2 MODUL PRAKTIKUM PENGECORAN LOGAM

2

MODUL PRAKTIKUM
PENGECORAN LOGAM
I. TUJUAN PRAKTIKUM
1.
Memahami pembuatan benda coran dengan menggunakan jenis pengecoran
sand
casting
(pengecoran pasir).
2.
Memahami perancangan pola dan
gatting sistem
(sistem saluran) untuk
membuat cetakan.
3.
Mengetahui proses pembuatan cetakan pasir.
4.
Memahami proses peleburan hingga menjadi benda coran.
5.
Mengetahui perhitungan effisiensi coran

II. LANDASAN TEORI
Proses pengecoran pada dasarnya ialah
penuangan logam cair kedalam cetakan
yang telah terlebih dahulu dibuat pola, hingga logam cair tersebut membeku dan
kemudian dipindahkan dari cetakan.
Jenis-jenis pengecoran yang ada yaitu:
1.
Sand Casting,
Yaitu jenis pengecoran dengan menggunakan cetakan pasir.
Jenis pengecoran ini paling banyak dipakai karena ongkos produksinya
murah dan dapat membuat benda coran yang berkapasitas berton–ton.
2.
Centrifugal Casting,
Yaitu jenis pengecoran dimana cetakan diputar
bersamaan dengan penuangan logam cair kedalam cetakan. Yang bertujuan
agar logam cair tersebut terdorong oleh
gaya sentrifugal akibat berputarnya
cetakan. Contoh benda coran yang biasanya menggunakan jenis pengecoran
ini ialah pelek dan benda coran lain yang berbentuk bulat atau silinder.

3.
Die Casting,
Yaitu jenis pengecoran yang cetakannya terbuat dari logam.
Sehingga cetakannya dapat dipakai be
rulang-ulang. Biasanya logam yang
dicor ialah logam non ferrous.
4.
Investment Casting
, yaitu jenis pengecoran yang polanya terbuat dari lilin
(wax), dan cetakannya terbuat dari keramik. Contoh benda coran yang biasa
menggunakan jenis pengecoran ini ialah benda coran yang memiliki
kepresisian yang tinggi misalnya rotor turbin.
3
Pada praktikum pengecoran logam di laboratorium pengecoran logam di
universitas
gunadarma menggunakan jenis pengecoran
sand casting
.
Ada beberapa macam pasir yang dipakai dalam pengecoran
sand casting

. Tetapi
ada beberapa syarat yang harus dipenuhi agar hasil cetakan tersebut sempurna.
Syarat
bagi pasir cetak antara lain:
1.
Mempunyai sifat mampu bentuk sehingga mudah dalam pembuatan cetakan
dengan
kekuatan cocok. Cetakan yang dihasilkan harus kuat dan dapat menahan
temperatur
logam cair yang tinggi sewaktu dituang kedalam cetakan.
2.
Permeabilitas yang cocok. Agar udara yang terjebak didalam cetakan dapat keluar
melalui sela-sela butir pasir untuk mencegah terjadinya cacat coran seperti
gelembung gas, rongga penyusutan dan lain-lain.
3.
Distribusi besar butir yang cocok.
4.
Mampu dipakai lagi supaya ekonomis
5.
Tahan panas terhadap temperatur logam pada saat dituang ke cetakan. Temperatur

penuangan logam cair yang biasa digunakan untuk bermacam-macam coran
dinyatakan dalam tabal dibawah ini:
6.
Pasir harus murah.
Tabel 1. Macam-macam temperatur penuangan logam cair ke dalam cetakan
Macam Logam Temperatur penuangan
0

C
Brons 1100-1250
Kuningan 950-1100
Besi cor 1250-1450
Baja tahan karat 1700-1750
Alumunium 600-700
Baja cor 1500-1550
4
Pasir cetak yang lazim digunakan didalam industri pengecoran adalah sebagai
berikut:
1.

Pasir Silika
Pasir silika didapat dengan cara menghancurkan batu silika, kemudian
disaring untuk mendapatkan ukuran butiran yang diinginkan.
2.
Pasir Zirkon
Pasir Zirkon berasal dari pantai timur australia yang mempunyai daya yahan
api yang efektif untuk mencegah sinter
3.
Pasir Olivin
Pasir Olivin didapat dengan cara menghancurkan batu yang membentuk
2MgO, SiO
2

dan 2FeO.SiO
2

. Pasir olivin mempunyai daya hantar panas
yang lebih besar dibanding pasir silika.
Didalam suatu proses pengecoran, proses pembekuan logam cair setelah logam
cair dituang kedalam cetakan akan mengalami penyusutan. Penyusutan pada

rongga
cetakan akan mengakibatkan berubahnya dimensi benda coran. Pada tabel dibawah
ini
diketahui penyusutan yang terjadi pada suatu logam.
Tabel 2. Penyusutan yang terjadi pada suatu material

Material Penyusutan (%)
Baja karbon 2
Basi tuang kelabu 1
Besi tuang putih 1,5
Alumunium 6
III. Proses Pengecoran Pasir Co
2

di Laboratorium Pengecoran Universitas
Gunadarma
Untuk Langkah-langkah pengecoran logam di laboratorium pengecoran logam
Universitas Gunadarma dapat dilihat pada gambar dibawah ini:
5
Gambar 1. Diagram alir proses pengecoran

IV. Langkah-langkah yang harus diperhatikan
1.
Perancangan Dan Pembuatan Pola
Proses pembentukan benda kerja dengan metoda penuangan logam cair ke dalam
cetakan pasir (
sand casting
), secara sederhana cetakan pasir ini dapat diartikan sebagai
rongga hasil pembentukan dengan cara mengikis berbagai bentuk benda pada
bongkahan dari pasir yang kemudian rongga tersebut diisi dengan logam yang
telah
dicairkan melalui pemanasan (
molten metals
). Cetakan pasir untuk pembentukan benda
tuangan melalui pengecoran harus dibuat dan dikerjakan sedemikian rupa dengan
bagian-bagian yang lengkap sesuai dengan bentuk benda kerja sehingga diperoleh
bentuk yang sempurna sesuai dengan yang kita kehendaki. Bagian-bagian dari
cetakan
pasir ini antara lain meliputi :
¾
Pola, mal atau model

(pattern)
¾
Inti
(core)
¾
Cope dan Drag,
¾

Gate dan Riser
Pola, mal atau model (
pattern
),
yaitu sebuah bentuk dan ukuran benda yang
menyerupai dengan bentuk asli benda yang dikehendaki, dimana pola ini yang
nantinya
6
akan dibentuk pada cetakan pasir dalam bentuk rongga atau yang disebut
mold
jika
model ini dikeluarkan yang kedalamnya akan dituangkan logam cair.

- Pola Tunggal
Pola ini dibentuk serupa dengan corannya, disamping itu kecuali tambahan
penyusutan, tambahan penyelesaian mesin dan kemiringan pola, kadangkadang
dibuat
juga menjadi satu dengan telapak inti.
Gambar 2. Pola Tunggal
Pola Ganda
Pola ini dibelah ditengah untuk memudahkan membuat cetakan. Permukaan
pisahnya
kalau mungkin dibuat satu bidang.
Gambar 3. Pola Ganda
7
Pola menentukan hasil dari coran, oleh karena itu diperlukan dasar-dasar
pengetahuan
tentang perancangan. Sebelum kita membuat pola, terlebih dahulu memerlukan
gambar
perancangan. Bahan–bahan pola yang biasa digunakan yaitu : kayu, lilin (
wax
), logam.
Pola kayu banyak dipakai karena lebih murah, cepat dibuatnya dan mudah diolah.

Oleh
karena itu untuk pola kayu biasanya dipa
kai untuk cetakan pasir. Alat-alat yang
digunakan untuk membentuk pola dari kayu ialah pahat, mesin bubut kayu, gerinda
kayu, amplas dan lain-lain.
Pada proses pembuatan pola ada beberapa hal penting yang harus diperhatikan,
yaitu:

1.
Permukaan pola (baik pola benda coran,
gatting system
dan
riser
) harus baik dan
halus agar tidak merusak cetakan pada proses pelepasan pola.
2.
Dimensi dari pola benda coran harus dibuat penambahan +
5mm dari ukuran
sebenarnya untuk mencegah penyusutan yang terjadi dan untuk proses finishing
dari benda coran.

3.
Faktor kemiringan pola sangat diutamakan, hal ini bertujuan agar memudahkan
pengangkatan pola dari cetakan, sehingga tidak merusak cetakan. Lihat gambar
1. Besar kemiringan pola +
2
0

.
Gambar 4. Contoh kemiringan pola
Inti
(core
),
inti ini merupakan bagian khusus untuk yang berfungsi sebagai
bingkai untuk melindungi struktur model yang akan dibentuk, dengan demikian
keadaan
8
ketebalan dinding, lubang dan bentuk-bentuk khusus dari benda tuangan (
casting
) tidak
akan terjadi perubahan
Pola
Langkah pertama yang harus dilakukan pada pembuatan pola adalah mengubah
Gambar 5. Pola
¾
Pemeriksaan Pola
Pemeriksaan dengan penglihatan
Pemeriksaan dengan penglihatan dilakukan sejak dari pola sampai ke kotak inti.
Rencana, pandangan muka, pandangan samping dari gambar ditempatkan di

samping pola pada arah yang sama, dicek dengan memutar dan
membandingkannya. Pengecekan dilakukan dimulai dari garis tengah untuk
bagian-bagian utama, kemudian dari kiri ke kanan dan akhirnya dari atas ke
bawah.
Pemeriksaan ukuran
Setelah mempersiapkan mistar susut, pengukur permukaan, jangka ukur, dan alat
pengukur umum lainnya yang diperlukan untuk pemeriksaan, maka pemeriksaan
ukuran dilakukan
gambar perencanaan menjadi gambar untuk pengecoran, dengan pertimbanggan
sebagai berikut :
1. bagaimana membuat coran yang baik,
2. bagaimana menurunkan biaya pembuatan cetakan,
3. bagaimana membuat pola yang mudah,
4. bagaimana menstabilkan inti-inti,
5. bagaimana cara mempermudah pembongkaran cetakan,
6. bagaimana menetapkan arah kup dan drag serta posisi permukaan pisah,
9
7. bagian yang dibuat oleh cetakan utama dan bagian yang dibuat oleh inti.
8. menetapkan tambahan penyusutan, tambahan untuk penyelesaian dengan
mesin, kemiringan pola,
Dalam merencanakan pembuatan inti tidak dapat dilupakan dengan apa yang
dinamakan telapak inti. Dimana yang dimaksud dengan telapak Inti adalah :
1. Untuk menempatkan inti, membawa dan menentukan letak dari inti. Pada
dasarnya
dibuat dengan menyisipkan bagian dari inti.
2. Untuk menyalurkan udara dan gas-gas dari cetakan yang keluar melalui inti.
Kalau
cetakan telah terisi penuh oleh logam, gas-gas dari inti dibawa keluar melalui
telapak
inti.
3. Untuk memegang inti. Kalau cetakan telah terisi penuh oleh logam, ia mencegah
bergesernya inti dan memegang inti terhadap daya apung dari logam cair.
Penentuan
bentuk dan ukuran dari telapak inti harus direncanakan dengan teliti untuk
menyederhanakan cetakan, dan agar didapat coran yang baik serta menaikkan
produktivitas.
Gambar 6. Telapak Inti
10
Penentuan kup, drag dan permukaan pisah adalah hal yang paling penting untuk

mendapat coran yang baik. Hal mana membutuhkan pengalaman yang luas dan
pada
umumnya harus memenuhi ketentuan-ketentuan di bawah ini.
1) Pola harus mudah dikeluarkan dari cetakan. Permukaan pisah harus satu bidang
Pada
dasarnya kup dibuat agak dangkal.
2) Penempatan inti harus mudah. Tempat inti dalam cetakan utama harus
ditentukan
secara teliti.
3) Sistim saluran harus dibuat sempurna untuk mendapat aliran logam cair yang
optimum.
4) Terlalu banyak permukaan pisah akan mengambil banyak waktu dalam proses
pembuatan cetakan yang menyebabkan tonjolan-tonjolan sehingga pembuatan pola
menjadi mahal. Penghematan jumlah permukaan pisah itu harus dipertimbangkan
Dalam pengecoran, kita bukan hanya membutuhkan pola benda coran tetapi kita
juga memerlukan pola
gatting system
, yaitu sistem aliran untuk mengalirkan logam cair
ke dalam cetakan benda coran. Seperti yang diperlihatkan pada gambar 2.
Gatting
system
dibagi atas 4 bagian, yaitu:
1.
Cawan tuang
2.
Saluran turun
3.
Saluran pengalir
4.
Saluran masuk
Gambar 7. Pola coran lengkap
11
Tujuan dari
gatting system
ini adalah untuk mengatur kecepatan aliran logam
cair ke dalam rongga cetakan, sehingga rongg
a cetakan terisi secara sempurna. Dan juga
agar slag logam cair tidak ikut masuk kedalam rongga cetakan.
Selain pola benda coran dan pola
gatting system

kita juga memerlukan pola
riser
atau pola penambah.
Riser
atau penambah juga diperlukan untuk mengimbangi
penyusutan (
Shrinkage
) pada saat logam cair tersebut membeku. Karena setiap logam
mempunyai nilai penyusutan tersendiri.
Contoh macam-macam saluran tuang yang dipakai dalam pengecoran. Lihat
gambar 3, yaitu:
1.
saluran pisah
2.
saluran langsung
3.
saluran bawah
4.
saluran cincin
5.
saluran terompet
6.
saluran bertingkat
7.
saluran baji
¾
Istilah-istilah dan fungsi dari sistim saluran.
Sistim saluran adalah jalan masuk bagi cairan logam yang dituangkan ke dalam
rongga cetakan. Tiap bagian diberi nama, dari mulai cawan tuang dimana logam
cair
dituangkan dari ladel, sampai saluran ma
suk ke dalam rongga cetakan. Nama-nama itu
ialah: cawan tuang, saluran turun, pengalir
dan saluran masuk, seperti dijelaskan dalam
Gambar.
21
Keterangan :
= Waktu tuang (detik)
= Besaran spesifik
= Massa benda cor (kg)

Besaran spesifik tergantung dari ketebalan benda cor, seperti pada tabel di
bawah ini :
8
‐
15
1,63
1,86
2,2
Tabel 3 Besaran Spesifik
Tebal Dinding Benda Cor (mm) Nilai (s)
3
‐
3,5
3,5
‐
8

3.
Kecepatan Tuang
Kecepatan tuang adalah laju aliran logam cair untuk mengisi rongga cetakan
per satuan waktu tuang.

Formula yang dipakai untuk menghitung kecepatan tuang yaitu
[2,3]

:
Keterangan :
= Kecepatan tuang
= Berat benda cor
= Waktu tuang
Akan tetapi dalam prakteknya penentuan waktu tuang biasanya dapat
pula ditentukan dengan menggunakan nomogram waktu kecepatan tuang.
22
Gambar 7. Nomogram Kecepatan Tuang
[2,3]

4.
Sistem Saluran Tuang

Sistem saluran tuang merupakan tempat mengalirnya logam cair kedalam
rongga cetakan. Adapun tujuan dari pembuatan sistem saluran tuang adalah
sebagai berikut
[1]

:
1.
Agar slag-slag yang berada dalam logam cair tidak ikut masuk ke dalam
rongga cetakan.
2.
Supaya kecepatan aliran logam dapat diatur sehingga rongga cetakan
terisi secara sempurna.
Gambar 8. Sistem Saluran Tuang

[2,3]

Keterangan gambar :
Benda Cor
23
a.
Cawan tuang (Ct)
b.
Saluran turun (St)
c.
Saluran pengalir (Sp)
d.
Saluran masuk (Sm)
Di dalam perancangan suatu sistem saluran tuang (Sst) kita harus
memperhatikan perbandingan antara saluran masuk (Sm), saluran pengalir (Sp)
dan saluran turun (St). Perbandingan antara Sm : Sp : St dapat dilihat pada
Tabel berikut :
Tabel 4 Perbandingan Sm : Sp : St
Bahan Cor Sm : Sp : St
Bentuk Coran Besar 1 : 1,5 : 2
Bentuk Coran Sedang 1 : 1,2 : 1,4
Bentuk Coran Segala Bentuk 1 : 1,1 : 1,2

a.
Saluran Masuk (Sm)

Saluran masuk salah satu wadah yang berfungsi untuk mengatur
kecepatan terakhir dan untuk manahan kotoran sebelum logam cair
masuk kedalam cetakan.
Untuk menghitung saluran masuk digunakan formula sebagai berikut
[2,3]

:
a.
Luas Saluran masuk (Sm)

Formula luas saluran masuk (Sm):
Keterangan :
= Luas saluran masuk
= Berat benda cor
= Massa jenis logam
= Waktu tuang
= Tahanan hidrostatis seluruh sistem
= Percepatan gravitasi
= Tinggi hidrostatis praktis
24
b.

Volume saluran masuk

Formula yang digunakan untuk menghitung volume saluran
masuk (Vsm)
[2,3]

:
Keterangan :

= Volume saluran masuk
= Luas saluran masuk
= Panjang saluran masuk
c.
Massa Saluran Masuk (Msm)

Formula yang digunakan untuk menghitung saluran masuk
(Msm)
[2,3]

:
Keterangan :
Msm = Massa Saluran Masuk (kg)
Vsm = Volume Saluran Masuk (mm
3

)
ρ
= Massa jenis logam (kg/m
3

)
d.
Dimensi Saluran Masuk

Bentuk dari penampang saluran masuk yang direncanakan adalah
berbentuk trapesium.
Formula yang digunakan :
a
0,5 a

1
,
6a

25
Gambar 9. Dimensi Saluran Masuk
b.
Saluran Pengalir

Saluran pengalir (Sp) adalah saluran yang berfungsi sebagai penerus
aliran logam cair yang berasal dari saluran turun ke saluran masuk
sebagai tempat penyaringan kotoran.
Untuk menghitung saluran pengalir digunakan formula
[2,3,4]

:

a.
Luas penampang saluran pengalir (SP)
Keterangan :

= Luas saluran pengalir
= Luas saluran masuk
b.
Volume salurasn pengalir (Vsp)
Keterangan :

= Volume saluran pengalir
= Luas saluran pengalir
c.
Massa saluran pengalir (Msp)

Keterangan :
= Massa saluran pengalir
= Massa jenis logam
c.
Saluran Turun
Saluran turun (St) adalah suatu alat pada sistem saluran tuang (sst) yang
berfungsi sebagai saluran yang dilalui oleh logam cair yang berasal dari cawan

26
tuang (Ct), sebagai media untuk mengalirkan logam cair menuju ke saluran
pengalir (Sp). Dimensi dari saluran turun (St) adalah silinder yang mana pada
bagian bawahnya sedikit mengecil yang berfungsi untuk menahan laju kotoran
sebanyak mungkin serta untuk mempermudah pencabutan pola saluran turun
(St).

Gambar 10. Dimensi Saluran Turun
Formula untuk menghitung saluran turun (St) adalah
[2,3]

:
a.
Luas penampang saluran turun
Keterangan :

= Luas saluran turun
= Luas saluran masuk
b.
Volume saluran turun
Keterangan :

= Volume saluran turun
= Tinggi saluran turun
c.
Massa saluran turun
h

d1
d2

27
Keterangan :

= Massa saluran turun
= Massa jenis logam
d.
Diameter saluran turun
Keterangan :

= Diameter (mm)
=
d.
Cawan Tuang

Cawan tuang (Ct) adalah suatu penampung logam cair yang
dituang dari ladel untuk diteruskan ke saluran turun (St). Untuk dimensi
dari cawan tuang berbentuk kerucut terpancung, dimana untuk
menghitung diameter atasnya menggunakan rumus
[2,3,4]

:
Keterangan :
= Diameter atas
= Diameter bawah
= Tinggi cawan tuang
Gambar 11. Dimensi Cawan Tuang (Ct)
1.
Efisiensi Penggunaan Bahan Cor (
)
D
h
d1

28
Dimana :
= Berat benda cor
= Massa keseluruhan coran