Pros man i h02 pengecoran logam

Proses Manufaktur I
Pengecoran
Logam
Sumber Pustaka:
Manufacturing Engineering & Technology
Oleh Serope Kalpakjian

1

Pengecoran Logam


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.
2

Klasifikasi Pengecoran
(berdasarkan umur cetakan)


Expendable mold:
pengecoran dengan
cetakan sekali
pakai.




Permanent mold:
pengecoran dengan
cetakan permanen
(dipakai berkalikali).
3

Proses peleburan logam


Proses peleburan/pencairan logam menjadi
tahapan penting dalam proses pengecoran.



Material yang dilebur meliputi:
a.
b.

c.


Logam dan unsur-unsur paduan,
Fluks: senyawa inorganik yg berfungsi
membersihkan logam cair dari gas-gas maupun
kotoran (impurities) yg terlarut ,
Unsur pembentuk terak.
4

Jenis-jenis tungku peleburan
Secara umum ada 4 jenis
tungku peleburan:








Tungku busur listrik
(electric arc furnace),

Tungku induksi (electrical
induction furnace),
Tungku krusibel (crucible
furnace),
Tungku kupola (cupola
Electric induction furnace
furnace)
5

Tungku busur listrik
(electric arc furnace)






Laju peleburan dan laju
produksi tinggi,
Tingkat polusi lebih

rendah dibanding
tungku lain,
Memiliki kemampuan
menahan logam cair
pada temperatur tertentu
u/ jangka waktu lama
(untuk pemaduan
logam),
6

Tungku induksi
(electrical induction furnace)







Banyak digunakan pada

industri pengecoran kecil,
Biasanya digunakan u/
pengecoran logam nonferrous,
Dapat digunakan u/
keperluan superheating guna
memperbaiki mampu alir
logam cair,
Mampu menahan temperatur
konstan u/ jangka waktu yg
lama (cocok u/ die-casting
dan pemaduan logam).
7

Contoh tungku induksi
(electrical induction furnace)

8

Contoh tungku induksi
(electrical induction furnace)


9

Tungku krusibel








(crucible furnace)
Merupakan tungku yg
digunakan secara luas sejak
awal sejarah pengecoran,
Proses pemanasan bisa
menggunakan berbagai
jenis bahan bakar (minyak,
gas),

Bisa portable (dipindahpindahkan) maupun
menetap,
Bisa digunakan u/ logam
ferro maupun non ferro.
10

Contoh tungku krusibel
(crucible furnace)

Tungku-tungku krusibel
11

Tungku kupola
(cupola furnace)







Terdiri dari
saluran/bejana baja
vertikal yg dilapisi batu
tahan api,
Dapat beroperasi secara
kontinyu dengan laju
peleburan tinggi,
Kapasitas produksi
logam cair sangat besar.
12

Contoh tungku kupola
(cupola furnace)

13

Pengecoran Logam
Proses pengecoran logam
meliputi:
 Penuangan logam cair

kedalam cetakan,
 Proses pendinginan logam
cair dalam cetakan,
 Pengambilan logam yg
sudah tercetak dari dalam
cetakan.
14

Hal Penting dlm Pengecoran Logam








Aliran logam cair ke dalam
rongga cetakan
Terjadi proses perpindahan

panas selama pemadatan (atau
pembekuan) dan pendinginan
logam cair dalam cetakan,
Pengaruh dari tipe cetakan
terhadap hasil pengecoran.
Proses pembekuan logam dari
kondisi cair.
15

Solidification of Pure Metals

Figure 10.1 (a) Temperature as a function of time for the solidification of pure metals. Note
that the freezing takes place at a constant temperature. (b) Density as a function of time
16

Typical Cast Parts

(c)

(a)

(b)

(d)

Figure 11.1 (a) Typical gray-iron castings used in automobiles, including the transmission
valve body (left) and the hub rotor with disk-brake cylinder (front). Source: Courtesy of
Central Foundry Division of General Motors Corporation. (b) A cast transmission housing.
(c) The Polaroid PDC-2000 digital camera with a AZ191D die-cast high-purity magnesium
case. (d) A two-piece Polaroid camera case made by the hot-chamber die-casting process.
Source: Courtesy of Polaroid Corporation and Chicago White Metal Casting, Inc.
17

Production Steps in Sand-Casting

Figure 11.2 Outline of production steps in a typical sand-casting operation.
18

Cetakan Pasir
(Sand Mold)


Cetakan pasir dibuat didalam
flask sebagai penyangga atau
penahan agar cetakan pasir
tidak rusak/pecah.



Cetakan pasir umumnya terdisi
dari dua bagian, yaitu cope
(bagian atas) dan drag (bagian
bawah)



Dalam cetakan terdapat runner
system yg merupakan saluran
yg mengalirkan logam cair dari
sprue kedalam rongga cetakan.

Figure 11.3 Schematic illustration of a sand
mold, showing various features.

19

Bagian-bagian Cetakan Pasir (1)


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.



Gating sistem (sistem saluran
masuk), merupakan saluran masuk
kerongga cetakan dari saluran
turun.

Figure 11.3 Schematic illustration of a sand
mold, showing various features.

20

Bagian-bagian Cetakan Pasir (2)


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.

Figure 11.3 Schematic illustration of a sand
mold, showing various features.

21

Pattern Plate
Pattern (pola) adalah model
atau bentuk dari produk yg
akan dibuat.
Pola ini bentuknya sama atau
menyerupai bentuk benda
kerja hasil pengecoran yg
diinginkan.
Pola akan digunakan untuk
membuat rongga cetakan.
Pola dibuat dari kayu, plastik
maupun logam. Material pola
harus kuat karena pola akan
digunakan berkali-kali untuk
membuat cetakan.

Figure 11.4 A typical metal match-plate pattern
used in sand casting.

22

Design for Ease of Removal from Mold
Bentuk pola harus di
rancang sedemikian,
agar saat pola dilepas dari cetakan
tidak
timbul kerusakan
atau cacat pada
cetakan.

Figure 11.5 Taper on patterns for ease of removal
from the sand mold

Contoh disamping
menunjukkan bentuk
pola yg baik maupun
yg tidak baik.
23

Sand Cores

Figure 11.6 Examples of sand cores showing core prints and chaplets to support cores.

Inti (cores) digunakan pada cetakan, bila benda kerja hasil
pengecoran mempunyai rongga atau lubang di dalamnya.
24

Vertical Flaskless Molding

(c)

Figure 11.7 Vertical flaskless molding. (a) Sand is squeezed between two
halves of the pattern. (b) Assembled molds pass along an assembly line
for pouring. (c) A photograph of a vertical flaskless molding line. Source:
Courtesy of American Foundry Society.
25

Sequence of
Operations for
Sand-Casting
Figure 11.8 Schematic illustration of the sequence of operations for sand casting. (a) A
mechanical drawing of the part is used to generate a design for the pattern. Considerations such
as part shrinkage and draft must be built into the drawing. (b-c) Patterns have been mounted on
plates equipped with pins for alignment. Note the presence of core prints designed to hold the core
in place. (d-e) Core boxes produce core halves, which are pasted together. The cores will be
used to produce the hollow area of the part shown in (a). (f) The cope half of the mold is
assembled by securing the cope pattern plate to the flask with aligning pins and attaching inserts to
form the sprue and risers. Continued on next slide.
26
26

Sequence of
Operations for
Sand-Casting,
Con’t.
(g) The flask is rammed with sand and rthe plate and inserts are removed. (h) The drag half is
produced in a similar manner with the pattern inserted. A bottom board is placed below the drag
and aligned with pins. (i) The pattern , flask, and bottom board are inverted; and the pattern is
withdrawn, leaving the appropriate imprint. (j) The core is set in place within the drag cavity. (k)
The mold is closed by placing the cope on top of the drag and securing the assembly with pins.
The flasks the are subjected to pressure to counteract buoyant forces in the liquid, which might lift
the cope. (l) After the metal solidifies, the casting is removed from the mold. (m) The sprue and
risers are cut off and recycled, and the casting is cleaned, inspected, and heat treated (when
necessary). Source: Courtesy of Steel Founder’s Society of America
27

Shell-Molding Process











Dikembangkan pertama kali pd thn 1940,
Pola dibuat dari logam ferrous atau aluminium,
kemudian dilapisi pasir yg dicampur dgn perekat, dgn
ketebalan antara 5 – 10 mm,
Pola yg dilapisi pasir kemudian dioven (175-370 oC),
shg lapisan pasir yg berperekat mengeras.
Lapisan pasir yg mengeras yg berbentuk cetakan
(shell-mold) dipisahkan dari pola,
Dinding luar Shell-mold dipasang pada flask yg berisi
pasir; logam cair nantinya dituang dlm rongga cetakan
shell-mold.
Hasil tuang memiliki permukaan yg halus/baik.
28

Shell-Molding Process

Figure 11.9 The shell-molding process, also called dump-box technique.
29

Ceramic Mold Casting









Cetakan dibuat dari zircon (ZrSiO4) yg dicampur dgn
aliminium oksida, silica dan perekat; menjadi adonan
keramik berbentuk slurry,
Campuran slurry dituangkan pada pola (pola terbuat
dari kayu atau logam),
Setelah campuran slurry mengeras (menjadi cetakan
keramik). Cetakan keramik ini dipisahkan dari pola,
kemudian dipanaskan,
Cetakan keramik ini tahan temperatur tinggi, shg bisa
dipakai u/ menuang logam ferrous, high-temperature
alloy (paduan) maupun stainless steel, maupun tool
steel,
Permukaan hasil tuang baik, dimensi hasil tuang
presisi.
30

Sequence of Operations in Making a Ceramic Mold

Figure 11.10 Sequence of operations in making a
ceramic mold. Source: Metals Handbook, Vol. 5, 8th ed.
31

Expandable-Pattern Casting Process
(Lost Foam)











Pola (pattern) dibuat dari foam (polystyrene) yg dibuat dgn
cara memanaskan foam dalam aluminum die cavity, kemudian
dibiarkan mendingin (menghasilkan foam pattern),
Foam pattern dilapisi dgn water-based refractory slurry,
kemudian dikeringkan dan diletakkan dalam flask,
Flask diisi dgn pasir (bisa pasir dgn tambahan unsur perekat),
kemudian dimampatkan,
Logam cair dituangkan pada foam pattern yg ada dalam flask,
Logam cair akan mencairkan foam pattern, shg logam cair
akan mengisi rongga cetakan yg sebelumnya berisi foam
pattern,
Setelah logam cair dingin dan mengeras, logam (hasil tuang)
dikeluarkan dari cetakan.
32

Keunggulan Expandable-Pattern
Casting Process (Lost Foam)









Proses sederhana karena tdk terdapat parting
line, inti, atau riser system,
Flask sederhana dan murah,
Harga foam juga murah dan sesuai u/ bentukbentuk yg kompleks dgn berbagai ukuran,
Karena hasil tuang memiliki permukaan yg
halus dgn dimensi yg akurat, proses finishing
dan cleaning hasil tuang cukup murah,
Sesuai u/ produksi massal.
33

Expandable-Pattern Casting Process

Figure 11.11 Schematic illustration of the expandable-pattern casting process, also
known as lost-foam or evaporative casting.
34

Evaporative Pattern Casting of an Engine
Block (contoh aplikasi lost foam casting).

(a)

(b)

Figure 11.12 (a) Metal is poured into mold for lost-foam casting of a 60-hp. 3-cylinder
marine engine; (b) finished engine block. Source: Courtesy of Mercury Marine.
35

Investment Casting Process












Investment casting juga disebut lost-wax process,
Pola dibuat dari wax cair yg diinjeksikan ke dalam
cetakan/pembuat pola, kemudian dibiarkan mengeras.
Pola dari wax yg sudah kering dan mengeras, disusun dlm
pattern assembly,
Pattern assembly dimasukkan ke dalam refractory material
slurry sehingga terlapisi dgn ketebalan yg diinginkan,
Pattern assembly dipanaskan (650 – 1050 oC) dlm posisi
terbalik (bag atas diletakkan di bawah), shg wax mencair
dan meleleh keluar dari pattern assembly,
Logam cair dituangkan ke dalam pattern assembly,
Setelah logam cair mengeras, pattern assembly dihancurkan
u/ mengeluarkan hasil tuangan.
36

Investment Casting Process

Figure 11.13 Schematic illustration of investment casting (lost-wax) process.
Castings by this method can be made with very fine detail and from a variety
of metals. Source: Courtesy of Steel Founder’s Society of America.
37

Integrally Cast Rotor for a Gas Turbine

Figure 11.14 Investment casting of an integrally cast rotor for a gas turbine.
(a) Wax pattern assembly. (b) Ceramic shell around wax pattern. (c) Wax
is melted out and the mold is filled, under a vacuum, with molten superalloy.
(d) The cast rotor, produced to net or near-net shape. Source: Courtesy of
Howmet Corporation.
38

Comparison of Investment-Cast and
Conventionally Cast Rotors

Figure 11.15 Cross-section and microstructure of two rotors: (top)
investment-cast; (bottom) conventionally cast. Source: Advanced
Materials and Processes, October 1990, P. 25. ASM International.

39

Vacuum-Casting










Vacuum casting juga disebut dgn counter-gravity lowpressure (CL) process,
Proses vacuum casting dilakukan dgn mencelupkan
mold/cetakan kedalam logam cair yg berada dalam
tungku pemanas listrik,
Rongga cetakan divakum (sampai 2/3 tekanan
atmosfir), sehingga logam cair terhisap dan mengisi
rongga cetakan,
Seteleh rongga cetakan terisi logam cair, cetakan
diangkat,
Vaccum casting umumnya dipakai u/ benda kerja yg
tipis (mempunyai ketebalan sekitar 1 mm)
40

Vacuum-Casting

Figure 11.16 Schematic illustration of the vacuum-castin process. Note that
the mold has a bottom gate. (a) Before and (b) after immersion of the mold
into the molten metal. Source: After R. Blackburn.
41

Permanent-Mold Casting








Menggunakan cetakan (terdiri dari bagian atas dan
bawah) yg permanen, terbuat dari cast iron, steel,
bronze atau metal alloys,
Rongga cetakan dan sistem saluran (yg merupakan
bagian integral dari cetakan) dibuat dgn mesin
perkakas (mesin drill, milling, dll),
Untuk menjaga supaya permukaan cetakan awet,
permukaan cetakan dilapisi dgn refractory slurry,
Untuk memperlancar aliran logam cair, biasanya
sebelum penuangan, permanent-mold dipanaskan
antara 150 – 200 oC,

42

Hot-Chamber Die-Casting

Figure 11.17 Schematic illustration of the hot-chamber die-casting process.
43

Cold-Chamber Die-Casting

Figure 11.18 Schematic illustration of the cold-chamber die-casting process.
These machines are large compared to the size of the casting, because high
forces are required to keep the two halves of the dies closed under pressure.
44

Properties and Applications of DieCasting Alloys

45

Types of Cavities in Die-Casting Die

Figure 11.19 Various types of cavities in a die-casting die.
Source: Courtesy of American Die Casting Institute.

46

Centrifugal-Casting Process

Figure 11.20 (a) Schematic illustration of the centrifugal-casting process. Pipes,
cylinder liners, and similarly shaped parts can be cast with this process. (b) Side
view of the machine.

47

Semicentrifugal Casting and Casting by
Centrifuging

Figure 11.21 (a) Schematic illustration of the semicentrifugal casting process. Wheels
with spokes can be cast by this process. (b) Schematic illustration of casting by
centrifuging. The molds are placed at the periphery of the machine, and the molten
metal is forced into the molds by centrifugal force.
48

Squeeze-Casting

Figure 11.22 Sequence of operations in the squeeze-casting process.
This process combines the advantages of casting and forging.

49

Methods of Casting Turbine
Blades

(c)

Figure 11.23 Methods of casting turbine blades: (a) directional solidification; (b) method to
produce a single-crystal blade; and (c) a single-crystal blade with the constriction portion still
attached. Source: (a) and (b) After B. H. Kear, (c) Courtesy of ASM International.
50

Summary of Casting Processes

51

Characteristics of Casting

52

Crystal Growing

Figure 11.24 Two methods of crystal growing: (a)
crystal pulling (Czochralski process) and (b) the
floating-zone method. Crystal growing is important
especially in the semiconductor industry. (c) A singlecrystal ingot produced by the Czochralski process.
Source: Courtesy of Intel Corp.

(c)
53

Melt-Spinning

(b)

Figure 11.25 (a) Schematic illustration of melt-spinning to produce thin strips of
amorphous metal. (b) Photograph of nickel-alloy production through melt-spinning.
Source: Siemens AG
54

Types of Melting Furnaces

Figure 11.26 Two types of melting furnaces used in foundries:
(a) crucible, and (b) cupola.
55

Dokumen yang terkait

Anal isi s L e ve l Pe r tanyaan p ad a S oal Ce r ita d alam B u k u T e k s M at e m at ik a Pe n u n jang S MK Pr ogr a m Keahl ian T e k n ologi , Kese h at an , d an Pe r tani an Kelas X T e r b itan E r lan gga B e r d asarkan T ak s on om i S OL O

2 99 16

i PESAN DAKWAH ISLAM DALAM SINETRON KOMEDI (Analisis Isi Pada Sinetron Preman Pensiun 2 Karya Aris Nugraha di RCTI Episode 1-20)

5 43 55

i SKRIPSI AKTIVITAS HUMAS DALAM MENJALIN HUBUNGAN DENGAN MEDIA MASSA (Studi pada Perum Bulog Divre NTB Bulan November 2014)

8 126 17

i PESAN SOSIAL DALAM PORTAL BERITA (Analisis Isi Dalam MediaMahasiswa.com Periode Januari-Maret 2015)

0 36 22

I M P L E M E N T A S I P R O G R A M P E N Y A L U R A N B E R A S U N T U K K E L U A R G A M I S K I N ( R A S K I N ) D A L A M U P A Y A M E N I N G K A T K A N K E S E J A H T E R A A N M A S Y A R A K A T M I S K I N ( S t u d i D e s k r i p t i f

0 15 18

i PELAKSANAAN PEMOTONGAN PAJAK PENGHASILAN PASAL 4 AYAT 2 ATAS BAGI HASIL TABUNGAN PADA PT. BANK SYARIAH MANDIRI CABANG JEMBER

0 22 15

The correlation intelligence quatient (IQ) and studenst achievement in learning english : a correlational study on tenth grade of man 19 jakarta

0 57 61

Respon nasabah terhadap pembelian logam mulia pada Pegadaian Syariah Cabang Margonda

0 17 69

Saiful Naslul 'ala man haadallah warrosul (Dirasat filologi)

0 34 115

Pengaruh Likuiditas dan Struktur Modal Terhadap Nilai Perusahaan (Studi pada perusahaan pertambangan logam dan mineral yang terdaftar di Bursa Efek Indonesia Periode 2009-2013)

2 48 87