BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 PENGECORAN LOGAM
Pengecoran logam adalah proses pembuatan benda dengan mencairkan logam dan menuangkan ke dalam rongga cetakan. Proses ini dapat digunakan untuk membuat benda-benda dengan bentuk rumit. Benda berlubang yang sangat besar yang sangat sulit atau sangat mahal jika dibuat dengan metode lain, dapat diproduksi masal secara ekonomis menggunakan teknik pengecoran yang tepat.
Coran dibuat dari logam yang dicairkan, dituang kedalam cetakan, kemudian dibiarkan mendingin dan membeku. Oleh karena itu sejarah pengecoran dimulai ketika orang mengetahui bagaimana mencairkan logam dan bagaimana membuat cetakan. Hal itu terjadi kira-kira tahun 4.000 sebelum Masehi, sedangkan tahun yang lebih tepat tidak diketahui orang (Surdia dan Chijiiwa, 2006).
Pengecoran logam dapat dilakukan untuk bermacam-macam logam seperti, besi, baja paduan tembaga (perunggu, kuningan, perunggu aluminium dan lain sebagainya), paduan ringan (paduan aluminium, paduan magnesium, dan sebagainya), serta paduan lain, semisal paduan seng, monel (paduan nikel dengan sedikit tembaga), hasteloy (paduan yang mengandung molibdenum, khrom, dan silikon), dan sebagainya.
Gambar 2.1 Pengecoran Logam
(sumber : http://www.classic-tool.com/Casting.html)
Pengecoran logam merupakan salah satu ilmu pengetahuan tertua yang dipelajari oleh manusia. Ilmu pengecoran logam terus berkembang dengan pesat.
Berbagai macam metode pengecoran logam telah ditemukan dan terus disempurnakan, diantaranya adalah sentrifugal casting, gravity die casting, investment casting, dan sand casting serta masih banyak metode-metode lainnya. Bahan disini dapat berupa metal maupun non metal. Untuk mencairkan bahan diperlukan furnace (dapur kupola).
Furnace adalah sebuah dapur atau tempat yang dilengkapi dengan heater (pemanas).
Bahan padat dicairkan sampai suhu titik cair dan dapat ditambahkan campuran bahan seperti chrome, silikon, titanium, magnesium, dan aluminium.
Aplikasi dari proses pengecoran sangat banyak salah satunya dapat ditemukan dalam pembuatan komponen permesinan. Proses pengecoran dilakukan melalui beberapa tahap mulai dari pembuatan cetakan, persiapan dan peleburan logam, penuangan logam cair kedalam cetakan pembersihan coran dan proses daur ulang pasir cetakan. Hasil pengecoran disebut dengan coran atau benda cor. Proses pengecoran bisa dibedakan atas 2 yaitu proses pengecoran dan proses percetakan.
Proses pengecoran tidak menggunakan tekanan sewaktu mengisi rongga cetakan sedangkan proses percetakan adalah logam cair ditekan agar mengisi rongga-rongga cetakan. cetakan untuk kedua proses ini berbeda dimana proses pengecoran cetakan biasanya dibuat dari pasir sedangkan proses percetakan cetakan dibuat dari logam.
(Sudjana, 2008)
Proses pengecoran banyak digunakan karena memiliki keunggulan diantaranya dapat membuat produk yang kecil hingga yang paling besar. Penggunaan bahan lebih hemat. Produk hasil coran dapat digunakan tanpa harus dikerjakan lebih lanjut atau dilakukan sedikit proses pemesinan. Selain itu dengan proses pengecoran dapat membuat produk-produk sederhana sampai yang paling rumit. Berikut contoh produk- produk yang dibuat melalui proses pengecoran. Penggunaan coran pada kehidupan sehari-hari sangat luas. Produk-produk yang dibuat melalui proses pengecoran dapat dijumpai mulai dari peralatan rumah tangga, industri komponen pemesinan, industri mesin-mesin perkakas, alat-alat berat, industri automotif dan peralatan tranfortasi.
Rangka-rangka mesin banyak digunakan dari coran besi tuang kelabu, karena bahan ini memiliki sifat endukug yang kuat, mampu menahan getaran dan mampu melumas sendiri. Pada industri otomotif benda coran banyak digunakan untuk membuat blok- blok mesin, shock absorber, velg, piston, foot step serta komponen-komponen lainnya.
Gambar 2.2 Produk-produk Pengecoran Logam (sumber : http://www.classic-tool.com/Casting.html)
Klasifikasi yang berkaitan dengan bahan pembentuk, proses pembentukan, dan metode pembentukan dengan logam cair, dapat dikategorikan sebagai berikut:
Expendable mold, yang mana tipe ini terbuat dari pasir, gips, keramik, dan bahan semacam itu dan umumnya dicampur dengan berbagai bahan pengikat (bonding agents) untuk peningkatan peralatan. Sebuah cetakan pasir khas terdiri dari 90% pasir, 7% tanah liat, dan 3% air. Materi-materi ini bersifat patah (bahwa, bahan ini memiliki
kemampuan untuk bertahan pada temperature tinggi logam cair). Setelah cetakan yang telah berbentuk padat, hasil cetakan dipisahkan dari cetakannya.
Permanent molds, yang mana terbuat dari logam yang tahan pada temperature tinggi. Seperti namanya, cetakan ini digunakan berulang-ulang dan dirancang sedemikian rupa sehingga hasil cetakan dapat dilepas dengan mudah dan cetakan dapat digunakan untuk pengecoran berikutnya. Cetakan logam dapat digunakan kembali karena bersifat konduktor dan lebih baik daripada cetakan bukan logam yang terbuang setelah digunakan.
Sehingga, cetakan logam mempengaruhi struktur mikro dan ukuran butir dalam pengecoran. Composite molds, yang mana terbuat dari dua atau lebih material yang berbeda (seperti pasir, grafit, dan logam) dengan menggabungkan keunggulan masing-masing bahan. Pembentuk ini memiliki sifat tetap dan sebagian dibuang dan digunakan di berbagai proses cetakan untuk meningkatkan kekuatan pembentuk, mengendalikan laju pendinginan, dan mengoptimalkan ekonomi keseluruhan proses pengecoran.
Gambar 2.3 Cetakan Pasir
(sumber : http://www.classic-tool.com/Sand-Casting.html)
2.2 BAHAN-BAHAN CORAN
Pada dasarnya semua logam yang mampu dicairkan dapat dibentuk dengan proses pengecoran. Bahan-bahnan ini umumnya memiliki titik leleh yang rendah sampai
menengah. Untuk bahan yang titik cairnya tinggi jarang dilakukan dengan proses pengecoran. Pada parakteknya bahan-bahan logam yang umum di lakukan pembentukan dengan proses pengecoran adalah bahan besi, alumunium, tembaga, magnesium,timah.
1. Besi (Iron)
Besi kasar yang diperoleh melalui pencairan didalam dapur tinggi dituangkan kedalam cetakan yang berbentuk setengah bulan dan diperdagangkan secara luas untuk dicor ulang pada cetakan pasir yang disebut sebagai “Cast Iron” (besi tuang) sebagai bahan baku produk, dimana besi tuang akan diproses menjadi baja pada dapur-dapur baja yang akan menghasilkan berbagai jenis baja.
2. Tembaga (Copper)
Tembaga murni digunakan secara luas pada industry perlistrikan, dimana salah satu sifat yang baik dari Tembaga (Copper) ialah merupakan logam conductor yang baik (Conductor Electricity) kendati tegangannya rendah. Pada jenis tertentu tembaga dipadukan dengan seng sehingga tegangannya menjadi kuat, paduan Tembaga Seng ini yang dikenal dengan nama Kuningan (Brass), atau dicampur Timah (Tin) untuk menjadi Bronze. Brass diextrusi kedalam berbagai bentuk komponen peralatan listrik atau peralatan lain yang memerlukan ketahanan korosi. Produk Brass yang berbentuk lembaran (sheet) sangat liat, dibentuk melalui pressing dan deep-drawing. Bronze yang diproduksi dalam bentuk lembaran memiliki tegangan yang cukup baik dan sering ditambahkan unsur Phosporus yang dikenal dengan Phosphor-Bronze. Bahan ini sering digunakan sebagai bantalan dan dibuat dalam bentuk tuangan dimana bahan ini memiliki tegangan dan ketahanan korosi yang baik.
3. Timah hitam atau Timbal (Lead)
Timah hitam atau Timbal (Lead) memiliki ketahanan terhadap serangan bahan kimia terutama larutan asam sehingga cocok digunakan pada Industri Kimia. Bahan Timah Hitam (Plumber) juga sering digunakan sebagai bahan flashing serta bahan paduan solder juga digunakan sebagai lapisan bantalan paduan dengan penambahan free-cutting steel akan menambah sifat mampu mesin (Machinability)
4. Seng (Zinc)
Seng (Zinc) dipadukan dengan tembaga akan menghasilkan kuningan (Brass).
Dengan menambah berbagai unsur bahan ini sering digunakan sebagai cetakan dalam
pengecoran komponen Automotive. Seng (Zinc) digunakan pula untuk tuangan sell battery serta bahan galvanis untuk lapisan anti karat pada baja.
5. Aluminium (Aluminium)
Paduan Alumunium (Aluminium Alloy) digunakan sebagai peralatan aircraft, automobiles serta peralatan teknik secara luas karena sifatnya yang kuat dan ringan.
Aluminium juga digunakan secara luas sebagai bahan struktur peralatan dapur serta berbagai pembungkus yang tahan panas.
6. Nickel dan Chromium (Nickel and Chromium)
Nickel dan Chromium (Nickel and Chromium) digunakan secara luas sebagai paduan dengan baja untuk memperoleh sifat khusus juga digunakan sebagai lapisan pada berbagai logam.
7. Titanium (Ti)
Titanium (Ti) logam dengan warna putih kelabu dengan kekuatan setara baja dan stabil hingga temperature 4000oC memiliki berat jenis 4,5 kg/dm3. Titanium digunakan sebagai pemurni baja atau digunakan sebagai unsur paduan pada Aluminium.
Hardi Sudjana (2008:44) mengatakan bahwa Aluminium merupakan salah satu bahan teknik yang penting dari jenis logam Non-ferro karena secara umum Aluminium memiliki sifat yang dapat memenuhi syarat dari berbagai sifat produk komponen atau peralatan teknik. Yang sangat spesifik dari sifat Aluminium ialah berat jenisnya yang rendah yakni hanya 2,702 kg/dm3, memiliki sifat ketahanan yang tinggi terhadap pengaruh korosi atmospheric serta sifat yang lain dan yang sangat penting dari Aluminium ini ialah sifat thermal dan electrical conductivity yang ditandai dengan lapisan yang mengkilat jika dipoles serta cepatnya perambatan panas pada Aluminium ini.
Aluminium diketemukan tahun 1827 oleh Federick Wohler seorang ahli kimia Jerman. Aluminium terdapat pada permukaan bumi dalam bentuk senyawa kimia yang disebut Bauxite yang merupakan bijih Aluminium dengan komposisi yang terdiri atas tanah tawas, Oxide Aluminium, Oxide besi dan Asam Silikat.
Selanjutnya Bauxite ditemukan diberbagai Negara di Eropa seperti Francis, Itali dan Negara-negara Balkan serta Rusia, Hongaria, Afrika, Amerika, Asia dan
Australia. Secara komersial Aluminium diperoleh dalam keadaan murni hingga 99,9%
atau terendah 99% memiliki kekuatan tarik 60 N/mm2 dan dapat ditingkatkan melalui proses pengerjaan dingin hingga 140 N/mm2 serta akan meningkat lagi tergantung panjangnya proses pengerjaan tersebut.
Sifat korosi Atmospheric terjadi pada Aluminium ialah dimana disebabkan oleh proses persenyawaan Aluminium dengan udara yang mengakibatkan terbentuknya lapisan film setebal kurang lebih 13 x 10-6 mm. Yang bersifat adhesive pada permukaannya sehingga melindunginya dari pengaruh udara berikutnya. Untuk memperoleh sifat yang lain dari Aluminium dapat dilakukan dengan proses pencampuran atau paduan dengan unsur-unsur logam lainnya, seperti Copper (Tembaga), Manganese, Magnesium, Zincum, Nickel, Silicon dan lain-lain sehingga memenuhi sifat bahan yang dikehendaki.
2.1 Tabel Sifat-sifat Aluminium Nama, Simbol, dan Nomor Alumunium, Al, 13
Sifat Fisik
Wujud Padat
Massa jenis 2,70 gram/cm3
Massa jenis pada wujud cair 2,375 gram/cm3
Titik lebur 933,47 K, 660,32 oC, 1220,58 oF
Titik didih 2792 K, 2519 oC, 4566 oF
Kalor jenis (25 oC) 24,2 J/mol K
Resistansi listrik (20 oC) 28,2 nΩ m Konduktivitas termal (300 K) 237 W/m K Pemuaian termal (25 oC) 23,1 µm/m K
Modulus Young 70 GPa
Modulus geser 26 GPa
Kekerasan skala Vickers 167 VHN
Kekerasan skala Brinnel 245 BHN
1. Sifat Mekanik Alumunium
Sifat teknik bahan alumunium murni dan alumunium paduan dipengaruhi oleh konsentrasi bahan dan perlakuan yang diberikan terhadap bahan tersebut. Alumunium terkenal sebagai bahan yang tahan terhadap korosi. Hal ini disebabkan oleh fenomena pasivasi, yaitu proses pembentukan lapisan alumunium oksida di permukaan logam alumunium segera setelah logam terpapar oleh udara bebas. Lapisan alumunium oksida ini mencegah terjadinya oksidasi lebih jauh. Namun, pasivasi dapat terjadi lebih lambat jika dipadukan dengan logam yang bersifat lebih katodik, karena dapat mencegah oksidasi alumunium.
2. Kekuatan Tarik
Kekuatan tensile adalah besar tegangan yang didapatkan ketika dilakukan pengujian tensile. Kekuatan tensile ditunjukkan oleh nilai tertinggi dari tegangan pada kurva tegangan-regangan hasil pengujian, dan biasanya terjadi ketika terjadinya necking. Kekuatan tensile bukanlah ukuran kekuatan yang sebenarnya dapat terjadi di lapangan, namun dapat dijadikan sebagai suatu acuan terhadap kekuatan bahan.
Kekuatan tensile pada alumunium murni pada berbagai perlakuan umumnya sangat rendah, yaitu sekitar 90 MPa, sehingga untuk penggunaan yang memerlukan kekuatan tensile yang tinggi, alumunium perlu dipadukan. Dengan dipadukan dengan logam lain, ditambah dengan berbagai perlakuan termal, alumunium paduan akan memiliki kekuatan tensile hingga 580 MPa (paduan 7075).
3. Kekerasan
Kekerasan gabungan dari berbagai sifat yang terdapat dalam suatu bahan yang mencegah terjadinya suatu deformasi terhadap bahan tersebut ketika diaplikasikan suatu gaya. Kekerasan suatu bahan dipengaruhi oleh elastisitas, plastisitas, viskoelastisitas, kekuatan tensile, ductility, dan sebagainya. Kekerasan dapat diuji dan diukur dengan berbagai metode. Yang paling umum adalah metode Brinnel, Vickers, Mohs, dan Rockwell.
Kekerasan bahan alumunium murni sangatlah kecil, yaitu sekitar 65 skala Brinnel, sehingga dengan sedikit gaya saja dapat mengubah bentuk logam. Untuk kebutuhan aplikasi yang membutuhkan kekerasan, alumunium perlu dipadukan dengan logam lain dan/atau diberi perlakuan termal atau fisik. Alumunium dengan 4,4% Cu dan diperlakukan quenching, lalu disimpan pada temperatur tinggi dapat memiliki tingkat kekerasan Brinnel sebesar 135.
Proses Pengecoran (casting) adalah salah satu teknik pembuatan produk dimana logam dicairkan dalam tungku peleburan kemudian dituangkan ke dalam rongga cetakan yang serupa dengan bentuk asli dari produk cor yang akan dibuat.
Pengecoran juga dapat diartikan sebagai suatu proses manufaktur yang menggunakan logam cair dan cetakan untuk menghasilkan bagian-bagian dengan bentuk yang mendekati bentuk geometri akhir produk jadi. Proses pengecoran sendiri dibedakan menjadi dua macam, yaitu traditional casting (tradisional) dan non- traditional (nontradisional).
Teknik tradisional terdiri atas:
a. Sand-Mold Casting b. Dry-Sand Casting c. Shell-Mold Casting d. Full-Mold Casting e. Cement-Mold Casting f. Vacuum-Mold Casting
Sedangkan teknik non-traditional terbagi atas : a. High-Pressure Die Casting
b. Permanent-Mold Casting c. Centrifugal Casting d. Investment Casting e. Solid-Ceramic Casting
2.4 PERMANENT MOLD CASTING
Jenis pengecoran ini , cetakannnya dapat dipakai berulang kali (terbuat dari logam dan grafit). Pengecoran ini dikhususkan untuk pengecoran logam non ferrous dan paduan. Kualitas pengecoran ini tergantung dari kualitas mold, umumnya dikerjakan dengan machining untuk mendapatkan kualitas yang bagus maka dikerjakan dengan proses machining yang memiliki keakuratan yang tinggi
Keuntungan Permanent Mold Casting:
1. Produksi Tinggi
2. Cetakan dapat dipakai berulang kali
3. Dalam operasinya tidak diperlukan tenaga ahli 4. Ketelitian produk lebih baik daripada sand casting 5. Tidak memerlukan proses lanjutan
Kekurangan Permanent Mold Casting:
1. Harga cetakan mahal
2. Perlu perhitungan yang tepat dalam mengerjakan cetakan 3. cetakan untuk satu macam produk
4. ukuran produk kecil dan sederhana
Gambar 2.4 Bagian-bagian Cetakan Permanen (sumber : http://www.classic-tool.com/Mold.html)
Pengecoran cetakan permanen menggunakan cetakan logam yang terdiri dari dua bagian untuk memudahkan pembukaan dan penutupannya. Pada umumnya cetakan ini dibuat dari bahan baja atau besi tuang. Logam yang biasa dicor dengan
cetakan ini antara lain aluminium, magnesium, paduan tembaga, dan besi tuang.
Pengecoran dilakukan melalui beberapa tahapan seperti ditunjukkan dalam gambar 2.5 berikut ini.
Gambar 2.5 Tahapan dalam pengecoran dengan cetakan permanen Sumber : Sudjana, Hardi. 2008
Pertama cetakan diberi pemanasan awal sekitar 150oC-250oC bertujuan untuk aliran cairan yang lebih baik dan mengurangi defect, lalu permukaan cetakan dilapisi (coated) agar produk lebih mudah diambil dan umur cetakan akan lebih awet.
1. Inti (bila digunakan) dipasang dan cetakan ditutup, 2. Logam cair dituangkan ke dalam cetakan.
3. Cetakan dibuka,
4. Produk coran yang dihasilkan
2.5 DESAIN PENGECORAN
Dalam perencanaan suatu produk, perancangan dan desain yang baik sangat diperlukan untuk menghasilkan suatu produk yang memiliki kualitas yang dapat memenuhi standar dan spesifikasi produk yang diinginkan. Pada aplikasinya, desain produk adalah suatu faktor penentu yang sangat significant, kurang sempurnanya suatu hasil produksi dapat disebabkan oleh desain yang kurang memenuhi spesifikasi perancangannya.
Namun dengan adanya perancangan dan desain maka kekurangan yang terdapat pada suatu produk akan dapat disimulasikan dan dianalisa hingga dapat dimodifikasi dari gambar atau desain dari produk tersebut sebelum produk diproses. Semua proses manufaktur diawali dari suatu perancangan atau desain produk. Termasuk Proses pengecoran yang memiliki beberapa tahapan dalam perencangan dan desain produknya, karena ada beberapa komponen pengecoran yang memiliki perancangan dengan karakter berbeda yaitu; desain produk cor, desain sistem saluran (gating system), dan desain pola (pattern).
Ketiga desain pengecoran ini memiliki karakter berbeda seperti untuk pola sangat memerlukan ketelitian dan pengalaman yang cukup untuk dapat mendesain dan membuatnya, karena ada perbedaan ukuran antara ukuran produk yang sebenarnya dan ukuran pola yang harus dibuat karena adanya expansi dan penyusutan pada saat proses pengecoran logam berlangsung. Dibawah ini akan dibahas beberapa faktor dan parameter penting dalam perencanaan dan desain produk cor, desain sistem saluran, dan desain pola.
Desain produk cor dapat digambarkan secara umum sebagai desain produk atau desain elemen mesin lainya. Dimensi dan spesifikasi produk harus sangat diperhatikan dalam perencanaan produk pengecoran ini, karena pada saat digunakan produk pasti akan mengalami beban kerja mekanik seperti beban tarik, tekuk, tekan, puntir dan beban kerja lainya.
Faktor lingkungan kerja juga perlu diperhatikan dalam suatu desain produk, contohnya faktor lingkungan kerja dengan temperatur tinggi, tekanan tinggi, dan lingkungan korosif akan dijadikan parameter dalam desain produk tersebut agar tidak terjadi kegagalan dalam aplikasi produk yang bekerja di lingkungan tersebut.
Sifat-sifat material yang akan diproses pengecoran juga harus diperhatikan karena sifat material baik fisik, mekanik dan kimia memiliki bagian penting dalam desain produk. Selain itu jika produk akan digunakan langsung dan kontak dengan bagian tubuh manusia maka faktor ergonomi, kenyamanan dan keamanan harus diperhatikan selainfaktor teknis.
Perencanaan pembuatan suatu sistem saluran (gating system) dalam proses pengecoran sangat diperlukan karena untuk menghasilkan suatu produk cor yang baik diawali dari proses desain sistem saluran yang baik agar persentasi terjadinya cacat pada produk cor dapat berkurang. Beberapa bagian penting dalam desain sistem saluran adalah riser, runner, ingate, sprue, dan cawan tuang (pouring basin).
Namun secara prinsip ada perbedaan mendasar antara gatting dan risering dimana kedua sistem ini memiliki tujuan yang berbeda, gatting bertujuan untuk mengatur aliran logam cair agar dapat mengisi rongga (cavity) dengan baik dan untuk menyaring agar slag tidak ikut masuk kedalam rongga produk cor tersebut. Sedangkan riser berfungsi untuk menjaga produk cor dari cacat akibat perubahan volume karena adanya proses pendinginan dan pembekuan dari logam cair.
Secara umum cetakan harus memiliki bagian-bagian utama sebagai berikut:
1. Pouring basin, merupakan lekukan pada cetakan yang fungsi utamanya adalah untuk mengurangi kecepatan loga m cair masuk langsung dari ladle ke sprue.
Kecepatan aliran logam yang tinggi dapat terjadi erosi pada sprue dan terbawanya kotoran-kotoran logam cair yang berasal dari tanur kerongga cetakan.
2. Sprue (Saluran tuang), merupakan suatu saluran vertikal tempat penuangan atau pouring logam cair yang berada pada daerah diatas parting line yang akan meneruskan logam cair kedalam ingate, riser, dan produk cor. Secara umum bentuk saluran masuk ada beberapa jenis diantaranya adalah sprue cone (kerucut) dan pouring basin yang berbentuk kotak.
Gambar 2.6 Saluran masuk logam cair sprue dan basin
Sumber : Sudjana, Hardi. 2008
Posisi dan tinggi sprue sangat menentukan kecepatan alir logam cair yang akan mengisi rongga cetakan. Oleh karena itu perhitungan tinggi sprue efektif (ESH, effective sprue height) kita dapat menghitungnya dengan persamaan:
... (2.1) Dimana H = Tinggi sprue (cm)
C = Tinggi coran (cm)
P = Tinggi coran dari cope hingga bagian teratasnya (cm)
3. Runner, merupakan bagian dari gating sistem yang mengantarkan lelehan logam dari spruen menuju in-gate.
4. Core (inti), fungsinya adalah membuat rongga pada benda coran. Inti dibuat terpisah dengan cetakan dan dirakit pada saat cetakan akan digunakan. Gating sistem (sistem saluran masuk), merupakan saluran masuk kerongga cetakan dari saluran turun.
5. Cavity (rongga cetakan), merupakan ruangan tempat logam cair yang dituangkan kedalam cetakan. Bentuk rongga ini sama dengan benda kerja yang akan dicor.
Rongga cetakan dibuat dengan menggunakan pola.
6. Riser (penambah), merupakan cadangan logam cair yang berguna dalam mengisi kembali rongga cetakan bila terjadi penyusutan akibat solidifikasi sehingga diharapkan produk cor yang dihasilkan tidak mengalami cacat akibat kekurangan volumenya.
Gambar 2.7 Solidifikasi pada riser
Sumber : Sudjana, Hardi. 2008
Untuk membuat suatu riser dalam desain sistem saluran maka kita membutuhkan suatu analisa perbandingan antara volume benda cor dan luas permukaan pendinginan dari produk cor tersebut. Perbandingan ini sering disebut modulus, jika suatu produk cor memiliki modulus lebih besar atau sama dengan 2 maka produk tersebut dapat dicor tanpa menggunakan riser atau disebut riserless design.
Gambar 2.8 Jenis-jenis riser Sumber : Sudjana, Hardi. 2008
7. Chill, merupakan logam yang diletakkan pada cetakan untuk meningkatkan fluks panas di daerah sekitarnya. Pada permanent mold, udara dan air digunakan untuk mendinginkan segmen cetakan yang dipilih. Menggunakan chill dapat mengurangi penggunaan dari riser dan umumnya laju scrap. Hal ini dapat meningkatkan yield dan mengurangi biaya finishing.
8. Parting line, berfungsi untuk memisahkan cetakan menjadi dua bagian sehingga hasil coran dapat diambil. Pada umumnya, sand casting menggunakan parting line yang horizontal, sedangkan pada permanent mold, kebanyakan menggunakan parting line yang vetikal. Untuk cetakan yang menggunakan parting line yang horizontal, bagian atas dari cetakan disebut sebagai cope dan bagian bawah disebut drag.
Gambar 2.9 Desain sistem saluran terdiri dari Pouring cup, sprue, runner, dan ingate Sumber : Sudjana, Hardi. 2008
Sistem saluran yang ideal harus memenuhi kriteria seperti; mengurangi cacat, menghindari penyusutan dan dapat mengurangi biaya produksi, beikut adalah uraian dari karakteristik sistem saluran yaitu:
a. Dapat mengurangi terjadinya turbulensi aliran logam cair kedalam rongga cetakan.
Turbulensi akan menyebabkan terjebaknya gas/udara atau kotoran (slag) didalam logam cair yang dapat menghasilkan cacat coran.
b. Mengurangi masuknya gas-gas kedalam logam cairan.
c. Mengurangi kecepatan logam cair yang mengalir kedalam cetakan, sehingga tidak terjadi erosi pada cetakan.
d. Mempercepat pengisian logam cair kedalam rongga cetak untuk menghindari pembekuan dini.
e. Mengakomodir pembekuan terarah (directional solidification) pada produk coran.
f. Gradien temperature yang terjadi saat masuknya logam cair kedalam cetakan harus sama baiknya dengan gradien temperatur pada permukaan cetakan sehingga pembekuan dapat diarahkan menuju riser.
2.3 KUALITAS PENGECORAN
Gambar 2.10 Beberapa jenis cacat yang sering terjadi dalam coran Sumber : Tata Surdia, Chijiwa Kenji, 2006
(a) Pembekuan dini (misrun), yaitu pembekuan yang terjadi sebelum seluruh pengisian rongga cetak selesai.
Penyebab terjadinya pembekuan dini : (1) Fluiditas logam cair kurang,
(2) Temperatur penuangan terlalu rendah, (3) Penuangan terlalu lambat,
(4) Beberapa bagian rongga cetak terlalu sempit.
(b) Penyumbatan (cold shut), terjadi bila dua bagian logam mengalir bersama, tetapi terdapat perbedaan suhu pembekuan antara keduanya. Penyebabnya sama dengan pembekuan dini.
(c) Butiran dingin (cold shot), percikan yang terjadi pada saat penuangan memyebabkan terbentuknya gelembung padat dan terperangkap dalam cetakan.
Untuk menghindari hal tersebut harus dirancang prosedur penuangan dan sistem saluran masuk yang lebih baik.
(d) Rongga penyusutan (shrinkage cavity), cacat yang terjadi akibat pembekuan yang tidak bersamaan sehingga sebagian logam cair masih tertinggal dan membeku belakangan. Ini sering terjadi dekat bagian atas cetakan.
(e) Mikroporisitas, kekosongan-kekosongan kecil yang menyebar dalam coran akibat penyusutan pembekuan logam cair yang terakhir pada struktur dendritik.
(f) Keretakan (hot tearing/hot cracking), terjadi pada tahap akhir dari cetakan, tetapi ada bagian yang masih melekat sehingga terpisah dari coran.
2.4 SHOCK ABSORBER
Shock Absorber pada kendaraan berfungsi sebagai penyerap getaran dan menyeimbangkan gerakan kendaraan disaat kendaraan sedang bergerak. Selain itu, berfungsi juga menjaga stabilitas kendaraan dan menjadi pendukung konstruksi kendaraan.
Gambar 2.11 Shock Absorber pada Sepeda Motor Sumber : Training Product Enginnering. 2009
1. Jenis dan Sistem Peredam Kejut
Pada sepeda motor ada dua jenis, yaitu : a. Front Fork ( FF )
Front fork adalah Suatu sistem peredam getaran pada kendaraan roda dua yang digunakan pada bagian depan.
Gambar 2.12 Front Fork
Sumber : Training Product Enginnering. 2009
b. OIL CUSHION UNIT ( OCU )
Oil Cushion Unit ( OCU ) adalah sistem peredam kejut yang digunakan pada sepeda motor bagian belakang.
Gambar 2.13 Oil Cushion Unit Sumber : Training Product Enginnering. 2009
Dari jenis shock absorber tersebut pada dasarnya keduanya terbentuk dari spring dan damper. Dengan sifatnya yang elastis, maka spring berperan sebagai penyangga getaran yang disampaikan ke bagian spring atas (body), dimana fungsi menahan body dan input getaran di bawah spring yang disampaikan dari permukaan jalan dirubah menjadi energi elastis, sehingga body kendaraan hanya menerima sedikit getaran. Tingkat kelenturan spring menentukan serapan getaran yang diterima shock absorber. Lebih lentur spring akan lebih lembut serapan getarannya sehingga nyaman dikendarai, tetapi untuk penyerapan energinya perlu stroke yang panjang.
Spring melahirkan tenaga reaksi yang sebanding dengan perubahan posisi, sedangkan damper melahirkan tenaga reaksi (disebut juga damping force) yang tergantung pada kecepatan. Damper mempunyai fungsi menyerap getaran spring dimana energi elastis spring dirubah menjadi energi panas berdasarkan damping force.
waktu Ayunan
Kendaraan
Kendaraan Kendaraan
Spring
Struktur Front Fork dan Oil Cushion Unit yang mempunyai fungsi dasar seperti itu dirancang dengan memperhatikan beberapa aspek yang timbul saat berkendara seperti mengemudi, kestabilan dan kenyamanan mengendarai, kekakuan, kekuatan, endurance, selain itu juga kelas kendaraan, berat, dan unsur barang produknya.
2. Prinsip Kerja Shock Absorber
Ketika suatu kendaraan berjalan, kondisi jalan yang dilalui cenderung tidak rata dan akan menimbulkan suatu getaran. Getaran tersebut akan diserap oleh spring (pegas) dengan menggunakan sifat elastisnya. Tetapi kendaraan akan terus bergetar/berayun karena gaya balik dari spring. Untuk menghambat terjadinya getaran yang terus menerus maka diperlukan suatu peredam getaran. Sistem dengan menggunakan peredam getaran inilah yang disebut shock absorber.
Shock absorber terdiri dari spring dan damper, yang terpasang diantara body dan roda. Spring menyerap getaran yang disebabkan oleh kondisi jalan dengan menggunakan sifat elastisnya.
Tetapi kendaraan akan terus bergetar/berayun, karena gaya balik dari spring.
Sistem dengan menggunakan peredam getaran inilah yang disebut shock absorber.
Gambar 2.14 Sifat Getaran pada Kendaraan tanpa menggunakan Shock Absorber Sumber : Training Product Enginnering. 2009
Gambar diatas menjelaskan bahwa besar ayunan/getaran ini dipengaruhi oleh berat total kendaraan (kendaraan dan muatan) dan kekuatan/kelenturan pegas.
Shock
Absorber Waktu
Ayunan Kendaraan
Kendaraan Kendaraan
Spring
Getaran/osilasi akan terus berlanjut dan menyebabkan:
1. Kendaraan tidak stabil 2. Kendaraan sulit dikendalikan 3. Kendaraan tidak nyaman
Gambar 2.15 Sifat Getaran pada Kendaraan dengan menggunakan Shock Absorber Sumber : Training Product Enginnering. 2009
Kendaraan dengan menggunakan peredam kejut seperti dijelaskan pada gambar 2.14. Getaran/osilasi akan teredam dan akhirnya habis sehingga:
1. Kendaraan mudah dikendalikan 2. Kendaraan lebih stabil
3. Kendaraan lebih nyaman
Gambar 2.16 Bagian-bagian pada Shock Absorber Motor
1. Upper/Under Bracket berfungsi sebagai mounting antara shock absorber dengan motor dan juga sebagai tempat mengalirnya gas kedalam damper begitu juga sebaliknya.
2. Spring seat berfungsi sebagai penahan atau bantalan spring terhadap shock absorber.
3. Damper unit berfungsi sebagai peredam getaran yang berisikan oli dan piston.
4. Spring berfungsi sebagai penyerap getaran yang disebabkan oleh kondisi jalan dengan menggunakan sifat elastisnya.
5. Gas tube berfungsi sebagai penampung gas dalam sistem shock absorber.
Upper Bracket
Under Bracket Spring Seat
Spring Damper Spring Seat
Gas Tube
2.8 PENJELASAN GAMBAR
Gambar merupakan alat untuk menyatakan maksud dari seorang sarjana teknik.
Penerusan informasi adalah fungsi yang penting untuk bahasa maupun gambr. Oleh karena itu, diharapkan gambarharus meneruskan keterangan-keterangan secara tepat dan objektif.
Keterangan-keterangan dalam gambar, yang tidak dapat dinyatakan dalam bahasa, haruslah diberikan secukupnya sebagai lambang-lambang. Oleh karena itu, berapa banyak dan berapa tinggi mutu keterangan yang dapat diberikan dalam gambar, tergantung dari bakat perancang gambar (design drafter). Sebagai juru gambar, sangat penting untuk memberikan gambar yang tepat dengan mempertimbangkan pembacanya.
1. Fungsi gambar
Fungsi gambar digolongkan dalam tiga golongan, yaitu:
a. Penyampaian informasi
Gambar memiliki tugas meneruskan maksud dari perancang dengan tepat kepada orang-orang bersangkutan, perencanaan proses, pembuatan, pemeriksaan, perakitan dan sebagainya.
b. Pengawetan, penyimpanan dan penggunaan keterangan
Gambar merupakan data teknis yang sangat ampuh, dimana teknologi dari suatu perusahaan dipadatkan dan dikumpulkan. Gambar juga diperlukan untuk disimpan dan dipergunakan sebagai bahan informasi untuk rencana-rencana baru dikemudian hari.
c. Cara-cara pemikiran dalam penyiapan informasi
Dalam perencanaan, konsep abstrak yang melintas dalam pikiran diwujudkan dalam bentuk gambar melalui proses. Masalah analisa dan disintesa dengan gambar, kemudian gambar diteliti dan dievaluasi. Proses ini dilakukan berulang kali, sehingga dapat dihasilkan gambar-gambar yang sempurna.
2. Tujuan Gambar
Pembuatan suatu gambar dapat memiliki bermacam-maca tujuan antara lain:
a. Internasionalisasi gambar
Penunjukan-penunjukan dalam gambar maupun ketentuan-ketentuan dari
pengertian cara penunjukan dan lambang harus diseragamkan secara internasional. Oleh karena itu, penggunaan lambang internasional lebih diperlukan dibanding catatan tertulis pada gambar.
b. Mempopulerkan gambar
Dalam lingkungan teknologi tinggi, akibat dikenalnya teknologi jumlah golongan yang membaca dan menggunakan gambar meningkat. Akibatnya diperlukan mempopulerkan gambar, gambar harus jelas dan mudah, peraturan- peraturan dan standar sederhana dan eksplisit sangat diperlukan.
c. Penyederhaan gambar
Penghematan tenaga kerja dalam menggambar adalah penting, tidak hanya untuk mempersingkat waktu tetapi juga untuk meningkatkan mutu rencana. Oleh sebab itu, penyederhanaan gambar menjadi sangat penting untuk menghemat tenaga penggambar.
2.9 COMPUTER AIDED DESIGN
Computer Aided Design (CAD) juga dikenal sebagai Computer Aided Design and Drafting (CADD) adalah penggunaan dari teknologi komputer dalam proses desain dan dokumentasi desain. CAD mendeskripsikan proses drafting menggunakan komputer. Software CAD digunakan untuk mempersingkat proses desain, perancangan, dokumentasi dan proses manufaktur.
Output CAD berbentuk file digital yang dapat digunakan untuk proses permesinan. CAD seringkali melibatkan lebih dari sekedar bentuk, seperti dalam penyusunan pentunjuk teknis dan gambar teknik. Output dari CAD harus menyampaikan informasi, seperti material, proses, dimensi dan toleransi sesuai standar yang ditentukan.
CAD dapat digunakan untuk merancang kurva, surface, maupun solid dan angka dalam dua dimensi (2D) atau tiga dimensi (3D).
