Teknik Perancangan Pengecoran

Metoda-metoda yang digunakan sebagai variabel perancangan yang dijelaskan berikut ini sering kali terjadi konflik antara efek perancangan  satu dengan yang lainnya.

Contohnya, prinsip dasar pengocoran logam adalah dengan penuangan cairan logam ke dalam cetakan secepat mungkin. Tetapi hal ini sangat bertentangan dengan prinsip pencegahan terjadinya erosi, dimana cairan yang melintasi setiap rongga cetak harus setenang mungkin. Oleh karena itu, setiap perancangan yang dilakukan secara umum akan mempertimbangkan aspek yang lebih utama dan penting diantara konflik yang terjadi tersebut.

Pengisian rongga cetakan secepat mungkin

Pengisian yang cepat akan sangat penting dilakukan dengan beberapa alasan. Terutama bila dilakukan pengecoran terhadap benda-benda yang tipis, dimana kehilangan panas yang sangat drastis selama penuangan berlangsung, akan mengakibatkan pembekuan yang sangat cepat pula, yang akan mengakibatkan cacat coran atau incompletely filled section.

Penuangan pada temperatur yang tinngi akan menghilangkan masalah ini tetapi akan menimbulkan masalah lain seperti terjadinya gas dalam rongga cetak dan terdegradasinya kualitas pasir cetak akibat panas berlebih.

Meminimalkan Turbulen

Pengisian turbulen pada sistem saluran dan rongga cetakan akan meningkatkan efek mekanik dan panas berlebih pada cetakan. Lebih jauh lagi aliran turbulen akan mengakibatkan terperangkapnya gas-gas yang akan mengakibatkan terjadinya cacat atau inklusi pada benda coran.

Aliran yang turbulen juga akan memperbesar luas area permukaan cairan yang mengisi rongga cetakan. Hal ini akan cenderung mengakibatkan terjadinya peristiwa oksidasi. Paduan-paduan yang sensitif terhadap oksidasi, seperti paduan Aluminum, paduan magnesium, manganese bronze, cairan turbulen akan mengakibatkan terbentuknya oksida film yang berlebih yang akan mengakibatkan cacat yang tidak dapat diperbaiki lagi.

Pencegahan Erosi Cetakan Dan Inti

Kecepatan aliran yang tinggi, atau arah aliran yang menabrak cetakan atau inti, akan mengakibatkan terjadinya erosi, yang juga akan mengakibatkan cacat coran. Hal ini harus dihindari karena juga akan mengakibatkan inklusi pada benda coran.

Gradien Termal Yang Teratur

Karena cairan logam terakhir yang memasuki rongga cetakan biasanya adalah bagian yang terpanas, maka penuangan seharusnya dilakukan berdasarkan urutan pembekuan yang sesuai pula. Sistem saluran yang dirancang sedapat mungkin memberikan urutan panas yang teratur, yang dimulai dari bagian benda yang tertipis, bagian yang lebih tebal, baru kemudian penambah, dimana penambah diharapkan merupakan tempat cairan terakhir membeku. Oleh karena itu sangat di sarankan untuk menempatkan sistem saluran yang menempel langsung ke penambah, untuk mendapatkan panas tertinggi pada penambah.

Gradien termal yang berurutan seperti ini dapat mencegah terjadinya hot spot pada bagian benda. Bila saluran masuk tidak memungkinkan untuk ditempatkan pada penambah langsung, maka sedapat mungkin gradien termal yang terjadi tidak akan menimbulkan hotspot.

Yield Yang Maksimal

Salah satu biaya yang tidak dapat dihindarkan dalam pengecoran logam adalah energi yang digunakan untuk mencairkan logam yang akan mengisi rongga sistem saluran dan penambah. Konponen-komponen ini untuk kemudian tidak akan digunakan dan hanya bisa dilebur kembali sebagai scrap yang tentunya memiliki harga yang jauh lebih murah. Biaya produksi akan dapat ditekan secara signifikan dengan meminimalkan jumlah cairan yang mengisi sistem saluran dan penambah. Semakin kecil prosentase sistem saluran dan penambah, semakin besar yield yang akan didapat.

Pemisahan Sistem Saluran dan Penambah Yang Ekonomis

Biaya yang dikeluarkan untuk proses pembersihan sistem saluran akan dapat ditekan bila jumlah dan ukuran saluran masuk dan leher penambah dapat diminimalkan. Bila memungkinkan, penuangan dapat langsung dilakukan ke dalam penambah, karena bagaimanapun leher penambah dapat pula berfungsi sebagai saluran masuk.

Berikut merupakan perhitungan-perhitungan yang digunakan dalam merancang sistem saluran maupun penambah.

24 responses

16 11 2010
ORTEGA

salam sejahtera.
modifikasi sistem saluran untuk permanen mold pada grafity casting untuk Al agar diinginkan tidak terjadi turbulen dan parting line yang gampang kira-kira bagaimana?,

27 01 2012
Giri Wahyu Alam (@wahyalam)

Berapa nilai yield yang pantas dalam pengecoran aluminum seri 3xxx dengan cetakan pasir? Terima kasih.

27 01 2012
R. Widodo

Yth mas Giri.

Yield sangat ditentukan oleh jenis bahan dan geometri casting. Semakin tipis geometri produk, maka yield bisa semakin tinggi. Sebaliknya semakin tebal produk, maka yield akan rendah.

Aluminium seri 300 adalah aluminium paduan silikon yang memiliki koefisien susut kristal diantara besi dan baja. Maka bila yield pada proses sand casting besi bisa 80% dan pada baja sekitar 60%, yield paduan AlSi rata2 ada disekitar 70%. Tentu tebal tipisnya produk bisa menyebabkan yield lebih atau kurang dari itu.

Semoga berguna.

6 04 2012
shandy.Foundry 2006

assalamu’alaikum..
saya ingin tau referensi perhitungan desain produk ada di buku apa ya pak? kalau mungkin ada saya minta link download’a pak,.link free download ya pak..sekian
Terima Kasih

9 04 2012
R. Widodo

Yth mas Shandy.

Beberapa buku yang saya sarankan, berkaitan dengan gatting & riser design untuk referensi skripsi Anda adalah:

ASM Metals Handbook vol 15, Casting. ASM International
Beeley Peter, Foundry Technology, Butterworth Heinemann
Karsay Stephen I. Ductile Iron III – Gating and Risering. QIT-Fer et Titane Inc.
Surdia Tata, Teknik Pengecoran Logam, Pradnya Paramitha.

Buku-buku tersebut masih mudah Anda temukan diberbagai toko buku ataupun perpustakaan PT.

Semoga membantu.

13 04 2012
shandy.foyndry 2006

Terima Kasih Pak atas bantuannya..

13 04 2012
shandy.foyndry 2006

Pak saya minta penjelasan tentang breakdown agent atau sering di sebut dgn gula tetes pak, butuh dan sangat butuh..cz ada yg memahami dgn faham yg beda saat saya kuliah di Foundry.POLMAN kemarin…
sekian, Terima Kasih

14 04 2012
R. Widodo

Yth mas Shandy

Pasir cetak baik molding ataupun core sand selalu terdiri dari:
a. pasir (biasanya silika, SiO2)
b. binder (bentonit+air pada greensand, air kaca pada CO2 process, semen, dan berbagai resin seperti furan dan pepset)
c. aditive, untuk meningkatkan sifat tertentu pasir cetak seperti permeabilitas, refraktoryness, kehalusan permukaan dan breakdownability.

Pasir cetak berpengikat semen dan air kaca memiliki breakdownability yang sangat buruk sehingga untuk memperbaikinya perlu ditambahkan aditive yang pada umumnya adalah bahan yang ketika mendapat pemanasan pada suhu yang tidak terlalu tinggi akan terbakar/berubah menjadi karbon (arang). Karena binder yang dicampur aditive tersebut berubah menjadi arang pasca penuangan, maka tentu kekuatan ikatnya menjadi hilang atau berkurang sehingga menjadi mudah untuk dihancurkan.

Gula tetes merupakan aditive untuk meningkatkan breakdownability yang umum digunakan pada cement proces. Merupakan limbah dari pabrik gula yang tidak beracun. Namun karena kadang2 didapatkan dalam keadaan kental perlu diencerkan dengan air. Perlu diperhatikan, bila air terlalu banyak (terlalu encer) dapat meningkatkan tendensi cacat gas.

Semoga membantu.

14 04 2012
shandy.foundry 2006

namun, jika penggunaannya itu dlm “greendsands” bagaimana pak? apa itu cara dibetulkan? karena, ada kasus yg seperti itu. dgn argumen’a yaitu mungkin dpt berfungsi sbg breakdown agent seperti pasir CO2 proses..

14 04 2012
R. Widodo

Yth mas Shandy

Yang pasti pasir cetak greensand itu breakdownability nya sudah sangat bagus, jadi tidak perlu dibanty aditive. Gulatetes yang ditambahkan kedalam greensand menjadi berfungsi seperti coaldust. Didalam keduanya terdapat unsur karbon (C). Cuma pada gulatetes selain C masih terdapat unsur hidrogen (H2) dan air (H2O) hang berpotensi menjadi gas.

Semoga berguna.

14 04 2012
shandy.foundry 2006

ok pak terima kasih atas jawabannya yang singkat dan jelas, ini sangat membantu..
Terima Kasih pak

12 08 2012
supri hartoyo

salam mas
setelah membaca artikel waktu cor…apakah untuk tiap2 logam sama waktunya…apa ada tabel praktis supaya mudah diingat. Trimakasih mas

13 08 2012
R. Widodo

Yth mas Supri.

Prinsipnya adalah, bahwa logam apa saja bila dipanaskan pada suhu 100 K diatas suhu liquidusnya akan memiliki viscositas yang kira2 sama, sehingga akan memiliki karakteristik aliran yang mirip pula. Maka baik rumus Czikel, Nielsen maupun Wlodawer dapat digunakan untuk logam2 dengan karakteristi seperti yang saya sebutkan diatas. Hanya dalam hal ini Nielsen maupun Wlodawer lebih detail dengan memasukkan parameter berat cor untuk menghitungnya.

Tabel praktis dapat Anda temukan dalam Surdia, Teknik Pengecoran Logam, Pradnya Paramitra. Jakarta.
ISBN-10(13): 0010-031000000010883

Semoga berguna.

21 05 2013
joni

yth pak widodo,
maaf pak, saya masih awam masalah pengecoran. Mau tanya, apakah material SS 310 bisa untuk tempat melebur material tembaga? terima kasih.

21 05 2013
R. Widodo

Yth mas Joni

Proses peleburan bahan berbasis tembaga (Tembaga, kuningan maupun perunggu) tidak lazim dilebur dengan krusibel baja. Baja2 tersebut (termasuk SS 310) sudah akan kehilangan kekuatannya pada suhu diatas 900 oC. Sebaiknya Anda menggunakan krusibel gerabah, clay grafit ataupun siliconcarbide yang selain pasti lebih murah, umur pakainya (asal benar memakainya) akan jauh lebih panjang dari SS 310.

Semoga membantu.

27 05 2013
joni

terima kasih pak widodo atas infonya

26 05 2013
tohir

assalamualaikum,,,
pak saya mau nanya,, sebetulnya faktor apa saja yang menyebabkan hot spot dan aliran turbulen?

26 05 2013
tohir

sekalian minta referensinya pak dari jawaban bapak? terima kasih

27 05 2013
R. Widodo

Waalaikumsalam

Yth mas Tohir.

Ketika kita berbicara tentang hot spots, maka kaidah2 dariheat transfer theorema berlaku dimana energi (panas) akan bergerak dari tempat yang menyimpan banyak energi ketempat dengan tingkat enegi lebih rendah. Apabila pergerakan panas tersebut terhambat, maka terjadilah hot spots (panas tidak tersalurkan ketempat lain). Beberapa hambatan antara lain:
a. Penyempitan aliran panas (daerah panas yang terisolasi).
b. Hambatan pelepasan panas (misalnya oleh bagian cetakan yang mengisolasi panas)

Sedangkan bila kita bicara tentang aliran laminer/turbulens maka teori mekanika fluida yang harus digunakan. aliran laminer adalah alirang yang lurus tanpa hambatan oleh gesekan ataupun belokan. Untuk mengetahui aliran turbulens atau laminer harus Anda hitung bilangan Reynold nya (lihat mekanika fluida)

Penjelasan tentang keduanya bisa Anda dapatkan dari ASM International, Casting Design and Performance. 2009.

Semoga membantu.

30 05 2013
Yusuf

Asslmlkm,
Maaf pak saya mau tanya, rumus yang efisien dan baik untuk menghitung cawan tuang itu sprti pa? jika cawan tuang berbentuk kerucut terpancung, parameter apa saja yang harus dprhatikan ???
trma kasih

31 05 2013
R. Widodo

Waalaikumsalam

Yth mas Yusuf

Cawan tuang (pouring basin) dibuat untuk mempermudah proses penuangan, bentuk apapun selama tujuannya untuk hal tersebut diatas serta tentunya tetap memperhatikan faktor casting yield yang tinggi, dapat diterapkan. Jadi ia hanyalah alat bantu serta berada diluar perhitungan sistem saluran. Oleh karena itu perhitungannya pun tidak ada.

Prinsip dari cawan tuang adalah:
a. menampung cairan agar tidak tumpah saat penuangan.
b. Upaya awal untuk mencegah terak masuk kedalam sistem saluran.

Bentuk umum:
a. Bagian atas saluran turun yang sedikit dibesarkan.
b. kerucut terpancung (seperti Anda contohkan)
c. Kubah terbalik (ini lebih baik dari point b)
d. Bak dan bak bersekat (ini lebih baik dari poin c)
d. Bak bersumbat (ini yang paling baik)

Semoga membantu.

12 06 2013
Yusuf

Terima kasih Pak atas informasinya…
wassalam…

8 09 2013
Dani Saefudin

assalamu’alaikum..

Mohon bantuan nya pak, saya ingin membuat tungku peleburan alumunium. yang saya mau tanyakan leadle atau tempat peleburannya, bahan terbaik untuk dapat melebur alumunium dengan cepat menggunakan bahan apa?
terima kasih

9 09 2013
R. Widodo

Yth mas Dani.

Bahan crucible (pot peleburan/krusibel) yang baik adalah:
a. Refractoriness cukup, karena digunakan pada suhu tinggi.
b. Kuat menahan gaya2 mekanik, baik pada suhu rendah maupun tinggi seperti tekanan, gesekan dan benturan.
c. Konduktifitas termal baik (tidak menahan rambatan panas), karena harus mampu mentransfer panas yang diberikan diluar menuju kedalam krusibel.

Berikut adalah urutan bahan krusibel yang lazim digunakan pada peleburan aluminium, mulai yang terbaik:
a. Siliconcarbide (pabrikan)
b. Grafite (pabrikan)
c. Clay grafite (pabrikan)
d. Besi cor (dibuat diindustri pengecoran besi)
e. Clay/gerabah (bisa dibuat sendiri)

Kecepatan peleburan tidak ditentukan oleh jenis bahan krusibel, melainkan oleh seberapa banyak kalori yang diberikan dan tentunya konstruksi tungku (efisiensi panas).

Semoga membantu.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s




Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

Join 73 other followers

%d bloggers like this: