JENIS DAN JENIS MOULDING INDONESIA
JENIS-JENIS MOULDING
a. Cetakan Pasir ( Sand Casting )
Cetakan pasir merupakan cetakan yang paling banyak digunakan, karena
memiliki keunggulan :
1. Dapat mencetak logam dengan titik lebur yang tinggi, misalnya baja,
nikel dan titanium.
2. Dapat mencetak benda cor dari ukuran kecil sampai dengan ukuran
besar.
3. Jumlah produksi dari satu sampai jutaan.
Tahapan tentang pengecoran cetakan pasir adalah sebagai berikut :
Pasir
Kebanyakan pasir yang digunakan dalam pengecoran adalah pasir silika
(SiO2). Pasir merupakan produk dari hancurnya batu-batuan dalam jangka
waktu lama. Alasan pemakaian pasir sebagai bahan cetakan adalah karena
murah dan ketahanannya terhadap temperatur tinggi. Ada dua jenis pasir
yang umum digunakan yaitu naturally bonded (banks sands) dan synthetic
(lake sands). Karena komposisinya mudah diatur, pasir sinetik lebih disukai
oleh banyak industri pengecoran.
Pemilihan jenis pasir untuk cetakan melibatkan bebrapa faktor penting
seperti bentuk dan ukuran pasir. Sebagai contoh , pasir halus dan bulat akan
menghasilkan permukaan produk yang mulus/halus. 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.
Jenis Cetakan Pasir
-
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 cetakan pasir basah adalah :
Memiliki collapsibility yang baik
Memiliki permeabilitas yang baik
Dapat direklamasi untuk digunakan kembali
Murah
Kelemahan cetakan pasir basah :
Uap lembab dalam pasir dapat menyebabkan kerusakan pada
beberapa produk cor, tergantung pada logam dan geometri coran.
Cetakan pasir basah dibuat dengan komposisi terdiri dari pasir (80%90%), bentonit ( 10%-15%), air (4%-5%), dan zat aditif grafit (2%-3%).
-
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). Komposisi dalam membuat cetakan pasir kering adalah
pasir (80-90) %, tanah liat (10-15) %, gula tetes (1-2) %, Pitch (1-1,5) %,
molases (0,5-1) %, air (kurang dari 4 %)
Keunggulan :
Dimensi produk cetak lebih baik.
Kelemahan :
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.
Cetakan Kulit Kering
Yaitu cetakan yang dapat diperoleh dengan mengeringkan permukaan
pasir basah sedalam 1,2-2,5 cm pada permukaan rongga cetakan.
Gating System Cetakan Pasir (Sand Molding)
Cavity yang berada didalam sand molding, sebelumnya dibuat dengan
menggunakan cetakan kayu sesuai dengan pola akhir yang diharapkan sesuai
dengan pola akhir yang diharapkan. Core ditambahkan ketika ingin membuat
benda dengan rongga dibagian tengahnya. Design dari sand moulding terdiri dari
bagian cope (bagian atas) dan drag (bagian bawah).
Gating system dari sand moulding diatas terdiri dari sprue, runner, riser dan
ingate. Logam cair dituangkan kedalam cetakan melalui pouring cup dan
diteruskan ke sprue. Sprue dibuat bentuk tapered, untuk meminimalisir air
aspiration dan turbulensi sehingga akan udara yang terperangkap didalam logam
cair.
Riser diletakkan setelah sprue. Tujuannya adalah untuk mensuplai logam cair saat
proses solidifikasi di cetakan berlangsung. Sehingga shringkage terjadi tidak
didalam cetakan, melainkan di riser nya. Riser biasanya diletakkan di tempat yang
paling tinggi dan palin tebal, untuk mencegah shringkage terjadi di cetakan.
Logam cair terakhir yang masih panas akan berakhir di riser, sehingga proses
solidifikasinya berakhir di sana.
Runner berfungsi sebagai pengalir logam cair dari sprue kedalam cetakan melalui
ingate. Ingate akan memberikan tekanan tertentu kedalam cetakan supaya logam
cair bisa mengisi keseluruhan cetakan. Runner dibuat setipis mungkin supaya
tidak ada logam cair yan tertinggal didalamnya dan bisa menyalurkannya dengan
baik, namun cukup tebal juga untuk menahan logam cair panas.
Aturan mengenai design diantaranya sebagai berikut :
Mengurangi tebal maksimum dinding part untuk mempercepat waktu
pendinginan dan mengurangi volume
Ketebalan dinding dari part harus seragam secara keseluruhan untuk
memastikan uniform cooling dan mengurangi cacat yang terbentuk.
Corners dibuat menjadi bentuk round untuk mengurangi stress
concentrations dan perpatahan.
Draft dibuat dengan sudut sekitar 2-3o terhadap semua dinding sejajar
dengan parting direction untuk mempermudah dalam mengeluarkan
bendanya setelah di cor.
b. Ceramic (Lost Wax Casting)
Proses manufaktur dari ceramic casting ialah seperti proses plaster casting,
tetapi material dapat mencetak material pada temperature yang lebih
tinggi. Ceramic casting biasanya menggunakan material refraktori dari
keramik untuk membantu proses pencetakan. Pada industri-industri, partpart seperti mesin pemotong, cetakan untuk logam, dan impellers biasa di
fabrikasi dengan metode ini.
Proses manufaktur dari ceramic casting ialah :
1. Mengkombinasikan material yang ingin di cetak. Campuran dari zircon
(ZrSiO4), Alumunium Oksida, dan fused silica, binder, dan air untuk
membuat ceramic slurry.
2. Ceramic slurry ini lah yang di tuang pada pola cetakan lalu di diamkan.
3. Melepaskan pola dari cetakanm dan diamkan hingga mongering. Setelah
menering, lalu di panaskan (fired).
Proses pembakaran tersebut bertujuan untuk menghilagkan konstituen
material yang tidak di inginkan dan membuat cetakan menjadi keras dan
padat. Cetakan juga harus di panaskan dalam sebuah furnace. Pembakaran
cetakan akan menghasilkan jaringan microscopic crack pada sebuah cetakan.
Crack inilah yang membuat cetakan keramik mempunyai pereailitas yang
baik dan collapsibilty yang baik untuk proses metal casting. Properties dan
hal yang harus di pertimbanhkan dalam pembuatan cetakan keramik antara
lain :
Proses manufaktur cetakan keramik hampir sama seperti proses plaster
casting dimana proses ini dapat membuat material part dengan section
yang tipis, permukaan yang baik, dan stabilitas dimensi yang baik.
Toleransi material yang dapat dibuat dengan proses manufaktur ini
adalah antara 0.002 – 0.10 inchi.
o Untuk dapat membuat part dengan akursi dimensi yang baik,
hindari proses machining dan scrap yang dapat di produksi dari
proses machining.
o Tidak seperti plaster carsting, cetakan material refraktori pada
ceramic casting dapat bertahan pada perubahan temperature
yang ekstrim. Sehingga membuat cetakan ini mempunyai heat
tolerance yang baik sehingga proses cetakan keramik dapat di
gunakan untuk mencetak logam ferrous dan logam lain yang
mempunyai titik leleh yang tinggi. Stainless steel dan tool steel
biasa di cetak dengan cetakan ini.
o Ceramic casting relative mahal.
o Preparasi yang memakan banyak waktu, membuat production
rate dari cetakan ini lambat.
o Ceramic casting mempunyai permeabilitas yang baik yang di
sebabkan karena microcrazing (hasil dari microspcopy crakcks)
yang terjadi saat proses pembakaaran cetakan keramik.
Tahap Penuangan Pada Ceramic Casting
c.
c.
c.
c.
c.
c.
c.
c.
c.
c.
c.
Permanent Mold Casting
Permanent Mold Casting dibuat dengan menggunakan cetakan logam.
Berdeda dengan sand casting, cetakan ini dapat digunakan kembali karena
terbuat dari cast iron ataupun tool steel sehingga bisa digunakan sampai
ribuan siklus. Oleh karena itu, kekuatan cetakan dari permanent mold
sangat penting supaya tetap bisa menghasilkan produk yang bagus tanpa
cetakan menjadi cacat. Sering disebut gravity casting. Biasa digunakan
pada proses produksi massal dan dengan waktu yang cepat.
Pengecoran permanen antara lain:
1.
Pengecoran Gravitasi (Gravity Permanent Mold Casting)
Pengecoran gravitasi adalah pengecoran dimana logam cair yang
dituangkan ke dalam saluran masuk menggunakan gravitasi. Karena
adanya tekanan gravitasi, cairan logam mengisi ke seluruh ruang dalam
rongga cetakan.
2.
Pengecoran Cetak Tekan (Pressure Die Casting)
Pengecoran cetak tekan/tekanan adalah pengecoran dimana logam cair
yang dituangkan ke dalam saluran masuk menggunakan bantuan tekanan
dari luar.
3.
Pengecoran Sentrifugal (Centrifugal Die Casting)
Pengecoran sentrifugal adalah pengecoran yang menggunakan cetakan
berputar, cetakan yang berputar akan menghasilkan gaya sentrifugal yang
akan mempengaruhi kualitas coran. Coran yang dihasilkan akan memiliki
bentuk padat, permukaan halus dan sifat fisik struktur logam yang unggul.
Pengecoran sentrifugal biasanya digunakan untuk benda coran yang
berbentuk simetris. Jenis pengecoran ini , cetakannnya dapat dipakai
berulang kali (terbuat dari logam dan grafit). Pengecoran ini dikhususkan
untuk pengecoran logam non ferrous dan paduan. Kualitas pengecoran ini
tergantung dari kualitas mold, umumnya dikerjakan dengan machining
untuk mendapatkan kualitas yang bagus maka dikerjakan dengan proses
machining yang memiliki keakuratan yang tinggi.
Kelebihan :
1. Produksi Tinggi
2. Cetakan dapat dipakai berulang kali
3. Dalam operasinya tidak diperlukan tenaga ahli
4. Ketelitian produk lebih baik daripada sand casting
5. Tidak memerlukan proses lanjutan
Kekurangan :
1. Harga cetakan mahal
2. Perlu perhitungan yang tepat dalam mengerjakan cetakan
3. Cetakan untuk satu macam produk
4. Ukuran produk kecil dan sederhana
5. Tidak dapat mengecor baja
Gating System untuk permanent mold casting
Referensi :
http://www.cabinc.com/non-ferrous-sand-die-permanent-mold-castings.html
http://engineering.case.edu/groups/CMPL/sites/
engineering.case.edu.groups.CMPL/files/images/cwru_gating_al.pdf
http://magnesiumsquare.com/index.php?
option=com_content&view=article&id=40&Itemid=53
http://www.afsinc.org/content.cfm?ItemNumber=6904
http://www.thompsoninvestmentcastings.com/advantages-of-investmentcasting.html
a. Cetakan Pasir ( Sand Casting )
Cetakan pasir merupakan cetakan yang paling banyak digunakan, karena
memiliki keunggulan :
1. Dapat mencetak logam dengan titik lebur yang tinggi, misalnya baja,
nikel dan titanium.
2. Dapat mencetak benda cor dari ukuran kecil sampai dengan ukuran
besar.
3. Jumlah produksi dari satu sampai jutaan.
Tahapan tentang pengecoran cetakan pasir adalah sebagai berikut :
Pasir
Kebanyakan pasir yang digunakan dalam pengecoran adalah pasir silika
(SiO2). Pasir merupakan produk dari hancurnya batu-batuan dalam jangka
waktu lama. Alasan pemakaian pasir sebagai bahan cetakan adalah karena
murah dan ketahanannya terhadap temperatur tinggi. Ada dua jenis pasir
yang umum digunakan yaitu naturally bonded (banks sands) dan synthetic
(lake sands). Karena komposisinya mudah diatur, pasir sinetik lebih disukai
oleh banyak industri pengecoran.
Pemilihan jenis pasir untuk cetakan melibatkan bebrapa faktor penting
seperti bentuk dan ukuran pasir. Sebagai contoh , pasir halus dan bulat akan
menghasilkan permukaan produk yang mulus/halus. 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.
Jenis Cetakan Pasir
-
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 cetakan pasir basah adalah :
Memiliki collapsibility yang baik
Memiliki permeabilitas yang baik
Dapat direklamasi untuk digunakan kembali
Murah
Kelemahan cetakan pasir basah :
Uap lembab dalam pasir dapat menyebabkan kerusakan pada
beberapa produk cor, tergantung pada logam dan geometri coran.
Cetakan pasir basah dibuat dengan komposisi terdiri dari pasir (80%90%), bentonit ( 10%-15%), air (4%-5%), dan zat aditif grafit (2%-3%).
-
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). Komposisi dalam membuat cetakan pasir kering adalah
pasir (80-90) %, tanah liat (10-15) %, gula tetes (1-2) %, Pitch (1-1,5) %,
molases (0,5-1) %, air (kurang dari 4 %)
Keunggulan :
Dimensi produk cetak lebih baik.
Kelemahan :
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.
Cetakan Kulit Kering
Yaitu cetakan yang dapat diperoleh dengan mengeringkan permukaan
pasir basah sedalam 1,2-2,5 cm pada permukaan rongga cetakan.
Gating System Cetakan Pasir (Sand Molding)
Cavity yang berada didalam sand molding, sebelumnya dibuat dengan
menggunakan cetakan kayu sesuai dengan pola akhir yang diharapkan sesuai
dengan pola akhir yang diharapkan. Core ditambahkan ketika ingin membuat
benda dengan rongga dibagian tengahnya. Design dari sand moulding terdiri dari
bagian cope (bagian atas) dan drag (bagian bawah).
Gating system dari sand moulding diatas terdiri dari sprue, runner, riser dan
ingate. Logam cair dituangkan kedalam cetakan melalui pouring cup dan
diteruskan ke sprue. Sprue dibuat bentuk tapered, untuk meminimalisir air
aspiration dan turbulensi sehingga akan udara yang terperangkap didalam logam
cair.
Riser diletakkan setelah sprue. Tujuannya adalah untuk mensuplai logam cair saat
proses solidifikasi di cetakan berlangsung. Sehingga shringkage terjadi tidak
didalam cetakan, melainkan di riser nya. Riser biasanya diletakkan di tempat yang
paling tinggi dan palin tebal, untuk mencegah shringkage terjadi di cetakan.
Logam cair terakhir yang masih panas akan berakhir di riser, sehingga proses
solidifikasinya berakhir di sana.
Runner berfungsi sebagai pengalir logam cair dari sprue kedalam cetakan melalui
ingate. Ingate akan memberikan tekanan tertentu kedalam cetakan supaya logam
cair bisa mengisi keseluruhan cetakan. Runner dibuat setipis mungkin supaya
tidak ada logam cair yan tertinggal didalamnya dan bisa menyalurkannya dengan
baik, namun cukup tebal juga untuk menahan logam cair panas.
Aturan mengenai design diantaranya sebagai berikut :
Mengurangi tebal maksimum dinding part untuk mempercepat waktu
pendinginan dan mengurangi volume
Ketebalan dinding dari part harus seragam secara keseluruhan untuk
memastikan uniform cooling dan mengurangi cacat yang terbentuk.
Corners dibuat menjadi bentuk round untuk mengurangi stress
concentrations dan perpatahan.
Draft dibuat dengan sudut sekitar 2-3o terhadap semua dinding sejajar
dengan parting direction untuk mempermudah dalam mengeluarkan
bendanya setelah di cor.
b. Ceramic (Lost Wax Casting)
Proses manufaktur dari ceramic casting ialah seperti proses plaster casting,
tetapi material dapat mencetak material pada temperature yang lebih
tinggi. Ceramic casting biasanya menggunakan material refraktori dari
keramik untuk membantu proses pencetakan. Pada industri-industri, partpart seperti mesin pemotong, cetakan untuk logam, dan impellers biasa di
fabrikasi dengan metode ini.
Proses manufaktur dari ceramic casting ialah :
1. Mengkombinasikan material yang ingin di cetak. Campuran dari zircon
(ZrSiO4), Alumunium Oksida, dan fused silica, binder, dan air untuk
membuat ceramic slurry.
2. Ceramic slurry ini lah yang di tuang pada pola cetakan lalu di diamkan.
3. Melepaskan pola dari cetakanm dan diamkan hingga mongering. Setelah
menering, lalu di panaskan (fired).
Proses pembakaran tersebut bertujuan untuk menghilagkan konstituen
material yang tidak di inginkan dan membuat cetakan menjadi keras dan
padat. Cetakan juga harus di panaskan dalam sebuah furnace. Pembakaran
cetakan akan menghasilkan jaringan microscopic crack pada sebuah cetakan.
Crack inilah yang membuat cetakan keramik mempunyai pereailitas yang
baik dan collapsibilty yang baik untuk proses metal casting. Properties dan
hal yang harus di pertimbanhkan dalam pembuatan cetakan keramik antara
lain :
Proses manufaktur cetakan keramik hampir sama seperti proses plaster
casting dimana proses ini dapat membuat material part dengan section
yang tipis, permukaan yang baik, dan stabilitas dimensi yang baik.
Toleransi material yang dapat dibuat dengan proses manufaktur ini
adalah antara 0.002 – 0.10 inchi.
o Untuk dapat membuat part dengan akursi dimensi yang baik,
hindari proses machining dan scrap yang dapat di produksi dari
proses machining.
o Tidak seperti plaster carsting, cetakan material refraktori pada
ceramic casting dapat bertahan pada perubahan temperature
yang ekstrim. Sehingga membuat cetakan ini mempunyai heat
tolerance yang baik sehingga proses cetakan keramik dapat di
gunakan untuk mencetak logam ferrous dan logam lain yang
mempunyai titik leleh yang tinggi. Stainless steel dan tool steel
biasa di cetak dengan cetakan ini.
o Ceramic casting relative mahal.
o Preparasi yang memakan banyak waktu, membuat production
rate dari cetakan ini lambat.
o Ceramic casting mempunyai permeabilitas yang baik yang di
sebabkan karena microcrazing (hasil dari microspcopy crakcks)
yang terjadi saat proses pembakaaran cetakan keramik.
Tahap Penuangan Pada Ceramic Casting
c.
c.
c.
c.
c.
c.
c.
c.
c.
c.
c.
Permanent Mold Casting
Permanent Mold Casting dibuat dengan menggunakan cetakan logam.
Berdeda dengan sand casting, cetakan ini dapat digunakan kembali karena
terbuat dari cast iron ataupun tool steel sehingga bisa digunakan sampai
ribuan siklus. Oleh karena itu, kekuatan cetakan dari permanent mold
sangat penting supaya tetap bisa menghasilkan produk yang bagus tanpa
cetakan menjadi cacat. Sering disebut gravity casting. Biasa digunakan
pada proses produksi massal dan dengan waktu yang cepat.
Pengecoran permanen antara lain:
1.
Pengecoran Gravitasi (Gravity Permanent Mold Casting)
Pengecoran gravitasi adalah pengecoran dimana logam cair yang
dituangkan ke dalam saluran masuk menggunakan gravitasi. Karena
adanya tekanan gravitasi, cairan logam mengisi ke seluruh ruang dalam
rongga cetakan.
2.
Pengecoran Cetak Tekan (Pressure Die Casting)
Pengecoran cetak tekan/tekanan adalah pengecoran dimana logam cair
yang dituangkan ke dalam saluran masuk menggunakan bantuan tekanan
dari luar.
3.
Pengecoran Sentrifugal (Centrifugal Die Casting)
Pengecoran sentrifugal adalah pengecoran yang menggunakan cetakan
berputar, cetakan yang berputar akan menghasilkan gaya sentrifugal yang
akan mempengaruhi kualitas coran. Coran yang dihasilkan akan memiliki
bentuk padat, permukaan halus dan sifat fisik struktur logam yang unggul.
Pengecoran sentrifugal biasanya digunakan untuk benda coran yang
berbentuk simetris. Jenis pengecoran ini , cetakannnya dapat dipakai
berulang kali (terbuat dari logam dan grafit). Pengecoran ini dikhususkan
untuk pengecoran logam non ferrous dan paduan. Kualitas pengecoran ini
tergantung dari kualitas mold, umumnya dikerjakan dengan machining
untuk mendapatkan kualitas yang bagus maka dikerjakan dengan proses
machining yang memiliki keakuratan yang tinggi.
Kelebihan :
1. Produksi Tinggi
2. Cetakan dapat dipakai berulang kali
3. Dalam operasinya tidak diperlukan tenaga ahli
4. Ketelitian produk lebih baik daripada sand casting
5. Tidak memerlukan proses lanjutan
Kekurangan :
1. Harga cetakan mahal
2. Perlu perhitungan yang tepat dalam mengerjakan cetakan
3. Cetakan untuk satu macam produk
4. Ukuran produk kecil dan sederhana
5. Tidak dapat mengecor baja
Gating System untuk permanent mold casting
Referensi :
http://www.cabinc.com/non-ferrous-sand-die-permanent-mold-castings.html
http://engineering.case.edu/groups/CMPL/sites/
engineering.case.edu.groups.CMPL/files/images/cwru_gating_al.pdf
http://magnesiumsquare.com/index.php?
option=com_content&view=article&id=40&Itemid=53
http://www.afsinc.org/content.cfm?ItemNumber=6904
http://www.thompsoninvestmentcastings.com/advantages-of-investmentcasting.html