SKRIPSI
TEKNIK PENGECORAN LOGAM
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN PULI UNTUK DIGUNAKAN
PADA KOMPRESOR AC KENDARAAN PENUMPANG
BERKAPASITAS 5 ORANG
Skripsi Yang Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
OLEH :
ILHAM ANSHARI S NIM 050421025
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
FAKULTAS TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
MEDAN
2009
SKRIPSI
TEKNIK PENGECORAN LOGAM
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN PULI UNTUK DIGUNAKAN
PADA KOMPRESOR AC KENDARAAN PENUMPANG
BERKAPASITAS 5 ORANG
OLEH :
ILHAM ANSHARI S NIM 050421025
Telah diperiksa dan diperbaiki dari hasil Seminar Periode ke-127 tanggal 11 Juli 2009
Dosen Pembimbing
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
FAKULTAS TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
MEDAN
2009
SKRIPSI
TEKNIK PENGECORAN LOGAM
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN PULI UNTUK DIGUNAKAN
PADA KOMPRESOR AC KENDARAAN PENUMPANG
BERKAPASITAS 5 ORANG
OLEH :
ILHAM ANSHARI S
NIM 050421025
Telah diperiksa dan diperbaiki dari hasil Seminar Periode ke-127 tanggal 11 Juli 2009
Dosen Pembanding I Dosen Pembanding II
Ir. Syahrul Abda, Msc
SKRIPSI
TEKNIK PENGECORAN LOGAM
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN PULI UNTUK DIGUNAKAN
PADA KOMPRESOR AC KENDARAAN PENUMPANG
BERKAPASITAS 5 ORANG
NIM : 050421025 ILHAM ANSHARI S
Telah Disetujui Oleh : Dosen Pembimbing
NIP : 130 353 111 Ir. Raskita S. Meliala
Dosen Pembanding I Dosen Pembanding II
Ir. Syahrul Abda, Msc
131 803 354 NIP. 130 905 356
Ir. Isril Amir
Disetujui Oleh: Departemen Teknik Mesin
Ketua
NIP. 132 018 668
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas berkat dan rahmat-Nya
yang telah diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Skripsi ini dengan
baik. Skripsi ini adalah salah satu syarat yang harus dipenuhi untuk menyelesaikan
Program Studi Strata-1 di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara.
Adapun Skripsi ini diambil dari mata kuliah Teknik Pengecoran Logam dengan
judul Perancangan dan pembuatan puli untuk digunakan pada kompresor yang
dipakai pada AC disuatu kendaraan. Skripsi ini disusun berdasarkan survei dan data –
data praktis dari lapangan serta melalui pembahasan dan studi literatur.
Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada :
1. Orang tua saya tercinta, M Ali Simatupang dan Rosmaida Afni Nasution yang
telah membesarkan penulis, membimbing, memberikan kasih sayang, perhatian
baik spiritual maupun material serta semangat yang begitu besar kepada penulis
mulai awal kuliah hingga penyelesaian Skripsi ini.
2. Ibu Ir. Raskita S. Meliala yang telah meluangkan waktu dan pikiran serta
kesabaran dalam membimbing dan mengajar penulis untuk menyelesaikan Skripsi
ini.
3. Bapak Dr. Ing. Ikhwansyah Isranuri sebagai Ketua Departemen Teknik Mesin
USU dan Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus, ST, MT. sebagai Sekretaris
4. Seluruh Staff Pengajar di Departemen Teknik Mesin USU yang telah mengajar
dan membimbing penulis selama perkuliahan.
5. Bapak Hartono dan Staff CV. Baja Pertiwi, yang telah memberikan tempat untuk
survei Skripsi ini.
6. Bapak Ir. Pander Sitindaon, yang telah meluangkan waktu dan pikiran dalam
membimbing pada saat survei Skripsi ini.
7. Seluruh rekan-rekan mahasiswa Departemen Teknik Mesin USU, khususnya
Angkatan 2005 atas masukan dan bantuannya dalam menyelesaikan Skripsi ini.
8. Semua teman-teman saya, Ranto realdy sinaga yang telah memberikan dukungan,
semangat dan motivasi kepada penulis dalam menyelesaikan Skripsi ini.
Penulis sadar bahwa Skripsi ini masih belum sempurna dikarenakan keterbatasan
penulis. Untuk itu penulis tetap mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun
untuk kesempurnaan Skripsi ini.
Akhir kata penulis berharap semoga Skripsi ini bermanfaat bagi siapa saja yang
membaca, baik sebagai bahan masukan ataupun sebagai bahan perbandingan.
Medan, 29 Juli 2009
Penulis
Ilham Anshari S
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI... iii
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR SIMBOL ... xiv
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar belakang ... 1
1.2 Maksud dan tujuan perencanaan ... 3
1.3 Batasan masalah ... 3
1.4 Sistematika penulisan ………. 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6
2.1 Pendahuluan ... 6
2.2 Puli sabuk V ... 7
2.3 Besi cor... 8
2.4 Struktur dan sifat-sifat besi cor kelabu... 11
2.4.1 Struktur coran besi cor kelabu………. 11
2.4.2 Sifat-sifat logam cair coran besi... 12
2.4.2.1 Perbedaan antara logam cair dan air ... 12
2.4.2.2 Kekentalan logam cair ... 13
2.4.2.3 Aliran logam cair ... 13
2.5.1 Macam-macam pola ... 15
2.5.2 Penentuan tambahan penyusutan ... 18
2.5.3 Bahan-bahan untuk pola ... 19
2.5.4 Perencanaan pola... 20
2.6 Rencana pengecoran ... 21
2.6.1 Istilah-istilah dan fungsi dari sistem saluran... 21
2.6.2 Bentuk dan bagian-bagian sistem saluran ... 22
2.6.3 Penambah... 25
2.7 Pengecoran dengan cetakan pasir ... 26
2.7.1 Syarat bagi pasir cetak ... 27
2.7.2 Macam-macam pasir cetak ... 28
2.7.3 Susunan pasir cetak ... 30
2.8 Dapur kupola ... 32
2.8.1 Penggolongan daerah dalam kupola ... 32
2.8.2 Kapasitas peleburan... 34
2.8.3 Tinggi efektif ... 34
2.8.4 Daerah krus ... 34
2.8.5 Lubang cerat dan lubang terak ... 35
2.8.6 Tuyer ... 35
2.8.7 Kotak angin... 36
2.9 Bentuk dan ukuran dari coran……….. 36
2.9.1 Bentuk standar dan ukuran coran... 37
2.9.2.1 Toleransi ukuran dan tebal dinding……….. 39
2.9.2.2 Toleransi untuk ukuran panjang……… 40
2.10 Pengujian dalam pengecoran……….... 40
2.10.1 Pengukuran temperatur.………..…...…………... 40
2.10.2 Pengujian terak.………... 41
BAB III PERENCANAAAN PULI SABUK V………. 43
3.1 Pemilihan poros………... 44
3.2 Perencanaan pasak………... 47
3.3 Sabuk tipe V………... 51
3.3.1 Panjang sabuk……… ………... 52
3.4 Pembuatan puli sabuk V……… 55
3.5 Analisa beban pada puli………. 56
3.6 Material untuk puli sabuk tipe V………. 57
BAB IV PEMBUATAN CETAKAN………..………... 59
4.1 Pemilihan pola…..………... 59
4.2 Penentuan tambahan penyusutan……… 60
4.3 Ukuran pola………. 60
4.4 Ukuran inti………... 65
4.4.1 Penyangga inti……… 66
4.5 Sistem saluran………. 67
4.5.1 Saluran turun……….. 67
4.5.2 Cawan tuang………... 71
4.5.4 Saluran masuk……… 72
4.6 Saluran penambah………... 74
4.6.1 Ukuran penambah………... 75
4.7 Pemberat………... 77
4.8 Pembuatan cetakan pasir……… 78
BAB V PELEBURAN DAN PENUANGAN……….. 80
5.1 Bahan baku puli sabuk V……….. 80
5.1.1 Bahan baku………. 80
5.1.2 Komposisi bahan…..……….. 80
5.1.3 Bahan tambahan (paduan)………. 81
5.2 Peleburan logam coran………... 81
5.3 Perhitungan metal cair……… 82
5.3.1 Penambah unsur karbon……….…... 83
5.3.2 Penambah unsur silikon………..………... 83
5.3.3 Penambah unsur mangan (Mn)………. 83
5.4 Pengaruh unsur logam terhadap bahan………. 84
5.4.1 Karbon………. 84
5.4.2 Silikon……….. 84
5.4.3 Mangan……… 85
5.4.4 Sulfur………... 85
5.4.5 Posfor……….. 86
5.5 Penuangan logam cair……… 86
5.6 Pembuatan cetakan pasir………. 88
5.7 Pembongkaran cetakan…..………. 90
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ... 92
6.1 Kesimpulan ... 92
6.2 Saran ... 96
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar 2.1 Jenis produk yang dihasilkan ... 6
Gambar 2.2 Puli sabuk V pada kompresor AC kendaraan………... 7
Gambar 2.3 Diagram fasa Fe3 Gambar 2.4 Pola tunggal ... 16
C……….. 9
Gambar 2.5 Pola belahan ... 16
Gambar 2.6 Pola setengah ... 16
Gambar 2.7 Pola belahan banyak ... 17
Gambar 2.8 Pola pelat pasangan ... 17
Gambar 2.9 Pola pelat kup dan drag ... 18
Gambar 2.10 Istilah istilah sistem pengisian……….. 22
Gambar 2.11 Ukuran cawan tuang………. 23
Gambar 2.12 Perpanjangan pengalir……….. 24
Gambar 2.13 Sistem saluran masuk………... 25
Gambar 2.14 Penambah samping dan penambah atas………... 26
Gambar 2.15 Pasir silika………. 30
Gambar 2.16 Beberapa inti yang sudah dipanaskan………... 31
Gambar 2.17 Pengikat khusus inti (resin dan air kaca)……….. 31
Gambar 2.18 Dapur kupola………. 33
Gambar 2.26 Ladel jenis penyumbat ... 35
Gambar 3.2 Gaya geser pada pasak……….. 51
Gambar 3.3 Tipe ukuran sabuk………... 52
Gambar 3.4 Perhitungan panjang keliling sabuk……….. 53
Gambar 3.5 Alur puli sabuk V……….. 54
Gambar 3.6 Beban yang diterima puli………... 56
Gambar 4.1 Tambahan penyelesaian mesin untuk coran besi cor kelabu…. 60 Gambar 4.2 Puli sabuk V yang dirancang………. 61
Gambar 4.4 Pola belahan untuk drag……… 65
Gambar 4.5 Saluran turun………. 70
Gambar 4.6 Cawan tuang……….. 71
Gambar 4.7 Sistem pengalir……….. 72
Gambar 4.8 Saluran masuk……….... 73
Gambar 4.9 Hubungan tebal coran (Tc) dan jarak isi dari penambah (Jp)…. 74 Gambar 4.10 Kurva pellini………... 75
DAFTAR TABEL
Hal
Tabel 2.1 Tambahan penyusutan yang disarankan ... 18
Tabel 2.2 Temperatur penuangan untuk beberapa coran ... 28
Tabel 2.3 Jumlah tuyer………. 36
Tabel 2.4 Jumlah inti……… 38
Tabel 2.5 Ketebalan dinding minimum dari pengecoran pasir…………. 38
Tabel 2.6 Toleransi tebal dinding yang biasa dari pengecoran pasir…… 39
Tabel 2.7 Toleransi ukuran yang biasa dari pengecoran pasir………….. 40
Tabel 4.1 Ukuran dari saluran turun, pengalir dan saluran masuk untuk coran besi cor……….. 69
Tabel 5.1 Komposisi bahan puli sabuk V yang diinginkan……….. 80
DAFTAR SIMBOL
SIMBOL
KETERANGAN
SATUAN
ds
P
Diameter poros mm
motor
ρ Berat jenis
Daya motor kW
3
m kgf
g Percepatan gravitasi 2
s m
W Berat kgf
p 2
mm kgf Tekanan permukaan
T Torsi kgf. mm
σ 2
mm kgf Tegangan tarik bahan
τ Tegangan geser 2
mm kgf
Sf1
pada jenis bahan
Faktor keamanan yang bergantung -
Sf2
pada jenis bahan
Faktor keamanan yang bergantung -
t Waktu tuang det
V Volume m
W
3
A Luas saluran mm
d Diameter saluran mm
2
h Tinggi saluran mm
P
L Lebar coran mm
Panjang coran mm
Tc Tebal coran mm
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pembangunan industri khususnya dibidang teknik pengecoran sangat
penting dalam menunjang pembangunan industri di Indonesia. Hal ini pada
hakekatnya adalah mengurangi ketergantungan pada negara-negara lain dalam
kebutuhan industri. Sehingga Indonesia mampu membuat benda-benda dan mesin
untuk keperluan dalam negeri sendiri atau untuk keperluan ekspor. Dengan
sendirinya diharapkan terjadi perkembangan ekonomi dan peningkatan lapangan
pekerjaan.
Beberapa perusahaan pengecoran logam di Indonesia sudah cukup maju.
Banyak produk yang dihasilkan dengan proses pengecoran logam. Yang
menggunakan jasa pengecoran logam diantaranya industri-industri manufaktur,
industri mobil dan industri lainnya.
Pembangunan industri yang menghasilkan mesin dan peralatan industri terus
dikembangkan dan diarahkan untuk secara bertahap dapat memenuhi industri dalam
negeri sendiri. Selain itu dikembangkan pula penguasaan teknologi rancang bangun
dan perekayasaan industri.
Dari sekian banyak industri-industri di Indonesia yang memproduksi
komponen mesin dan peralatan diantaranya terdapat industri pengecoran logam,
Pengecoran adalah suatu teknik pembentukan produk dengan cara mencairkan
dibiarkan sampai membeku dan selanjutnya dikeluarkan dari cetakan. Suatu produk
yang produksinya dilakukan dengan pengecoran disebut coran. Pembuatan suatu
coran memerlukan beberapa tahapan diantaranya : proses peleburan logam,
pembuatan cetakan, penuangan, membongkar, membersihkan coran dan
pemeriksaan.
Sehubungan dengan hal diatas maka dalam penyusunan skripsi ini saya
merancang pembuatan puli sabuk V melalui proses pengecoran, yang bahan
bakunya adalah besi cor kelabu, tentang ukuran-ukuran puli dapat dilihat pada
gambar rencana.
Puli sabuk V yang dirancang ini akan digunakan pada kompresor AC
disuatu kendaraan. Kompresor AC merupakan tipe rotari. Kompresor ini
menggunakan dua piston. Gerak putar motor yang dihubungkan ke puli
ditransmisikan ke puli kompresor dengan menggunakan sabuk tipe V. Gerak putar
poros engkol pada kompresor diteruskan oleh connecting rod dan diubah menjadi
gerak naik turun piston (reciprocating). Alasan penggunaan sabuk tipe V pada
kompresor ini karena faktor slip yang terjadi dapat diperkecil sehingga daya yang
ditransmisikan sabuk tipe V lebih besar.
Untuk keperluan skripsi ini, saya melakukan survei di perusahaan
pengecoran CV. Baja Pertiwi Jl. Tanjung Morawa Km. 7,5 No.62B Medan. Produksi
dari perusahaan ini antara lain : roda lori, worm screw press, digester, puli sabuk V
dan sebagainya. Namun untuk melengkapi wawasan saya mengenai cara kerja puli
Puli sabuk V adalah suatu bagian dari mesin yang berfungsi sebagai
pemindah daya atau mengubah kecepatan tertentu, karena konstruksinya lebih
mudah dari alat pemindah lain dan lebih hemat komponen.
1.2 Maksud dan Tujuan Perancangan
Adapun maksud dari perencanaan ini adalah untuk mengamati secara langsung di
lapangan proses pembuatan puli sabuk V untuk kebutuhan pada suatu kendaraan, dengan
proses pengecoran logam menggunakan cetakan pasir, yaitu mulai dari proses
perhitungan ukuran dimensi puli sabuk V, pembuatan pola, pembuatan cetakan hingga
produk jadi puli sabuk V. Dengan melihat secara langsung maka mahasiswa dapat
membandingkan teori yang diperoleh diperkuliahan dan praktek laboratorium pengecoran
logam di Departemen Teknik Mesin USU.
Sedangkan tujuan perencanaan adalah :
1. Merancang ukuran-ukuran dimensi puli sabuk V untuk kebutuhan pada suatu
kendaraan.
2. Pemilihan bahan material puli sabuk V sesuai dengan sifat-sifat mekanis material
yang diinginkan.
3. Merencanakan dimensi pola, merancang cetakan, mulai dari pemilihan jenis
cetakan, pemilihan bahan baku.
4. Mengetahui proses peleburan, penuangan dan pembongkaran dalam pembuatan
puli sabuk V yang digunakan pada suatu kendaraan.
1.3 Batasan Masalah
Dalam perencanaan ini penulis hanya membahas tentang perancangan dan
- Pembuatan pola
- Pembuatan cetakan
- Peleburan, penuangan dan pembongkaran
1.4 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan dalam perencanaan puli sabuk V ini dilakukan dengan
menggunakan tiga metode yaitu :
a. Metode Pengamatan (Observasi)
Melakukan pengamatan langsung terhadap proses pembuatan puli sabuk V dari
bahan baku sampai barang jadi.
b. Metode Wawancara
Metode ini dilakukan dengan wawancara langsung kepada operator serta kepala
bagian yang bertanggung jawab disetiap bagiannya sewaktu melakukan orientasi di
perusahaan.
c. Metode Penulisan
Menganalisa data – data yang didapat di lapangan dan juga studi literatur untuk
mempermudah didalam penulisan. Adapun bab – bab yang akan diuraikan pada halaman
berikutnya adalah :
1. Bab I Pendahuluan
Bab ini mencakup latar belakang, maksud dan tujuan perencanaan, batasan
masalah dan sistematika penulisan.
2. Bab II Tinjauan Pustaka
Bab ini berisikan tentang teori-teori, dan faktor dan hal-hal yang
3. Bab III Perencanaan Puli Sabuk V
Bab ini menguraikan tentang perencanaan puli sabuk V yang meliputi
perhitungan, ukuran puli sabuk V dan pemilihan bahan.
4. Bab IV Perencanaan Cetakan
Bab ini menguraikan tentang perencanaan cetakan mulai dari cetakan,
pembuatan pola sampai proses penyelesaian akhir.
5. Bab V Peleburan dan Penuangan
Bab ini menguraikan tentang peleburan dan penuangan dan pembongkaran
mulai dari peleburan, perhitungan metal cair, penuangan dan pembongkaran
coran.
6. Bab VI Kesimpulan dan Saran
Bab ini menerangkan secara garis besar atau rangkuman mengenai hasil dari
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pendahuluan
Pengecoran logam merupakan salah satu proses pembentukan logam
dengan menggunakan cetakan yang kemudian diisi dengan logam cair. Pada proses
pengecoran logam bahan baku dicairkan dengan cara memanaskannya hingga
mencapai titik lebur, kemudian cairan logam ini dituang ke dalam rongga cetakan
yang telah disediakan sebelumnya. Logam cair dibekukan dengan cara
membiarkannya dalam rongga cetakan selama beberapa lama. Setelah logam cair
membeku seluruhnya maka cetakan dapat dibongkar.
Banyak material yang dapat dihasilkan dengan proses pengecoran logam.
Terutama untuk produk-produk industri manufaktur. Misalnya roda gigi, sproket
conveyor, worm screw press, lorry wheel, dan seperti terlihat pada gambar 2.1.
Gambar 2.1 Jenis produk yang dihasilkan
Dimana puli sabuk V terletak pada kompresor AC kendaraan . Kompresor
AC kendaraan merupakan kompresor tipe V. Kompresor ini menggunakan type
rotari. Gerak putar motor yang dihubungkan ke puli ditransmisikan ke puli
kompresor dengan menggunakan sabuk tipe V. Gerak putar pada crank shaft pada
kompresor diteruskan oleh connecting rod dan dirubah menjadi gerak naik turun
piston rotari (reciprocating). Digunakan sabuk tipe V pada kompresor ini karena
daya yang dapat ditransmisikan oleh sabuk tipe V lebih besar, sehingga faktor slip
yang terjadi dapat diperkecil.
Ukuran-ukuran yang direncanakan mencakup pemilihan poros, perhitungan
dimensi puli, dan pemilihan sabuk tipe V. Jenis puli sabuk V yang dipergunakan pada
kompresor AC kendaraan dapat dilihat pada gambar 2.2
Puli sabuk V adalah suatu bagian dari mesin yang berfungsi sebagai
pemindah daya atau mengubah kecepatan putar pada mesin. Puli sabuk V sangat
dibutuhkan pada keadaan-keadaan tertentu, karena konstuksi dan pembuatannya
lebih mudah dari pada pemindah daya jenis lainnya.
Dalam proses pengecoran puli sabuk V menggunakan cetakan pasir, ada
beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu : pemilihan material, pembuatan pola
puli, sistem rencana pengecoran (saluran turun, cawan tuang, pengalir, saluran masuk,
dan penambah), pasir cetak, peleburan, penuangan, dan pengujian.
Puli sabuk V yang digunakan terbuat dari besi cor, yaitu besi cor kelabu. Besi
cor kelabu adalah paduan besi yang mengandung karbon, silisium, mangan, fosfor dan
belerang. Besi cor ini digolongkan menjadi enam macam yaitu : besi cor kelabu, besi
cor kelas tinggi, besi cor kelabu paduan, besi cor bergrafit bulat, besi cor mampu tempa,
dan besi cor cil.
2.3 Besi Cor
Struktur mikro dari besi cor terdiri dari ferit atau perlit dan serpih karbon bebas. Karbon dan silisium ternyata mempengaruhi struktur mikro, ukuran serta bentuk
dari karbon bebas dan keadaan struktur dasar berubah sesuai dengan mutu dan
kualitasnya. Disamping itu, ketebalan dan laju pendinginan mempengaruhi struktur
mikro. Walaupun kekuatan tarik dari besi cor kelabu kira-kira 10-30 kg/mm², namun
besi cor itu agak getas, titik cairnya kira-kira 1500°C dan mempunyai mampu cair
sangat baik serta murah, hal ini sangat menguntungkan oleh karena mudah dicairkan,
mudah dicor karena dapat mengisi cetakan yang rumit dengan mudah, sehingga besi cor
kelabu ini dipergunakan paling untuk benda-benda coran.
Sebetulnya besi cor lebih kompleks dari paduan eutektik sederhana. Besi cor
biasanya mengandung silikon sekitar 1% - 3%. Hal ini diakibatkan oleh karena silikon
memang tertinggal dalam besi selama proses produksi, dan diperlukan usaha khusus
untuk menurunkannya. Akan tetapi, yang penting adalah peran silikon dalam produk
akhir. Pertama-tama, silikon meningkatkan kekuatan dari ferit dalam besi cor. Kedua,
dengan silikon dapat dicapai suhu cair eutektik yang rendah sesuai dengan kadar karbon
2% - 3,5% dan bukannya 4,3% karbon. Akhirnya, silikon mengakibatkan dekomposisi
karbida menjadi besi dan grafit. Reaksi tersebut diatas menghasilkan grafit dalam besi
cor, karena besi Fe3C tidak sepenuhnya stabil. Maka diagram fasa Fe3C dapat dilihat
Gambar 2.3 Diagram fasa Fe3
Besi cor dengan kadar silikon yang tinggi membentuk grafit dengan mudah
sehingga Fe
C
3
Besi cor kelabu sangat rendah keuletannya karena adanya serpihan karbon,
namun besi cor murah harganya. Selain itu, dengan adanya serpih-serpih ini, besi cor
kelabu merupakan peredam getaran yang sangat baik.
C tidak terbentuk. Serpih grafit terbentuk dalam logam sewaktu membeku.
Bila logam kita tarik, bidang perpatahan terjadi dari serpih yang satu ke serpih yang
lainnya karena grafit yang menyerupai mika sangat rapuh. Jadi, sebagian besar
permukaan perpatahan melintasi grafit sehingga permukaannya berwarna kelabu. Oleh
karena itu diberi nama besi cor kelabu.
Besi cor kelas tinggi mangandung lebih sedikit karbon dan silikon, lagi pula
ukuran grafit bebasnya agak kecil, dibanding dengan besi cor kelabu, sehingga kekuatan
tariknya lebih tinggi yaitu kira-kira 30 - 50 2 mm
kgf
. Membuat besi cor kelabu kelas tinggi
agak susah dibanding dengan besi cor kelabu.
Kandungan-kandungan yang memberikan pengaruh besar pada bahan adalah
karbon dan silisium. Untuk mendapatkan struktur yang terbaik, kandungan karbon harus
ada pada daerah yang cocok, yang berubah menurut kandungan silisium. Silisium
menggalakkan penggrafitan dan silisium yang banyak cenderung untuk membuat besi cor
kelabu.
Besi cor kelabu lebih buruk dalam ketahanan korosinya terhadap asam
dibanding dengan baja, hal itu disebabkan pengaruh sel kimia antara besi dan grafit.
Tetapi ketahanan korosi dari besi cor terhadap air murni dan air laut lebih baik dari baja.
ketahanan korosi. Ketahanan korosi sukar dipengaruhi oleh unsur-unsur lain selain
karbon dan silisium, akan tetapi untuk memperbaiki ketahanan korosi sangat efektif
apabila ditambahkan khrom, nikel atau tembaga.
2.4 Struktur dan Sifat-sifat Besi Cor Kelabu
2.4.1 Struktur coran besi cor kelabu
Struktur dasar dari besi cor terdiri dari : grafit, ferit, sementit, dan perlit. Macam-macam besi cor yang dipakai ialah besi cor kelabu, dimana grafit atau karbon
bebas yang terdapat tersebar dalam bentuk serpihan. Tetapi kadang-kadang
dipergunakan besi cor bergrafit bulat, dimana terdapat endapan grafit yang bulat, atau
dipergunakan juga besi cor putih dmana semua karbon terikat dalam sementit. Kecuali
grafit, struktur utamanya disebut matriks, dan struktur dasar dari matriks terdiri dari ferit,
sementit dan perlit. Perlit adalah struktur yang tebentuk lapisan dari ferit liat dan
sementit yang keras serta getas. Perlit itu ulet dan baik sekali ketahanan ausnya, sehingga
untuk besi cor kelas tinggi perlu mempunyai matriks perlit. Ferit dalam besi cor adalah
ferit silisium, yang liat tetapi tidak diinginkan dalam jumlah banyak karena apabila
berlebihan akan merusak sifat-sifatnya. Tetapi kadang-kadang matriksnya dirubah
menjadi ferit untuk mendapatkan sifat liat dalam besi cor mampu tempa atau besi cor
bergrafit bulat.
Sementit tidak membentuk matriks sendirian tetapi terpisah dalam matriks atau
membentuk struktur eutektik dengan austentit, atau tersisihkan sebagai stedit bercampur
dengan fosfida besi. Sementit sangat keras dan merusak mampu tempa mesin, sehingga
2.4.2 Sifat-sifat logam cair coran besi
Sifat-sifat mekanis besi cor kelabu menunjukkan kecocokan sabagai bahan untuk bagian-bagian mesin. Sifat-sifat mekanis itu adalah: kekuatan tarik dan
perpanjangan yang disebabkan karbon yang rendah sehingga meninggikan
kekuatannya. Kekerasan dan kekuatan tekan dari besi cor kelabu adalah 3-5 kali
lebih besar dari kekuatan tariknya, dan kebanyakan lebih besar dari kekuatan tekan
baja. Besi cor kelabu getas lemah terhadap benturan. Besi cor kelabu adalah
bahan yang mempunyai sifat mampu mesin dan tahan aus. Mampu mesinnya
sangat baik karena grafit bekerja sebagai pelumas. Kekerasannya dan kekuatan
tarik yang lebih rendah menyebabkan mampu mesin yang yang lebih baik.
2.4.2.1 Perbedaan antara logam cair dan air
Logam cair adalah cairan logam yang seperti air. Perbedaan antara logam cair dengan air adalah:
1. Berat jenis logam cair lebih besar dari pada air { Air = 1.0 ; Besi cor = 6.8 - 7.0
; paduan Aluminium = 2.2 - 2.3 ; paduan Timah = 6.6 - 6.8 ( 3 dm
kgf )}
2. Kecairan logam sangat tergantung pada temperatur (air cair pada 0ºC,
sedangkan logam pada temperatur yang sangat tinggi)
3. Air mengakibatkan permukaan wadah yang bersentuhan dengannya basah
2.4.2.2 Kekentalan logam cair
Aliran logam cair sangat tergantung pada kekentalan logam cair dan kekerasan permukaan saluran. Kekentalan tergantung pada temperatur. Makin tinggi
temperatur makin rendah kekentalannya, demikian juga bila temperatur turun maka
kekentalannya akan meningkat.
Kalau logam didinginkan sehingga terbentuk inti-inti kristal, maka
kekentalannya akan bertambah dengan cepat, tergantung pada jumlah inti-intinya.
Makin banyak jumlah inti-intinya dari logam itu maka perubahan kekentalannya
akan makin cepat. Kekentalannya yang makin tinggi menyebabkan cairan logam
sulit mengalir dan bahkan kehilangan mampu air. Kekentalannya juga tergantung
pada jenis logam.
2.4.2.3 Aliran logam cair
Bila suatu cairan di dalam bejana mengalir keluar suatu lubang di dinding bejana tersebut dengan tinggi permukaan cairan diukur dari pusat lubang
adalah h, maka kecepatan aliran yang keluar adalah:
h g C
V = 2. . ...(lit 1, hal 13)
dimana: c = koefesien kecepatan
g = percepatan grafitasi
Bila lubang diganti dengan pipa maka akan timbul gesekan antara cairan
logam dengan dinding dari pipa yang mengakibatkan kecepatan aliran berkurang
menurut persamaan berikut:
Jika aliran yang keluar dari pipa menumbuk suatu dinding yang tegak
lurus dengan sumbu pipa dengan kecepatan v, laju aliran Q, dan berat jenis γ,
maka gaya tumbuk yang terjadi adalah
g v Q
Fp= γ ...(lit 1, hal 13)
2.5
PolaLangkah pertama dalam pembuatan produk puli dengan proses pengecoran adalah pembuatan pola (pattern). Pola ini nantinya akan menimbulkan benda kerja
yang sama dengan ukuran puli, melainkan akan menyimpang baik ukuran maupun
bentuknya. Hal ini disebabkan antara lain pola harus memberikan kompensasi
untuk pengkerutan, memberikan untuk proses penyelesaian (allowance for
machining) dan memudahkan pelaksanaan pengecoran dengan pembuatan gating
sistem dan lain-lain, serta memberikan sudut kemiringan (draft) untuk memudahkan
menarik model dari drag maupun kup.
Pola yang dipergunakan untuk cetakan benda coran dapat digolongkan
menjadi pola logam dan pola kayu (termasuk pola plastik). Pola logam
dipergunakan agar dapat menjaga ketelitian ukuran benda coran terutama dalam
massa produksi, sehingga unsur pola bias lebih lama dan produktivitasnya lebih
tinggi.
Pola umumnya dibuat dari kayu, karena dengan kayu memudahkan
pembuatan pola dan ongkos pembuatan murah, Selain itu pola juga kadang-kadang
terbuat dari logam seperti magnesium, alumunium atau pun besi atau baja, tetapi
mempunyai sifat mudah aus dan cepat rusak, karena seringnya kena air
diakibatkan kelembapan pasir. Meskipun demikian bila jumlah produksi kecil maka
ongkos pembuatan lebih kompetitif.
Penetapan kup, drag dan permukaan pisah adalah hal yang paling penting
untuk mendapatkan coran yang baik. Dalam hal ini dibutuhkan pengalaman yang
luas dan pada umumnya harus memenuhi ketentuan-ketentuan dibawah ini antara
lain:
1. Pola harus mudah dikeluarkan dari cetakan.
2. Sitem saluran harus dibuat sempurna untuk mendapatkan aliran logam cair
yang optimum.
3. Permukaan pisah lebih baik hanya satu bidang, karena permukaan pisah
yang terlalu banyak akan menghabiskan terlalu banyak waktu dalam
proses.
2.5.1 Macam-macam pola
Pola mempunyai berbagai macam bentuk. Pada pemilihan macam pola,
harus diperhatikan produktivitas, kwalitas dan harga pola.
1. Pola pejal yaitu pola yang biasa dipakai, dimana bentuknya hampir
serupa dengan bentuk coran. Pola pejal ini terdiri dari:
a. Pola tunggal. Bentuknya serupa dengan corannya, disamping itu
kecuali tambahan penyusutan, tambahan penyelesaian mesin dan
kemiringan pola kadang-kadang dibuat satu dengan telapak ini. Untuk
Gambar 2.4 Pola tunggal
b. Pola belahan. Pola ini dibelah ditengah untuk memudahkan
pembuatan cetakan. Permukaan pisahnya kalau mungkin dibuat
satu bidang. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar 2.5.
Gambar 2.5 Pola belahan
c. Pola setengah. Pola ini dibuat untuk membuat cetakan dimana kup
dan dragnya simetri terhadap permukaan pisah. Untuk lebih jelasnya, dapat
[image:32.612.202.372.356.500.2]Gambar 2.6 Pola setengah
d. Pola belahan banyak. Pola dibagi menjadi tiga atau lebih untuk
memudahkan penarikan dari cetakan dan penyederhanaan
[image:33.612.199.422.220.348.2]pemasangan inti. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar 2.7.
Gambar 2.7 Pola belahan banyak
2. Pola pelat pasang. Merupakan pelat dimana pada kedua belahannya
ditempelkan pola demikian juga saluran turun pengalir, saluran masuk,
dan penambah, biasanya dibuat dari logam dan plastik. Untuk lebih jelasnya,
[image:33.612.192.393.555.668.2]dapat dilihat pada gambar 2.8.
3. Pola pelat kup dan drag. Pola diletakkan pada dua pelat demikian juga
saluran turun, pengalir, saluran masuk, dan penambah. Pelat tersebut
adalah pelat kup dan drag. Kedua pelat dijamin oleh pena agar bagian
atas dan bawah dari coran menjadi cocok. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat
[image:34.612.173.371.243.359.2]pada gambar 2.9.
Gambar 2.9 Pola kup dan drag
2.5.2 Penentuan tambahan penyusutan
Kalau coran menyusut pada waktu pembekuan dan pendinginan, maka
pembuat pola perlu mempergunakan (mistar susut) yang telah diperpanjang
sebelumnya sebanyak tambahan penyusutan pada ukuran pola, seperti terlihat pada
[image:34.612.91.488.601.710.2]tabel 2.1.
Tabel. 2.1 Tambahan penyusutan yang disarankan.
Tambahan Penyusutan Bahan
8/1000 Besi cor, baja cor tipis
9/1000 Besi cor, baja cor tipis yang banyak menyusut
10/1000 Sama dengan atas & aluminium
14/1000 Kuninggan kekuatan tinggi, baja cor
16/1000 Baja cor (tebal lebih dari 10 mm)
20/1000 Coran baja yang besar
25/1000 Coran baja besar dan tebal
Sumber : Prof.Ir Tata Surdia M.S.Met.E, Prof.Dr. Kenji Chijiwa, Teknik Pengecoran Logam
Penerbit Pradnya Paramitha, Jakarta, 1986, hal 52.
2.5.3 Bahan-bahan untuk pola
Bahan-bahan yang untuk pola ialah kayu, resin atau logam. 1. Kayu
Kayu yang dipakai untuk pola ialah kayu seru, kayu aras, kayu
pinus, kayu jelutung, kayu mahoni, kayu jati dan lain-lain. Pemilihan kayu
menurut macam dan ukuran pola, jumlah produksi dan lamanya dipakai. Kayu
yang kadar airnya lebih dari 14% tidak dapat dipakai karena akan terjadi
pelentingan yang disebabkan perubahan kadar air dalam kayu. Kadang-kadang suhu
udara luar harus diperhitungkan dan ini tergantung di daerah mana pola itu
dipakai.
2. Resin Sintetis
Dari berbagai macam resin sintesis, hanya resin epoksid-lah yang
banyak dipakai. Bahan ini mempunyai sifat-sifat penyusutan yang kecil pada waktu
mengeras, tahan aus yang tinggi memberikan pengaruh yang lebih baik dengan
menambah pengencer, zat penggemuk menurut penggunaannya.
Resin polistirena (polistirena berbusa) dipakai sebagai bahan untuk pola
yang dibuang setelah dipakai dalam cara pembuatan yang lengkap. Pola dibuat
dan membuat busa. Berat jenisnya yang sangat kecil yaitu 0,02 - 0,04 3 dm
kgf
dan
resin ini mudah dikerjakan, tetapi tidak menahan penggunaan yang berulang-ulang
sebagai pola.
Resin epoksid dipakai untuk coran yang kecil-kecil dari satu masa produksi.
Terutama sangat memudahkan bahwa rangkapnya dapat diperoleh dari pola kayu
atau pola plaster.
3. Bahan Untuk Logam
Bahan yang lazim dipakai untuk pola adalah besi cor. Biasanya
dipakai untuk besi cor kelabu karena sangat tahan aus, tahan panas (untuk
pembuatan cetakan kulit) dan tidak mahal. Kadang kadang besi cor dipakai agar
lebih kuat. Paduan tembaga juga biasa dipakai untuk pola cetak agar dapat
memanaskan bagian cetakan yang tebal secara merata. Bahan alumunium ringan
dan mudah diolah, sehingga sering dipakai untuk pena atau pegas sebagai bagian
dari pola yang memerlukan keuletan.
2.5.4 Perencanaan pola
Dalam perencanaan pola untuk pengecoran harus mempertimbangkan banyak
faktor. Faktor-faktor tersebut diuraikan dibawah ini:
1. Pengkerutan
Semua logam yang mendingin maka akan mengecil (mengerut).
Setiap bahan logam derajat pengkerutan ini tidak sama.
2. Sudut miring (draft)
terjadinya rontokan tepi rongga yang sebelumnya kontak dengan model.
Kecenderungan ini dapat dihilangkan atau dikurangi dengan mengadakan sudut
miring pada sisi model yang pararel dengan arah penarikan.
3. Kelebihan untuk permesinan (allowance for machining)
Dalam gambar teknik selalu harus dicantumkan tanda-tanda pada
semua permukaan yang dikerjakan lanjut (machined) terlebih-lebih pada produk
yang proses pengerjaan mulanya adalah pengecoran. Dari gambar ini pembuat
model akan mengetahui wujud akhir (dari gambar teknik) dari produk model yang
akan dibuatnya, hingga dapat menambahkan berapa besar tambahan (kelebihan)
yang harus diberikan untuk proses lanjut.
4. Distorsi
Kompensasi (kelebihan) untuk distorsi hanya diberikan pada benda
benda tuangan yang akan mengalami gangguan gerak dalam melakukan
pengkerutan waktu mendingin.
5. Goyangan
Pada waktu menarik model sangat sering dilakukan dengan
mengadakan sedikit goyang ke kiri dan ke kanan, meskipun hal ini tidak
disengaja. Hal ini cukup memberikan pembesaran pada rongga cetakan yang kecil
serta permukaan hasil cetak tidak dikerjakan lanjut, maka hal ini perlu
diperhitungkan yaitu dengan memperkecil sedikit ukuran dari model.
2.6 Rencana Pengecoran
mengalirkan cairan logam kedalam rongga cetakan. Besar dan bentuknya
ditentukan oleh ukuran tebalnya irisan dan macam yang dicairkan. Kualitas coran
tergantung pada sistem saluran, kedalam penuangan.
2.6.1 Istilah-istilah dan fungsi dari sistem saluran
Sistem saluran adalah jalan masuk cairan logam yang dituangkan ke dalam rongga cetakan. Cawan tuang merupakan penerima cairan logam langsung
dari ladel. Saluran turun adalah saluran yang pertama membawa cairan logam dari
cawan tuang ke dalam pengalir dan saluran masuk. Pengalir adalah saluran yang
membawa logam cair dari saluran turun ke bagian-bagian yang cocok pada
cetakan. Saluran masuk adalah yang mengisikan logam cair dari pengalir ke dalam
[image:38.612.69.519.396.601.2]rongga cetakan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 2.10.
Gambar 2.10 Istilah istilah sistem pengisian
1. Saluran Turun
Saluran turun dibuat lurus dan tegak dan irisan berupa lingkaran.
Kadang-kadang irisannya dari atas sampai bawah, atau mengecil dari atas ke bawah. Yang
kedua dipakai apabila diperlukan penahan kotoran dengan menggunakan suatu
batang atau dengan bumbung tahan panas.
2. Cawan Tuang
Cawan tuang berbentuk corong dengan saluran turun dibawahnya.
Konstruksinya harus tidak dapat dilalui oleh kotoran yang terbawa dalam logam
cair. Oleh karena itu cawan tuang tidak boleh terlalu dangkal. Cawan tuang
terbentuk corong dengan saluran turun dibawahnya. Konstruksinya harus tidak
dapat dilalui oleh kotoran yang terbawa dalam logam cair. Oleh karena itu cawan
tuang tidak boleh terlalu dangkal. Cawan tuang dilengkapi inti pemisah, dimana
logam cair dituangkan disebelah kiri saluran turun. Dengan demikian inti pemisah
akan menahan terak atau kotoran, sedangkan logam bersih akan lewat dibawahnya
kemudian masuk ke saluran turun. Terkadang satu sumbat ditempatkan pada jalan
masuk dari saluran turun agar aliran dari logam cair pada saluran masuk cawan
tuang selalu terisi. Dengan demikian kotoran dan terak akan terapung pada
permukaan dan terhalang untuk masuk ke dalam saluran turun. Untuk lebih jelasnya,
Gambar 2.11 Ukuran cawan tuang
3. Pengalir
Pengalir biasanya mempunyai irisan seperti trapesium atau setengah
lingkaran, sebab irisan demikian mudah dibuat pada permukaan pisah dan juga
pengalir mempunyai luas permukaan terkecil untuk satu luasan tertentu,
sehingga lebih efektif untuk pendinginan yang lambat.
Logam cair dalam pengalir masih membawa kotoran yang terapung
terutama pada permulaaan penuangan, sehingga harus dipertimbangkan untuk
membuang kotoran tersebut. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar 2.12.
Ada beberapa cara untuk membuang kotoran tersebut yaitu sebagai berikut :
a. Perpanjangan pemisah dibuat pada ujung saluran pengalir.
b. Membuat kolam putaran pada tengah saluran pengalir (dibawah saluran
turun).
c. Membuat saluran turun bantu.
Gambar 2.12 Perpanjangan pengalir
4. Saluran Masuk
Saluran masuk dibuat dengan irisan yang lebih kecil daripada irisan
pengalir, agar dapat mencegah kotoran masuk kedalam rongga cetakan. Bentuk
irisan yang membesar kearah rongga cetakan untuk mencegah terkikisnya cetakan.
Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar 2.13.
[image:41.612.159.415.467.601.2]2.6.3 Penambah
Penambah adalah memberi logam cair untuk mengimbangi penyusutan
dalam pembekuan coran, sehingga penambah harus membeku lebih lambat dari
pada coran. Kalau penambah terlalu besar maka persentase terpakai akan
dikurangi, dan kalau penambah terlalu kecil akan terjadi rongga penyusutan.
Karena itu penambah harus mempunyai ukuran yang cocok.
Penambah digolongkan menjadi dua macam yaitu: penambah samping dan
penambah atas. Penambah samping merupakan penambah yang dipasang disamping
coran, dan langsung dihubungkan dengan saluran turun dan pengalir, sangat
efektif untuk coran ukuran kecil dan menengah. Penambah atas merupakan
penambah yang dipasang diatas coran, biasanya berbentuk silinder dan mempunyai
[image:42.612.87.484.420.601.2]ukuran besar. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar 2.14.
Gambar 2.14 Penambah samping dan penambah atas
2.7 Pengecoran dengan Cetakan Pasir
dengan menggunakan pasir sebagai bahan cetakan. Hal ini disebakan beberapa
faktor antara lain : pembuatan cetakan yang relaitf mudah, biaya pembuatan yang
rendah dan dapat mengecor benda yang berukuran besar.
Cetakan pasir dapat dibagi menjadi beberapa jenis antara lain cetakan
pasir basah, cetakan pasir kering, cetakan sapuan dan cetakan CO2. Cetakan basah
yaitu cetakan yang dibuat dari pasir yang mengandung kadar air. Karena itu
cetakan ini mempunyai resiko cacat yang besar diakibatkan terperangkapnya uap
air di dalam rongga cetakan. Cetakan pasir kering yaitu cetakan pasir yang tidak
mengandung kadar air. Cetakan ini biasanya digunakan pada pengecoran baja
tetapi dapat juga digunakan untuk pengecoran paduan lain. Cetakan pasir
digunakan untuk benda coran berukuran besar, berat dan mempunyai bentuk
silinder sirkular seperti silinder yang besar dan untuk pabrik kertas.
2.7.1 Syarat bagi pasir cetak
Pasir cetak mempunyai sifat-sifat yang mempunyai persyaratan sebagai
berikut :
a. Mempunyai sifat mampu bentuk sehingga paduan dalam pembuatan
cetakan dengan kekuatan yang cocok. Cetakan yang dihasilkan harus
kuat sehingga tidak rusak karena dipindah - pindah dan dapat menahan
logam cair waktu dituang kedalamnya. Karena itu kekuatannya pada
temperatur kamar dan kekuatan panasnya sangat diperlukan.
b. Permeabilitas yang cocok. Dikuatirkan bahan hasil coran mempunyai cacat
seperti rongga penyusutan, gelembung gas atau kekasaran permukaan,
disalurkan melalui rongga-rongga diantara butiran pasir keluar dari
cetakan dengan kecepatan yang cocok.
c. Distribusi besar butir yang cocok. Permukaan coran diperhalus kalau
coran dibuat dalam cetakan yang berbutir halus. Tetapi kalau butiran
pasir terlalu halus, gas dicegah keluar dan membuat cacat, yaitu
gelembung udara. Distribusi besar butir harus cocok mengingat dua
syarat yang tersebut diatas.
d. Tahan terhadap temperatur logam yang dituang. Temperatur penuangan
yang biasa untuk bermacam-macam coran dinyatakan dalam Tabel 2.2.
Butir pasir dan pengikat harus mempunyai derajat tahan api tertentu
terhadap temperatur tinggi, kalau logam cair dengan temperatur
tinggi ini dituang ke dalam cetakan.
e. Komposisi yang cocok. Butir pasir bersentuhan dengan logam yang
dituang mengalami peristiwa kimia dan fisika karena logam cair
mempunyai temperatur yang tinggi. Bahan-bahan yang tercampur
mungkin menghasilkan gas atau larut dalam logam adalah tidak
dikehendaki.
f. Mampu dipakai lagi.
Temperatur penuangan beberapa logam, dapat dilihat dalam tabel 2.2 berikut :
Tabel 2.2 Temperatur penuangan untuk berbagai coran
Macam Coran Temperatur Tuang (0C) Paduan ringan 650 – 750
Brons 1100 – 1250
Kuningan 950 – 1100
Besi Cor 1250 – 1450
Baja Cor 1500 – 1550
Sumber : Prof.Ir Tata Surdia M.S.Met.E, Prof.Dr. Kenji Chijiwa, Teknik Pengecoran Logam
Penerbit Pradnya Paramitha, Jakarta, 1986, hal 109
2.7.2 Macam-macam pasir cetak
Pasir cetak yang paling lazim dipakai adalah pasir gunung, pasir pantai,
pasir sungai dan pasir silika yang disediakan alam. Beberapa dari pasir tersebut
dipakai begitu saja dan yang lain disediakan alam. Beberapa dari pasir tersebut
dipakai begitu saja dan yang lain dipakai setelah dipecah menjadi butir-butir
dengan ukuran yang cocok. Kalau pasir mempunyai kadar lempung yang cocok
dan bersifat adhesi mereka dipakai begitu saja, sedangkan kalau sifat adhesinya
mereka dipakai begitu saja, sedangkan kalau sifat adhesinya kurang, maka perlu
ditambah lempung kepadanya. Kadang-kadang berbagai pengikat dibutuhkan juga
disamping lempung. Umumnya pasir yang mempunyai kadar lempung dibawah 10
sampai 20% mempunyai adhesi yang lemah dan baru dapat dipakai setelah
Pasir silika (SiO2 ) merupakan pasir yang terbaik karena dapat menahan
temperatur tinggi tanpa terurai atau leleh. Pasir silika biasanya murah, mempunyai
umur panjang, bentuk dan ukuran bermacam-macam hingga dapat disesuaikan
dengan kebutuhan. Tetapi kerugiannya adalah mempunyai koefesien muai yang
tinggi dan cenderung untuk ikut bersatu (menempel) dengan logam. Disamping itu
pasir ini banyak mengandung debu dan oleh karenanya membahayakan kesehatan
kerja.
Disamping pasir silica dapat pula dipakai pasir zircon (ZrSiO2 ) yang
berwarna kuning gading dan kegunaan utama adalah untuk cor dan bagian
permukaan rongga cetakan. Sifat-sifat yang dimiliki adalah konduktivitas panas
yang tinggi dan halus, refractory yang baik dan berat jenisnya tinggi, disamping
itu tidak meleleh bersama logam cair (not fusing)
Ukuran pasir (grain size) menentukan pula dimana sebaiknya dipakai.
Untuk ukuran benda kerja yang kecil dan bentuknya liku-liku maka pasir ukuran
kecil harus dipergunakan supaya bentuk detail dari benda kerja dapat sempurna
diperoleh. Sedangkan makin besar benda yang harus dicor, maka makin besar pula
ukuran pasir yang harus dipakai, karena makin besar ukuran pasir makin
memudahkan gas-gas terbentuk keluar, disamping ketelitian dan permukaan yang
dicapai pun tidak terlalu tinggi. Suatu bentuk yang tidak teratur serta tajam dari
butir-butir pasir lebih disukai untuk pembuatan cetakan, karena hal ini menjamin
ikatan yang lebih kuat dari suatu butir pasir lainnya hingga cetakan menjadi kuat
dalam menahan tekanan logam cair yang dicorkan. Untuk lebih jelasnya, pasir silika
Gambar 2.15 Pasir silika
2.7.3 Susunan Pasir Cetak
1. Bentuk butir dari pasir cetak digolongkan menjadi butir pasir bundar, butir pasir
sebagian bersudut, butir pasir bersudut, butir pasir kristal. Dari antara jenis butiran
pasir diatas yang paling banyak adalah jenis butir pasir bulat, karena memerlukan
jumlah pengikat yang lebih sedikit.
2. Tanah lempung terdiri dari kaolinit, ilit dan monmorilonit, juga kwarsa jika
ditambah air akan menjadi lengket. Ukuran butir dari tanah lempung 0,005 – 0,02
mm, kadang- kadang dibutuhkan bentonit yaitu merupakan sejenis dari tanah
lempung dengan besar butiran 0,01 – 10 μm dan fasa penyusunnya adalah
monmorilonit (Al2O3, 4SiO2, H2
3. Pengikat lain
O)
Inti sering dibuat dari pasir yang dibubuhi minyak nabati pengering 1,5 – 3 % dan
dipanaskan pada temperatur 200 – 250 0C. Berikut ini adalah gambar dari
Gambar 2.16 Beberapa inti yang sudah dipanaskan
Selain dari itu, resin, air kaca, atau semen digunakan sebagai pengikat
Khusus. Berikut ini adalah gambar dari air kaca sebagai pengikat khusus inti, seperti
terlihat pada gambar 2.17.
Gambar 2.17 Pengikat khusus inti (resin dan air kaca).
2.8 Dapur Kupola
Kupola digunakan secara luas untuk peleburan besi cor sebab mempunyai keuntungan sebagi berikut :
a. Konstruksinya sederhana dan mudah dioperasikan.
[image:48.612.157.492.424.545.2]c. Memungkinkan untuk mendapatkan laju peleburan yang besar untuk tiap
jamnya.
d. Biaya yang murah untuk alat-alat dan peleburan.
e. Memungkinkan pengontrolan komposisi kimia dalam daerah yang luas.
2.8.1 Penggolongan daerah dalam kupola
Bagian dari mulai pintu pengisian sampai lubang keluar, dibagi menjadi beberapa daerah seperti :
a. Daerah pemanasan mula adalah bagian dari pintu pengisian
sampai ditempat dimana logam mulai mencair. Selama turun
di daerah ini, logam mulai mengalami pemanasan mula.
b. Daerah lebur adalah bagian atas dari alas kokas dimana logam
mencair.
c. Daerah panas lanjut adalah bagian bawah daerah lebur sampai
rata tuyer.
Logam cair dipanaskan lanjut selama turun melalui daerah ini.
d. Daerah krus adalah bagian dari tuyer sampai dasar kupola. Logam
cair dan sebagian kecil terak ditampung di daerah ini.
Selain dari pada itu bagian dalam kupola dibagi menjadi daerah
oksidasi dan daerah reduksi, tergantung pada reaksi tengah-tengah alas kokas.
Dalam daerah ini kokas dioksidasi oleh udara yang ditiupkan oleh tuyer. Daerah
reduksi adalah bagian atas dari daerah oksidasi, dimana gas CO2 yang timbul
didaerah oksidasi, direduksi oleh kokas. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada
Gambar 2.18 Dapur Kupola
2.8.2 Kapasitas peleburan
Kapasitas peleburan dari kupola dinyatakan oleh laju peleburan dalam
jam ton
. Kapasitas peleburan berubah menurut volume udara tiup, perbandingan besi
Perbandingan besi dan kokas dalam dapur untuk setiap proses peleburan adalah
10: 1.
2.8.3 Tinggi efektif
Tinggi efektif dari kupola adalah tinggi dari pertengahan tuyer sampai
bagian bawah dari pintu pengisian. Di daerah ini logam dipanaskan pula. Karena
itu kupola yang panjang akan efektif untuk pemindahan panas, tapi kupola yang
terlalu panjang mempunyai tahanan besar terhadap aliran gas jadi melibatkan
resiko terjadinya penghancuran kokas. Syarat-syarat ini dipertimbangkan, sehingga
tinggi efektif dari kupola yang standar biasanya empat-lima kali diameter dalam,
diukur pada ketinggian tuyer.
2.8.4 Daerah krus
Daerah krus adalah daerah dari bagian bawah tuyer sampai ke
dasar kupola. Daerah krus dari kupola yang mempunyai perapian muka dibuat
dangkal. sebab tidak perlu menyimpan logam cair didalamnya. Tetapi tanpa
perapian maka daerah krus dari kupola dibuat dalam. Biasanya ukuran krus dipilih
sedemikian sehingga dua atau tiga pengisian dapat langsung ditampung dalam
daerah krus tersebut. Dalam daerah krus juga terdapat kokas sehngga volume yang
terisi logam cair kira-kira 45% dari volume daerah krus. Krus yang besar tidak
dikehendaki sebab besi cair mengabsorbsi karbon dan belerang dari kokas.
2.8.5 Lubang cerat dan lubang terak
Lubang cerat dan lubang terak dibuat di daerah krus. Bentuk dan susunan
Proses pengeluaran besi cair dan terak yang sewaktu-waktu : dengan
proses ini besi cairan atau terak ditampung dalam krus dan dikeluarin sewaktu -
waktu melalui lubang cerat atau lubang terak dengan operasi tangan.
2.8.6 Tuyer
Tuyer berfungsi untuk memasukkan udara untuk pembakaran kokas
pada aliran, volume dan tekanan yang memadai. Jadi jumlah luas penampang tuyer
harus ditentukan secara tepat. Jumlah luas penampang tuyer yang terlalu kecil
menyebabkan kecepatan udara terlalu tinggi. Jadi, menurunkan temperatur dari gas
pembakaran. Sebaliknya, luas yang terlalu besar menurunkan kecepatan udara dan
pembakaran yang seragam tidak tercapai.
Biasanya perbandingan tuyer ini lima sampai enam untuk kupola kecil
dan delapan sampai dua belas kupola besar. Jumlah tuyer dipilih secara empiris
dalam jumlah genap seperti ditunjukkan dalam tabel 2.3..
Tabel 2.3 Jumlah Tuyer Diameter dalam dari kupola
(mm)
< 600 600 - 900 >900
Jumlah Tuyer 4 – 6 6 - 10 10 - 12
(Sumber : Prof. Ir. Tata Surdia M.S Met E, Prof.Dr. Kenji Chijiwa, Teknik Pengecoran Logam,
Disarankan besi cor atau baja cor dipakai untuk bahan tuyer, sebab
bahan tersebut mempunyai sifat dapat mempertahankan ukuran tuyer dengan teliti
selama operasi.
2.8.7 Kotak angin
Kotak angin gunanya untuk mengumpulkan udara yang ditiupkan
oleh blower dan memberikan udara secara merata ke dalam tanur melalui tuyer.
2.9 Bentuk dan Ukuran dari Coran
Dalam pengecoran, bentuk dan ukuran sembarang dapat dizinkan,
tetapi dalam beberapa hal, produk-produk sukar dan mempunyai cacat yang
bergantung pada bentuk dan ukurannya, sehingga kadang-kadang coran menjadi
mahal. Karena itu pertimbangan yang teliti tidak dapat dihindari.
Pertama, bentuk dari pola harus dibuat. Pola yang sukar dibuat
membutuhkan waktu dan biaya banyak. Pola harus sederhana kecuali jika
pengerjaannya memang memerlukan kerumitan.
Kedua, cetakan dari coran hendaknya murah. Terutama harus dihindari
bentuk-bentuk yang tidak dapat dicetak dengan krup dan drag saja kalau mungkin
lebih baik tidak dengan pisah yang rumit.
Ketiga, cetakan hendaknya tidak menyebabkan berbagai cacat dalam
coran. Mereka tidak diinginkan kalau menyebabkan cacat dalam penuangan dan
pembekuan, walaupun pembuatan model dan cetakannya mudah. Sebagai contoh
adalah coran yang terlalu tipis atau perubahan tebal yang terlalu besar harus
2.9.1 Bentuk standar dan ukuran coran
Ukuran coran harus ditentukan sedemikian sehingga coran mudah dibuat.
Dinding yang sangat tipis membuat coran tidak baik, maka tebal minimum harus
dipilih sesuai dengan bahannya. Pada tabel 2.4 menunjukkan diameter lubang inti
dan pada tabel 2.5 menunjukkan ketebalan dinding minimum dari pengecoran pasir.
Lubang berinti dari suatu coran harus diperhatikan mengenai bentuk,
ukuran dan panjangnya. Untuk lubang yang sempit dan panjang, inti akan
terpanaskan lanjut dan terjadi fusi, maka gas dari pasir akan membentuk rongga
udara. Oleh karena itu inti sebaiknya tidak terlalu panjang dan sempit.
Tabel 2.4 Lubang Inti
Macam lubang inti Coran besi kelabu Coran baja Panjang
(1) D ≥ t (minimum 10 mm) or d ≥ T/3
d ≥ 2t (minimum 20
mm) or d ≥ T/2
1 ≤ 3d
(2)
D ≥ t (minimum 10
mm) or d ≥ T/3
d ≥ 2t (minimum 20
mm) or d ≥ T/2
1 ≤ 2d
(3)
D ≥ T/2 (minimum 10
mm)
d ≥ t (minimum 20
mm )
1 = 2d
(4)
D ≥ T/2 (minimum 10
mm )
d ≥ t (minimum 20
mm )
1 ≤ 2d
(Sumber : Prof. Ir. Tata Surdia M.S Met E, Prof.Dr. Kenji Chijiwa, Teknik Pengecoran Logam,
Penerbit PT. Pradnya Paramita, Jakarta, 1986, hal 47)
Tabel 2.5 Ketebalan dinding minimum dari pengecoran pasir
Bahan Ukuran Coran (mm)
Dari 200
Besi cor
kelabu
3 4 5 8 8 10
Besi cor
mutu tinggi
4 - 5 5 - 6 6 - 8 8 - 10 10 - 12 12 - 16
Besi cor
bergrafit
bulat
5 - 6 6 - 8 8 - 10 10 - 12 12 - 16 16 - 20
Baja cor 5 6 8 10 12 16
Baja tahan
karat
8 10 12 16 20 25
Brons &
kuningan
2 2,5 3 4 5 6
Kuningan
tegangan
tinggi
3 4 5 6 8 10
Paduan
Aluminium
2 - 3 2,5 - 4 3 - 5 4 - 6 5 - 8 6 - 10
(Sumber : Prof. Ir. Tata Surdia M.S Met E, Prof.Dr. Kenji Chijiwa, Teknik Pengecoran Logam,
2.9.2 Ketelitian ukuran coran
2.9.2.1 Toleransi ukuran dan tebal dinding
Ukuran coran akan menyimpang oleh karena adanya penyimpangan dari
pola pembuatan cetakan, ketidaktelitian pada pemasangan inti dan variasi
penyusutan dari coran dan sebagainya. Oleh karena itu ukuran coran akan
satu pembatasan toleransi. Pada tabel 2.6 menunjukkan toleransi tebal dinding yang
biasa dari pengecoran pasir.
Tabel 2.6 Toleransi tebal dinding yang biasa dari pengecoran pasir
Bahan
Mutu
Ketebalan Dinding ( mm )
Kurang
Dari 5
5 - 10 10 -20 20 - 30 30 - 40 40 - 80 80-160
Coran
besi cor
Teliti O,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0
Sedang 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0
Coran
baja
Teliti _ 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0
Sedang _ 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 6,0
(Sumber : Prof. Ir. Tata Surdia M.S Met E, Prof.Dr. Kenji Chijiwa, Teknik Pengecoran Logam,
Penerbit PT. Pradnya Paramita, Jakarta, 1986, hal 48)
2.9.2.2 Toleransi untuk ukuran panjang
Ukuran yang mempunyai hubungan antara kup dan drag atau cetakan utama dengan inti cenderung untuk menyimpang lebih dari pada kalau hanya
mempunyai hubungan dengan kup dan drag saja. Tetapi perencanaan menghendaki
ketelitian tanpa mempertimbangkan keadaan tersebut. Tabel 2.7 menunjukkan
toleransi ukuran untuk pengecoran pasir dan harga-harga tersebut harus dipakai
dalam setiap hal tanpa permintaan khusus.
Tabel 2.7 Toleransi ukuran yang biasa dari pengecoran pasir
Bahan
Mutu
Kelebihan Dinding ( mm )
Kurang
Dari 100
100-200 200-400 400-800 800-1600 1600-3150
besi cor Sedang 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 7,0
Coran
baja
Teliti 1,5 2,0 3,0 4,0 6,0 10,0
Sedang 2,5 3,0 5,0 8,0 10,0 16,0
(Sumber : Prof. Ir. Tata Surdia M.S Met E, Prof.Dr. Kenji Chijiwa, Teknik Pengecoran Logam,
Penerbit PT. Pradnya Paramita, Jakarta, 1986, hal 49)
2.10 Pengujian dalam pengecoran
2.10.1 Pengukuran temperatur (1) Pirometer benam
Pengukuran temperatur secara langsung dari cairan, dilakukan dengan jalan
membenamkan termokopel platina - platina radium yang dilindungi oleh kwarsa
atau pipa aluminium yang telah dikristalkan kembali. Sekarang dikembangkan
pyrometer benam yang dapat habis yang dilindungi oleh pipa kertas.
(2) Pengujian batang.
Pengujian batang merupakan cara praktis yang dipergunakan untuk
mengukur temperatur dari tanur induksi frekuensi tinggi dengan menggunakan
kawat baja lunak dengan diameter 4 sampai 6 mm dan sebuah jam pengukur.
Ujung kawat baja tersebut dicelupkan ke dalam cairan dan waktu dubituhkan untuk
mencairkannya diukur, kemudian lama waktu itu dikonversikan kepada temperatur.
(3) Pengujian cetakan pasir atau pengujian sendok
Baja cair diciduk dimasukkan ke dalam cetakan pasir atau dalam sendok
membentuk lapisan tipis oksida diukur dengan jam pengukur dan dikonversikan
kepada temperatur.
(4) Lain-lain
Pirometer optic dan pirometer radiasi dipergunakan untuk pengukuran
temperatur.
2.10.2 Pengujian terak (1) Pengujian terak
Dengan jalan membandingkan warna terak dengan warna standar terak
yang komposisinya telah diketahui, maka dapat diperkirakan kebasaan, kadar
oksida besi dan kadar oksida mangan.
(2) Pengujian dengan perbandingan warna
Dengan jalan membandingkan warna terak dengan warna standar terak
yang komposisinya telah diketahui, maka dapat diperkirakan kebasaan, kadar
oksida besi dan kadar oksida mangan.
(3) Pengujian dengan perbandingan rupa
Baja cair diciduk dengan sendok dan dituangkan dalam cetakan baja
berdiameter 115 mm dan dalamnya 20 mm. Setelah membeku, warna, pola,
struktur, gelembung pada permukaan dan permukaan patahan diteliti untuk
memperkirakan kebiasaan dari kemampuan oksidasinya.
Setelah pengadukan cairan baja dengan terak didalam ladel, baja
dituangkan dengan tenang ke dalam cetakan logam atau cetakan pasir. Pada saat
yang sama percikan bunga apinya diteliti untuk memperkirakan temperatur cairan.
Permukaan patahan, permukaan coran yang membeku diperiksa.
(4) Pengujian kerapuhan merah
Pengujian ini dipakai sebagai pengujian yang praktis untuk menentukan
kadar posfor dan kadar oksidasi besi. Hal ini didasarkan pada kenyataan bahwa
posfor menyebabkan baja menjadi getas dan oksida besi menyebabkan retakan
batas butir. Batang uji yang dibor dan ditempa dilanjutkan dengan penempaan
sampai dibawah 2 mm dan retakan diamati, yang kemudian dibandingkan dengan
BAB III
PERENCANAAN PULI SABUK V
Kompresor Tipe AC kendaraan menggunakan kompresor tipe V yang termasuk dalam kelompok kompresor reciprocating. Kompresor ini digerakkan
mesin motor kendaraan. Gerak putar motor yang dihubungkan ke puli di
transmisikan ke puli kompresor AC dengan menggunakan sabuk tipe V. Gerak
putar crank shaft pada kompresor diteruskan oleh connecting rod dan dirubah
menjadi gerak naik turun piston (reciprocating). Digunakan sabuk tipe V pada
kompresor ini karena daya yang dapat di transmisikan oleh sabuk tipe V lebih
besar, sehingga faktor slip yang terjadi dapat diperkecil.
Puli sabuk tipe V adalah suatu bagian dari mesin yang berfungsi sebagai pemindah daya atau mengubah kecepatan putar pada mesin. Puli sabuk V
sangat dibutuhkan pada keadaan tertentu, karena kontruksi dan pembuatannya lebih
mudah dari pada pemindah daya jenis lainnya.
Ukuran-ukuran yang direncanakan mencakup pemilihan poros,
perhitungan dimensi puli, dan pemilihan sabuk tipe V. Jenis puli sabuk V yang
dipergunakan pada kompresor AC kendaraan untuk lebih jelasnya gambar dari puli
Gambar 3.1 Puli Sabuk V
3.1 Pemilihan Poros
Dari data kompresor AC didapat daya motor dan putaran k
