< Previous33molding (teknik lost-wax). Metode ini melibatkan penggunaan cetakan sementara dan rcetakan sekali pakai.1.5Pengecoran dengan gipsGips yang tahan lama lebih sering digunakan sebagai bahan dasar dalam produksi pahatan perunggu atau sebagai pisau pahat pada proses pemahatan batu. Dengan pencetakan gips, hasilnya akan lebih tahan lama (jika disimpan di tempat tertutup) dibanding dengan tanah liat asli yang harus disimpan di tempat yang basah agar tidak pecah.Dalam proses pengecoran ini, gips yang sederhana dan tebal dicetak, diperkuat dengan menggunakan serat, kain goni, semua itu dibalut dengan tanah liat asli. Pada proses pembuatannya, gips ini dipindah dari tanah liat yang lembab, proses ini akan secara tidaksengaja merusak keutuhan tanah liat tersebut.Akan tetapi inibukanlah masalah yang serius karena tanah liat tersebut telah berada di dalam cetakan. Cetakan kemudian dapat digunakan lagi di lainwaktu untuk melapisi gips aslinya sehingga tampak benar-benarseperti tanah liat asli. Permukaan gips ini selanjutnya dapat diperbarui, dilukis, dan dihaluskan agar menyerupai pencetak dari perunggu.1.6 Pengecoran dengan pasir (Sand Casting)Pengecoran dengan pasir membutuhkan waktu selamabeberapa hari dalam proses produksinya dengan hasil rata-rata (1-20lembar/jam proses pencetakan) dan proses pengecoran denganbahan pasir ini akan membutuhkan waktu yang lebih lama terutamauntuk produksi dalam skala yang besar. Pasir hijau/green sand(basah) hampir tidak memiliki batas ukuran beratnya, akan tetapi pasir kering memiliki batas ukuran berat tertentu, yaitu antara 2.300-2.700kg. Batas minimumnya adalah antara 0,05-1 kg. Pasir ini disatukan dengan menggunakan tanah liat (sama dengan proses pada pasir hijau) atau dengan menggunakan bahan perekat kimia/minyakpolimer. Pasir hampir pada setiap prosesnya dapat diulang beberapa kali dan membutuhkan bahan input tambahan yang sangat sedikit.Pada dasarnya, pengecoran dengan pasir ini digunakan untukmengolah logam bertemperatur rendah, seperti besi, tembaga,aluminium, magnesium, dan nikel. Pengecoran dengan pasir ini juga dapat digunakan pada logam bertemperatur tinggi, namun untukbahan logam selain itu tidak akan bisa diproses.Pengecoran iniadalah teknik tertua dan paling dipahami hingga sekarang. Bentuk-bentuk ini harus mampu memuaskan standar tertentu sebab bentuk-bentuk tersebut merupakan inti dari proses pergecoran dengan pasir .34Gambar4. Pengecoran logam pada cetakan pasir1.7 Pengecoran dengan gips (Plaster Casting)Pengecoran dengan gips hampir sama dengan pengecoran dengan pasir kecuali pada bagian gips diubah dengan pasir.Campuran gips pada dasarnya terdiri dari 70-80 % gipsum dan 20-30% penguat gipsum dan air. Pada umumnya, pembentukan pengecoran gips ini membutuhkan waktu persiapan kurang dari 1 minggu, setelah itu akan menghasilkan produksi rata-rata sebanyak 1-10 unit/jampengecorannya dengan berat untuk hasil produksinya maksimalmencapai 45 kg dan minimal 30 kg, dan permukaan hasilnyapunmemiliki resolusi yang tinggi dan halus.Jika gips digunakan dan pecah, maka gips tersebut tidak dapat diperbaiki dengan mudah. Pengecoran dengan gips ini normalnyadigunakan untuk logam non belerang seperti aluminium, seng,tembaga. Gips ini tidak dapat digunakan untuk melapisi bahan-bahandari belerang karena sulfur dalam gipsum secara perlahan bereaksi dengan besi. Persiapan utama dalam pencetakan adalah pola yang ada disemprot dengan film yang tebal untuk membuat gips campuran. Hal ini dimaksudkan untuk mencegah cetakan merusak pola. Unitcetakan tersebut dikocok sehingga gips dapt mengisi lubang-lubangkecil di sekitar pola. Pembentuk pola dipindahkan setelah gips diatur.Pengecoran gips ini menunjukkankemajuan, karenapenggunaan peralatan otomatis dapat segera digunakan denganmudah ke sistem robot, karena ketepatan desain permintaan semakinmeningkat yang bahkan lebih besar dari kemampuan manusia.351.8 Pengecoran gips, beton, atau plastik resin.Gips sendiri dapat dilapisi, demikian pula dengan bahan-bahankimia lainnya seperti beton atau plastik resin. Bahan-bahan ini juga mengunakan percetakan yang sama seperti penjelasan di atas (wastemold) atau multiple use piece mold, atau percetakan yang terbuat dari bahan-bahan yang sangat kecil atau bahan yang elastis seperti karet latex (yang cenderung disertai dengan cetakan yang ekstrim). Jika pengecoran dengan gips atau beton maka produk yang dihasilkanakan seperti kelereng, tidak begitu menarik, kurang transparan dan biasanya dilukis. Tak jarang hal ini akan memberikan penampilan asli dari logam/batu. Alternatif untuk mengatasi hal iniadalah lapisanutama akan dibiarkan mengandung warna pasir sehingga memberikan nuansa bebatuan. Dengan menggunakan pengecoran beton, bukan pengecoran gips, memungkinkan kita untuk membuat ukiran,pancuran air, atau tempat duduk luar ruangan. Selanjutnya adalahmembuat meja cuci (washstands) yang menarik, washstands danshower stalls dengan perpaduan beraneka ragam warna akanmenghasilkan pola yang menarik seperti yang tampak padakelereng/ravertine.Gambar 5.Turbin air produk hasil pengecoran logamPross pengecoran seperti die casting dan sand casting menjadi suatu proses yang mahal, bagaimanapun juga komponen-komponenyang dapat diproduksi menggunakan pengecoran investment dapat menciptakan garis-garis yang tak beraturan dan sebagian komponen adayang dicetak near net shape sehingga membutuhkan sedikit atau bahkan tanpa pengecoran ulang.1.9 Pengecoran Sentrifugal (Centrifugal casting)Pengecoran sentrifugal berbeda dengan penuangan gravitasi-bebas dan tekanan-bebas karena pengecoran sentrifugal membentukdayanya sendiri menggunakan cetakan pasir yang diputar dengan36kecepatan konstan. Pengecoran sentrifugal roda kereta apimerupakan aplikasi awal dari metode yang dikembangkan olehperusahaan industri Jerman Krupp dan kemampuan ini menjadikan perkembangan perusahaan menjadi sangat cepat. Gambar 6. Turbin air produk hasil pengecoran logam1.10Die CastingDie casting adalah prosespencetakan logam denganmenggunakan penekanan yang sangat tinggi pada suhu rendah.Cetakan tersebut disebutDie. Rentang kompleksitas Die untukmemproduksi bagian-bagian logam non belerang (yang tidak perlusekuat, sekeras, atau setahan panas seperti baja) dari keran cucian sampai cetakan mesin (termasuk hardware, bagian-bagian komponen mesin, mobil mainan, dsb).Gambar7. Die Casting37Logam biasa seperti seng dan alumunium digunakan dalam proses die casting. Logam tersebut biasanya tidak murni melainkan logam logam yang memiliki karakter fisik yang lebih baik.Akhir akhir ini suku cadang yang terbuat dari plastik mulai menggantikan produk die casting banyak dipilih karena harganya lebih murah (dan bobotnya lebih ringan yang sangat penting khususnya untuk suku cadangotomotif berkaitan dengan standar penghematan bahan bakar). Suku cadang dari plastik lebih praktis (terutama sekarang penggunanpemotongan dengan bahan plastik semakin memungkinkan) jikamengesampingkan kekuatannya, dan dapat di desain ulang untukmendapatkan kekuatan yang dibutuhkan.Terdapat empat langkah utama dalam proses die casting.Pertama-tama cetakan disemprot dengan pelicin dan ditutup. Pelicin tersebut membantu mengontrol temperatur die dan membantu saatpelepasan dari pengecoran. Logam yang telah dicetak kemudiandisuntikkan pada die di bawah tekanan tinggi.Takanan tinggimembuat pengecoran setepat dan sehalus adonan. Normalnya sekitar 100 Mpa (1000 bar). Setelah rongganya terisi, temperatur dijagasampai pengecoran menjadi solid (dalam proses ini biasanya waktu diperpendek menggunakan air pendingin pada cetakan). Terakhir die dibuka dan pengecoran mulai dilakukan. Yang tak kalah penting dari injeksi bertekanan tinggi adalah injeksi berkecepatan tinggi, yangdiperlukan agar seluruh rongga terisi, sebelum ada bagian daripengecoran yang mengeras. Dengan begitu diskontinuitas ( yangmerusak hasil akhir dan bahkan melemahkan kualitas pengecoran) dapat dihindari, meskipun desainnnya sanat sulit untuk mampumengisi bagian yang sangat tebal.Sebelum siklusnya dimulai, die harus diinstal pada mesin die pengecoran, dan diatur pada suhu yang tepat. Pengesetanmembutuhkan waktu 1-2 jam, dan barulah kemudian siklus dapatberjalan selama sekitar beberapa detk sampai beberapa menit,tergantung ukuran pengecoran. Batas masa maksimal untukmagnesium, seng, dan aluminium adalah sekitar 4,5 kg, 18 kg, dan 45 kg. Sebuah die set dapat bertahan sampai 500.000 shot selama masa pakainya, yang sangat dipengaruhi oleh suhu pelelehan dari logam yang digunakan. Aluminium biasanya memperpendek usia die karena tingginya temperatur dari logam cair yang mengakibatkankikisancetakan baja pada rongga. Cetakan untuk die casting seng bertahan sangat lama karena rendahnya temperatur seng. Sedang untuktembaga, cetakan memiliki usia paling pendek dibanding yang lainnya. Hal ini terjadi karena tembaga adalah logam terpanas. Seringkali dilakukan operasi sekunder untuk memisahkanpengecoran dari sisa-sisanya, yang dilakukan dengan menggunakan trim die dengan power press atau hidrolik press. Metode yang lama adalah memisahkan dengan menggunakan tangan atau gergaji.Dalam hal ini dibutuhkan pengikiran untuk menghaluskan bekas38gergajian saat logam dimasukkan atau dikeluarkan dari rongga. Pada akhirnya, metode intensif, yang membutuhkan banyak tenagadigunakan untuik menggulingkan shot jika bentuknya tipis dan mudah rusak. Pemisahan juga harus dilakukan dengan hati-hati.Kebanyakan die caster melakukan proses lain untukmemproduksi bahan yang tidak siap digunakan. Yang biasa dilakukan adalah membuat lubang untuk menempatkan sekrup. Gambar 8. Salah satu produk Die Casting1.11 Kecepatan PendinginanKecepatan di saat pendinginan cor mempengaruhi properti,kualitas dan mikrostrukturnya. Kecepatan pendinginan sangatdikontrol oleh media cetakan. Ketika logam yang dicetak dituangkan ke dalam cetakan, pendinginan dimulai. Hal ini terjadi, karena panas antara logam yang dicetak mengalir menuju bagian pendingin cetakan. Materi-materi cetakan memindahkan panas dari pengecoran menuju cetakan dalam kecepatan yang berbeda. Contohnya, beberapacetakan yang terbuat dari plaster memungkinkan untuk memidahkan panas dengan lambat sekali sedangkan cetakan yang keseluruhannya terbuat dari besi yang dapat mentranfer panas dengan sangat cepat sekali. Pendinginan ini akan berakhir dengan pengerasan dimanalogam cair berubah menjadi logam padat.Pada tahap dasar ini, pengecoran logam menuangkan logam ke dalam cetakan tanpa mengontrol bagaimana pencetakanmendingin dan logam membeku dalam cetakan.Ketika panas harus dipndahkan dengan cepat, para ahli akan merencanakan cetakanyang digunakan untuk mencakup penyusutan panas pada cetakan, disebut dengan chills. Fins bisa juga didesain pada pengecoran untuk panas inti, yang kemudian dipindahkan pada proses cleaning(jugadisebutfetting). Kedua metode bisa digunakan pada titik-titik lokalpada cetakan dimana panas akan disarikan secara cepat.39Ketika panas harus dipindahkan secara pelan, pemicu atau beberapa alas bisa ditambahkan pada pengecoran. Pemicu adalah sebuah cetakan tambahan yang lebih luas yang akan mendingin lebih lamban dibanding tempat dimana pemicu ditempelkan padapengecoran.Akhirnya, area pengecoran yang didinginkan secara cepat akanmemiliki struktur serat yang bagur dan area yang mendingin dengan lamban akan memilki struktur serat yang kasar.2 Mengenal Proses Pembentukan Logam..................2.1Pengolahan Logam (Metal Working)Metal working adalah seni mengolah logam unuk membuat struktur atau suku cadang mesin. Isilah metal working mencakuppengerjan yang luas, mulai dari kapal-kapal besar, jembatan-jembatan, dan kilang minyak atau pengeboran sampai pembuatan instrumen dan perhiasan yang rapuh. Sebagai akibatnya, metalworking mencakup banyak keahlian dan penggunaan berbagai macam peralatan.2.1.1 Sejarah pengolahan logamMetal working berawal dari satu milenium yang lalu.Diperkirakn, manusia pertama menyadari adanya perbedaanfitur/corak pada material seperti batu yang berbeda karakteristiknya.Material tersebutadalah unsur logam yang dilepas di permukaanbumi. Dapat diperkirakan juga bahwa sekelompok orang memberikan atribut spiritual dan sihir pada batu-batu tersebut. Pada suatu saatmanusia menemukan bahwa batu-batu tersebut dapat dicairkan dan dapat dibentuk menjadi bermacam-macam benda untuk pemakiansehari-hari. Manusia berusaha membat bahan mentah menjadi benda-benda seni, bernilai jual, dan dapat dipakai shari-hari selama satumilenium ini.40Gambar 9. Pengolahan Logam ManualMetal working adalah perdagangan, seni, hobi, dan industri yang berkaitan denagn metalurgi (sebuah ilmu pembuatan perhiasan). Sebuah seni dan karya yang diperdagangkan dan sebagai industriyang sudah mengakar sejak zaman dahulu. Menyebar luas ke seluruh kebudayaan peradaban. Menilik dari periode sejarah Firaun di Mesir, raja Vedic di India, dan suku di Israel, dan peradaban Maya di Amerika Utara yangmerupakan populasi yang tertua, logam mulia memiliki nilai penting dan terkadang menjadi awal mula terbentuknya hukum kepemilikan, distribusi, dan perdagangan yang dipeang tguh dan disetujui olehmasyarakat saat itu. Pada saat itu keahlian membuat benda-bendapemujaan/artefak keagamaan dan barang dagangan dari batu mulia, juga pembuatan senjata. Benda-benda tersebut mulai dibuat olehpandai besi dan kimiawan serta orang-orang lain yang berkecimpung dalm proses pengolahan logam di seluruh dunia. Contohnya, teknik kuno granulasi, ditemukan secara bersamaan di seluruh dunia pada kehidupan-kehidupan bersejarah sebelum masehi yang menunjukkan bahwa manusia mengarungi lautan dan menjelajahi daratan jauh dari asalnya untuk mengembangkan keahliannya yang sampai sekarangmasih digunakan oleh para pengrajin logam. 41Gambar10. Pengerjaan Logam dengan mesin bubutSeiring berjalanya waktu, logam menjadi hal yang biasa dan menjadi lebih kompleks. Kebutuhan untuk mengolah logam menjadi sesuatu yang penting. Keahlian mengekstrak bibit logam dari bumisemakin berkembang dan para pengrajin logam menjadi terkenal.Pandai besi menjadi orang yang penting dalam komunitas. Nasib dan keadaan ekonomi seluruh masyarakat sangat dipengaruhi olehketersediaan logam dan pengrajinnya. Sekarang ini, penambangan moderen telah berkembang menjadi lebih efisien namun sebaliknya lebih merusak bumi dan pekerja yang bekerja pada industri-industripertambangan. Mereka yang membiayai hal ini terdorong olehkeuntungan yang dat diperoleh dari tiap ons akstraksi logam mulia dan harga tinggi pasar emas selama ini yang telah terjadi selama 25 tahun.Pengolahan logam sangat tergantung pada ekstraksi dari logam mulia untuk membuat perhiasan, membuat mesin elektronik yang lebihefisien, dan untuk kebutuhan industri dan aplikasi teknologi mulai dari konstruksi sampai kontainer, rel dan alat transportasi udara. Tanpa logam, barang-barang dan jasa akan berhenti bergerak di seluruhdunia. Banyak orang kemudian belajar cara pengolahan logamsebagai hal kreatif dalam bentuk pembuatan perhiasan, hobimenoleksi pesawat dan mobil, belajar menjadi pandai besi, dan dalam bentuk seni lain. Seolah-olah perindustrian terus mengajarkanpencetakan dalam segala bentuk dan terdapat juga sekolah khusus untuk pembuatan perhiasan pada awal abad ke 21.42Gambar11. Produk pengolahan logam dengan mesin CNC2.1.2Jenis-Jenis Proses Pengerjaan PanasGuna membentuk logam menjadi bentuk yang lebihbermanfaat, biasanya dibutuhkan proses pengerjaan mekanik dimana logam tersebut akan mengalami deformasi plastik dan perubahanbentuk. Salah satu pengerjaan itu adalah pengerjaan panas. Pada proses ini hanya memerlukam daya deformasi yang rendah danperubahan sifat mekanik yang terjadi juga kecil.Pengerjaan panas logam dilakukan diatas suhu rekristalisasi atau di atas daerahpengerasan kerja. Pada waktu proses pengerjaan panas berlangsung, logam berada dalam keadaan plastik dan mudah di bentuk olehtekanan. Proses ini juga mempunyai keuntungan-keuntunganantaralain: a) Porositas dalam logam dapat dikurangi, b) Ketidakmurniandalam bentuk inklusi terpecah-pecah dan tersebar dalam logam, c) Butir yang kasar dan berbentuk kolom diperhalus. d) Sifat-sifat fisik meningkat, e) Jumlah energi yang dibutuhkan untuk mengubah bentuk logam dalam keadaan plastik lebih rendah. Namun demikian, pada proses pengerjaan ini juga adakerugiannya, yaitu pada suhu yang tinggi terjadi oksidasi danpembentukan kerak pada permukaan logam sehingga penyelesaian permukaan tidak bagus. Hal itu akan berakibat pada toleransi dari benda tersebut menjadi tidak ketat. Proses pengerjaan panas logam ini ada bermacam-macam,antara lain:2.1.2.1Pengerolan (Rolling)Batangan baja yangmembara, diubah bentuknya menjadiproduk berguna melalui pengerolan.Next >