Mata Kuliah: Proses Manufaktur II (Pengecoran, Pembentukan) 3 sks

Transkripsi

1 Mata Kuliah: (Pengecoran, Pembentukan) 3 sks oleh : Yudy Surya Irawan

2 Gambar Proses pembuatan baja bagian I Molten Steel Molten Steel Molten Steel YudySuryaIrawan

3 Gambar Proses pembuatan baja bagian II Molten Steel Molten Steel Molten Steel

4 Rencana Pokok Bahasan dalam Perkuliahan: 1. Pengenalan SAP dan Pre-test 2. Pengecoran Logam I 3. Pengecoran Logam II 4. Pengecoran Logam III 5. Pengecoran Logam IV 6. Pengecoran Logam V 7. Pengecoran Logam VI 8. Quis I atau UTS (Ujian Tengah Semester) 9. Pembahasan Quis I, Pembentukan Logam I 10. Pembentukan Logam II 11. Pembentukan Logam III 12. Pembentukan Logam IV 13. Pembentukan Logam V 14. Pembentukan Logam VI 15. Quis II 16. Pembahasan Quis II dan Review

5 Syarat Mengikuti Ujian Akhir : Kehadiran 80% dari total pertemuan Pakaian bebas rapi, bersepatu, bila pakai kaos harus berkerah! Handphone disetel mode Silent atau nada getar atau dimatikan saja! Toleransi Keterlambatan : 15 menit (kecuali ada kondisi darurat dengan keterangan jelas) Penilaian : Quis I, Quis II, Tugas, Ujian Akhir Nilai Akhir = (20% nilai Quis I) +(20% nilai Quis II) + (20% Nilai Tugas) + (40% Nilai Ujian Akhir) Tugas akhir semester : menyerahkan buku catatan Anda pada saat Quis II dan mengumpulkan satu jurnal bahasa Inggris tentang I (Pengecoran Logam atau Pembentukan Logam) tahun 2008~2012 kemudian diterjemahkan dan dikomentari dalam bahasa Indonesia mengenai kesan-kesan Anda dan kemungkinan menjadi topic tugas akhir. Sumber: - Buku-buku tentang Teknik Pengecoran Logam, Pembentukan Logam. - Internet

6 SOAL PRETEST 1. Mengapa proses pengecoran logam itu diperlukan? 2. Tulislah macam-macam proses pengecoran logam? Dan sebutkanlah 3 contoh produk hasil pengecoran logam. 3. Sebutkan dan jelaskan prinsip pada tiga contoh proses pengecoran logam? 4. Apakah yang dimaksud dengan pembentukan logam? 5. Tulislah pengetahuan Anda tentang syarat penting pembentukan logam. Berikan 3 contoh produk hasil pembentukan logam. 6. Sebutkan dan jelaskan prinsip pada tiga contoh pembentukan logam?

7 1. Pendahuluan Pengecoran Logam Castings (coran) adalah produk dari industri dasar logam yang mana dibuat dengan sebuah langkah tunggal dari logam cair tanpa kerja mekanis antara seperti pengerolan maupun pembentukan. Proses yang sederhana (proses paling langsung dilakukan dibandingkan proses metalurgi lainnya) menjadi dasar pertumbuhan pesat dengan variasi produk coran. Bagaimana posisi proses pengecoran dalam 5 kelompok besar proses manufaktur? Lima kelompok besar metode dasar membuat produk logam: 1. Casting (Pengecoran). Proses produksi/manufaktur dengan menuangkan logam cair ke dalam cetakan. 2. Mechanical Working (Pengerjaan mekanis). Pembentukan logam dalam bentuk padat dengan mendeformasi plastik baik pada suhu di atas maupun di bawah suhu rekristalisasi (Cold/Hot working). Titik awalnya adalah cast ingot atau billet dan logam harus memiliki kapasitas untuk terdeformasi plastis. (bersambung ) 7

8 2. Mechanical Working (Pengerjaan mekanis). Hasil produknya adalah standar primer atau bentuk semi finish seperti batang (bars), pelat (plates), sheets(pelat tipis), dan bagian-bagian yang dibuat dengan cara pengerolan maupun ekstrusi. Proses ini menghasilkan material dasar untuk proses pembentukan lebih lanjut.proses lain yang mirip/analog dengan proses pengecoran adalah forging(penempaan). 3. Fabrication by joining (Fabrikasi dengan penyambungan). Proses terkenal dalam penyambungan adalah pengelasan (welding). Proses ini berkompetisi dengan pengecoran terutama dalam hal range berat produk tetapi struktur komposit yang dibuat dengan dua proses atau lebih akan saling menguntungkan. Pengelasan banyak digunakan untuk perakitan struktur monolithic yang sangat besar seperti jembatan, rangka pabrik dlsb. Dalam hal ini, pengelasan berkompetisi dengan proses penyambungan lain seperti rivetting, bolting dan peralatan penyambung lainnya. 4. Machining (permesinan), produk ini dibuat dengan memotong dari bentuk awal dengan menggunakan peralatan mesin seperti mesin bubut, milling, skrap, bor dlsb. Selain untuk membuat produk, proses ini banyak digunakan dalam operasi finishing produk untuk mencapai dimensi akhir yang akurat dari produk hasil proses manufaktur lain. 8

9 5. Powder Metallurgy (Metalurgi Serbuk). Produknya dibuat dengan melakukan proses penekanan cetakan (die pressing) dan sintering pada serbuk logam. Selain lima kelompok ini, terdapat beberapa metode hybrid dalam membentuk logam yang melampaui batas-batas tradisional. Seperti, proses semi-solid processing and squeeze casting yang mengkombinasikan proses pengecoran dan pembentukan mekanis/pembentukan logam. Kemudian juga terdapat spray deposition yang terdiri atas proses pengecoran dan metalurgi serbuk. Pengecoran harus secara variatif berkompetisi dengan penempaan, pengelasan dan sintered compact hasil metalurgi serbuk. Pengecoran dapat membuat produk untuk mengganti konstruksi sheet metal dengan pressure die casting atau komponen yang dimesin dengan pengecoran investment (investment casting). Hasil pendekatan Analisa Nilai/Kualitas dalam desain teknik menunjukkan bahwa material dan produk semakin meningkat dipilih karena dasar-dasar rasional terutama fungsi dan harga daripada kebiasaan dalam pemilihan bahan/produk. 9

10 Karakteristik Pengecoran yang Menentukan Posisi Pengecoran dalam Engineering Kelebihan dalam desain (design versatility) Weight Range Luas Hanya sedikit keterbatasan ukuran dan berat dalam membuat coran. Keterbatasannya dipengaruhi oleh kemampuan menyediakan logam cair dan menangani coran setelah membeku. Contoh Pada Coran Untuk Struktur Berat Baja dalam Figure 1 10

11 Karakteristik Pengecoran yang Menentukan Posisi Pengecoran dalam Engineering Bentuk dan Kerumitan (Shape and Intricacy) Tidak ada proses yang memiliki kemungkinan dengan range yang sama untuk membentuk kontur yang rumit. Meskipun proses lain dapat dilakukan akan sangat mahal dan tidak mungkin untuk dilakukan permesinan. Kerumitan bentuk produk tidak hanya dapat diatasi oleh pengecoran pasir cetak namun juga dapat dilakukan dengan pengecoran cetakan logam (die) maupun pengecoran investment. Keterbatasan ada bila membuat produk yang panjang dan tipis meskipun pengecoran continuous dapat melakukannya terutama untuk penampang yang uniform. Contoh produk yang rumit dan dapat dibuat oleh pengecoran logam adalah sebagai berikut: 11

12 Coran dengan bentuk rumit 12

13 Coran dengan bentuk rumit 13

14 Coran dengan bentuk rumit 14

15 Coran dengan bentuk rumit 15

16 Coran dengan bentuk rumit 16

17 Karakteristik Pengecoran yang Menentukan Posisi Pengecoran dalam Engineering Komposisi kimia (Material Composition) Hampir semua logam paduan teknik dapat dicor dengan menggunakan teknik pengecoran yang tepat. Dahulu, logam-logam reaktif (Mg) dan refractory metals (Tungsten, Titanium etc dengan suhu lebur tinggi) sangat sulit untuk dicor. Tetapi, dengan kemajuan teknologi, teknik pengecoran yang khusus dapat mengatasi persoalan peleburan ini. Logam yang paling terkenal sebagai coran adalah besi cor (cast irons) yang mana industri pengecoran berawal dari sini dan dapat berkembang hingga menghasilkan berbagai macam material dengan sifat-sifat yang unggul dalam kekuatan hingga keuletan (seperti, besi tuang putih, kelabu, nodular cast irons, melleable cast irons). Penelitian terus dilakukan untuk menemukan kombinasi optimal antara teknik pengecoran dan sifat-sifat teknis coran yang diharapkan. Berikut ini adalah Tabel kelompok besar logam paduan coran yang mendemonstrasikan berbagai macam komposisi yang ada. 17

18 18

19 19

20 Karakteristik Pengecoran yang Menentukan Posisi Pengecoran dalam Engineering Biaya Perkakas (Tooling Costs) Pengecoran cocok untuk produksi dengan kapasitas besar, karena pola pengecoran biasaya dibuat dari bahan yang murah. Bandingkan dengan peralatan untuk pembentukan logam. Pengecoran dengan pasir cetak memang berbiaya rendah namun untuk die casting biaya die menjadi lebih mahal, namun bila digunakan untuk kapasitas produksi massal maka dapat menekan biaya die. Pemodelan dengan menggunakan komputer dapat membuat prototipe pengecoran dengan lebih cepat dan dapat mengurangi biaya dan waktu selama pengembangan produk coran. 20

21 Karakteristik Pengecoran yang Menentukan Posisi Pengecoran dalam Engineering Struktur Coran (The Cast Structure) Coran memiliki banyak karakteristik metalurgi selama pembekuan(solidification). Dalam beberapa coran, struktur dapat diubah dengan pendingingan atau perlakuan panas yang sesuai dengan sifat mekanis yang diinginkan. Sifat mekanis coran pada umumnya dipengaruhi oleh ukuran butir, benduk dan distribusi senyawa mikro, segregasi dan microporosity. Dalam pembentukan logam dengan deformasi plastisnya dapat membuat butiran lebih halus, menutup voids(lubang2), dan meredistribusikan segregasi dan bahkan bila deformasi terlalu besar dapat mengakibatkan kegagalan material. Ada beberapa kelebihan yang tidak dimiliki pengecoran, namun dengan mengontrol struktur coran dan NDT (non destructive testing) maka coran dengan standar reliabilitas yang lebih tinggi dapat diharapkan. Coran lebih baik memiliki isotropis namun masih sedikit yang demikian. Beberapa contoh struktur coran yang bermanfaat: Struktur columnar dan single crystal digunakan untuk gas turbine rotor blades Flake grafit dalam besi tuang kelabu yang dapat meningkatkan kapasitas damping yang tinggi 21

22 Karakteristik Pengecoran yang Menentukan Posisi Pengecoran dalam Engineering Fleksibilitas Proses (Flexibility of the Process) Pengecoran dapat dilakukan dengan dana investasi yang relatif kecil, dibandingkan dengan pengerolan, pengepresan dan pabrik industri berat lainnya. Pengecoran industri kecil biasanya dijalankan untuk memenuhi kebutuhan konsumen terbatas atau lokal. Dengan dasar proses pengecoran maka industri pengecoran berinvestasi besar dapat dijalankan untuk produksi secara kuantitas dan unit biaya yang rendah. Beberapa tahun belakangan ini, telah tampak trend umum untuk mengkonsentrasikan produksi dalam pabrik-pabrik yang lebih besar dan lebih efisien. 22

23 Terima kasih kepada Penulis Buku yang menjadi acuan mata kuliah ini: Peter Beeley, Foundry Technology 2 nd Edition, Butterworth Heinemann

24 Terima kasih atas perhatian Anda dan Selamat Mencatat dan Belajar dengan Baik