< Previous 185 Teknologi Dasar Otomotif pembentukan cetakannya.Proses pembentukan cetakan dimana cetakan dibuat dari pasir cetak (sand casting) diawali dengan pembuatan model (pattern) dan untuk model yang dipakai dalam proses ini ialah dipilih dari bahan-bahan yang memiliki titik cair sangat rendah misalnya lilin (wax), ini digunakan dalam berbagai pembuatan model dengan bentuk yang sangat rumit, dalam proses ini model dibentuk dengan bahan lilin, selanjutnya dilapisi dengan bahan pelapis seperti etil atau sodium silikat untuk menghaluskan permukaan model. Kemudian model ini ditempatkan (invested) didalam bahan cetakan seperti ―resin‖ yang, selanjutnya investment dikeringkan melalui pemanasan, proses pengeringan dengan pemanasan dari 100o sampai 110oC ini akan mengakibatkan lilin sebagai model (pattern) ini menjadi lumer dan mengalir melalui pori-pori bahan cetakan sehingga membentuk rongga sesuai dengan bentuk produk yang diinginkan, kemudian pemanasan dilanjutkan sampai 1000oC untuk mengeraskan cetakan tersebut. Proses pengecoran dengan Investment casting ini menghasilkan produk yang akurat karena mould (cetakan)nya sangat kaku (rigid) serta digunakan hanya untuk satu buah produk dan untuk produk berikutnya harus membentuk mould baru, namun dalam satu rangka cetak dapat terdiri dari beberapa buah pola untuk beberapa buah produk yang tersusun dengan perencanaan saluran tunggal untuk proses penuangan (mono-shelles Mold). Gambar 8.32 valve assy merupakan salah satu bentuk hasil pengecoran dengan investment casting 186 Teknologi Dasar Otomotif Proses pengecoran dengan metode Investment Casting ini dilakukan pada dapur Vacum untuk mengindari terbentuknya rongga yang diakibatkan oleh gelembung uap atau udara. Investment Casting memungkinkan untuk membentuk benda tuangan yang tidak mungkin untuk dibentuk dengan metode-metode yang lain seperti san Casting dan lain-lain yang menuntut kemudahan dalam melepas model (Pattern) sebagaimana terjadi dalam metoda Sand Castng atau mungkin kemudahan dalam mengeluarkan benda hasil penuangan dari dalam cetakan sebagaimana yang tejadi dalam Dies Casting. Investment casting relatif mahal tetapi sering dilakukan hanya untuk produk-produk tertentu yang tidak mungkin dibentuk dengan berbagai metode pembentukan seperti pemesinan, dan lain-lain, hal ini karena investment casting menghasilkan produk dengan permukaan yang sangat halus yakni hingga 5 sampai 10 μ dengan penyimpangan sebesar 0,05 sampai 0,1 Gambar 8.33 Vacuum - Furnance Gambar 8.34 "Land Base Turbing Airfoils" salah satu produk pengecoran dengan metode investment casting 187 Teknologi Dasar Otomotif Faktor-faktor penting dalam proses penuangan (pengecoran) Faktor-faktor penting yang harus diperhatikan dalam proses pembuatan produk penuangan (pengecoran) adalah bahwa perubahan temperatur pada bahan produk penuangan tersebut akan mengakibatkan pula perubahan terhadap bentuk dari produk itu sendiri, dengan keragaman dimensional produk akan terjadi perbedaan ketebalan bahan sehingga proses pendinginan pun tidak akan merata, dengan demikian maka akan terjadi tegangan yang tidak merata pula, maka deformasi pun tidak dapat dihindari, akibatnya benda kerja akan mengalami perubahan bentuk secara permanent disamping dapat merugikan sifat mekanis dari bahan tersebut. Oleh karena itu tindakan preventif harus dilakukan, antara lain : Tambahan penyusutan Tambahan penyelesaian mesin Tambahan Deformasi atau distorsi Tambahan penyusutan Tambahan ukuran bahan diberikan pada saat pembuatan cetakan yang direncanakan sejak pembuatan model (pattern), walaupun tidak sangat akurat penambahan ukuran ini dapat dianalisis dari bentuk dimensi produk tersebut melalui bentuk Model yang kita buat dapat ditentukan besarnya Gambar 8.35 "Turbinge Nozle" salah satu produk pengecoran air or vacuum Alloys Gambar 8.36 “Turbine-wheel” salah satu produk pengecoran Precision Casting dari paduan Cobalt alloy dan Nikel Alloy (Vacuum-Casting Alloys) dengan ukuran yang lebih besar dibentuk dengan metoda Ivestment casting. 188 Teknologi Dasar Otomotif kelebihan ukuran yang harus dilebihkan, dimana penyusutan pada bahan yang tipis akan berbeda dengan penyusutan bahan yang lebih tebal. Untuk itu table berikut dapatlah kiranya dijadikan acuan dalam menentukan kelebihan ukuran (Allowance) terhadap kemungkinan terjadi penyusutan. No Jenis bahan Tambahan penyusutan 1 Besi cor, baja cor yang tipis 8/1000 2 Besi cor, baja cor yang tipis dengan penyusutan besar 9/1000- 10/1000 3 Alumunium 10/1000 4 Paduan Alimunium, Bronz, Baja cor dengan ketebalan 5-7 mm 12/1000 5 Kuningan tegangan tinggi, Baja cor 14/1000 6 Baja cor tebal lebih tebal dari 10 mm 16/1000 7 Baja coran yang besar 20/1000 8 Coran Baja yang besar dan tebal 25/1000 Tambahan penyelesaian mesin (machining) Pada beberapa produk bagian tertentu dari produk penuangan diperlukan permukaan dengan kualitas tertentu sehingga dipersyaratkan penyelesaian dengan pekerjaan pemesinan (machining). Benda yang demikian ini biasanya merupakan bagian dari konsruksi rakitan sehingga masing-masing komponen akan terpasang secara baik, misalnya Cylinder Block dengan Cylinder head pada engine dan lain-lain. Untuk itu maka benda tuangan tersebut harus diberikan kelebihan ukuran, sehingga setelah pemesinan ukuran akhir sesuai dengan yang dikehendaki, oleh karena itu pula analisis terhadap gambar kerja menjadi sangat penting sebelum pembentukan model yakni drag dan cope dilakukan. Tabel berikut merupakan acuan dalam memberikan ukuran tambahan pada cetakan sesuai dengan ukuran benda yang akan dikerjakan. Tabel Tambahan ukuran untuk benda tuangan besi (casting iron) untuk penyelesaian mesin (machining). 189 Teknologi Dasar Otomotif Ukuran Coran Ukuran tambahan (mm) Cope Drag s/d 100 2 5 100 - 300 3 - 4 5 300 - 600 4 - 5 5 – 6 600 - 800 5 - 6 6 - 7 800 – 1100 6 – 7 7 – 8 1100 - 1500 7 – 8 8 – 9 1500 - 3000 8 - 12 9 – 14 Tabel Tambahan ukuran untuk benda tuangan bukan besi (casting non-iron) untuk penyelesaian mesin (machining). Ukuran Coran Ukuran tambahan (mm) Cope Drag s/d 100 2 4 100 - 300 2 - 3 4 - 5 300 - 600 4 - 5 5 – 6 600 - 1000 5 - 6 6 - 7 1000 – 1500 6 – 7 7 – 8 Lebih besar dari 1500 7 – 8 8 Tabel Tambahan ukuran untuk benda tuangan baja (casting steel) untuk penyelesaian mesin (machining). Ukuran Coran Ukuran tambahan (mm) Pekerjaan kasar rata-rata Cope Drag s/d 100 2 7 5 100 - 400 2 – 3 7 5 – 10 400 - 800 2 – 3 7 10 800 - 1500 3 - 5 7 - 12 10 190 Teknologi Dasar Otomotif Tambahan Pelengkungan (Bending Allowance) Distorsi bahan dalam pekerjaan panas tidak dapat dihilangkan, oleh karena itu upaya untuk meminimalkannya harus selalu dilakukan, dan ini merupakan keterampilan yang berkembang sesuai dengan pengalaman sehingga dapat memperkirakan kemungkinan arah pelengkungan itu terjadi. Pada beberapa bentuk coran dapat dilakukan dengan memberikan penguatan, seperti penulangan dengan rusuk-rusuk sehingga membentuk profil penguat, namun penguatan ini tidak mungkin dilakukan untuk benda dengan bentuk dan kebutuhan tertentu. Cara lain dengan menambah/mengubah bentuk atau ukuran sehingga apabila terjadi pelengkungan, maka pelengkungan itu akan berada pada posisi bentuk yang diinginkan, dan cara yang lain ialah dengan mengatur kecepatan laju pendinginan yakni dengan menempatkan ―chil‖.. Standarisasai ukuran satuan Besarnya diameter saluran ditentukan berdasarkan berat coran yang akan digunakan, untuk mengetahui perbandingan antara berat coran dengan ukuran diameter saluran dapat dilihat pada table berikut: Berat Coran (kg) Ukuran Diameter D1 (mm) S/100 15 — 20 100 – 200 20 – 23 200 – 300 23 – 26 300 – 500 26 – 28 400 – 600 28 – 30 600 – 700 30 – 31 700 – 800 31 – 32 800 – 900 32 – 33 900 – 1000 33 – 34 Chill – Iron Chill – Iron merupakan unsur penting dalam proses pembentukan benda kerja dengan pengecoran. Sebagaimana telah diuraikan pada poin 3.8 tentang pengendalian struktur 191 Teknologi Dasar Otomotif benda tuangan bahwa keragaman komposisi yang terkandung di dalam bahan tuangan termasuk dalam senyawa besi (Fe) itu sendiri misalnya sulfur, fosfor, silicon, dll memiliki sifat reaksi yang berbeda dalam menerima perubahan temperatur, serta bentuk produk yang tidak seragam, perbedaan ketebalan benda tuangan itu sendiri akan berbeda dalam penyerapan panasnya. Oleh karena itu pemakaian chill ini menjadi sebuah metode penting untuk dilakukan tujuannya, al: Mengendalikan struktur logam tuangan Mempercepat lau pendinginan Mengurangi penyusutan Memperbaiki kualitas hasil pengecoran Dilihat dari posisi penempatannya, Chill ini dibedakan menjadi: Chill dalam Chill luar Chill dalam Chill dalam ialah chill yang ditempatkan di bagian dalam, biasanya di bagian sudut pertemuan antara dua sisi di mana pada bagian ini ketebalan bahan menjadi berbeda dengan ketebalan pada dinding yang lainnya. Chill dalam dibuat dari besi berbentuk bulat atau segi empat atau batang bulat dengan lilitan, atau dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu Chill batang atau Chill jarum dan Chill batang dengan lilitan. (lihat gambar). d = ¼(T1 + T2) (mm) d = 3/14(T1 + T2) + 2 (mm) Gambar 8.37 Chill batang (Chill jarum) 192 Teknologi Dasar Otomotif Gambar 8.40 Benda seperti gambar di atas dengan : Gambar 8.38 menentukan ukuran diameter Chill batang Chill batang dengan lilitan Pemberian lilitan pada batang chill ini akan lebih baik dimana perambatan panas pada lilitan itu akan lebih cepat, Chill batang dengan lilitan ini biasanya digunakan pada benda-benda tuangan yang lebih tebal. Chill Luar Pemasangan Chill luar dilakukan dengan menempatkannya pada bagian luar dari permukaan bidang yang rata atau sudut-sudut pertemuan bagian luar. T1 < T2 Diameter Chill (d) = 0,5 T1 Gambar 8.41 Chill luar samping Gambar 8.39 Chill batang dengan lilitan Gambar 8.42 Chill luar dasar 193 Teknologi Dasar Otomotif Gambar 8.44 Perbandingan antara ukuran diameter Chill dengan ketebalan bahan pada bentuk T T1 = T2 maka d > 3/4 T1 Ukuran Chill luar Pemakaian Chill luar yang efektif harus memiliki ukuran dengan perbandingan tertentu terhadap ketebalan bahan coran sehingga aliran panas akan merata dan laju pembekuan (Solidification) juga akan merata, hal ini pada benda tuangan yang memiliki ketebalan bahan yang bervariasi, kendati kita dapat mengatur laju pembekuan ini sesuai dengan jenis tuangan yang kita kehendaki. Untuk perbandingan Chill dengan ketebalan bahan dapat dilihat pada gambar berikut. Jika T1 < T2 maka d = T1 Jika T1 = T2 maka d = 2/3 T1 Gambar 8.43 Pemakaian Chill luar dan Chill Luar dasar 194 Teknologi Dasar Otomotif Pemakaian Chi pada bentuk benda bersilang―X― T1 < T2 maka d = T1 Cetakan logam sebagai Chill Pada dasarnya penggunaan chill ini ialah menempatkan logam dalam keadaan padat di antara proses pendinginan logam cair kearah pemadatan (solidification), pemakaian cetakan pasir dalam penuangan dimana terdapat perbedaan yang signifikan antara dua material ini dalam penyerapan panasnya, disamping itu pula cetakan pasir yang berpori memberikan penyerapan pendinginan yang lebih cepat terutama pada logam cair yang berhiubungan langsung dengan bagian dinding rongga cetakan. Dengan ditempatkannya bahan logam padat sebagai (chill) ini panas dari logam cair akan diserap oleh chill tersebut. Pemakaian cetakan logam (dies) tentu saja tidak memerlukan chill tambahan karena dies itu sendiri merupakan logam padat dan sudah berfungsi sebagai chill. Pembersihan produk pengecoran Proses pembersihan terhadap benda-benda kerja yang dihasilkan melalui proses pengecoran terutama benda kerja yang dibentuk melalui cetakan pasir diperlukan metoda-metoda khusus selain pembersihan secara manual atau menggunakan alat bantu mekanik dan power tool seperti sikat, gerinda, ampelas yang digerakkan dengan tenaga listrik atau pneumatic. Tentu saja alat-alat ini memiliki keterbatasan terutama pada mekanismenya yang tidak memungkinkan untuk selalu dapat menjangkau bagian-bagian yang rumit dari kontur benda kerja tertentu. Gambar 8.46 Alat bantu mekanik (Mesin gerinda tangan) Gambar 8.45 cetakan logam sebagai chill Next >