Pengeecoran

PENDAHULUAN


Coran dibuat dari logam yang dicairkan, dituang kedalam cetakan, kemudian dibiarkan dingin dan membeku. Sejarah pegecoran dimulai ketika orang mengetahui bagaimana mencairkan logam dan memasukan kedalam cetakan. Hal itu terjadi kira-kira tahun 4.000 sebelum masehi.
Awal penggunaan logam adalah ketika orang membuat perhiasan dari emas dan perak tempaan, dan kemudian membuat senjata atau mata bajak dengan menempa tembaga, hal itu karena dimungkinkan karena logam-logam ini ditemukan di alam dalam keadaan murni, sehingga dengan mudah orang-orang dapat menempanya. Pengecoran perunggu pertama dilakukan di Mesopotamia kemudian berkembang ke Asia Tenggara, India, dan Cina. Proses pengecoran ini dilakukan dengan cara menuang logam cair kedalam rongga yang terbuat dari batu. Bahan batu tersebut adalah pasir, batu gamping dan tanah liat untuk menguatkannya.
Cetakan biasanya dibuat dengan cara memadatkan pasir. Pasir yang biasa digunakan adalah pasir alam atau pasir buatan yang mengandung kadar lempung. Cetakan pasir mudah dibuat dan tidak mahal harganya asalkan memakai pasir yang cocok. Pasir cetak yang baik harus memiliki sifat-sifat tertentu yang memenuhi persyaratan diantaranya adalah permeabilitas. Pengujian permeabilitas dilakukan untuk mengetahui kemampuan aliran udara atau gas saat proses penuangan logam cair.
Pengecoran merupakan salah satu cara pembentukan logam banyak digunakan orang. Kebutuhan akan teknik pengecoran ini meningkat seiring dengan banyak permintaan logam yang dibutuhkan masyarakat. Pembangunan di bidang industri misalnya, dalam memenuhi kebutuhan akan mesin-mesin produksi yang sebagian besar terbuat dari logam semakin hari semakin bertambah. Untuk membuat coran dilakukan proses-proses seperti pencairan logam, membuat cetakan, menuang, membongkar dan membersihkan cetakan. Proses mencairkan logam dilakukan dalam berbagai macam tanur seperti tanur induksi frekwensi rendah yang digunakan untuk besi cor, tanur busur listrik yang digunakan untuk baja coran dan tanur krus untuk tembaga dan logam paduan ringan lainnya. Dalam proses pengecoran banyak variabel yang menentukan produk coran maka dibutuhkan kehati-hatian dalam proses ini, baik dalam mendesain bentuk cetakan, pembuatan cetakan, penuangan dan pembersihan cetakan.
Oleh karena itu penting sekali untuk mengenal dan memahami teknik-teknik dari pengecoran. Maka, perlu diadakan praktikum untuk mengenalkan teknik pengecoran pada aplikasinya.
TINJAUAN PUSTAKA
Awal penggunaan logam oleh orang ialah ketika orang membuat perhiasan dari emas atau perak tempaan, dan kemudian membuat senjata atau mata bajak dengan menempa baja,. Hal itu dimungkinkan karena logam-logam ini terdapat di alam dalam keadaan murni, sehingga dengan mudah orang dapat menempanya. Kemudian secara kebetulan orang menemukan tembaga mencair, selanjutnya mengetahui cara untuk menuangkan logam cair ke dalam cetakan. Dengan demikian untuk pertama kalinya orang dapat membuat coran yang berbentuk rumit, seperti perabot rumah tangga atau perhiasan.
Produk yang dihasilkan pada waktu itu adalah meriam, peluru meriam, tungku, pipa, dan lain-lain. Cara pengecoran pada zaman itu adalah menuangkan secara langsung logam cair yang didapat dari bijih besi ke dalam cetakan. Jadi tidak dengan jalan mencairkan kembali besi kasar seperti yang kita lakukan sekarang ini. Kokas ditemukan di Inggris pada abad 18, yang kemudian di Perancis diusahakan agar kokas tersebut dapat dipakai untuk mencairkan kembali besi kasar dalam tanur kecil dalam usaha membuat coran. Kemudian tanur yang serupa dengan tanur kupola yang ada sekarang, di buat Inggris, dengan cara mencairkan besi kasar yang dilakukan kira-kira sama dengan cara yang dilakukan orang sekarang.

2.2 Pengertian Pengecoran
Pengecoran adalah sebagian dari proses pembentukan logam melalui fasa cair dengan menggunkaan cetakan (mould), adapun proses pengecoran meliputi pembuatan cetakan, proses peleburan logam, penuangan logam cair kedalam cetakan, dan pembersihan coran serta daur ulang pasir cetak.
Produk dari pengecoran biasa disebut dengan coran atau benda cor. Pengecoran juga dapat diistilahkan denagan foundry, namun kata foundry mempunyai artian yang lebih luas, yaitu segala macam yang berhubungan dengan pengecoran. Menurut definisinya pengecoran adalah menuangkan cairan logam kedalam suatu cetakan yang berongga kemudian dibiarkan dingin dan membeku mengikuti bentuk cetakan.

2.3 Membuat Coran
Pada saat membuat coran harus dilakukan proses-proses seperti : pencairan logam, membuat cetakan, menuang, membongkar dan membersihkan coran.Untuk mencairkan logam bermacam-macam tanur dipakai, umumnya kupola atau tanur induksi frekuensi rendah dipergunakan untuk besi cor, tanur busur listrik atau tanur induksi frekuensi tinggi dipergunakan untuk baja cor dan tanur krus untuk paduan tembaga atau coran paduan ringan, karena tanur-tanur ini dapat memberikan logam cair yang baik dan sangat ekonomis untuk logam-logam tersebut.

Bahan baku Tungku Ladel

Sistem pengolahan Mesin Pembuat Penuangan
pasir cetakan

Pasir Rangka cetak
Pembongkaran


Pembersihan


Pemeriksaan
Gambar 1. Aliran Proses Pembuatan Coran.

Di bawah ini akan dijelaskan macam-macam dari pengecoran, yaitu sebagai berikut :
1. Pengecoran cetak adalah satu cara pengecoran dimana logam cair ditekan ke dalam cetakan logam dengan tekanan tinggi, coran tipis dapat dibuat dengan cara ini.
2. Pengecoran tekanan rendah adalah satu cara 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.
3. Pengecoran sentrifugal adalah suatu cara pengecoran dimana cetakan diputar dan logam cair dituangkan ke dalamnya, sehingga logam cair tertekan oleh gaya sentrifugal dan kemudian membeku. Coran berbentuk pipa dapat dibuat dengan jalan tersebut.
Pada saat setelah penuangan, coran dikeluarkan dari cetakan dan dibersihkan, bagian-bagian yang tidak perlu dibuang dari coran. Kemudian coran diselesaikan dan dibersihkan dengan disemprot mimis atau semacamnya agar memberikan rupa dan kerusakan, dan akhirnya dilakukan pemeriksaan dimensi.
Oleh karena itu untuk membuat coran yang baik, perencana dan pembuat coran perlu mengerti mengenai pengecoran. Bahan-bahan untuk pengecoran yang biasa digunakan yaitu coran besi cor, coran baja, coran paduan tembaga, coran logam ringan, dan coran paduan lain.

2.4 Pola
Hal pertama yang harus dilakukan pada pembuatan pola adalah mendeskripsikan gambar perencanaan produk menjadi gambar untuk pengecoran, sehingga pola dapat memenuhi beberapa ketentuan-ketentuan, antara lain:
1. Pola harus mudah dikeluarkan
2. Penempatan Inti harus mudah
3. Sistim saluran harus dibuat sempurna untuk mendapatkan aliran logam
cair yang optimum
4. Kemiringan Pola
Setiap pola yang akan dibuat harus memiliki kemiringan tertentu yang bertujuan untuk memudahkan pencabutan pola dari cetakannya sehingga tidak mengalami kerusakan. Kemiringan setiap pola tergantung pada tinggi rendahnya ukuran pola tersebut, yaitu:
a) Apabila ukuran dari suatu pola tinggi maka kemiringannya kecil.
b) Apabila ukuran dari suatu pola rendah maka kemiringannya besar.
5. Permesinan
Setelah dilakukan proses pengecoran, maka suatu produk coran akan dilanjutkan dengan proses permesinan. Oleh karena itu dalam hal pembuatan pola harus memperhatikan tambahan ukuran untuk perlakuan permesinan. Biasanya penambahan ukuran ini hanya diberikan pada bagian-bagian tetentu yang akan dilakukan proses permesinan. Penentuan ketebalan ini berbeda-beda, tergantung pada bahan, ukuran, serta keadaan pekerjaan mekanik.
6. Penyusutan Pola
Pada pembuatan setiap pola harus diketahui dahulu material apa yang akan digunakan untuk pembuatan produk corannya contohnya: Alumunium, besi, baja, kuningan, tembaga dan lain-lain, karena hal ini akan mempengaruhi faktor penyusutan ketika proses pembekuan dan pendinginan logam. Besarnya penyusutan sering tidak homogen, hal ini tergantung pada bahan coran, bentuk, tempat, tebal coran ataupun ukuran dan kekuatan inti.
2.4.1 Jenis Pola
Pola mempunyai berbagai macam bentuk antara lain adalah :
1. Pola pejal
Pola pejal adalah pola yang biasa dipakai yang bentuknya hampir
serupa dengan bentuk coran.
2. Pola Pelat Pasangan
Pola ini merupakan pelat dimana pada kedua belahnya ditempelkan pola demikian juga saluran turun, saluran masuk, dan penambah. Pla ini cocok sekali untuk masa produksi dari coran kecil. Pola biasanya dibuat dari logam atau plastik.
3. Pola Pelat Kup dan Drag
Dalam hal ini pola kayu, logam atau plastik dilekatkan pada dua pelat demikian juga saluran turun pengalir, saluran masuk, dan penambah. Pelat tersebut adalah pelat kup dan pelat drag. Kedua pelat dijamin oleh pena-pena agar bagian atas dan bawah dari coran menjadi cocok. Pola semacam ini dipakai untuk meningkatkan produksi.
4. Pola Cetakan Sapuan
Dalam hal ini bentuk dari coran silinder atau bentuk benda putar. Alat ini dibuat dari pelat dengan sebuah penggeret dan pemutar pada tengahnya. Pembuatan cetakan dilakukan dengan memutar penggeret disekeliling pemutar.
5. Pola Penggeret dan Penuntun
Ini dipergunakan untuk pipa lurus atau pipa lengkung yang penampangnya tidak berubah. Penuntun dibuat dari kayu, dan pembuatan cetakan dilakukan dengan menggerakkan penggeret sepanjang penuntun. Harga pola ini tidak mahal, tetapi pembuatan cetakannya membutuhkan waktu dua atau tiga kali waktu yang diperlukanuntuk pembuatan cetakan biasa dengan pola tunggal.
6. Pola Penggeret Berputar dengan Rangka Cetak
Ini suatu kasus dimana bagian pola dapat diputar secara konsentris. Kedua ujung dari penggeret mempunyai poros. Pembuatan cetakan dilakukan dengan mengayunkan penggeret sekeliling porosnya.
2.4.2 Bahan Pola
Adapun syarat-syarat kayu yang dapat digunakan dalam pembentukan pola
antara lain:
1. Kayu dalam kondisi kering (agar tidak terjadi pelentingan).
2. Mempunyai serat-serat yang halus.
3. Tidak nudah retak atau pecah akibat pengerjaan.
4. Mudah dikerjakan tangan ataupun mesin.


2.5 Pembuatan Cetakan Pasir
Pasir cetak merupakan suatu bahan yang memiliki sifat-sifat tertentu yang dapat digunakan sebagai cetakan, sehingga tidak semua pasir dapat dijadikan pasir cetak. Dapat dikatakan bahwa coran yang baik dihasilkan dari logam yang sesuai dan dituang ke dalam cetakan yang baik, yang terbuat dari pasir cetak yang baik pula. Sifat-sifat pasir cetak yang baik adalah:
1. Permeabilitas yang cukup baik untuk melewatkan dengan cepat gas yang terjadi pada saat logam cair dituang ke dalam cetakan.
2. Kekuatan yang cukup baik untuk menahan tekanan pada saat logam cair dituang ke dalam cetakan.
3. Mampu cetaknya baik.
4. Mampu padatnya baik.
5. Dapat digunakan ulang untuk cetakan.
6. Mampu ambruk setelah penuangannya baik.
7. Tidak menimbulkan polusi.
8. Harganya murah.
Ada beberapa jenis cetakan yaitu antara lain :
1. Cetakan pasir basah (green sand moulds)
2. Cetakan pasir muka kering (skin dried moulds).
3. Cetakan pasir kering (dry sand moulds).
4. Cetakan semen (cemen process moulds).
5. Cetakan pasir proses CO2 (CO2 process moulds).
6. Cetakan pasir kulit kerang (croning/shell process moulds)

2.6 Peleburan
Secara konstruksi, tanur ini lebih sederhana dari tanur induksi frekuensi menengah, karena tidak diperlukan peralatan perubah frekuensi. Frekuensi yang digunakan adalah 50 Hz (frekuensi jaringan listrik). Frekuensi yang rendah mengakibatkan gejolak pada cairan di dalam tanur, tetapi tidak mampu melebur bahan baku yang berukuran kecil. Oleh karena itu pada tanur ini harus selalu ditinggalkan cairan paling sediit ¼ dari isi tanur saat penuangan bila tanur akan dioperasikan kembali.








Gambar 2. Tanur Induksi (kiri) dan Tanur Induksi Saluran (kanan).

2.7 Penuangan
Proses penuangan ini merupakan proses penting dalam pengecoran walaupun berlangsung dalam waktu yang pendek saja. Kecerobohan yang dilakukan dapat membahayakan keselamatan pekerja dan selalu berakibat rusaknya benda tuangan. Untuk menjamin hasil yang baik pada pekerjaan ini, maka digunakan ladel penuangan yang memenuhi syarat-syarat teknis maupun keselamatan kerja. Ladel ini harus digunakan untuk membawa logam cair dari tanur ke cetakan dan menuangkannya dengan aman.
Ladel penuang terbuat dari pelat baja yang bagian dalamnya dilapisi dengan tanah liat, pasir cetak ataupun bahan tahan api lain dan dikeringkan dengan baik. Ladel yang lembab sama sekali tidak berguna, karena pada saat diisi akan menimbulkan uap air yang bercampur dengan cairan. Hal ini akan menyebabkan timbulnya gas pada tuangan. Disamping itu bahaya yang lebih besar timbul karena pecahnya lapisan pelindung menyebabkan cairan tumpah.
Beberapa hal yang harus diperhatikan pada saat penuangan :
1. Menahan terak
Terak akan mengambang dipermukaan cairan dan diusahakan tidak turut tertuang pada cetakan, oleh karena itu terak ini sesaat sebelum penuangan disingkirkan dengan bantuan batang penyingkir. Batang penyingkir harus kering dan dipanaskan terlebih dahulu, jika tidak maka akan terjadi uap air atau bahkan ledakan yang cukup berbahaya. Cara lain yang dilakukan pada ladel kecil yaitu dengan menaburkan pengikat terak pada permukaan cairan sampai terak menjadi suatu lapisan pada permukaan cairan dan tertinggal di dalam ladel pada saat penuangan. Pengikat terak tersebut adalah sekam maupun bahan industri (slag remover).
2. Posisi Ladel
Posisi ladel harus serendah dan sedekat mungkin dengan cawan tuang, hal ini bertujuan untuk mengurangi oksidasi, menghindari pusaran, dan erosi.
3. Penuangan
Cara penuangan terdiri dari 3 macam, yaitu : penuangan radial, tangensial, dan sentral. Dari ketiganya hanya cara penuangan radial yang dibenarkan, karena dengan cara ini pusaran maupun aliran yang kacau dapat dikurangi. Dalam hal ini bentuk cawan tuang sangat mempengaruhi penuangan.
4. Waktu penuangan
Waktu penuangan ini dapat dihitung dengan tepat. Faktor-faktor yang mempengaruhi perhitungan ini adalah tinggi penuangan, luas penampang saluran masuk, dan volume tuangan. Maka tugas penuang cetakan di sini hanyalah menuangkan cairan ke dalam cetakan pada ketinggian yang sesuai dengan yang dianjurkan.

2.8 Proses Pembersihan
Pekerjaan pembersihan adalah pekerjaan lanjut dari pengecoran untuk membebaskan hasil tuangan (coran) dari pasir cetakan, sistem penuangan, dan penambah, sirip tuangan dan bagian lain yang tidak dikehendaki. Proses ini meliputi pembongkaran, penyemprotan, dan penyelesaian.
1. Pembongkaran
Pembongkaran adalah pekerjaan pembebasan tuangan dari cetakannya terutama pasir cetak.

a) Penggetar tempel
Penggetar tempel menggantikan cara lama di mana dalam membebaskan tuangan dari pasir cetak dilakukan dengan pemukulan pada rangka cetaknya. Penggetar hanya sekedar ditempelkan pada rangka cetak kemudian bergetar secara elektris, maupun secara hidrolis. Karena getaran ini, pasir akan rontok. Penggetar ini hanya digunakan untuk pasir dengan pengikat bentonit.






Gambar 3. Penggetar Tempel.
b) Meja penggetar
Meja penggetar bekerja lebih praktis dari pada penggetar tempel, dimana cetakan hanya diatasnya dan digetarkan. Pasir akan rontok, menembus lubang pada lantai penggetar dan dengan ban berjalan dikirim kembali ke mesin pendaur ulang








Gambar 4. Meja Penggetar.