LAPORAN PRAKTIKUM PROSES MANUFAKTUR

MODUL VI PASIR CETAK

OLEH : KELOMPOK : 28 ANGGOTA : 1. Astrid Parama Ningrum (13406026) 2. Bona Mangkirap (13406043) 3. Irma Sofiani (13406049) 4. Nadia Fadhilah Riza (13406069) 5. Prila Sista Lilly Jane (13406080) 6. Ira Wulandari (13406094)

LABORATORIUM TEKNIK PRODUKSI PROGRAM STUDI MESIN

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2007

A. Tujuan Praktikum

Tujuan dari praktikum ini adalah:

1. Mengetahui proses pembuatan pasir cetak.

2. Mengetahui bagian-bagian / system dari cetakan yang berpengaruh terhadap kesuksesan proses pengecoran.

3. Memahami komposisi cetakan dan pengaruhnya terhadap kekuatan pasir cetak.

B. Teori Dasar

Proses pengecoran adalah proses pembuatan produk logam yang dicairkan pada suhu tinggi kemudian dituang ke dalam cetakan. Proses ini melibatkan pencairan logam, pembuatan cetakan, proses penuangan, proses pembekuan, dan pembongkaran cetakan.

Bagian-bagian cetakan pengecoran adalah:

Pouring cup

Pouring cup berbentuk setengah lingkaran, berfungsi untuk meminimalisir turbulensi dan menyaring logam cair ketika dituang kedalam cetakan.

Down sprue

Down sprue adalah saluran logam cair untuk mengalir dari pouring cup menuju runner. Down sprue harus diusahakan dapat mencegah turbulensi yang terjadi.

Runner

Runner merupakan saluran tempat masuknya logam cair menuju rongga cetakan

Riser

Riser merupakan reservoir di dalam cetakan yang berfungsi sebagai pensuplai logam cair ke dalam rongga cetakan untuk mengisi kekosongan rongga cetakan ketika benda mengalami penyusutan. Agar riser berfungsi dengan baik maka riser perlu dirancang agar logam cair dalam riser lebih lama mencair daripada logam cair di dalam rongga cetakan.

Cavity (rongga cetakan)

Merupakan tempat membekunya logam cair. Rongga cetakan juga berfungsi sebagai pemberi bentuk geometris luar benda.

Core (inti)

Inti berfungsi memberikan bentuk geometris dalam benda.

Flask

Container untuk membentuk mold cavity. Dapat terbuat dari kayu, besi, atau bahan lainnya.

Parting Line

Garis pemisah antara cope dan drag pada cetakan

Cope

Merupakan bagian atas dari cetakan

Drag

Bagian bawah dari cetakan

Gambar cetakan:

Sistem saluran pada cetakan:

Saluran pisah

Saluran langsung

Saluran bawah

Saluran cincin

Saluran terompet

Saluran bertingkat

Saluran pensil

Saluran baji

Pada hasil pengecoran secara umum dapat ditemukan cacat berupa :

Misruns

Logam cair telah lebih dahulu membeku sebelum mengisi seluruh rongga cetakan

Cold shut

Terjadinya pembekuan premature sehingga dua arah aliran logam cair tidak dapat menyatu.

Cold shots

Terjadinya gelembung – gelembung udara pada benda hasil coran yang diakibatkan karena terjadinya turbulensi atau splash

Shrinkage cavity

Terjadinya lekukan pada permukaan atas benda hasil coran yang diakibatkan pembekuan yang tidak merata dan karena tidak menggunakan riser.

Microporosity

Terjadinya gelembung udara yang tersebar merata pada benda coran, diakibatkan oleh pembekuan local yang terjadi pada struktur dendritik.

Hot tearing

Biasa disebut dengan hot cracking. Cacat ini berupa terjadinya crack pada benda hasil coran karena tidak dapat membeku secara alamiah.

Selain cacat pada proses pengecoran pada umumnya, pada pengecoran menggunakan cetakan pasir juga terdapat cacat berupa :

Sand blow

Cacat ini berupa rongga gas yang terdapat pada permukaan benda coran diakibatkan oleh adanya gas yang muncul pada saat penuangan logam terperangkap karena kurang baiknya permeabilitas dari pasir cetak.

Pin hole

Sama dengan sand blow, bedanya pin hole ini terdapat di dalam benda coran (tepat dibawah lapisan permukaan)

Sand wash

Adanya erosi pada cetakan akibat penuangan logam cair.

Scabs

Bagian yang kasar pada permukaan karena adanya fraksi antara pasir cetak dan logam cair.

Penetration

Jika fluiditas dari logam cair sangat tinggi maka logam cair dapat memasuki sela – sela dari cetakan.

Mold shift

Diakibatkan oleh pergeseran pada parting line (pergeseran antara cope dan drag) sehingga benda coran berbentuk seperti tangga.

Core shift

Terjadinya pergeseran inti pada cetakan (biasanya pada arah vertical) yang diakibatkan oleh gaya apung dari logam cair.

Mold crack

Apabila cetakan yang digunakan tidak mempunyai kekuatan yang cukup maka dapat terjadi crack sehingga logam cair dapat memasuki celah crack.

Prosedur pengujian :

Hari I

Siapkan pasir cetak sebanyak 10 kg untuk cope dan 10 kg untuk drag, kemudian bahan pengikat berupa air-kaca (Na2O.SiO2) sebnyak 10% dari jumlah pasir cetak yang digunakan, yaitu sebanyak 2 kg

Aduk pasir cetak dan bahan pengikat sehingga tercampur dengan baik dengan menggunakan mesin penggiling pasir (sand mixer)

Siapkan pola cetakan yang telah disediakan oleh asisten dan teknisi

Pada bagian pola yang terbuat dari kayu, beri karbon pada permukaannya

Masukkan pasir ke dalam cetakan yang telah diberi pola

Kemudian padatkan dengan tangan (hand molding) dan palu

Beri lubang pada pasir cetak yang sudah di padatkan kemudian tiupkan CO2 melalui selang yang dialirkan dari tabung, hingga pasir cetak kering

Simpan selama sehari supaya siap untuk dituangi aluminium cair

Hari II

Panaskan padatan aluminium sampai lebur dalam tanur pada 700 C

Siapkan cetakan pasir yang telah dibuat

Tuangkan aluminium yang sudah lebur pada cetakan melalui sprue

Tunggu sampai aluminium cair mengeras

Bongkar cetakan pasir dengan palu

Pisahkan produk dari cetakan

Bersihkan produk dengan air

Finishing pada produk dengan gergaji dan mesin gerinda

C. Analisis

1) Pada proses pembuatan cetakan

Cetakan dibuat menggunakan tangan (hand molding). Pasir cetak yang digunakan berupa pasir silika dan jenis pengikat yang digunakan adalah air-kaca (waterglass). Jenis pengikat ini digunakan agar didapatkan proses CO2 untuk mengeringkan pasir.

1.

Reaksi pengerasan pada proses CO2 dijelaskan pada rumus berikut:

Na2O.SiO2.xH2O + CO2 Na2CO3.xH2O + SiO2

Hal penting yang harus diperhatikan dalam menggunakan jenis pengikat air-kaca:

a. Menuangkan logam cair ke dalam cetakan harus 24 jam (atau lebih) setelah pembuatan cetakan sehingga kadar air sisa telah mengering terlebih dahulu.

b. Pengambilan pola lebih baik dilakukan 40 sampai 60 menit untuk cope dan 90 – 120 menit untuk drag setelah pembuatan cetakan. Pada pembuatan cetakan kemarin, pola langsung diambil setelah digunakan pada cetakan, hal ini akan berpengaruh pada hasil coran karena cetakan tidak akan terbentuk secara sempurna.

c. Permukaan cetakan dilapisi dengan karbon. Jika tidak dilapisi karbon, pengambilan pola dari cetakan akan sukar (dapat merusak bentuk cetakan).

d. Bahan pengikat air kaca memiliki kelemahan membentuk cetakan yang tidak memiliki sifat mampu ambruk yang baik sehingga akan sulit mengeluarkan produk dari cetakan (dapat merusak produk).

Pada cetakan yang dibuat tidak terdapat riser, karena produk yang dibuat berukuran kecil. Hal penting yang harus diperhatikan dalam pemadatan pasir dalam pembuatan cetakan adalah pada proses penumbukannya harus dilakukan secara merata dan hati – hati, terutama bagian sprue dan sekelilingnya. Hal ini agar pasir tidak ada yang masuk pada saluran sprue yang akan menghambat jalannya logam cair dan pola cetakan tidak bergeser serta tidak terdapat rongga-

rongga pada cetakan. Ketika akan mengangkat pola cetakan dari pasir juga harus tegak lurus, agar pasir yang berada di sekeliling cetakan tidak bergeser.

2) Pada proses penuangan logam cair

hal penting yang harus diperhatikan pada proses penuangan adalah :

Temperatur penuangan

o Menentukan jumlah penurunan temperatur yang diperlukan hingga logam mengeras

o Perbedaan antara temperatur penuangan dan temperatur saat logam mulai mengeras

Kecepatan penuangan

o Jika terlalu lambat, logam akan mengeras sebelum mengisi rongga

o Jika terlalu cepat, akan menimbulkan turbulensi

3) Analisis hasil produk

Gambar produk :

Pada produk terdapat beberapa cacat diantara lain :

Shrinkage cavity

Pada produk terdapat lekukan di antara huruf T dan I. Cacat ini diakibatkan oleh:

o pembekuan yang tidak merata

o tidak menggunakan riser.

Scabs

Pada bagian belakang produk permukaannya kasar. Hal ini diakibatkan karena adanya fraksi antara pasir cetak dan logam cair.

Sand blow

Pada permukaan di atas dan di samping huruf T terdapat lubang. Cacat ini disebabkan oleh adanya gas yang muncul pada saat penuangan logam terperangkap karena kurang baiknya permeabilitas dari pasir cetak.

Pin holes

Pada permukaan atas huruf T dan I terdapat lubang-lubang kecil yang tersebar merata. Hal ini disebabkan karena adanya gas yang muncul pada saat penuangan logam terperangkap karena kurang baiknya permeabilitas dari pasir cetak.

D. Kesimpulan

Proses pembuatan cetakan pasir yaitu dengan mengaduk bahan pasir dan bahan pengikatnya lalu padatkan di atas pola pada flask untuk masing-masing bagian cope dan drag. Setelah cetakan padat, buatlah lubang-lubang setinggi setengah dari tinggi cope atau drag. Lalu tiupkan CO2 melalui lubang-lubang tersebut. Kemudian diamkan dan tunggu sampai cetakan mengeras.

Bagian-bagian cetakan yang berpengaruh terhadap proses pengecoran

1. Pouring cup

2. Down sprue

3. Runner

4. Riser

5. Cavity ( rongga cetakan )

6. Core (inti)

7. Flask

8. Parting Line

9. Cope

10. Drag

Untuk mendapatkan hasil pengecoran yang baik maka harus diperhatikan hal – hal sebagai berikut :

1. Syarat – syarat pasir cetak yang baik berupa :

Flowability

Refractory

Sifat mampu bentuk

Permeabilitas yang baik

Ketangguhan yang baik

Sifat mampu ambruk

Distribusi besar butir yang cocok.

2. Waktu penuangan yang tepat.

3. Temperatur tuang yang tepat.

4. Rancangan cetakan yang baik (pada pouring cup, sprue dan riser) sehingga benda coran terhindar dari cacat karena adanya turbulensi.

5. Proses pembuatan cetakan yang harus sesuai dengan langkah – langkah yang telah ditetapkan.

6. Waktu pembekuan benda.

Keuntungan menggunakan cetakan tanpa riser yaitu lebih cepat, praktis, dan lebih hemat dalam pemakaian logam cair. Namun, jika produk yang dibuat lebih besar, kemungkinan terjadi shrinkage akan lebih besar.

E. Tugas Setelah Praktikum

1. Apa kegunaan karbon yang dioleskan pada permukaan pola cetakan?

Jawaban :

Agar pola cetakan yang berupa kayu mudah dilepaskan dari pasir cetak dan tidak membuat pola cetakan rusak

2. Untuk menjaga kualitas dari produk yang dihasilkan oleh proses pengecoran, maka aliran logam cair diupayakan untuk laminar (arah aliran konstan, tidak

terjadi turbulensi), sebutkan usaha apa saja yang dilakukan untuk menjaga aliran logam cair supaya laminar?

Jawaban :

Agar tidak terjadi turbulensi dan arah aliran logam cair konstan, maka kecepatan penuangan logam cair tidak boleh terlalu cepat.

3. Apakah cacat-cacat yang biasa timbul dari proses pengecoran? Sebutkan dan jelaskan penyebabnya!

Jawaban :

1. Sand blow

Cacat ini berupa rongga gas yang terdapat pada permukaan benda coran diakibatkan oleh adanya gas yang muncul pada saat penuangan logam terperangkap karena kurang baiknya permeabilitas dari pasir cetak.

2. Pin hole

Sama dengan sand blow hanya rongga gas ini berukuran kecil dan berada di bawah permukaan di dalam benda hasil coran.

3. Sand wash

Adanya erosi pada cetakan akibat penuangan logam cair sehingga mengakibatkan bentuk cetakan berubah.

4. Scabs

Bagian yang kasar pada permukaan karena adanya reaksi antara pasir cetak dan logam cair. Hal ini terjadi adanya bagian dari cetakan yang terpisah selama pengerasan dan menyatu dengan permukaan benda coran

5. Penetration

Pada saat pendinginan, permukaan cetakan terdiri dari campuran antara butiran pasir dan logam. Hal ini disebabkan fluiditas dari logam cair sangat tinggi maka logam cair dapat memasuki sela – sela dari cetakan atau sand core.

6. Mold shift

Adanya parting line yang menonjol karena pemasangan cope dan drag yang tidak tepat posisinya.

7. Core shift

Terjadinya pergeseran inti (core) pada cetakan (biasanya pada arah vertical) yang diakibatkan oleh gaya apung dari logam cair.

8. Mold crack

Apabila cetakan yang digunakan tidak mempunyai kekuatan yang cukup maka dapat terjadi crack sehingga logam cair dapat memasuki celah crack

4. Berilah contoh produk dan gambar komponen mesin yang dibuat dengan proses pengecoran yang menggunakan pasir cetak! Apakah kelebihan produk yang dibuat dengan proses pasir cetak?

Jawaban :

Contoh komponen mesin:

Clamp head

Sewing Machine Parts

Knalpot

Crain shaft

Velg

F. Daftar Pustaka

Groover, MP. Fundamentals of Modern Manufacturing. 2004

Lampiran

Gambar produk dengan SolidWorks :