2. pendahuluan cor (1)

5/20/2018 2. Pendahuluan Cor (1)

1/65

Metallurgy and Materials Engineering Department

University of Indonesia

Semester Genap 2013-2014

Introduction to CastingProcess

Prof. Dr.-Ing. Bambang SuharnoKuliah Pembentukan Logam


2/65

University of

Indonesia

Metallurgy and Materials Engineering Department UI

Produk barang-barang manufaktur

(casting)


3/65

University of

Indonesia


Casting (Pengecoran Logam)

proses pembentukan

logam (ferrous dan

non ferrous) dengan

cara memasukanlogam cair kedalam

cetakan berongga

dan dilanjutkan

dengan prosespembekuan

(pendinginan) logam

tersebut


4/65

University of

Indonesia


Principle of mold filling

quick& quiet

airmetal

air entrap

oxidation

turbulence

solidification

gravityLogam Cair

Cetakan


5/65

University of

Indonesia


Keuntungan Casting

bentuk produk (sederhana rumit dan berongga)

tingkat presisi (longgar sangat ketat)

jumlah produk (satuan massal)

berat produk (beberapa gram ton) proses pengerjaan akhir dapat minimum

mengurangi biaya dan waktu proses


6/65

University of

Indonesia


Kelemahan Casting

Kekuatan (strength) kurang, karena terbentuk struktur

dendrit pada metal cor (ferrous dan non ferrous)

Cacat lubang halus (pin hole, shrinkage, dll) dapat

berpengaruh besar pada sifat mekanis. Beberapa diperlukan proses Heat Treatment untuk

memperbaiki sifat mekanis

Perlu ketrampilan khusus pada proses foundry untuk

mendapatkan benda cor yang baik dengan variabel : temperatur,

komposisi,

kondisi cetakan dan cairan logam

casting design.


7/65

University of

Indonesia


Struktur Dendrite dan Cacat Porositas


8/65

University of

Indonesia


Klasifikasi Metode Casting

Berdasarkan material cetakan

Cetakan pasir,

Cetakan Keramik

Cetakan logam Berdasarkan tekanan (pressure) yang diberikan pada

saat logam cair mengisi cetakan

gaya gravitasi (gravity casting),

tekanan rendah (low pressure die casting) < 20 MPa tekanan tinggi (high pressure die casting) 2080 MPa

gaya setrifugal (centrifugal casting),

Vakum

Cari di web video atau animasi metode-metode casting


9/65

University of

Indonesia


Klasifikasi Metode Casting

Cetakan permanen atau cetakan logam

untuk pengecoran gravitasi dan pengecoran

dengan tekanan (pressure die casting)

dipakai berulang-ulang produksi massal Pada proses dengan cetakan expendable

cetakan pasir, cetakan kulit (shell moulding)

dan cetakan invesment/keramik (investment

mold) sekali pakai


10/65

University of

Indonesia



11/65

University of

Indonesia


Summary of Casting Processes


12/65

University of

Indonesia


Characteristics of Casting


13/65

University of

Indonesia


Pengecoran Logam Skala Industri

4 proses teknologi pengecoran logam yang sangat

populer yakni:

pengecoran cetakan pasir (sand casting)dan

pengecoran invesment (investment casting)

untukproses pengecoran logam ferrous seperti besi cor

(cast iron) dan berbagai baja cor paduan (alloy steel

casting).

pengecoran gravitasi (gravity casting)dan

pengecoran dengan tekanan (pressure die casting)

yang banyak dipergunakan untuk logam non ferrous

dengan titik lebur relatif rendah terutama paduan

aluminium dan magnesium


14/65

University of

Indonesia


Proses Pengecoran Skala Industri

Baca: http://www.diecasting.org/faq/


15/65

University of

Indonesia


Produk Pengecoran Logam

Komponen industri otomotif

Komponen Industri elektronik dan rumah tangga

Component or Spare Part for industries:

Mining

Oil and Gas

Metal Treatment

Cement

Petrochemical

Power Plant Steel Mill

Fertilizer

Pulp and Paper

Glass and Rubber


16/65

University of

Indonesia


Typical Cast Parts

Figure 11.1 (a) Typical gray-iron castings used in automobiles, including the transmission

valve body (left) and the hub rotor with disk-brake cylinder (front). Source: Courtesy of

Central Foundry Division of General Motors Corporation. (b) A cast transmission housing.

(c) The Polaroid PDC-2000 digital camera with a AZ191D die-cast high-purity magnesium

case. (d) A two-piece Polaroid camera case made by the hot-chamber die-casting process.

Source: Courtesy of Polaroid Corporation and Chicago White Metal Casting, Inc.

(a)

(b)

(c)

(d)


17/65

University of

Indonesia


Examples of cast parts

Metal: Aluminum

Process: Die Cast

Weight: 14.6 lbs

Size: Large(over 12X12)

Market: Automotive

Description: Transmission Gear Case


18/65

University of

Indonesia


Metal: Magnesium

Process: Die Cast

Weight: 90 gramsSize: Medium(3X3 to 12X12)

Market: Computer/Electronics

Description: Military Hand Held Radio Housing



19/65

University of

Indonesia


Metal: Zinc

Process: Die Cast

Weight: 0.39 lbsSize: Medium(3X3 to 12X12)

Market: Automotive

Description: Police/Commercial Spot Light Hsng.



20/65

University of

Indonesia


Metal: Aluminum

Process: Die Cast

Weight: 19 lbs

Size: Large(over 12X12)

Market: Automotive

Description: Lower crankcase



21/65

University of

Indonesia


Metal: Zinc

Process: Die Cast

Weight: 0.244 oz

Size: Very Small(1X1)

Market: Computer/Electronics

Description: A shielded cable header for

housing electrical connector pins



22/65

University of

Indonesia


Metal: Aluminum

Process: Die CastWeight: xx

Size: Medium(3X3 to 12X12)

Market: Sports/Recreation

Description: wankel snowmobile engine rotor housing



23/65

University of

Indonesia


Product : automotive component for domestic

and regional market

ADC12, AC2B,AC4B, AC8H

Cylinder Head, PistonCrankcase,Plate Oil SeparateCylinder ComShock Breaker

All St l C ti I d t


24/65

University of

Indonesia


Alloy Steel Casting Industry

Product


25/65




Cetakan (Mold)

Prof. Dr.-Ing. Bambang Suharno

Kuliah Pembentukan Logam


26/65

University of

Indonesia


Cetakan

Fungsi : memberikan bentuk dan

dimensipada benda yang akan diproduksi.

Tidak ada hasil benda cor yang lebih baik dari

kondisi cetakannya. Untuk mendapatkan benda cor yang baik,

maka cetakan harus lebih baik lagi.

Cacat pada benda hasil cor yang terjaditerutama diakibatkan kondisi cetakan yang

kurang sempurna (bermasalah).


27/65

University of

Indonesia


1. Cetakan Pasir (Sand Mold)

Pasir (silika, chromit, zircon dll)

Murah (silika)

Dapat dipergunakan kembali

Bersifat isolator, pendinginan lambat(hasil butir kasar dibandingkan dengancetakan logam)

Hasil permukaan : kasar mulus

Sifat produksi : satuan masal

Dimensi kurang akurat, harus finishingseperti machining (bubut, frais, bor dll)


28/65

University of

Indonesia


Syarat Pasir Cetak

Memiliki sifat mampu bentuk dan mampu menahan

logam cair waktu dituang kedalamnya

Permeabilitas yang cocok agar gas atau udara yang

terjadi dalam cetakan waktu penuangan, dapat keluar

dan tidak masuk kedalam logam cair/produk

Distribusi besar butir pasir yang cocok, butir halus

akan memperhalus permukaan namun dapat

menghambat gas keluar sehingga berakibat cacat

Tahan panas terhadap temperatur logam yang

dituang (perlu komposisi kimia dan senyawa ikutan

yang cocok)


29/65

University of

Indonesia


Pasir silika

Berasal dari : Bangka, Tuban

atau Sukabumi.

Umumnya berwarna putih

dengan kandungan clay

yang rendah. Lokasi bisa

dipantai, gunung, kali dll.


30/65

University of

Indonesia


Bahan Pengikat (Binder)

bentonit (clay: secarafisik)

furan atau pep-set(secara kimia)

Ada juga menggunakanpasir silika denganresin (resin coated

sand) yang digunakansebagai cetakan kulit(shell moulding) ataupasir inti (core).

Bahan pengikat bentoni t


31/65

University of

Indonesia


Production Steps in Sand-Casting

Figure 11.2 Outline of production steps in a typical sand-casting operation.


32/65

University of

Indonesia


Sand Casting


33/65

University of

Indonesia


Sequence of

Operationsfor

Sand-

Casting

Figure 11.8 Schematic illustration of the sequence of operations for sand casting. (a) A

mechanical drawing of the part is used to generate a design for the pattern. Considerations suchas part shrinkage and draft must be built into the drawing. (b-c) Patterns have been mounted on

plates equipped with pins for alignment. Note the presence of core prints designed to hold the core

in place. (d-e) Core boxes produce core halves, which are pasted together. The cores will be

used to produce the hollow area of the part shown in (a). (f) The cope half of the mold is

assembled by securing the cope pattern plate to the flask with aligning pins and attaching inserts to

form the sprue and risers. Continued on next slide.


34/65

University of

Indonesia


Sequence of

Operations

for Sand-

Casting,

Cont.

(g) The flask is rammed with sand and rthe plate and inserts are removed. (h) The drag half is

produced in a similar manner with the pattern inserted. A bottom board is placed below the drag

and aligned with pins. (i) The pattern , flask, and bottom board are inverted; and the pattern iswithdrawn, leaving the appropriate imprint. (j) The core is set in place within the drag cavity. (k)

The mold is closed by placing the cope on top of the drag and securing the assembly with pins.

The flasks the are subjected to pressure to counteract buoyant forces in the liquid, which might lift

the cope. (l) After the metal solidifies, the casting is removed from the mold. (m) The sprue and

risers are cut off and recycled, and the casting is cleaned, inspected, and heat treated (when

necessary). Source: Courtesy of Steel Founders Society of America


35/65

University of

Indonesia


Sand Casting


36/65

University of

Indonesia


Vertical Flaskless Molding

Figure 11.7 Vertical flaskless molding. (a) Sand is squeezed between two

halves of the pattern. (b) Assembled molds pass along an assembly line

for pouring. (c) A photograph of a vertical flaskless molding line. Source:

Courtesy of American Foundry Society.

(c)


37/65

University of

Indonesia


Cetakan Pasir

Cetakan pasir menggunakanmoulding machine dengan

ukuran yang besar, meng

gunakan tenaga hidrolik.Cetakan ini digunakan dalam

jumlah yang besar (mass pro-

duction) yang menggunakan

pola dari logam (aluminium)

agar tidak cepat rusak.


38/65

University of

Indonesia


Pattern atau Pola untuk Cetakan Pasir

Pola Kayu Pola Stereform

E d bl M ld C ti


39/65

University of

Indonesia


Expendable Mold Casting -

Expanded Polystrene Mold

Pattern made from Polystrene and vaporized when in contact withmolten metal. The pattern can include the sprue and runner. No cope /drag is needed.


40/65

University of

Indonesia


2.Cetakan Keramik

Agak relatif lebih mahal (bahan import misalpasir Zirkon)

Tidak dapat direklamasi

Bersifat isolator Permukaan : mulushalus

Sifat produksi : massal

Untuk benda cor yang cukup rumit

Methode: investment/precision casting

I C i


41/65

University of

Indonesia


Investment Casting

Mould for wax patterns Wax patterns Mould, dewaxedand fired

Pouring Casting as-demoulded, withsprue and runners


42/65

University of

Indonesia


Investment Casting Process

Figure 11.13 Schematic illustration of investment casting (lost-wax) process.

Castings by this method can be made with very fine detail and from a variety

of metals. Source: Courtesy of Steel Founders Society of America.

3 C t k L


43/65

University of

Indonesia


3. Cetakan Logam Logam (baja, besi tuang, kuningan dll)

Mahal (terutama pembuatan dan design).

Bersifat non isolator, pendinginan cepat: menghasilkan

struktur yang halus meningkat sifat mekanis

Permukaan : halus sangat halus.

Sifat produksi : harus massal.

Menggunakan coating (pelapis) agar permukaan cetakan

retak atau tererosi.

Coating juga berfungsi sebagai isolator sehinggapermukaan cetakan tidak overheating

Pendinginan cepat menghasilkan struktur yang halus

meningkat sifat mekanis.


44/65

University of

Indonesia


Cetakan Logam

1. Preheat mold and spray-coating

2. Insert core and close mold

3. Pour molten metal

4. Finished part


45/65

University of

Indonesia


Cetakan Logam

Benda hasil corberupa manifold

dikeluarkan dari

cetakan, secara

Manual (bantuantangan).

Benda cor dengan

pertolongan pin

keluar dari

cetakan.


46/65

University of

Indonesia


High Pressure Die Casting


47/65

University of

Indonesia


Hot-Chamber Die-Casting

Figure 11.17 Schematic illustration of the hot-chamber die-casting process.

C ld Ch b Di C ti


48/65

University of

Indonesia


Cold-Chamber Die-Casting

Figure 11.18 Schematic illustration of the cold-chamber die-casting process.

These machines are large compared to the size of the casting, because high

forces are required to keep the two halves of the dies closed under pressure.


49/65




Dapur Peleburan

(Furnace)

Prof. Dr.-Ing. Bambang SuharnoKuliah Pembentukan Logam


50/65

University of

Indonesia


Reverberatory

(Hearth Furnace) misal peleburan Aluminium

Reverberatory


51/65

University of

Indonesia


Reverberatory

(Hearth Furnace)

Jenis dapur tertua Menggunakan sistem pembakaran langsung

melalui burner ke arah umpan hingga umpanmeleleh

Umpan (bahan baku) diletakkan di bagianbawah, sumber api berapa di atas kemudianpanasnya dapat diteruskan melalui konveksiataupun radiasi ke arah umpan

Effesiensi panasnya rendah

Kapasitasnya bervariasi umumnya besar danoperasi non-stop untuk menekan biaya bahanbakar (panas sesudahnya dapat digunakankembali)

Plant ie


52/65

University of

Indonesia


Plant viewPlant view


53/65

University of

Indonesia


Rotation Reverberatory

Circular moving

Horizontal moving

Plant view


54/65

University of

Indonesia


Plant view


55/65

University of

Indonesia


Crucible Furnace

Menggunakan krusibel atau kowi dari bahan

refraktori (batu tahan api) ataupun logam

sebagai penampung umpan dan logam cair

Sumber panasnya bisa dari bahan bakar(internal atau external) ataupun energi listrik

Panas dari sumber panas sebagian besar

dialirkan dengan cara konveksi melalui krusible

Kapasitasnya sangat bervariasi dari beberapagram sampai ukuran ton

Effisiensinya panasnya cukup baik


56/65

University of

Indonesia


Crucible Furnace

Simple, external, fixed, coke or coal firedcrucible furnace

Melting Proses


57/65

University of

Indonesia


Melting ProsesDapur Krusibel


58/65

University of

Indonesia


Fixed type

Tilting and moving type

I d ti C ibl F


59/65

University of

Indonesia


Induction Crucible Furnace

Melting Proses


60/65

University of

Indonesia


Melting ProsesDapur Induction


61/65

University of

Indonesia


Holding Furnace

Digunakan :

Menahan temperatur logam cair

Proses Alloying

Proses Degassing, dll

Biasanya digunakan dapur induksi ataupun

dapur pemanas listrik yang menggunakan

elemen Dapat juga dilakukan di dalam ladle yang

menggunakan pemanas baik berupa burner

ataupun elemen


62/65

University of

Indonesia


Degassing furnace

Fixed holdingfurnace


63/65

University of

Indonesia


Arc Furnace

Horizontal Arc Furnace Vertical Arc Furnace


64/65

University of

Indonesia


Kupola


65/65

University of

Indonesia

2. pendahuluan cor (1)

Documents