Merencanakan Pembuatan Pola

Transkripsi

1 SUMBER BELAJAR PENUNJANG PLPG 2016 MATA PELAJARAN/PAKET KEAHLIAN TEKNIK PENGECORAN LOGAM Merencanakan Pembuatan Pola Arianto Leman Soemowidagdo KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN DIREKTORAT JENDERAL GURU DAN TENAGA KEPENDIDIKAN 2016

2 BAB 2 MERENCANAKAN PEMBUATAN POLA A. SUB KOMPETENSI Perencanaan pembuatan pola pada proses pengecoran logam dapat dipahami dan dijelaskan dengan benar. B. TUJUAN KEGIATAN PEMBELAJARAN Mahasiswa mampu menjelaskan perencanaan pembuatan pola pada proses pengecoran logam dengan benar. C. URAIAN MATERI 1. Pola Pola adalah model atau tiruan benda/komponen berukuran penuh yang akan dibuat dengan proses pengecoran. Pola digunakan untuk rongga membuat cetakan. Pola terutama digunakan unutk membuat cetakan pasir. Ukuran pola dibuat lebih besar dari ukuran benda/komponen yang akan dibuat untuk mengantisipasi penyusutan saat logam cair membeku dan penyelesaian akhir. Pola dapat dibuat logam, kayu, polistiren dan lilin (wax). 2. Perencanaan Pola Langkah awal yang harus dilakukan pada pembuatan pola adalah mengubah gambar perencanaan menjadi gambar kerja untuk pola. Gambar kerja pola secara prinsip sama dengan gambar perencanaan dengan penyesuaian pada beberapa bagian. Penyesuaian dipertimbangkan sedemikian rupa sehingga dihasilkan produk yang baik, pembuatan pola dan cetakan mudah serta murah, penempatan inti mudah dan stabil, belahan dan permukaan pisah pola, perhitungan penyusutan coran, kemiringan pola, tambahan untuk pekerjaan pemesinan, arah kup dan drag, dan kemudahan pembongkaran cetakan. Dari pertimbangan-pertimbangan tersebut dibuat gambar kerja pola untuk pembuatan pola yang benar. 1

3 a. Kup, drag dan permukaan pisah Kup adalah cetakan bagian atas sedang drag adalah cetakan bagian bawah. Permukaan pisah adalah permukaan yang memisahkan kup dan drag. Hal-hal yang harus dipertimbangkan dalam menentukan kup, drag dan permukaan pisah adalah (Surdia & Chijiiwa, 1976): 1) Pola harus mudah dikeluarkan dari cetakan. Permukaan pisah seyogyanya satu bidang dan kup lebih dangkal. 2) Inti harus mudah ditempatkan dalam cetakan utama dan penempatannya harus ditentukan dengan teliti. 3) Sistim saluran dibuat sedemikian rupa sehingga diperolh aliran logam cair yang baik dan hasilnya optimum. 4) Permukaan pisah didesain dan dibuat sesedikit mungkin. Permukaan pisah yang terlalu banyak menjadikan cetakan rumit, pembuatannya lama dan mahal. b. Penambahan ukuran untuk mengantisipasi penyusutan Volume coran menyusut saat proses pembekuan. Penyusutan ini sering tidak isotropis, sesuai dengan: bahan coran, bentuk, tempat, tebalnya coran, atau ukuran dan kekuatan inti. Penambahan ukuran pola dilakukan untuk mengantisipasi hal ini. Pada pembuatan pola diperlukan mistar susut yang telah diperpanjang sesuai tambahan penyusutan pada ukuran pola. Persyaratan yang terkait penambahan penyusutan harus dituliskan pada gambar untuk pengecoran. Penambahan ukuran pola untuk mengantisipasi penyusutan ditamppilkan pada Tabel 2.1. Tabel 2.1. Tambahan penyusutan yang disarankan untuk berbagai bahan coran (Surdia & Chijiiwa, 1976) Tambahan penyusutan 8/1.000 Besi cor, baja tipis Bahan 9/1.000 Besi cor, baja tipis yang banyak menyusut 10/1.000 Sama dengan atas dan aluminium 12/1.000 Paduan aluminium, Brons, baja cor (tebal 5-7mm) 14/1.000 Kuningan kekuatan tinggi, baja cor 16/1.000 Baja cor(tebal lebih dari 10mm) 20/1.000 Coran baja yang besar 25/1.000 Coran baja yang besar dan tebal 2

4 c. Penambahan ukuran pola untuk pengerjaan mesin Pada beberapa bagian coran terkadang mensyaratkan penyelesaian dengan pemesinan. Beberapa bagian permukaan coran mungkin saja disyaratkan memiliki kekasaran permukaan tertentu sehingga memerlukan proses penyelesaian mesin. Pada bagian yang memerlukan penyelesaian mesin tersebut, ukuran pola perlu ditambah. Penambahan ukuran pada bagian tersebut berbeda menurut bahan, ukuran dan arah kup dan drag serta keadaan pengerjaan mekanis. Penambahan ukuran pola untuk penyelesaian mesin tampak pada Gambar 2.1 untuk coran dari besi cor dan baja cor sedang Gambar 2.2 untuk coran dari paduan selain besi. Gambar 2.1. Tambahan pemesinan untuk coran besi cor dan coran baja (Surdia & Chijiiwa, 1976) Gambar 2.2. Tambahan pemesinan untuk coran paduan selain besi (Surdia & Chijiiwa, 1976) 3

5 d. Kemiringan pola Sisi-sisi pada pola yang tegak terhadap arah penarikan perlu dibuat miring agar lebih mudah melepaskan pola dari cetakan. Kemiringan pola sesuai bahan pola. (Tabel 2.2). Beberapa contoh kemiringan pola tampak pada Gambar 2.3. Tabel 2.2. Kemiringan pola Kemiringan pola Bahan pola 1/200 Pola dari logam 1/30 1/100 Pola dari kayu Gambar 2.3. Kemiringan pola (Surdia & Chijiiwa, 1976) e. Tambahan pelenturan Penyusutan coran membeku terkadang juga mengakibatkan pelenturan jika ukuran coran cukup panjang. Tambahan pelenturan pada pola diberikan untuk antisipasi pelenturan. Tambahan pelenturan diberikan dengan arah berlawanan. (Gambar 2.4). Tambahan pelenturan ditentukan berdasarkan. Gambar 2.4. Tambahan pelenturan (Surdia & Chijiiwa, 1976). 4

6 Gambar 2.5. Pola tunggal, setengah, belahan dan belahan banyak (Surdia & Chijiiwa, 1976). Gambar 2.6. Pola penarikan terpisah dan sebagian (Surdia & Chijiiwa, 1976). 3. Jenis Pola Pola pada pengecoran banyak macam dan bentuknya sesuai bentuk dan ukuran coran yang akan dibuat. Pemilihan jenis pola yang akan digunakan harus memperhatikan produktivitas, kualitas coran, dan harga. a. Pola pejal Pola pejal bentuknya hampir serupa dengan bentuk coran. Macam pola pejal antara lain: pola tunggal, pola belahan, pola setengah, pola belahan banyak, pola penarikan terpisah dan pola penarikan sebagian (Gambar 2.5 dan 2.6). 5

7 b. Pola pelat pasangan Pola plat pasangan merupakan plat yang pada kedua sisinya ditempelkan pola dan sitem salurannya (Gambar 2.7). Pola ini cocok untuk produksi masal coran yang berukuran kecil. Gambar 2.7. Pola pelat pasangan (Surdia & Chijiiwa, 1976) c. Pola pelat kup dan drag Pola dilekatkan pada dua buah pelat, demikian juga sistem saluran yang meliputi saluran masuk, saluran turun, pengalir dan penambah (Gambar 2.8). Gambar 2.8. Pola pelat kup dan drag (Surdia & Chijiiwa, 1976) Gambar 2.9. Pola cetakan sapuan (Surdia & Chijiiwa, 1976) d. Pola cetakan sapuan Pola untuk membuat benda coran bentuk silinder atau putar. Pola ini dibuat dari pelat dengan sebuah penggeret atau pemutar ditengahnya (Gambar 2.9). e. Pola penggeret dengan penuntun Pola ini dipergunakan untuk membuat cetakan pipa lurus atau lengkung yang penampangnya tidak berubah (Gambar 2.10). 6

8 Gambar Pola Pola penggeret dengan penuntun (Surdia & Chijiiwa, 1976) Gambar Pola penggeret berputar dengan rangka cetak (Surdia & Chijiiwa, 1976) Gambar Pola kerangka A (Surdia & Chijiiwa, 1976) Gambar Pola kerangka B (Surdia & Chijiiwa, 1976) f. Pola penggeret dengan rangka cetak Pola ini digunakan untuk suatu keadaan dimana pola bagian dapat ditukar secara konsentris (Gambar 2.11). g. Pola kerangka A Pola untuk membuat bentuk lengkungan yang berbeda-beda. Namun pola ini hanya dipakai untuk jumlah produki terbatas karena waktu pembuatan pola lama (Gambar 2.12). h. Pola kerangka B Pola ini digunakan untuk produksi komponen yang tidak lebih dari dua karena waktu pembuatan cetakannya tiga kali lipat dari cara biasa (Gambar 2.13). 7

9 4. Bahan Pembuat Pola Bahan-bahan yang umum digunakan untuk membuat pola adalah kayu, resin atau logam. Dalam kondisi tertentu atau pemakaian khusus bahan seperti lilin (wax), gips dan stryofoam juga bisa dipakai untuk membuat pola. a. Kayu Kayu yang dipakai untuk pola antara lain: kayu saru, kayu aras, kayu pinus, kayu mahoni, kayu jati dan sebagainya (Surdia & Chijiiwa, 1976). Pemilihan kayu dilakukan berdasar jenis dan ukuran pola, jumlah produksi, dan lamanya pemakaian. Kayu dengan kadar air lebih dari 14 % tidak dapat digunakan untuk membuat pola karena akan timbul pelentingan yang disebabkan perubahan kadar air dalam kayu. Suhu udara sekitar terkadang harus diperhitungkan terkait lokasi penggunaan tersebut. Kelebihan kayu untuk membuat pola adalah (Amshori, 2014): (1) Digunakan untuk pola yang bentuk dan ukurannya rumit; (2) Mudah didapat; (3) Harganya murah; (4) Mudah dikerjakan (proses pengerjaannya mudah). Sedang kekurangan kayu sebgai bahan untuk membuat pola adalah (Supendi, 2012): (1) Tidak bisa mengerjakan produksi massal; (2) Sering terjadi penyusutan. Persyaratan kayu untuk pembuatan pola : (1) Kering sekali (jangan melenting), kadar air 5-8%; (2) Mudah dikerjakan dengan mesin atau tangan; (3) Mempunyai serat-serat halus; (3) Tidak mudah retak atau pecah kerena proses pembuatan cetakan; (4) Dapat digunakan untuk proses cetakan dengan tangan atau mesin. b. Stryofoam Pola dari polisterin atau yang dikenal sebagai styrofoam merupakan pola sekali pakai. Pola polisterin tidak dikeluarkan dari cetakan, tapi akan menguap saat logam cair dituangkan. Pola polisterin digunakan untuk membuat benda atau komponen dalam jumlah sedikit atau bahkan terkadang hanya satu. Cetakan yang dipakai adalah semen, pasir atau chemical moulding yang tidak berpengaruh terhadap polisterin. Pola dibuat dengan menambahkan zat pembuat busa pada polistirena untuk membuat berbutir, mudah dikerjakan, tetapi tak dapat menahan penggunaan yang berulang-ulang. c. Pola Resin Resin epoksi merupakan jenis resin yang banyak digunakan secara luas dalam pencetakan cor atau benda-benca cetakan, industri teknik kimia, listrik mekanik, 8

10 perekat, cat pelapis, dan sebagainya. Resin ini termasuk jenis resin termoset yang dihasilkan dari polimerisasi adisi pada pemanasan dengan adanya katalis amino. Dalam setiap resin yang dipanas-awetkan, memiliki ikatan dengan struktur jaringan, sukar larut dalam pelarut dan tak dapat dilelehkan oleh panas. Polimer resin epoksi dibuat dengan cara mencampurkan resin dengan pengeras. Zat pemlastis dapat ditambahkan agar pola tidak getas, sehingga jika dipakai berulang kali untuk memuat cetakan tidak cepat rusak. Jumlah pengeras dalam campuran hrus sesuai dan tidak boleh terlalu banyakr, agar larutan tidak terlalu cepat mengeras dan getas. Pencampuran dilakukan dengan mangaduk-aduk resin, pengeras dan pemlastis. Pengadukan diusahakan tidak menimbulkan gelembung-gelembung udara. Kekuatan pola akan dipengaruhi oleh gelembung-gelembung udara yang terjebak. Pola dari resin epoksi unggul dalam kekuatan mekanik dan ketahanan kimia. Sifatnya bervariasi bergantung pada jenis, kondisi dan pencampuran pengerasnya. d. Logam Bahan pola logam yang umum digunakan adalah besi cor kelabu, karena tahan aus, tahan panas dan tidak mahal (Surdia & Chijiiwa, 1976). Selain itu logam alumunium dapat pula dipakai sebagai bahan pola karena ringan dan mudah dikerjakan. Kelebihan bahan pola dari logam yaitu: (1) Bisa digunakan untuk produksi massal; (2) Mudah didapat. Kekurangan dari bahan pola logam yaitu: (1) Tingkat kesulitan pengerjaannya; (2) Tidak bisa mengerjakan pola yang rumit bentuk maupun ukurannya (Supendi, 2012). e. Lilin Lilin umumnya dipakai untuk membuat pola dari benda coran berukuran kecil, produksi masal dan bahan paduan kelas tinggi semisal sudu-sudu turbin (Amshori, 2014). Pola dari lilin dibuat dengan cara dicetak agar pola yang dibuat seragam dalam bentuk dan ukuran. Jadi harus dibuat cetakan untuk membuat pola lilin. Gambar 2.14 memperlihatkan contoh pola dari lilin. Pola lilin dikeluarkan dari cetakan dengan cara dipanaskan sehingga lilin meleleh dan keluar dari dengan sendirinya dari dalam cetakan. Pemakaian cetakan dengan pola dari lilin akan lebih ekonomis digunakan untuk benda coran kurang dari 3 kg dan jumlahnya lebih dari seratus benda coran. Ketebalan minimum coran pada pengecoran dengan pola lilin adalah 1 mm. Pengecoran dangan pola lilin sangat sesuai untuk benda 9

11 tuang yang memiliki suhu tinggi, barang-barang ornamen seperti patung dan bagianbagian senjata. Gambar Pola lilin yang telah diassembly 5. Bentuk dan Unuran Coran Berbagai macam bentuk dan ukuran produk dapat dibuat dengan proses pengecoran. Bentuk yang sederhana hingga rumit dan ukuran kecil sampai besar dapat dibuat. Bagaimanapun bentuk yang rumit dan ukuran yang besar akan semakin sulit dibuat yang pada akhirnya terkait kosekuensi biaya produksi. Bentuk dan ukuran harus dipertimbangkan dengan cermat agar produk dapat dibuat secara optimal. Pertimbangan-pertimbangan terkait bentuk dan ukuran meliputi: a. Bentuk pola sebaiknya sederhana dan mudah dalam pembuatannya. b. Cetakan mudah dibuat. c. Bentuk cetakan tidak menimbulkan cacat pada hasil coran. a. Bentuk coran Beberapa perubahan sederhana pada pola dapat mengurangi resiko cacat pada coran serta menjadikan pembuatan cetakan lebih sederhana dan mudah. Contoh perubahan sederhana tersebut tampak pada Gambar 2.15 sampai Gambar Gambar 2.15 tampak perubahan pola untuk menghindari bentuk lengkung agar pembuatan pola lebih mudah, sedang Gambar 2.16 tampak perubahan pola untuk menghindari permukaan pisah banyak. Perubahan pada Gambar 2.15 dan 2.16 akan memudahkan pula dalam pembuatan cetakan. Perubahan yang dilakukan pada perubahan yang dilakukan pada Gambar 2.17 adalah untuk menghindari permukaan pisah yang tak sebidng. Permukaan pisah tak sebidang menyebabkan cetakan sering pecah. Sebuah bagian menonjol tampak pada pola (Gambar 2.18), sehingga satu set inti 10

12 dibutuhkan agar pola dapat ditarik ke atas. Perubahan yang dilakukan adalah untuk menghilangkan inti sehingga pembuatan cetakan menjadi seerhana. Gambar Perubahan pola agar mudah dibuat (Surdia & Chijiiwa, 1976) Gambar Perubahan pola agar permukaan pisah lebih sedikit (Surdia & Chijiiwa, 1976) Gambar Perubahan pola agar permukaan pisah menjadi satu bidang datar (Surdia & Chijiiwa, 1976) Gambar Perubahan untuk menghindari bagian terpisah (Surdia & Chijiiwa, 1976) 11

13 Gambar Bagian tipis sebaiknya dihindari (Surdia & Chijiiwa, 1976) Gambar Bagian yang terlalu tebal dihindari (Surdia & Chijiiwa, 1976) Gambar Bagian yang tebal pada pertemuan dihindari (Surdia & Chijiiwa, 1976) Bagian yang tipis (Gambar 2.19) dapat menyebabkan cacat salah alir karena logam dapat berhenti mengalir akibat pembekuan pada bagian tersebut. Pada penuangan aluminium tebal 1 mm resiko terjadinya cacat adalah 80 %, sedang tebal 2 mm resiko cacatnya 0 %. Gambar 2.20 dan 2.21 memperlihatkan tebal coran yang tidak proporsional. Bagian yang terlalu tebal akan membeku lebih lambat sehingga beresiko terhadap cacat penyusutan dalam atau rongga dalam. Tebal yang proporsional memberikan laju pendinginan yang seragam. Bagian yang terlalu tebal pada pertemuan di ubah agar bagian tersebut tebalnya proporsional (Gambar 2.21). Bagian a pada 12

14 Gambar 2.22 dimiringkan untuk menghindari salah alir karena logam dapat mengisi rongga cetakan dengan baik. Lebih lanjut, bagian a yang dimiringkan tersebut juga akan memberi ruang agar kotoran seperti terak atau pasir terdorong keluar sehingga terhindar dari cacat inklusi pasir dan terak. Gambar Memiringkan bagian yang mendatar (Surdia & Chijiiwa, 1976) b. Ukuran coran Ukuran coran harus dengan jenis bahan yang akan dicor. Hal ini dilakukan untuk menghindari kemungkinan terjadinya cacat coran. 1) Tebal minimum Ukuran tebal coran harus dibuat sedemikian rupa agar coran mudah dibuat. Ketebalan yang sangat tipis dapat menyebabkan cacat salah alir. Tebal minimum harus ditentukan sesuai jenis bahan yang akan dicor. Tabel 2.2 meyajikan ketebalan minimum pada pengecoran dengan cetakan pasir. 2) Lubang berinti Ukuran dan bentuk lubang berinti harus diperhatikan. Pada lubang yang sempit dan panjang inti dapat mengalami panas lanjut sehingga dapat terjadi fusi. Gas dari pasir akan membentuk rongga-rongga udara. Ukuran lubang berinti ditunjukkan pada tabel ) Perubahan tebal Perubahan tebal pada coran disarankan membentuk gradien dengan sudut 15 0 untuk satu sisi dan 7,5 0 pada kemiringan dua sisi (Gambar 2.23). 13

15 Tabel 2.2. Ketebalan minimum pada pengecoran dengan cetakan pasir (Surdia & Chijiiwa, 1976) Tabel 2.3. Ukuran lubang berinti (Surdia & Chijiiwa, 1976) Gambar Gradien perubahan tebal (Surdia & Chijiiwa, 1976) 14

16 4) Sudut siku dan tajam Bagian coran yang bersudut siku dan tajam harus memiliki radius pada bagian dalamnya (Gambar 2.24). 5) Sambungan T dan Y Pada sambungan T dan Y cenderung menjadi tebal. Perencana pengecoran harus memperhatikan ini untuk menghindari perbedaan tebal dinding yang berlebihan (Gambar 2.25). R = T 3 L = A(T t) A = (T t) Gambar Pertemuan siku ( pertemuan L) (Surdia & Chijiiwa, 1976) Gambar Pertemuan sambungan T dan Y (Surdia & Chijiiwa, 1976) 6) Ketelitian ukuran coran a) Toleransi ukuran tebal dinding Penyimpangan ukuran coran dapat disebabkan oleh: penyimpangan pola saat membuat cetakan, kekurang telitian pemasangan inti, variasi penyusutan coran dan lainnya. Toleransi ukuran diberikan untuk meminimkan kesalahan sampai tingkat tertentu. Toleransi tebal dinding pada pengecoran dengan cetakan pasir tampak pada Tabel

17 b) Toleransi ukuran panjang Ukuran coran yang terkait kup dan drag atau cetakan utama dan inti seringkali cenderung mengalami penyimpangan. Toleransi ukuran panjang dibutuhkan untuk mengantisipasi penyimpangan yang mungkin terjadi. Toleransi ukuran panjang pada pengecoran dengan cetakan pasir tampak pada Tabel 2.5. Tabel 2.4. Toleransi ukuran ketebalan dinding Tabel 2.5. Toleransi ukuran panjang 16

18 DAFTAR PUSTAKA DAFTAR PUSTAKA Amshori, N. C. (2014). Metalurgi. Dipetik Juli 24, 2016, dari Pola Pengecoran: Supendi, V. (2012). Pola. Dipetik Juli 24, 2016, dari Jejak Metalurgis: Surdia, T., & Chijiiwa, K. (1976).. Jakarta: PT. PRADNYA PARAMITA. 17