cetakan, dan pada saat yang sama, da dapat memindahkan D. Ketinggian ingat ingate dan runner, yang penting runner harus rus mendistribusikan logam cair keb kebagian cetakan, dan pada saat yang sama, da dapat memindahkan

Pertimbangan lain dalam pe perancangan ingate, adalah:  Disarankan jumlah lah ingate lebih dari satu (banyak) dengan an tujuannya untuk

menjaga keseragam gaman dan kecepatan distribusi logam cair.  Ingate pertama se sebaiknya ditempatkan cukup jauh dari da dasar sprue untuk mencegah kotoran an dan turbulensi logam cair masuk ke dal dalam produk. Jarak

minimal yang disar sarankan adalah 10 cm.  Ingate sebaiknya di a diletakkan pada posisi cope sepanjang dasar sar runner atau pada

posisi drag dengan ngan tambahan dasar runner pada posisi drag.

Gambar

Gating ratio defini inisikan sebagai perbandingan antara luas pena penampang melintang sprue : total luas penampa pang runner : total luas penampang gate. Um mumnya untuk besi cor dan baja, rasio ini ini menurun, menurut banyak peneliti, g gating ratio yang direkomendasikan adalah se h sebagai berikut:

 Quick pouring = 1 : 1:2:4  Ordinary pouring

 Slow pouring

Perbedaan rasio untuk top op gating dan bottom gating yaitu:  Top gating

 Bottom gating = 1 : 1 :1,1 : 1,2

Untuk kondisi logam cair cair dituang dari atas atau bidang pisah cetakan: an: Ac : Ar : Ag = 1 : 0,9 : 0,9 : 0,8 Untuk kondisi logam cair ir dituang dari bawah cetakan: Ac : Ar : Ag = 1 : 1,2 : 1,2 : 1,2

1.2.5 Saluran Pengalir ir (Runner)

Runner atau salura uran pengalir merupakan saluran utama dida didalam cetakan yang akan mendistribusikan log logam cair kedalam ingate. Selain itu runne runner juga berfungsi menahan pengotor atau im impurities yang terbawa dalam logam cair ir agar tidak masuk kedalam produk cor. Peng engotor tersebut akan mengapung keatas runn runner karena beda kecepatan alir lengan logam ogam cairnya.

Dalam desain gating ing system , runner adalah komponen pembandi banding antara sprue dan ingate untuk mendapa apatkan nilai perbandingan sistem saluran atau tau gating ratio. Jika diklasifikasikan dari kece cepatan penuangan maka gating ratio untuk untuk penuangan cepat 1:2:4, penuangan biasa 1:0.9: 1:0.9:0.8, dan penuangan lambat 1:0.7:0.5. nila nilai perbandingan ini didapatkan dari dimensi spr sprue : runner : ingate . Untuk besi cor gating gating ratio yang sering digunakan adalah 1:0.9:0.8 0.9:0.8 (penuangan biasa). Nilai gating ratio yan yang akan digunakan Dalam desain gating ing system , runner adalah komponen pembandi banding antara sprue dan ingate untuk mendapa apatkan nilai perbandingan sistem saluran atau tau gating ratio. Jika diklasifikasikan dari kece cepatan penuangan maka gating ratio untuk untuk penuangan cepat 1:2:4, penuangan biasa 1:0.9: 1:0.9:0.8, dan penuangan lambat 1:0.7:0.5. nila nilai perbandingan ini didapatkan dari dimensi spr sprue : runner : ingate . Untuk besi cor gating gating ratio yang sering digunakan adalah 1:0.9:0.8 0.9:0.8 (penuangan biasa). Nilai gating ratio yan yang akan digunakan

• Menggunakan stand andar dan ukuran yang umum dipakai. • Bentuk persegi panj panjang baik digunakan untuk cetakan pasir. • Membuat runner perpanjangan (blind-ends) untuk menje njebak dross yang

terbentuk.

• Ukuran luas runner runner 3 sampai 10 kali luas ujung keluar sprue/dow /down sprue/choke . • Ukuran runner biasa biasanya dibuat berdasarkan perbandingan sprue sprue : runner : ingate .

(misalnya, 1:3:2), c ), contoh kasus:

Choked runner:

W (Width) = (3 ~ 4) T (Thickness) W

l (length) = 1.5 T or 37 ~ 50 mm

Total area of ingate:

A = (Sectional area of choked runner) X 2 X2 t = Thickness of ingate w = Width of ingate = (4 ~ 6) t

Perangkap dross/pengot gotor pada runner:

Tabel.1 P Perbandingan ukuran dimeter sprue dan runne runner. (Contoh, Gating ratio 1: 0.9 : 0.8)

Sprue diameter. d (mm m)

Sec. runner AxA .mm

Max. L of L of Runner .mm

23.6 20x20

Dibawah : h : 600

35.6 30x30

Dibawah : h : 1000

47.5 40x40

Dibawah : h : 2000

56.4 50x50

Dibawah h : 3000

Beberapa pertimbangan unt untuk menentukan runner, yaitu antara lain:  Untuk potongan n melintang runner sebaiknya berbentuk uk trapesium, untuk

mencegah kotoran an dari logam cair masuk ke dalam cavity. U . Untuk pemasangan runner disarankan n dengan “sambungan menipis” dimana luas sa s sambungan tersebut sama dengan luas runn runner .

 Disarankan untuk uk mengurangi luas potongan melintang runne runner setiap ada pemasangan ingate ngate , hal ini untuk keseragaman distribusi logam ogam cair yang masuk kedalam setiap ingat ngate .

 Logam cair yang g masuk pertama kali kedalam runner akan kan menumbuk ujung runner dengan ke keras, sehingga dapat menyebabkan alir aliran turbulen dan menimbulkan kotor kotoran dapat masuk ke dalam ingate yang pa paling dekat ujung

runner . Untuk menc encegah hal ini ujung runner sebaiknya dipa ipanjangkan (runner extension) yang ber berbentuk tapper sangat efektif untuk mrngura urangi turbulensi, dan bila ruang terlalu se sempit, maka dapat menggunakan mangkok (w (well) .

Komponen penting lain dalam suatu sistem saluran antara lain choke yang berfungsi untuk menahan laju alir logam yang akan masuk kedalam runner dan ingate. Selain itu, lubang ventilasi (vent) yang berfungsi untuk saluran udara jika permeabilitas pasir cetak dianggap kurang. Chiller/chaplet adalah komponen tambahan yang biasanya merupakan komponen yang akan menempel pada produk cor yang sudah dipasang lebih awal pada sistem saluran.

Contoh perancangan sistim saluran:

Gambar. 13

Perancangan dimensi sistim saluran Produk Bahan Gear (Gambar. 13), dimulai berdasarkan contoh perhitungan sebagai berikut:

No NOTASI & RUMUS

INPUT

OUTPUT

1 Casting product weight, Wo (Kg)

2 Density, ρ (Kg/cm^3)

3 Yield ratio, y (%)=(Wo/W)x100

4 Pouring weight, W (Kg)=Wox100/y 157,68 5 Pouring time, tp (sec)=C √W=0.8√W

Konstanta, C=0,5-0,8 (quick & medium pouring) C=2 (slow pouring) 6 Pouring Volume, Qp (cm^3)=W/r

20138,21 7 Flowing volume, qi (cm^3/sec)=(Qp/tp) / n

2004,65 8 Sprue height, Ht (cm)

9 Casting height, c (cm)

10 Parting Line height, p (cm) 3,5 11 Effective pouring height, He (cm): A. He=Ht-(P^2/2c), produk terbagi 2 oleh part

line

B. He=Ht, produk semuanya dibawah part line 40,00 C. He=Ht-P/2, produk semuanya diatas part line

38,25 12 Jenis Gating Sistim: (A : B : C)

13 Velocity at ingate, Vg (cm/sec)=Z √2g He 98,08 Z=Flow coeffisient=0,35-0,8 g=Konstanta gravitasi=9,8 m/sec^2 Total area of ingate section, Sg 14 (cm^2)=W/(r.tp.Vg)

20,44 15 Number of ingate, n

16 Area of ingate section, Ag (cm2)=Sg/n 20,44 17 Gatting ratio:

Sprue

Runner Ingate

A. 1 : 2 : 4 = quick (cepat)

10,22 20,44 B. 1:0,9:0,8 = ordinary (sedang)

5,11

22,99 20,44 C. 1:0,7:0,5 = slow (lambat)

20,44 20,44 18 Jenis Gating Ratio: (A : B : C : D)

D. Lainnya= 1 : 1,2 : 1,2

17,03

Area of sprue section, As (cm^2)

diameter atas:

Area of runner section, Ar (cm^2) 20 lebar atas:

4,95

lebar bawah:

Jarak ke Ingate pertama:

16,98

Area of ingate section, Ag (cm2) 21 lebar atas:

14,88

lebar bawah:

22 Velocity at spue, Vs (cm/sec)=qi/As

49,04

23 Velocity at runner, Vr (cm/sec)=qi/Ar

70,06

24 Velocity at ingate, Vg (cm/sec)=qi/Ag

98,08

25 Reynold number, Re=(10^5 . Wp) / (tp . 10 P)

Sprue

Runner Ingate

P=perimeter (cm)

: aliran laminary

Semi Semi 2300<Re<13800 : aliran non turbulent

Semi

Turbulen Turbulen Re>13800

Turbulen

: aliran turbulent

Contoh Perhitungan Untuk Gating Sistim Sampel Produk Gear (Gambar. 13).

luas penampang

Unit: Cm

volume

MODUL Coran

MODUL Side Riser

luas leher

4,421 4,421 ketinggian leher bawah

radius leher

berat riser

berat total

Volume Relative Riser & Casting

(Vr/Vc), y

Freezing Ratio (Relative Freezing

Time), x

1,082 = (Ac/Vc) / (Ar/Vr)

Ac/Vc=

Ar/Vr=

Diameter Riser, Dr (Cm)

Luas Penampang Riser, Ar (Cm^2)

Volume Riser, Vr (Cm^3)

Tinggi Riser, h (Cm)

density, (Kg/cm^3)

velocity, (cm/sec)

diameter, Cm

Reynold number

viscocity, s^-1

2. Desain Pola

Pola atau patern yang akan dibuat harus menyesuaikan dengan desain sistem saluran yang ada. Parameter yang harus diperhatikan dalam pembuatan pola adalah perbedaan dimensi pola dengan produk cor yang sebenarnya karena adanya penyusutan pada logam cor. Dalam proses desainya maka jenis dan material pola ditentukan berdasarkan proses pengecoran yang akan dilakukan.

2.1 Pembuatan Pola (Pattern)

Tujuan utama pembuatan cetakan pasir dengan bantuan pola, adalah sebagai berikut:  Untuk mendapatkan produk coran dengan kualitas geometri yang baik, seperti

bentuk, dimensi dan posisi.  Mempertinggi efisiensi dan produktivitas proses pengecoran massal.

Langkah-langkah yang perlu dilakukan dalam perancangan pola adalah sebagai berikut:  Menetapkan parting line sebagai pemisah antara cope dan drag.  Menentukan tambahan dimensi akibat penyusutan logam dan akibat goyangan

pada saat pola dilepas dari rongga cetakan.  Menentukan kemiringan pola agar mudah dilepaskan dari rongga cetak.  Menentukan tambahan dimensi untuk kompensasi dari adanya proses pemesinan.

Pola atau pattern adalah suatu model yang memiliki ukuran dan bentuk yang sama dengan bentuk produknya kecuali pada bidang-bidang tertentu yang disebabkan oleh faktor-faktor lain seperti bidang pisah (parting line), bentuk rongga (cavity), dan proses pemesinannya. yang menyebabkan kesulitan untuk dibentuk langsung pada pola. Faktor- Pola atau pattern adalah suatu model yang memiliki ukuran dan bentuk yang sama dengan bentuk produknya kecuali pada bidang-bidang tertentu yang disebabkan oleh faktor-faktor lain seperti bidang pisah (parting line), bentuk rongga (cavity), dan proses pemesinannya. yang menyebabkan kesulitan untuk dibentuk langsung pada pola. Faktor-

Untuk itu ada beberapa faktor diatas yang harus diperhatikan pada saat perencanaan pola yaitu:

A. Bidang pisah (Parting line)

Fungsi dari bidang pisah ini adalah memisahkan atau membuat partisi dari bagian pola bagian atas (cope) dan dengan pola bagian bawah (drag). Untuk itu bagian pola atas dan bawah harus memiliki acuan agar tidak mengalami kesalahan dimensi.

B. Penyusutan Pola

Pada setiap pola yang akan harus diketahui dahulu material apa yang akan digunakan untuk pembuatan produk. Ukuran pola harus ditambahkan dengan ukuran penyusutannya, setiap logam memiliki nilai penyusutan berbeda, antara lain besi cor memiliki nilai penyusutan (shrinkage) sebesar 1%, aluminium 1.5 % dan baja 2%.

C. Kemiringan Pola

Setiap pola yang akan dibuat harus memiliki kemiringan tertentu yaitu dengan tujuan agar pada waktu pencabutan model dari cetakannya, pola tersebut tidak mengalami kerusakan dan memudahkan pada saat proses pencabutan pola dari cetakannya.

Kemiringan setiap pola tergantung pada tinggi rendahnya ukuran pola tersebut jika ukuran dari suatu pola tinggi maka kemiringannya kecil, sedangkan jika ukuran dari suatu pola rendah maka kemiringannya besar. Pada aplikasinya dilapangan ternyata kemiringan yang dibuat tersebut juga dipengaruhi oleh faktor kesulitan suatu pola. Berikut ini adalah beberapa jenis kemiringan pola.

 Kemiringan positif Bila suatu produk mempunyai ukuran tertentu maka akan terjadi penambahan

pada bagian bawah. Contoh: Pola berukuran 100 mm, maka mendapat penambahan sebesar 2 mm, maka ukurannyan menjadi 102 mm (ini berlaku untuk kedua sisi, sehingga ke satu sisi 1 mm dan sisi yang lainnya juga 1 mm). Contoh gambar: a.)

Atas

1 1 x 100 Parting

mm

mm

Bawah

ahah

 Kemiringan negatif Dalam hal ini produk akan mengalami pengurangan ukuran. Contoh: Produk

(pola) mempunyai ukuran 100 mm. Setelah melalui proses pengerjaan akan mengalami pengurangan ukuran pada bagian atas, misalnya berkurang 2 mm, maka ukuran produk akan berubah menjadi 98 mm.

Contoh gambar: b.)

98 mm Atas

 Kemiringan positif dan negatif Apabila terjadi penambahan dan pengurangan ukuran pada ke dua sisi. Contoh: Semula ukuran produk 100 mm akan mengalami peubahan ukuran pada bagian bawah

menjadi 102 mm dan ukuran pada bagian atas menjadi 98 mm, sedangkan ukuran yang 100 mm tersebut menjadi berada ditengah produk. Contoh gambar: c.)

Gambar. 14 Bentuk-bentuk kemiringan pola (a, b, dan c).

2.2 Bahan dan Jenis Pola

Bahan-bahan yang dipakai untuk pola yaitu kayu, resin, atau logam. Dalam proses pengecoran tertentu atau khusus digunakan pola plaster atau lilin.

E. Pola Kayu

Kelebihan bahan pola dari kayu yaitu:  Digunakan untuk pola yang bentuk dan ukurannya rumit.

 Mudah didapat.  Mudah dikerjakan (proses pengerjaannya mudah)  Harganya murah.

Kekurangan bahan pola dari kayu yaitu:  Tidak bisa mengerjakan produksi massal.  Sering terjadi penyusutan.

F. Pola Logam

Kelebihan bahan pola dari logam yaitu:  Bisa digunakan untuk produksi massal  Mudah didapat.

Kekurangan dari bahan pola logam yaitu:  Tingkat kesulitan pengerjaan

 Tidak bisa mengerjakan pola yang rumit bentuk maupun ukurannya.

G. Resin sintetis

Kelebihan bahan pola dari resin sintetis yaitu:  Dapat digunakan untuk bentuk dan ukuran yang rumit  Biasanya untuk produksi massal

Kekurangan bahan pola dari resin sintetis yaitu:  Harganya relatif mahal dan sulit didapat

2.3 Peralatan Pembuatan Pola

Proses manufaktur pola kayu memerlukan alat-alat kerja kayu (carpenter) yang cukup modern, seperti gergaji mesin, alat penghalus permukaan, bor kayu, dan alat-alat pahat. Proses pembuatanya sendiri cukup rumit karena alat ukur yang digunakan memiliki panjang yang berbeda dengan ukuran normal akibat adanya nilai penyusutan logam, untuk itu sangat diprlukan ketelitian pada saat pembuatanya. Pola yang terbuat dari logam diproses dengan menggunakan mesin-mesin yang cukup canggih seperti dengan menggunakan mesin CNC (computerize numerical control), wire cut, dan mesin konvensional seperti bangku bubut, freis, bor, dan gerinda.

Sebelum membuat Pola, gambar produk diolah untuk mendapatkan gambar casting , gambar pola/model, gambar LGS (Lay Out gating System), gambar packaging dan gambar pendukung.

Perancangan dan desain yang baik sangat diperlukan untuk menghasilkan suatu produk yang memiliki kualitas yang memenuhi standar dan spesifikasi produk yang diinginkan. Gambar produk merupakan suatu faktor penentu yang signifikan karena kurang baiknya suatu produk dapat disebabkan oleh desain yang kurang memenuhi spesifikasi perancangannya. Namun dengan adanya perancangan dan desain/gambar maka kekurangan yang terdapat pada produk dapat dianalisa dan dieliminasi.

Dalam tahapan proses pengecoran, diperlukan ketelitian dan pengalaman yang cukup untuk dapat mendesain dan membuat suatu produk coran. Demikian pula untuk mendesain lay out gating system diperlukan perhitungan-perhitungan dan pengalaman yang cukup akibat ada perbedaan antara ukuran produk yang sebenarnya. Pada ukuran pola/model ada perbedaan ukuran dengan produk karena adannya expansi (penambahan) dan penyusutan pada saat proses pengecoran logam berlangsung.

3. Membaca Gambar

Pada saat membaca gambar produk, harus bisa menafsirkan produk tersebut dengan melihat minimal 3 pandangan yaitu: pandangan depan, pandangan samping dan pandangan atas, kemudian dilanjutkan dengan mendesain gambar produk tersebut menjadi:

3.1 Gambar Casting

Pada gambar atau desain casting perlu penambahan ukuran untuk proses machining yaitu antara 3-5 mm, dimana simbol/tanda dari proses permesinan tersebut akan menentukan tingkat kekasaran permukaan produk akhir. Tanda perlunya proses pemesinan ( ) untuk diluar lubang ditambah 3-5 mm pada gambar casting-nya dan jika untuk suatu lubang, maka pada gambar casting, ukurannya dikurangi 5-10 mm.

Tabel. 2 Kekasaran permukaan hasil pemesinan.

~ : Tanpa perlakuan proses pemesinan : Dengan perlakuan proses pemesinan

3.2 Gambar Pola/Model

Untuk menggambar/mendesain pola yaitu dari hasil gambar casting, maka perlu pertimbangan dalam menentukan dudukan telapak inti, parting line (bidang pisah), penyusutan dan kemiringan pola. Parameter yang harus diperhatikan dalam pembuatan pola adalah perbedaan dimensi antara pola dengan produk cor yang sebenarnya (karena ada penyusutan pada coran yang tergantung pada jenis materialnya).

3.3 Gambar Lay-out Gating System

Untuk menentukan desain gating system, diperlukan tahapan-tahapan yaitu sebagai berikut:

a. Menghitung total berat coran, total waktu penuangan dan yield ratio.

b. Menentukan lay out ingate, runner dan sprue.

c. Menentukan luas potongan melintang dari ingate, runner dan sprue, dimulai dari perhitungan koefisien choke.

PEMBUATAN CETAKAN DAN INTI

1. Pendahuluan

Proses pengecoran dengan cetakan pasir dilakukan dengan menggunakan gaya gravitasi secara natural agar logam cair dapat mengisi rongga cetakan dengan baik, oleh karena itu desain system saluran akan sangat menentukan kualitas produk cor. Setiap tahapan yang dilakukan harus menyesuaikan dengan diagram alir proses pengecoran yang merupakan urutan dari tahapan proses pengecoran untuk menghasilkan produk cor yang baik dengan produktivitas yang tinggi. Berikut ini adalah contoh diagram alir proses pengecoran cetakan pasir yang sering dilakukan di industri pengecoran pada umumnya.

Gambar. 1 Diagram alir proses pengecoran dengan cetakan pasir.

Ada berbagai macam cara pengecoran sesuai dengan kebutuhan. Pengecoran cetakan pasir merupakan jenis pengecoran yang sering digunakan dalam pembuatan pump casing karena dinilai lebih ekonomis walaupun kurang efisien dan efektif. Pada proses ini Ada berbagai macam cara pengecoran sesuai dengan kebutuhan. Pengecoran cetakan pasir merupakan jenis pengecoran yang sering digunakan dalam pembuatan pump casing karena dinilai lebih ekonomis walaupun kurang efisien dan efektif. Pada proses ini

Pemeriksaan komposisi

Bahan baku

Tungku

Ladel

Sistem pengolahan

Mesin pembuat

Penuangan pasir

cetakan

Pasir cetak

Rangka cetak

pasir cetak

Pemeriksaan coran

Diagram. 2 Proses pengecoran secara umum.

2. Cetakan Pasir

Pembuatan cetakan merupakan bagian yang sangat penting dalam proses pengecoran logam. Pembuatan cetakan diartikan sebagai suatu kegiatan untuk mendapatkan rongga cetak yang siap diisi dengan logam cair. Kegiatan-kegiatan yang dilakukan dalam perencanaan cetakan adalah sebagai berikut:

 Transformasi gambar produk menjadi gambar pola.  Perencanaan sistim saluran (gating system); Sprue, Down Sprue, Base Sprue,

Runner , Ingate, dan Riser.  Penentuan bahan pola dan proses pembuatan pola.

 Penentuan bahan cetakan dan proses pembuatan cetakan.

Pembuatan cetakan kan pasir meliputi pembuatan pola, pembuatan an inti dan persiapan pasir cetak, setelah itu ba baru cetakan dapat dibuat. Pola merupakan m model benda coran yang akan dibuat, dan pada pada dasarnya akan dipergunakan sebagai pem pembuat rongga yang ada pada cetakan (rongga c a cetak).

Hal pertama yang ng dilakukan dalam pembuatan pola adalah m h mengubah gambar perencanaan menjadi gam ambar untuk pengecoran. Dalam hal ini perlu perlu dipertimbangkan besarnya penyusutan selam lama pembekuan berlangsung, tambahan penye nyelesaian mesin dan kemiringan pola. Pola yang ang dihasilkan harus memiliki permukaan yan yang halus, ketirusan serta mudah dikeluarkan n dari cetakan. Oleh karena itu permukaan an pisah dibuat satu bidang dan kup dibuat agak gak dangkal. Terlalu banyak permukaan pisah a h akan menyebabkan proses pembuatan cetakan an menjadi lebih lama dan pembuatan pola menj enjadi mahal.

Untuk menguran rangi efek dari penyusutan pada saat pembekua bekuan berlangsung, maka diperlukan tambaha bahan penyusutan pada pembuatan pola. A . Adapun tambahan penyusutan tergantung da dari bahan coran. Pada setiap pola yang aka akan harus diketahui dahulu material apa yang ng akan digunakan untuk pembuatan produk. U oduk. Ukuran pola harus ditambahkan dengan ukur ukuran penyusutannya, setiap logam memiliki liki nilai penyusutan berbeda, antara lain besi besi cor memiliki nilai penyusutan (shringk ngkage) sebesar 1%, aluminium 1.5 % dan baj baja 2%. Besarnya tambahan penyusutan yang ng diperlukan untuk besi cor dapat dilihat pada da tabel di bawah ini.

Tabel. 1 T Tambahan penyusutan dari beberapa material rial.

Tempat di mana me memerlukan penyelesaian mesin setelah penge gecoran harus dibuat dengan kelebihan tebal sepe seperlunya. Kelebihan tebal ini berbeda menur nurut bahan, ukuran, arah kup dan drag, dan kea keadaan pengerjaan mekanik. Tambahan penyel yelesaian mesin yang umum dari coran besi cor da or dapat dilihat pada tabel di bawah ini:

Tabel. 2 Tambahan ambahan penyelesaian mesin dari beberapa mat material.

Bahan yang akan kan digunakan untuk membuat pola tergant gantung dari proses pembuatan cetakan di ma mana pola akan digunakan, serta pertimbanga ngan ekonomis yang sesuai dengan jumlah bia biaya pembuatan cetakan dan biaya pembuata buatan pola. Pola yang terbuat dari kayu lebih m murah, mudah dan cepat dalam pembuatann tannya dibandingkan dengan pola logam. Materi terial kayu yang digunakan mempunyai kadar a r air maximum 10%. Kelemahan dari material ial ini, semakin lama pola digunakan maka ka dimensinya akan berubah karena kayu akan kan mengembang akibat panas yang diterimany nya. Pola dari bahan logam dan resin memiliki iliki ketelitian yang lebih baik dan biasanya ya digunakan untuk volume produksi yang be besar. Proses pembuatan pola resin lebih bih mudah walaupun biayanya cukup besar.

Untuk mempermuda mudah pengangkatan pola dari cetakan, ma maka bidang-bidang vertikal dari pola harus us dimiringkan mulai dari permukaan pisah. h. Untuk pola kayu dibutuhkan kemiringan 1/30 sampai 1/100. Sedangkan untuk l logam dibutuhkan kemiringan 1/200. Pola y a yang sudah dibuat biasanya diolesi denga gan Zips Lips yang diencerkan dengan alkohol kohol secukupnya (coating pola), hal ini dap dapat mempermudah pembongkaran pola dari ce i cetakan.

3. Pasir Cetak

Pasir adalah suatu suatu material yang tersusun dari butiran-buti butiran mineral yang memiliki diameter antara ra 0,05-2 mm. Pada umumnya pasir cetak m memiliki komposisi dasar silicon dioxide ( SiO SiO 2 ), pasir silika ini kadang masih bercampur pur dengan feldspar dan mineral-mineral lain. in. Pasir khusus ini membutuhkan mineral te tertentu antara lain; Zircon (ZiSiO 4 ), chrom hromite (FeCr 2 O 4 ), Olivine [(Mg,Fe) 2 S SiO 4 ], Staurolite (FeAl 5 Si 2 O 12 .OH) dan alum aluminium silikat (Al 2 SiO 5 ). Beberapa sarat pe t penting yang harus dipenuhi pasir cetak adala dalah stabil pada temperatur tinggi, memiliki pe ki permeabilitas yang Pasir adalah suatu suatu material yang tersusun dari butiran-buti butiran mineral yang memiliki diameter antara ra 0,05-2 mm. Pada umumnya pasir cetak m memiliki komposisi dasar silicon dioxide ( SiO SiO 2 ), pasir silika ini kadang masih bercampur pur dengan feldspar dan mineral-mineral lain. in. Pasir khusus ini membutuhkan mineral te tertentu antara lain; Zircon (ZiSiO 4 ), chrom hromite (FeCr 2 O 4 ), Olivine [(Mg,Fe) 2 S SiO 4 ], Staurolite (FeAl 5 Si 2 O 12 .OH) dan alum aluminium silikat (Al 2 SiO 5 ). Beberapa sarat pe t penting yang harus dipenuhi pasir cetak adala dalah stabil pada temperatur tinggi, memiliki pe ki permeabilitas yang

Pengklasifikasian pasir cukup beragam yaitu dapat berdasarkan angka pemuaian, mampu tembus cahaya, porositas, titik sinter, jenis pasir, kandungan clay, derajat kebulatan, besar butir pasir dan lain-lain.

Tabel. 3 Keadaan fisik dan sifat fisik beberapa jenis pasir cetak.

ALUMINO STAURO

SILICA

OLIVINE CHROMITE

ZIRCON

SILICATE LITE

Coklat putih

Putih coklat

Putih oranye

6.5-7.0 6.5-7.0

) Spesific Gravity

(lb/ft 3

3.2-4.0 3.1-3.8

Grain shape

Angular/bulat

Angular

angular

Bulat/angular

bulat Bulat

(in/in) Apparent Heat

Rata-rata

Rendah

Sangat tinggi

Tinggi

Tinggi Tinggi

Transfer Fussion point ( o C)

1815-1982 1371-1538

Wettability with

Tahan Tahan

molten metal

tidak

Approx.

AFS GFN Range

*mengandung lempung pengikat pasir.

Pasir cetak memiliki dua bentuk dasar yaitu bulat, angular (bersudut) dan sub- angular. Masing-masing bentuk ini masing masing mempunyai karakteristik tertentu yaitu:

A. Pasir Angular (Bersudut)

Pasir bersudut sulit untuk dibentuk melalui penekanan keras, namun kekuatan cetakan dari pasir jenis ini lebih baik dibandingkan dengan pasir jenis bulat. Tetapi pasir jenis ini mengalami thermal shock dan expansi karena jarak antar butirannya sangat kecil.

*Bul ulat

*Bersudut sudut Gam ambar. 3 Bentuk-bentuk butiran pasir cetak.

*Sub-Angular

B. Pasir Round (Bulat)

Pasir jenis ini me memiliki mampu bentuk dan permeabilitas s yang baik hingga mudah dibentuk unt untuk membuat cetakan karena butirannya ya cukup besar dan

seragam. Pasir ini membut butuhkan pengikat lempung dan kadang terjadi di termal shock yang kuat.

C. Pasir Sub-angular

Pasir jenis ini terbe rbentuk dari pasir angular yang bagian ujung sudut sudut butir tajamnya terputus hingga terbentuk uk sub-angular. Permeabilitas pasir ini lebih bur buruk dibandingkan dengan pasir bulat namun ke un kekuatannya tinggi.

Tabel. 4 Grade Butiran Pasir Cetak.

No. m o. mesh Grade

Ukuran Partikel

8 (2.057) Pasir sangat kasar

(1.676-1.003) Pasir kasar

2.0-1.0

10-16

(0.699-0.500) Pasir sedang

1.0-0.5

22-30

(0.353-0.251) Pasir lembut

0.5-0.25

44-60

(.211-.152-.104) Pasir kasar

0.25-0.10

72-100-150

(0.076-0.053) Fine silt

0.10-0.05

200-300

- Clay/Lempung

0.05-0.01

Pada tabel di atas tas disebutkan Fine silt dan Clay yang mem emiliki ukuran butir kurang dari 0.05 hingga ≤ 0,01. lempung ini digunakan sebagai pengika ≤ ikat atau binder yang bertujuan untuk meningka katkan kekuatan dan mampu bentuk pasir ceta etak. Lempung ini di klasifikasikan menjadi li lima jenis yaitu: Fire clay, Bentonite (Sodi Sodium & Calcium Pada tabel di atas tas disebutkan Fine silt dan Clay yang mem emiliki ukuran butir kurang dari 0.05 hingga ≤ 0,01. lempung ini digunakan sebagai pengika ≤ ikat atau binder yang bertujuan untuk meningka katkan kekuatan dan mampu bentuk pasir ceta etak. Lempung ini di klasifikasikan menjadi li lima jenis yaitu: Fire clay, Bentonite (Sodi Sodium & Calcium

Tabel. 5 Perbandingan Bentonite tipe sodium dan kalsium montmorillonite.

Montmorillonite

No. Karakteristik

Sodium

Kalsium

1 Ukuran partikel

< 0.00025 2 Susut kehilangan air

Sangat tinggi 3 Mengembang kena air

Sangat tinggi

Jarang terbentuk gel 4 Titik pelunakan

Sangat tinggi (terbentuk gel)

1150-1350 o C ≥ 980 o C

Montmorill 85%, Quartz 15%, 5 Komposisi

Montmorill 90%, Quartz 10%,

mica, feldspar. dll

Limonite. dll

3.1 Persiapan Pasir Cetak

Definisi dari pengecoran cetakan pasir adalah proses pembuatan produk yang dimulai dari penuangan logam cair ke dalam suatu cetakan pasir kemudian di biarkan selama beberapa saat untuk proses pembekuan. Proses pengecoran ini mempergunakan pasir sebagai bahan untuk membuat cetakan, di mana cetakan itu hanya dapat digunakan sekali saja, sehingga setelah logam cair dituang ke dalam rongga cetakan pasir, cetakan dibongkar. Pasir cetak harus mempunyai sifat-sifat yang meliputi antara lain:

1. Kekuatan menahan beban berat logam, cukup baik.

2. Tidak beraksi secara kimia dengan logam cair.

3. Tahan terhadap erosi aliran logam cair.

4. Mampu dilewati sejumlah gas serta tahan terhadap temperatur tinggi.