Proses Pengecoran

Proses Pengecoran

Sejarah pengecoranPengecoran adalah proses pembentukan logam dengan jalan mencairkan, menuangkan logam cair ke dalam cetakan dengan dibiarkan membeku. Awal penggunaan logam ketika orang membuat perhiasan dari emas, perak tempaan, kemudian membuat senjata, mata bajak dengan menempa tembaga. Tahun 3000 SM :Pengecoran perunggu pertama dilakukan di Mesopotamia, diteruskan ke Asia Tengah, India, dan Cina.Tahun 1500-1400 SM :Barang-barang seperti bajak, pedang, mata tombak, perhiasan, tangki dan perhiasan makam dibuat di Spanyol, Swis, Jerman, Austria, Norwegia, Denmark, Swedia, Inggris, dan Perancis.

Tahun 800-700 SM :Di Cina ditemukan cara membuat coran dari besi kasar yang mempunyai titik cair rendah dan mengandung fosfor tinggi dengan menggunakan tanur beralas datar.Tahun 1400 (abad 14) :Di Jerman dan Italia mengembangkan tanur beralas datar yang primitip menjadi tanur tiup berbentuk silinder, dimana pencairan dilakukan dengan jalan meletakkan bijih besi dan arang batu berselang seling. Produk yang dihaslikan : meriam, peluru meriam, tungku, pipa, dll.Tahun 1800 (abad 18) :Di Inggris kokas ditemukan, kemudian dibuat tanur mirip kupola.Tahun 1900 (abad 19) :H. Bessemer atau W. Siemens berusaha membuat baja dari besi kasar, dan pada pertengahan abad ini coran baja diproduksi. Sedang aluminimum dibuat pada akhir abad 19.

Proses PengecoranUntuk membuat coran, harus dilakukan proses-proses : mencairkan logam, membuat cetakan, menuang, membongkar, dan membersihkan logam (lihat gambar 1.1). Sebelum peleburan perencanaan muatan agar komposisi kimia besi cor dapat didekati, sehingga bila terjadi penyimpangan koreksi dapat dilakukan dengan cepat. Gambar 1.1 Diagram Proses Pengecoran Logam

Peleburan (Melting)Untuk mencairkan logam bermacam-macam tanur dipakai. Umumnya kupola, tanur induksi frekuensi rendah digunakan untuk besi cor, tanur busur listrik atau tanur induksi frekuensi tinggi dipergunakan untuk baja coran, tanur krus untuk paduan tembaga atau coran paduan ringan, tanur-tanur tersebut dapat memberikan logam cair yang baik dan sangat ekonomis. Besi cor kualitas tinggi dibuat pada tungku induksi listrik, yang memungkinkan koreksi komposisi unsur-unsur dengan tepat dan cepat, selain itu juga mudah menaikkan temperature besi cor lebih tinggi dari temperature keseimbangan reduksi C dan Si. Pemanasan lanjut cairan akan memperbaiki kondisi pembentukan inti-inti besi cair pada proses pembekuan, sebagai akibat efek pemurnian yang terjadi. Temperatur dan waktu merupakan variable proses peleburan, karena pengurangan unsur-unsur akibat reaksi oksidasi. Efek pengadukan pada tungku induksi listrik dapat mempercepat homogenisasi komposisi.

Cetakan (Mould)Cetakan biasanya dibuat dengan jalan memadatkan pasir. Pasir yang dipakai kadang-kadang pasir alam atau pasir buatan yang mengandung lempung. Kadang-kadang dicampurkan pengikat khusus, misalnya air kaca, semen resin furan, resin fenol atau minyak pengering, karena penggunaan zat-zat tersebut memperkuat cetakan atau mempermudah operasi pembuatan cetakan.

Penuangan (Pouring)Temperatur penuangan diusahakan serendah mungkin sedangkan waktu pengisisan secepat mungkin, adalah dua faktor yang menjadi masalah dalam penuangan. Waktu penuangan dapat dihitung dari besar benda cor. Pada umumnya logam cair dituang (pouring) dengan pengaruh gaya berat, walaupun kadang-kadang menggunakan tekanan pada logam cair selama atau setelah penuangan.Pengecoran cetak adalah suatu pengecoran dimana logam cair ditekan ke dalam cetakan logam dengan tekanan tinggi, biasanya digunakan pada coran tipis.Pengecoran tekanan rendah adalah suatu pengecoran dimana diberikan tekanan yang sedikit lebih tinggi dari tekanan atmosfir pada permukaan logam dalam tanur, tekanan ini mengakibatkan mengalirnya logam cair ke atas melalui pipa ke dalam cetakan.Pengecoran sentrifugal adalah suatu pengecoran dimana cetakan diputar dan logam cair dituangkan ke dalamnya, sehingga logam cair tertekan oleh gaya sentrifugal dan kemudian membeku, biasanya digunakan untuk coran pipa.Setelah penuangan (pouring), coran dikeluarkan dari cetakan (shake out) dan dibersihkan, bagian-bagian yang tidak perlu dibuang. Kemudian coran dilakukan penyelesaikan akhir dan dibersihkan (shot blasting) agar memberikan rupa yang baik.Pemeriksaan secara visual dilakukan untuk melihat cacat yang terjadi dari luar coran, kemudian dilakukan pemeriksaan dimensi. Untuk melakukan pemeriksaan bagian dalam dilakukan dengan misalnya pengujian getaran supersonic, radiografi, dan x-ray

Kelebihan Proses PengecoranNoKelebihanKeterangan1Desain :UkuranKompleksitasPengurangan beratProduksi prototypeSerbagunaberat sampai 200 ton dan diameter terkecil 0,5 mmbenda rumit yang sulit dengan proses pembentukan yang lain.jika dibandingkan dengan proses pembentukan yang laincocok untuk pengembangan model baru.dapat dibuat sesuai kebutuhan baik bentuk maupun kekuatan2Proses :Biaya rendahDimensi akuratMampu tukarlebih murah disbanding proses pembentukan yang lain.toleransi 0,1mm (proses,bentuk & size), kekasaran 5-50mampu diproses sesuai dengan kebutuhan.3Metalurgi :Struktur serabutUkuran butirBerat jenistergantung proses pembekuanstruktur butir coran tidak banyak berubah dari bentuk awalberat jenis tetapSifat-sifat dan Bahan CoranSifat-sifat Yang DimintaBahan CoranKekuatanBaja cor, Besi cor mutu tinggi, Besi cor bergrafit bulat, Besi cor mampu tempaTahan banting / KeuletanBaja cor, Besi cor bergrafit bulat, Besi cor mampu tempaMudah dibuatBesi cor kelabu, coran brons, coran paduan Aluminium(Al-Si-Cu, Al-Si-Mg)RinganCoran paduan aluminium, coran paduan magnesiumBaik sekali dalam konduktivitas termal dan listrikCoran tembaga murniTahan AusCoran Ni-Cr, Baja cor mangan tinggi, Besi cor bergrafit bulat, Besi cor mutu tinggi, Coran paduan tembagaTahan korosi :Air segar dan air asinCoran paduan tembagaAsam NitratCoran baja tahan karat, Besi cor khrom tinggi, Besi cor silikon tinggi.Asam KhloridaHasteloy, Coran paduan tembagaAsam SulfatBesi cor silikon tinggi, Coran paduan tembaga (kecuali kuningan), Baja cor tahan asam, Besi cor Ni-resisOksida dan temperatur tinggiBesi cor khrom tinggi, Baja cor Cr-Ni tinggi, Baja tahan karat.AlkaliBaja cor karbon rendah, Coran paduan tembaga, Baja cor tahan karat, Besi cor kelabuTahan panas :1000 1200oCBaja cor tahan panas700 - 800oCBaja cor tahan karat, Baja cor aluminium, Besi cor khrom tinggi, Besi cor Ni-Cr.500 - 600oCBaja cor paduan rendah, Besi cor paduan rendah400oCBaja cor karbon, Baja cor mangan tinggi350oCBesi cor mutu tinggi, Besi cor bergrafit bulat, Besi cor mampu tempa250 - 300oCBesi cor kelabu, Coran paduan tembaga200 - 250oCCoran paduan tembaga100 - 200oCCoran paduan aluminiumTahan temperature rendah :Di atas 25oCBesi cor kelabu46oCBaja cor karbon rendah73oCBaja cor 2,5% Ni100oCBaja cor 3,5 % Ni196oCBaja cor 18 Cr-8 Ni, Coran bronsPenggunaan Bahan CoranBahanContoh penggunaanBesi cor kelabu (termasuk besi cor mutu tinggi)Bagian-bagian mobil (silinder block, tutup silinder, rumah engkol, selubung silinder, roda daya, tromol rem, dll)Mesin perkakas (bed, meja, pegangan)Mesin hidrolis (pompa, turbin, rumah-rumah, pengalir)Mesin serut, mesin cetakMesin listrik (rangka motor, rumah-rumah motor)Pipa air besi cor, bagian-bagian mesin (roda gigi, kopling, roda ban)Besi cor mampu tempaBagian-bagian mobil (pelat rangka, roda ban, poros engkol, selubung silinder, lengan ayun, poros, rumah-rumah kopling).Bagian-bagian mesin (sambungan pipa, katup)Besi cor bergrafit bulatBagian-bagian mobil (poros engkol, dll), alat-alat pembuat baja (rol, kotak ingot), pipa air besi cor, bagian-bagian mesin (yang memerlukan keuletan lebih dari besi cor kelabu)Baja cor karbon dan paduanBagian-bagian mesin (yang memerlukan tahan lama).Bagian-bagian kendaraan kereta api (rangka, kopling), Mesin-mesin pemindah tanah (rante, rumah rem),Mesin-mesin hidrolis (pengalir turbin air, rumah-rumah pompa).Alat-alat pembuat baja (rol, dudukan rol), bagian-bagian kapal (rangka buritan, rumah-rumah turbin, lengan engkol), mesin-mesin pertambangan (mesin kasut, penggali keruk).Coran paduan tembagaBagian-bagian mesin (bantalan, rumah katup, bus), mesin-mesin hidrolis (pompa, penyambung).Bagian-bagian kapal (baling-baling, pompa, dll).Coran paduan ringanBagian-bagian mobil (rumah transmisi, blok silinder, tutup silinder, saluran isap). Pompa, rangka kamera, rangka meteran, tutup.Perlakuan Panas (Heat Treatment)Dalam pemakaian coran ada dua hal, pertama coran diapakai langsung, kedua dipakai setelah mendapat perlakuan panas (heat treatment). Perlakuan panas adalah proses untuk memperbaiki sifat-sifat dari logam dengan jalan memanaskan coran sampai temperature yang cocok dibiarkan beberapa waktu pada temperature itu, kemudian didinginkan ke temperature yang lebih rendah dengan kecepatan yang sesuai.

Perlakuan panas yang dilakukan pada coran adalah :Pelunakan (annealing)Besi cor sering dipakai langsung setelah di cor, tetapi pada pemakaiannya perlu menghindari deformasi yang kecil atau kalau terlalu keras, maka perlu pelunakan. Deformasi disebabkan oleh adanya tegangan sisa dalam besi cor, sehingga perlakuan panas dapat menghilangkan tegangan sisa tersebut. Ketentuan dalam proses pelunakan sebagai berikut :Temperatur pelunakan: 450 550 oCLaju pemanasan: 90 oCWaktu pelunakan: (1-2) x t/25 jam: t = tebal dalam mmLaju pendinginan: 40 oC / jam

Pengerasan dan Penemperan (hardening & tempering)Pengerasan dan penemperan besi cor terutama dilakukan pada besi cor kelas tinggi yang mempunyai kekuatan tinggi. Perlakuan panas ini dapat memperbaiki ketahanan aus sehingga biasa dilakukan untuk bagian-bagian yang permukaannya bergesekan. Proses ini menggunakan temperature pengerasan kira-kira 800 oC dan mempergunakan minyak pencelup untuk mencegah keretakan. Apabila ada kemungkinan retak, maka lebih baik besi cor dipanaskan mula sampai temperature antara 400 -500 oC sebelum dikeraskan. Penemperan dilakukan dengan jalan memanaskan kembali besi cor pada temperature antara 400 500 oC langsung dikeraskan.