2. landasan teori 2.1 pengecoran cetakan pasir
TRANSCRIPT
4 UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
2. LANDASAN TEORI
2.1 Pengecoran Cetakan Pasir
Prinsip dasar proses pengecoran logam adalah meleburkan logam sampai
mencair kemudian menuangkan cairan logam tersebut ke dalam rongga cetakan.
Oleh karena sifatnya, cairan logam akan menyesuaikan dengan bentuk rongga
cetakan sehingga didapatkan bentuk yang sesuai dengan cetakan setelah cairan
logam tersebut membeku. Berdasarkan sifat cairan yang mengisi ke segala ruang,
proses pengecoran memiliki kemampuan untuk memproduksi bentuk produk yang
rumit, produk yang berongga dan dimensi produk yang tidak terbatas.
Berdasarkan cara logam cair masuk ke dalam rongga cetakan, sistem
pengecoran dibagi menjadi dua jenis, yaitu:
• Sistem gravitasi (gravity system)
• Sistem tekanan (pressure system)
Pengecoran sistem gravitasi adalah pengecoran dimana logam cair
dituangkan ke dalam sistem saluran masuk secara gravitasi sehingga oleh karena
tekanan gravitasi, cairan logam mengisi ke segala ruang dalam rongga cetakan.
Sedangkan pengecoran sistem tekanan, kemampuan logam cair mengisi seluruh
rongga cetakan dengan bantuan tekanan dari gaya luar. Pengecoran cetakan pasir
merupakan salah satu dari sekian banyak metoda proses pengecoran yang
menganut sistem gravitasi.
2.1.1 Cetakan
Pengecoran berdasarkan cetakan dapat dibedakan menjadi:
• Pengecoran dengan cetakan sekali pakai (expendable mold casting)
Contohnya: sand casting, shell molding, dll.
• Pengecoran dengan cetakan yang dipakai berulang kali (multiple-use mold
cating)
Contohnya: die casting
UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
5
Cetakan (rongga cetakan) dapat dibuat dari logam atau bahan non logam.
Cetakan pasir hanya dapat digunakan sekali pakai saja, berbeda dengan cetakan
logam yang dapat dipergunakan berulang kali.
Cetakan logam menghasilkan permukaan produk cor halus, dibandingkan
dengan cetakan pasir. Pada cetakan logam menghasilkan gardien temperatur yang
besar pada permukaan produk cor, sedangkan cetakan pasir menghasilkan gradien
temperatur yang kecil. Dengan demikian, cetakan dari bahan logam maupun
cetakan dari bahan non logam memiliki keunggulan dan keterbatasan masing-
masing.
Pada cetakan pasir, setelah produk cor membeku, untuk mengeluarkan
produk cor, cetakan harus dihancurkan. Pasir dari cetakan yang dihancurkan tadi
dapat digunakan kembali untuk pembuatan cetakan setelah ditambah air dan
diaduk hingga merata. Namun demikian, cetakan dari bahan logam maupun
cetakan dari bahan pasir memiliki keunggulan dan keterbatasan masing-masing.
Kelebihan cetakan dari bahan logam:
• Dapat digunakan berulang kali
• Permukaan produk cor lebih halus
• Efisien jika digunakan untuk produksi masal
• Dapat dipakai pada proses semi otomatis
Kekurangan cetakan dari bahan logam:
• Biaya pembuatan cetakan mahal
• Tidak dapat digunakan untuk benda kerja yang rumit
• Rawan terjadinya cacat blowhole karena kurangnya permaebilitas cetakan
Kelebihan cetakan dari bahan pasir:
• Biaya pembuatan cetakan murah
• Permaebilitas cetakan bagus
• Hampir dapat digunakan untuk pengecoran semua jenis logam
UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
6
• Dapat digunakan untuk produk cor yang rumit dan ukuran tak terbatas
Pasir cetak yang paling umum digunakan adalah pasir gunung, pasir
pantai, pasir sungai, dan pasir silika. Semuanya memiliki unsur utama SiO2. Pasir
silika memiliki bagian SiO2 terbanyak yaitu lebih dari 95 %. Pasir cetak yang
digunakan harus memiliki persyaratan sebagai berikut :
• Kuat menahan berat logam cair
• Tahan terhadap erosi
• Mampu dilewati sejumlah gas
• Tahan terhadap temperatur tinggi
• Mampu bentuk
• Permeabilitas yang sesuai
2.1.2 Sistem Saluran Pengecoran
Sistem saluran (gating system) adalah jalan masuk logam cair menuju ke
rongga cetakan. Sistem saluran pada pengecoran seperti yang ditunjukkan pada
gambar 2.1 terdiri dari:
• Cawan tuang (pourin basin)
• Saluran turun (sprue)
• Saluran horisontal (runner)
• Gate
Gambar 2.1. Sistem Saluran Pada Pengecoran [2]
Syarat-syarat yang harus dipenuhi oleh sistem saluran pada pengecoran yaitu: [1]
UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
7
• Logam mampu mengalir melalui sistem saluran dengan turbulensi dan aspirasi
gas seminimum mungkin untuk mencegah terperangkapnya gas.
• Rongga cetakan harus dapat diisi secara penuh dalam waktu yang sesingkat
mungkin.
• Gradien temperatur logam yang serendah mungkin serta memungkinkannya
terjadinya directional solidification ke arah riser.
Untuk mencapai syarat-syarat diatas secara maksimal maka perlu mengontrol
penuangan, penggunaan peralatan untuk penuangan, temperatur tuang bahan dan
rancangan yang benar mengenai sprue, runner, gate, dan riser.
2.1.2.1 Cawan tuang (Pourin Basin)
Cawan tuang (gambar 2.2) berfungsi untuk membantu sistem aliran cairan
logam untuk mengalir sebaik mungkin. Pourin basin diharapkan berdimensi
besar dan ditempatkan cukup dekat dengan tepi kerangka cetak, agar proses
penuangan bisa berlangsung cepat. Pada saat penuangan, pourin basin diharapkan
selalu dipertahankan penuh, dengan tujuan agar logam cair masuk secara merata
ke rongga ceakan dan menghindari terjadinya pembekuan terlebih dahulu pada
gate.
Gambar 2.2 Variasi Pouring Basin [1] (sumber: Principles of Foundry Technology)
UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
8
2.1.2.2 Saluran turun (Sprue)
Merupakan saluran vertikal yang melalui cope (kerangka cetak atas) yang
menghubungkan antara cawan tuang dengan runner (saluran horisontal) atau gate.
Ukuran sprue harus memenuhi kondisi tertentu. Sprue harus cukup kecil untuk
dapat mempertahankan sprue terisi penuh cairan logam selama proses penuangan.
Selain itu, untuk menjamin aliran cairan logam memasuki rongga cetakan tanpa
menimbulkan turbulensi maupun pusaran.
Pada saat yang sama, ukuran sprue harus cukup besar untuk menjamin
rongga cetakan terisi penuh tanpa menimbulkan laps, seams, atau mis-run serta
mencegah terjadinya aspirasi gas, hal ini ditunjukkan pada gambar 2.3. Bentuk
sprue harus tirus ke bawah dengan tujuan untuk menghindari terjadinya aspirasi
gas dan kerusakan logam. Dasar sprue dibuat lebih besar dan lebih dalam
daripada runner. Bagian yang dibuat lebih dalam dan lebih besar ini disebut sprue
well yang berfungsi untuk menyerap energi kinetik.
a b
Gambar 2.3 Efek Rancangan Sprue [1]
Keterangan gambar :
a. ada aspirasi
b. tidak ada aspirasi dan turbulen
2.1.2.3 Saluran horisontal (runner)
Runner digunakan untuk menghubungkan bagian dasar sprue dengan gate.
Berikut ini beberapa tipe dari runner:
UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
9
Gambar 2.4 Runner [1]
(sumber: Principles of Foundry Technology)
Keterangan gambar :
a. runner lurus (straight runner)
b. runner tirus (tapered runner)
c. runner dengan saluran masuk bertingkat (step
gate)
d. runner dengan ukuran yang sama (uniform size
runner)
e. runner dengan distribusi cairan logam yang
sama (runner for even distribution of metal)
2.1.2.4 Saluran masuk (gate)
Tempat laluan cairan logam terakhir sebelum masuk ke rongga cetakan.
Lokasi dan ukuran gate disusun sedemikian hingga cairan logam dapat masuk ke
rongga cetakan dengan secepat mungkin. Macam-macam bentuk dari saluran
masuk ditunjukkan pada gambar 2.5.
UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
10
Gambar 2.5 Saluran masuk [1]
2.1.2.5 Riser
Riser adalah sistem saluran yang berfungsi untuk menampung kelebihan
logam cair, sebagai cadangan bila terjadi penyusutan dan juga berfungsi sebagai
pemberat dan pengumpan untuk menyuplai cairan logam kepada produk cor.
Bentuk riser ini berupa potongan lubang yang berada pada cetakan atas (cope)
yang memperbolehkan cairan logam untuk naik, sehingga akan memudahkan bagi
penuang untuk melihat apakah cairan logam sudah mengisi seluruh rongga
cetakan. Riser memfasilitasi keluarnya gas, uap dan udara dari rongga cetakan.
Persyaratan utama riser yang efektif yaitu:
• Volumenya cukup sampai bagian terakhir produk cor menyusut.
• Mampu mengatasi penampang yang tipis yang membutuhkan pengumpan.
• Riser mampu mengatasi gradien temperatur sehingga arah pembekuan tetap
mengarah ke arah riser.
• Sifat fluiditas cairan logam cukup untuk mempertahankan temperatur logam
dalam keadaan cair.
Oleh karena itu ukuran riser harus diperhitungkan dengan baik sehingga
efisiensi penambah dapat dioptimalkan. Riser akan memberikan logam cair ke
dalam rongga cetakan untuk mengimbangi penyusutan akibat pembekuan produk
cor.
Penempatan riser seharusnya dipilih berdasarkan desain pengecoran dan
kecepatan logam cair untuk membeku. Riser dapat diletakkan di bagian atas
maupun di bagian samping dari rongga cetak. Riser yang berada diatas ini
UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
11
dipergunakan untuk mencetak logam yang ringan Karena mendapatkan
keuntungan dari penekanan berat logam itu sendiri.
2.2 Karakteristik Alumunium
Alumunium sangat luas penggunaannya dalam bidang industri karena
karakteristik yang dimilikinya antara lain : [1]
Strength-to weight ratio yang tinggi
Ketahanan terhadap korosi yang baik
Memiliki konduktivitas termal dan elektris yang baik
Kemudahan dalam proses pembentukan dan permesinan
Tabel 2.1. Klasifikasi Alumunium berdasarkan paduannya [3]
Elemen Paduan Kelompok
Alumunium (min. 99% atau lebih) Tembaga (Cu) Silikon(Si) dengan (Cu) atau (Mg) Silikon (Si) Magnesium (Mg) Seri yang belum digunakan Seng (Zn) Timah (Sn)
1xx.x 2xx.x 3xx.x 4xx.x 5xx.x 6xx.x 7xx.x 8xx.x
Pada tabel 2.1 dijabarkan tentang beberapa jenis paduan alumunium. Digit
pertama mengindikasikan logam terbesar pada suatu paduan. Pada seri 1xx.x,
digit kedua dan ketiga menandakan jumlah minimum dari logam alumunium tiap
paduannya. Sedangkan pada digit keempat, mengiindikasikan bentuk dari produk.
Temperatur tuang pada saat proses pengecoran juga perlu diperhatikan.
Hal ini disebabkan karena pada beberapa jenis logam, temperatur tuang dapat
berpengaruh secara signifikan. Seperti pada alumunium murni, apabila temperatur
tuang melebihi 8000 C, maka logam cair dengan mudah mengalami oksidasi
sehingga slag yang dihasilkan lebih banyak. Temperatur beberapa jenis logam
dapat dilihat pada tabel 2.2.
UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
12
Tabel 2.2. Temperatur tuang beberapa jenis logam
2.3 Langkah-Langkah Baku Perencanaan Sistem Saluran
2.3.1 Logam Ringan
Dalam perencanaan sistem saluran memerlukan beberapa tahap untuk
mendapatkan dimensinya. Berikut ini langkah-langkah baku perencanaan
sistem saluran untuk logam ringan :
1. Menghitung volume dan luas permukaan dari produk cor.
2. Menentukan material cor yang ingin digunakan.
3. Mengestimasi ketebalan kritis dari gambar kerja.
4. Menentukan laju penuangan cairan logam (R).
Laju penuangan R dirumuskan sebagai berikut :
WbR = (2.1)
Dimana nilai b didapatkan dari ketebalan dinding produk cor
Berikut ini tabel nilai b :
Tabel 2.3 Nilai b [1]
5. Menghitung laju penuangan yang di-adjust Ra dari fluiditas logam dan
efek gesekan sistem saluran (faktor c). Faktor c memiliki nilai 0.85 – 0.9
untuk sprue tirus dan 0.7 – 0.75 untuk sprue lurus. Nilai k dapat diambil
sama dengan 1 untuk logam selain besi tuang.
Laju penuangan yang di-adjust Ra dirumuskan sebagai berikut :
Jenis Paduan Temperatur Tuang oC
Besi Tuang Kelabu
Magnesium
Tembaga
Kuningan
Alumunium
1350-1450
760-800
1200-1280
1100-1150
750-800
UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
13
ckR
Ra .= (2.2)
6. Menentukan tinggi sprue efektif berdasarkan penempatan pola dalam
cetakan.
Tinggi sprue efektif dirumuskan sebagai berikut :
cahH2
2
−= (2.3)
Dimana :
H : tinggi sprue efektif
h : tinggi sprue
c : total tinggi rongga cetakan
a : tinggi rongga cetakan dalam cope
7. Menghitung luas dasar sprue (As).
Luas dasar sprue (As) dirumuskan :
gHdR
A as 2.
= (2.4)
Dengan d adalah massa jenis logam cair
8. Menentukan gating ratio, dengan demikian akan didapatkan luas runner
dan luas total gate. Untuk logam aluminium dapat menggunakan gating
ratio 1 : 0.7 : 0.7
2.3.2 Perencanaan Riser
Riser ditempatkan pada bagian yang mengalami penyusutan atau pada
bagian yang paling akhir membeku. Riser dapat ditempatkan pada bagian atas
casting atau sisi casting. Top risering biasanya untuk logam ringan karena
memungkinkan memanfaatkan tekanan metalostatik riser. Untuk mendapatkan
lokasi penempatan riser maka diperlukan seberapa besar range pengumpanannya.
Range pengumpan 4,5 T untuk tipe plate casting.
Range pengumpan 2 – 2,5 T untuk tipe bar casting
Di mana T adalah tebal bagian produk cor dimana riser harus dipasang.
Untuk riser eksothermik, jarak pengumpan dapat 50 – 75 % lebih besar, serta
leher riser bisa berkurang 30 – 45 %.
UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
14
Berikut ini tabel daerah efektif dari riser :
Tabel 2.4 Daerah Efektif dari Riser [2]
Di dalam penghitungan dimensi riser secara umum terdapat 2 metode
untuk mendapatkan dimensi riser. Dua metode tersebut yaitu :
1. Metode Chvorinov
2. Metode Caine
2.3.2.1 Metode Chvorinov
Pada metode Chvorinov untuk mendapatkan dimensi riser menggunakan
langkah-langkah sebagai berikut :
1. Menghitung waktu pembekuan produk cor (t).
Waktu pembekuan produk cor (t) dirumuskan : 2
2 ×1
=AV
qt (2.5)
Dimana :
t : waktu pembekuan produk cor
q : konstanta solidifikasi. Nilai ini bergantung pada komposisi produk cor
dan kedudukan rongga cetakan. Untuk baja nilai q dapat diambil sama
dengan 2.09
AV
: rasio volume produk cor terhadap luas permukaan cor. Lebih
dikenal dengan nama casting modulus.
UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
15
2. Menghitung diameter riser yang tepat.
Untuk mendapatkan diameter riser maka dilakukan :
1. Menghitung AV
produk cor.
2. Kemudian AV
riser dipilih lebih besar sedikit dari AV
produk cor,
kira-kira 10 – 15 % lebih besar.
2.3.2.2 Metode Caine
Metode Caine untuk evaluasi ukuran riser didasarkan atas waktu
pembekuan relatif terhadap solidifikasi.
riservolumeriserpermukaanluas
castingvolumecastingpermukaanluas
: (2.6)
Pada metode Caine terdapat beberapa langkah untuk mendapatkan dimensi riser.
Langkah-langkah tersebut yaitu :
1. Menghitung waktu pembekuan relatif (X).
Waktu pembekuan relatif (X) dirumuskan :
CBY
LX += (2.7)
Dimana :
X : waktu pembekuan relatif
Y : volume riser dibagi volume casting
B : konstanta relatif pembekuan
L dan C : konstanta bergantung pada logam yang dituang
Berikut ini tabel nilai L, C, B :
Tabel 2.5 Nilai L, C, B [1]
2. Mencari c
r
VV
dari kurva riser Caine
UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
16
Dimana :
Vr : volume riser
Vc : volume casting
Berikut ini kurva riser Caine :
Gambar 2.6 Kurva Riser Caine [1]
Dengan diketahuinya volume casting (Vc) dan waktu pembekuan relatif
(X) maka dari kurva riser Caine ini didapatkan nilai rasio c
r
VV
.
3. Atau untuk coran baja dengan menggunakan kurva Pellinidan faktor
bentuk juga bisa didapatkan nilai rasio minimum dari c
r
VV
.
Faktor bentuk dapat dirumuskan :
Faktor bentuk = ( )
TLP +
(2.8)
Dimana :
P : panjang produk cor
L : lebar produk cor
T : tebal produk cor dimana riser harus dipasang
Berikut ini adalah kurva Pellini:
UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
17
Gambar 2.7 Kurva Pellini [2]
4. Menghitung volume riser (Vr).
5. Menghitung Diameter dan tinggi riser. Untuk mencari diameter dan
tinggi riser menggunakan grafik berikut ini :
Gambar 2.8 Grafik Diameter dan Tinggi Riser [4]
6. Atau untuk mencari tinggi dan diameter riser coran baja dapat
menggunakan :
Untuk riser berbentuk silinder menggunakan rumus sebagai berikut :
( ) DH .2,0±5,1= (2.9)
Untuk riser berbentuk elip menggunakan rumus sebagai berikut :
( ).2,0±0,2=H jari-jari kecil (2.10)
UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
18
dimana :
H : tinggi riser
D : diameter riser berbentuk silinder
Jari-jari kecil : jari-jari riser berbentuk elip
2.4 Pembekuan Produk Cor
Proses pembekuan (solidification) pada pengecoran mengalami 3 jenis
penyusutan, yaitu:
• Liquid contraction
• Solidification contraction
• Solid contraction
Liquid contraction adalah penyusutan yang terjadi pada logam cair jika
logam cair didinginkan dari temperatur ruang menuju temperatur pembekuan
(solidification temperature). Solidification contraction adalah penyusutan yang
terjadi selama logam cair melalui fase pembekuan (perubahan fase cair menjadi
fase padat). Solidifikasi contaction adalah penyusutan yang terjadi selama periode
solid metal didinginkan dari temperatur pembekuan menuju temperatur ruang.
Liquid contraction dan solidification contraction dapat ditangani dengan
merancang sistem riser yang baik dan tepat. Kekosongan (void) yang ditimbulkan
oleh dua jenis penyusutan tersebut diisi cairan logam yang disuplai dari riser.
Sedangkan solid contraction dapat diatasi dengan membuat dimensi pola
yang lebih besar daripada dimensi produk cor untuk mengkompensasi penyusutan
yang terjadi. Solid contraction bila tidak dikontrol dengan baik menyebabkan
produk cor melengkung atau mengalami cacat hot tear disamping kesalahan
dimensi produk cor.
Masing-masing area pada produk cor memiliki laju pendinginan yang
berbeda. Hal ini disebabkannya variasi luas penampang, perpindahan laju
perpindahan panas, dan sebagian area yang cenderung membeku lebih cepat
dibandingkan area lainnya.
Pembekuan coran dimulai dari bagian logam yang bersentuhan dengan
cetakan, yaitu ketika panas dari logam cair diambil oleh cetakan sehingga bagian
UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
19
logam yang bersentuhan dengan cetakan itu mendingin sampai titik beku, dimana
kemudian inti-inti kristal tumbuh.
Bagian dalam dari coran mendinginkan lebih lambat daripada bagian luar,
sehingga kristal-kristal tumbuh dari inti mengarah ke bagian dalam coran dan
butir-butir kristal tersebut berbentuk panjang-panjang seperti kolom, yang disebut
struktur kolom. Struktur kolom muncul dengan jelas apabila gradient temperatur
yang besar terjadi pada permukaan coran. Sebaliknya pada gradient temperatur
yang kecil, struktur kolom terbentuk tidak jelas. Bagian tengah coran mempunyai
grasien temperatur yang kecil sehingga merupakan susunan dari butir-butir kristal
segi banyak dengan orientasi sembarang.
Oleh karena perbedaan laju pendinginan pada masing-masing area pada
produk cor tersebut, bila tidak ditangani dengan baik akan menimbulkan
kekosongan atau shrinkage akibat solidification contraction.
Solidification contraction biasanya terjadi pada bagian produk cor yang
mengalami pembekuan terakhir. Solidification contraction menimbulkan cacat
shrinkage pada produk cor. Para ahli pengecoran menggunakan prinsip dasar
tersebut untuk membuat produk cor yang soundness dengan cara menambahkan
volume logam di bagian produk yang membeku terakhir. Cadangan logam
pengumpan ini disebut riser.
Arah pembekuan berhubungan dengan casting modulus. Casting modulus
menunjukkan rasio antara volume cor dengan luas pembekuannya. Jika volume
cor cetakan meningkat berarti semakin banyak logam cair, maka waktu yang
dibutuhkan untuk mendinginkannya lebih lama. Sebaliknya panas yang ada
didalam cor harus dilepaskan melalui permukaan cor. Semakin besar luas
penampang cor maka semakin cepat produk cor tersebut dingin. Jadi casting
modulus yang semakin besar berakibat semakin lama waktu yang dibutuhkan
untuk pembekuan (solidification).
Namun demikian, pembekuan terarah tidak selalu mudah dicapai karena
ada faktor-faktor lain yang mempengaruhi, misalnya bentuk desain produk cor
dan jenis proses pengecoran yang digunakan. Secara umum, pembekuan terarah
dapat dikontrol dengan:
• Merancang dan menempatkan sistem saluran dan riser yang tepat.
UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
20
• Menyisipkan chill pada cetakan.
• Menambahkan bahan eksothermis pada riser atau cetakan pasir.
• Menggunakan lapisan (padding) untuk menaikkan ketebalan dari bagian
tertentu dari produk cor.
2.5 Cacat
Ada berbagai jenis cacat yang sering dijumpai pada produk cor. Cacat
produk cor mempengaruhi total jumlah produksi dan biaya produksi. Oleh karena
itu penyebab cacat perlu dipelajari dan dipahami agar jumlah cacat dapat
dieliminir atau dikurangi. Cacat produk cor dapat dikategorikan menjadi tiga
jenis, yaitu:
• Major defect
• Minor defect
• Cacat yang dapat diperbaiki namun tidak ekonomis
Major defect adalah cacat produk cor yang tidak dapat diperbaiki dan termasuk
produk cor yang afkir. Sedangkan minor defect adalah cacat yang masih dapat
diperbaiki dengan perbaikan ekonomis.
2.5.1 Cacat Blowhole
Cacat blowhole adalah cacat yang tampak jelas pada permukaan produk
cor dengan lubang-lubang bulat dan halus. Selain itu cacat ini juga dapat
ditemukan pada tepat dibawah permukaan saat di machining. Cacat ini bisa
disebabkan oleh pengumpulan gas atau terperangkapnya udara dalam rongga
cetak. Gas atau udara yang terperangkap didalam rongga cetak disebabkan oleh:
• Permaebilitas cetakan rendah
• Venting tidak cukup
• Kelembaban pasir tinggi
• Butir pasir terlalu halus
• Pasir ditumbuk terlalu padat
Ciri-ciri cacat blowhole:
• Bentuk cacat berupa lubang yang berbentuk bulat.
• Diameter lubang kurang dari 3 mm (<3mm).
UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
21
• Permukaan cacat bagian tepinya halus atau tidak tajam.
• Bagian dalam cacat blowhole licin sehingga bila disinari akan dipantulkan.
• Dalam bentuk satu lubang atau tidak menyebar.
2.5.2 Cacat Shrinkage
Cacat shrinkage adalah jenis cacat yang sering terjadi pada proses
pengecoran. Cacat ini timbul akibat kegagalan untuk mengkompensasi
penyusutan liquid dan solidification. Kejadian ini umumnya gejala ketidaktepatan
sistem saluran (gating system) dan teknik pengumpanan (risering).
Penyebab utama timbulnya cacat shrinkage pada proses pengecoran, yaitu:
• Gas yang terbawa dalam logam cair selama pencairan
• Gas yang terserap dalam logam cair selama proses penuangan
• Reaksi antara logam induk dengan uap air dari cetakan
• Melting point terlalu tinggi dan waktu pencairan terlalu lama
• Gagalnya fungsi riser untuk mengisi rongga cetak akibat salah desain
Cacat shrinkage dapat dikurangi atau dieliminir dengan mendesain pembekuan
yang terarah atau menggunakan chill, padding.
Gambar 2.9 Skema cacat shrinkage [5]
(sumber: Annual Book of ASTM Standards)
UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
22
2.5.3 Cacat erosi
Cacat ini timbul sebagai akibat pasir yang terlepas karena erosi dari laluan
logam cair pada saat penuangan. Pasir yang tererosi bisa pada bagian saluran
masuknya maupun pada permukaan cetakannya. Di bagian di mana pasir telah
kena erosi akan terjadi kekasaran permukaan. Pasir hasil erosi akan tercampur
dalam produk cor oleh karena gerakan logam cair.
Penyebab utama terjadinya erosi:
• Kecepatan penuangan yang terlalu lambat
• Temperatur penuangan terlalu tinggi
• Ketahanan panas yang rendah dari pasir.
• Letak saluran turun salah dan logam cair mengisi cetakan setelah terpanaskan
setempat
• Perbaikan cetakan yang belum selesai
• Cat grafit yang terlalu tebal
• Pemuaian panas dari batang inti besi
• Penumbukan yang kurang
• Lubang angin yang kurang
• Permeabilitas pasir cetak yang kurang
Cacat ini dapat diminimalkan dengan cara memperhitungkan temperatur
penuangan yang sesuai serta meningkatkan ketahanan panas dari pasir cetak itu
sendiri, lalu harus mendapatkan kekerasan yang seragam dengan menurunkan
kadar air dan menambahkan pengikat dan menggunakan pasir yang mempunyai
angka pemuaian kecil. Sedangkan pada sistim saluran turun harus direncanakan
sebagai berikut:
1. Waktu penuangan harus dibuat singkat
2. Penuangan harus dibuat seragam dalam cetakan tanpa penuangan setempat.
3. Ujung saluran turun tidak boleh menyentuh cetakan atau inti. Karena itu
logam cair harus diisikan dari bagian bawah.
UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
23
2.6 Pola
Pola sangat penting dalam pembuatan produk cor. Pola yang digunakan
untuk pembuatan cetakan benda coran, dapat digolongkan menjadi pola logam
dan pola kayu (termasuk juga pola plastik). Pola logam dipergunakan agar dapat
menjaga ketelitian ukuran benda coran, terutama dalam masa produksi, sehingga
unsur pola bisa lebih lama dan produktivitas tinggi. Sedangkan pola kayu
dipergunakan karena murah, cepat dibuat, dan mudah diolah dibanding pola
logam. Dan pada umumnya pola kayu dipakai untuk cetakan pasir.
Faktor penting untuk menetapkan macam pola adalah proses pembuatan
cetakan dimana pola tersebut dipakai, dan lebih penting lagi pertimbangan
ekonomi yang sesuai dengan jumlah biaya pembuatan cetakan dan biaya
pembuatan pola.
Berdasarkan konstruksinya pola dapat diklasifikasikan sebagai berikut:
• Pola Single Loose (Pola Tunggal)
Merupakan pola yang dimana konstruksinya paling sederhana dan pola ini
banyak dipergunakan untuk benda kerja yang sederhana dengan jumlah sedikit.
• Pola yang terpisah antara cope dan dragnya (Pola Belah)
Pola belah merupakan pola yang dibelah menjadi 2 buah bagian, tepat
pada bidang pemisah (parting line). Pola bagian bawah diletakkan pada rangka
cetak bawah (drag), sedangkan pola bagian atas diletakkan pada bagian atas
rangka cetak (cope). Pola ini digunakan untuk meningkatkan kecepatan produksi,
karena pola ini memungkinkan sekelompok orang membuat rongga cetakan
bagian cope, sementara sekelompok orang yang lain membuat rongga cetak
bagian drag secara bersamaan. Pada saat akan dicor, letak pola bagian atas
disesuaikan terlebih dahulu dengan pola bagian bawah guna mendapatkan rongga
cetak yang sesuai dengan produk yang akan dibuat.
• Pola Match-Plate
Pola dimana segmen cope dan drag terikat pada masing-masing sisi dari match-
plate. Match-Plate kemudian dipasang pada rangka cetak sehingga
UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
24
memungkinkan rongga cetak bagian atas dan bagian bawah dapat terpasang secara
tepat dan presisi.
Gambar 2.10 Match-Plate [6]
Bahan-bahan yang dipakai untuk pembuatan pola meliputi beberapa
macam dan mempunyai karakteristik yang berbeda antara satu dengan yang lain.
Bahan pola antara lain:
• Kayu
Yang umum digunakan untuk pembuatan pola adalah kayu jati, kayu saru,
kayu aras, kayu pinus, kayu mahoni, dan lain sebagainya. Pemilihan kayu
tergantung dari macam dan ukuran pola, jumlah produksi, dan lamanya
pemakaian. Kayu dengan kadar air lebih dari 14% tidak dapat dipakai karena akan
terjadi pelentingan yang disebabkan kadar air kayu, sehingga dimensi dari pola
yang telah diproses akan terjadi perubahan.
• Resin sintetis
Dari berbagai macam resin sintetis resin epoxcid adalah jenis resin sintetis
yang paling banyak digunakan karena:
1. Mempunyai sifat penyusutan yang kecil pada waktu mengeras.
2. Daya tahan terhadap keausan dan abrasi yang baik.
3. Biaya pengerjaannya murah.
4. Tahan terhadap kelembaban.
UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
25
• Logam
Banyak bahan dari logam yang bisa dipakai untuk bahan pembuatan pola,
antara lain:
Besi cor kelabu, biasa digunakan karena mempunyai sifat tahan aus, tahan
panas, dan tidak mahal.
Besi cor liat, dipakai untuk pola karena mempunyai kekuatan yang lebih
baik dari pada besi cor kelabu.
Paduan tembaga
Aluminium, logam ini yang paling sering dipakai karena beratnya yang
ringan, dan mudah diproses dalam permesinan. Aluminium juga biasa
dipakai untuk pelat pola atau pola untuk mesin pembuat cetakan.