PEMBENTUKAN PRODUK BENDA KERJA DENGAN CARA PENGECORAN

A.       Pengecoran atau penuangan (casting)

Pengecoran atau penuangan (casting) merupakan salah satu proses pembentukan bahan baku/bahan benda kerja yang relatif mahal dimana pengendalian kualitas benda kerja dimulai sejak bahan masih dalam keadaan mentah. Komposisi unsur serta kadarnya dianalisis agar diperoleh suatu sifat bahan sesuai dengan kebutuhan sifat produk yang direncanakan namun dengan komposisi yang homogen serta larut dalam keadaan padat. (lihat bab III tentang besi tuang dan bab IV uraian pembahasan tentang perilaku paduan dalam proses penuangan).

Proses penuangan juga merupakan seni pengolahan logam menjadi bentuk benda kerja yang paling tua dan mungkin sebelum pembentukan dengan panyayatan (chipping) dilakukan. Sebagai mana ditemukan dalam artifacts kuno menunjukkan bukti keterampilan yang luar biasa dalam pembentukan benda dari bahan logam dengan menuangkan logam yang telah dicairkan (molten metals) kedalam cetakan pasir khusus menjadi bentuk tertentu. Pengecoran dengan menggunakan cetakan pasir juga merupakan teknologi yang menuangkan larutan cair dari logam secara hati-hati kedalam cetakan pasir yang sudah dipersiapkan dengan hasil yang mendekati sempurna. Oleh karena itulah proses pembentukan melalui teknik penuangan ini juga digunakan pada level kebangsawanan seperti pembuatan benda-benda seni seperti ornament alam dan alat memasak dan lain-lain.

Coin kuno yang terbuat dari emas (gold), perak (silver), dan bronze dipertahankan dan dipamerkan di museum prajurit dan dinyatakan sebagai koleksi karya seni yang luar biasa dari tingkat keterampilan (skill) pada masa itu, demikian pula dengan gambar serta lukisan kuno yang sangat detail dari seorang raja sebagai bukti kekuasaannya.

Dalam perkembangannya pembentukan benda kerja melalui penuangan ini tidak hanya pada lingkup seni dan konsumsi kalangan aristocrat semata, namun juga pada pengembangan teknologi penuangan itu sendiri termasuk pengembangan peralatan dan mesin-mesin perkakas moderen sebagaimana yang kita gunakan pada saat ini, sehingga metoda penuangan dengan cetakan pasir (sand casting) menjadi salah satu metoda penuangan dimana berbagai metoda penuangan tersebut antara lain meliputi : 

a.        Sand casting (penuangan dengan cetakan pasir)

b.        Die casting (penuangan dengan cetakan matres)

c.        Centrifugal casting (penuangan dengan cetakan putar)

d.        Continuous casting

e.        Shell moulding

                  f.     Investment casting

                                                                                                                                              

1  Sand Casting (penuangan dengan cetakan pasir).

Proses pembentukan benda kerja dengan metoda penuangan logam cair kedalam cetakan pasir (sand casting), secara sederhana cetakan pasir ini dapat diartikan sebagai rongga hasil pembentukan dengan cara mengikis berbagai bentuk benda pada bongkahan dari pasir yang kemudian rongga tersebut diisi dengan logam yang telah dicairkan melalui pemanasan (molten metals).

Proses pembentukan cetakan pasir ini harus dilakukan secara hati-hati dan memperlakukannya seperti mendirikan periuk emas murni atau perak atau tembaga. Kendati sekarang telah benar-benar mampu melakukan loncatan kemampuan dalam pekerjaan pengecoran (casting) seperti pembuatan sejumlah poros luar dari mesin kapal laut Queen Mary yang sangat besar dan panjang juga rel kereta api.

Cetakan pasir untuk pembentukan benda tuangan melalui pengecoran harus dibuat dan dikerjakan sedemikian rupa dengan bagian- bagian yang lengkap sesuai dengan bentuk benda kerja sehingga diperoleh bentuk yang sempurna sesuai dengan yang kita kehendaki. Bagian-bagian dari cetakan pasir ini antara lain meliputi:

a)    Pola, mal atau model (pattern), yaitu sebuah bentuk dan ukuran benda yang sama dengan bentuk asli benda yang dikehendaki, pola ini dapat dibuat dari kayu atau plastik yang nantinya akan dibentuk pada cetakan pasir dalam bentuk rongga atau yang disebut mold jika model ini dikeluarkan yang kedalamnya akan dituangkan logam cair.

b)    Inti (core), inti ini merupakan bagian khusus untuk yang berfungsi sebagai bingkai untuk melindungi struktur model yang akan dibentuk, dengan demikian keadaan ketebalan dinding, lubang dan bentuk-bentuk khusus dari benda tuangan (casting) tidak akan terjadi perubahan.

c)    Cope, yaitu setangah bagian dari bagian atas dari cetakan pasir.

d)    Drag, yakni setengah bagian bawah dari cetakan pasir tersebut.

e)    Gate ialah lubang terbuka dimana dituangkannya logam cair kedalam cetakan diatara core dan drag

f)     Riser ialah lubang pengeluaran yang disediakan untuk mengalirnya sisa lelehan logam cair dari dalam cetakan serta sedikit reserve larutan logam cair.

Komponen-komponen utama untuk pembuatan cetakan tersebut diatas merupakan komponen utama yang digunakan dalam pembuatan cetakan untuk pengecoran logam.

Kelengkapan lainnya adalah Chaplet, yakni kelengkapan pendukung Cores, walaupun pemakaian pendukung cores ini dianggap kurang praktis, dan beberapa peralatan yang lain tidak ada dalam perdagangan.       
                                                                                                  

Contoh :

Untuk pengecoran sederhana yakni akan dibuat sebuah silinder padat. Untuk proses    ini           dapat kita lakukan dengan petimbangkan langkah-langkah sebagai berikut :

Kita siapkan pola atau model dengan dimensi yang sama dengan dimensi yang sama dengan dimensi benda yang dikehendaki, pola dibuat dari bahan kayu dengan memberikan

sedikit kelebihan ukuran untuk penyusutan serta sedikit ketirusan untuk memudahkan mengeluarkan pola dari dalam cetakan pasir terutama jika akan dilakukan pengecoran dengan posisi vertikal, Apabila lubang kiri di dalam pasir telah terisi dengan besi, maka silinder padat dari besi tuang dapat dihasilkan.

Cara yang lain untuk pembuatan benda tuangan seperti ini yaitu dengan membuat cetakan dalam dua bagian cetakan dimana setengah bagian cetakan (cope dan drag) merupakan bentuk dari setengah bagian dari benda yang dibentuk dari setengah bagian pola, kedua bagian dari cetakan yakni cope dan drag yang masing-masing memiliki bentuk setengah silinder ini akan digabungkan dengan menggunakan pin agar posisi keduanya sesuai dan memiliki rongga dengan bentuk silinder sesuai dengan bentuk yang dikehendaki. Sebelum drag dan cope ini dirakit terlebih dahulu dibuat alur untuk saluran pengisian dan pengeluaran udara. Setelah dirakit maka cetakan ini siap untuk diisi dengan logam yang telah dicairkan.

  

Bahan cetakan dan bahan teras

Pasir cetakan

Cetakan dan teras merupakan bagian yang akan bekerja menerima panas dan tekanan dari logam cair yang dituang sebagai bahan produk, oleh karena itu pasir sebagai bahan cetakan harus dipilih sesuai dengan kualifikasi kebutuhan bahan yang akan dicetak baik sifat penuangannya maupun ukuran benda yang akan dibentuk dalam penuangan ini dimana semakin besar benda tuangan maka tekanan yang disebut tekanan metallostatic akan semakin besar dimana cetakan maupun teras harus memiliki kestabilan mekanis yang terandalkan. Beberapa jenis bahan cetakan dan teras yang sering digunakan antara lain :

a.   Pasir tanah liat

Pasir tanah liat ialah pasir yang komposisinya terdiri atas campuran pasir-kwarsa dengan tanah liat yang berfungsi sebagai pengikat. Pasir tanah liat ini dapat dibedakan menjadi dua macam menurut cara pemakaiannya yaitu :

Pasir kering yaitu jenis pasir tanah liat dimana setelah dibentuk menjadi cetakan harus dikeringkan terlebih dahulu. Pasir ini sangat cocok digunakan untuk pengecoran benda-benda yang kecil maupun yang besar.

Pasir basah ialah jenis pasir tanah liat yang telah dibentuk menjadi cetakan tidak perlu dilakukan pengeringan atau. Pasir ini hanya digunakan untuk pengecoran benda-benda yang kecil.

Dalam proses pembentukan bahan cetakan Pasir cetakan dicampur dengan bubuk batu bara untuk menhindari terbakarnya butiran pasir ini terutama bagian yang berhubungan langsung dengan sumber panas dan pengerjaan lanjutan atau penyelesaian setelah cetakan ini terbentuk, permukaan bentuk benda kerja diperhalus dengan cara memolesnya dengan larutan graphite atau yang disebut penghitaman dan digunakan pada cetakan yang menggunakan pasir kering. Tetapi untuk cetakan yang pasir basah biasanya penghitaman diberikan dengan menyemprotkan tepung batu bara tersebut, melalui proses ini juga akan diperoleh benda tuangan yang memilki permukaan yang halus. Dalam keadaan padat cetakan ini juga harus porous sehinga dapat membuang gas yang terbentuk akibat pemanasan, untuk tujuan ini biasanya dimasukan jerami. 

b.    Pasir minyak

Pasir minyak ialah pasir kwarsa yang dalam pemakaiannya dicampur dengan minyak sebagai bahan pengikatnya, sifatnya yang sangat baik dan cocok digunakan dalam pembuatan teras baik ukuran kecil maupun besar, setelah pembentukan, teras dikeringkan dan dipoles dengan cairan serbuk batu bara. Teras dengan bahan pasir minyak ini dimana pengikatnya adalah minyak setelah penuangan minyak akan terbakar sehingga teras mudah untuk dikeluarkan.

c.    Pasir dammar buatan (Resinoid)

Pasir dammar buatan ialah pasir cetak dengan komposisi yang terdiri dari pasir kwarsa dengan 2% dammar buatan. Pasir jenis ini hamper tidak perlu ditumbuk dalam pemadatannya. Pasir ini juga memiliki sifat yang baik setelah mengeras dan pengerasannya dapat diatur dengan sempurna serta cocok digunakan untuk membentuk benda -benda dengan ukuran yang cukup besar. Proses penghitaman masih harus dilakukan seperti penggunaan pasir-pasir yang lainnya.

d.    Pasir kaca air

Pasir kaca air merupkan komposisi dari pasir kwarsa dengan kurang lebih 4% kaca air Pemadatannya hampir tidak perlu ditumbuk dan sifatnya sangat baik setelah dikeraskan melalui pemasukan gas CO dan dihitamkan Pasir kaca ini digunakan sebagai bahan cetakan atau teras dengan ukuran sedang.

e.    Pasir semen

Pasir semen merupakan campuran pasir kwarsa dengan kurang lebih 9% semen serta air kurang lebih 6 %. Pemadatannya tidak perlu ditumbuk dan sifatnya sangat baik setellah mengeras walupun proses pengerasannya lambat. Setelah kering juga dihitamkan. Pasir ini digunakan sebagai bahan teras dan cetakan yang berat.

Penguatan cetakan

Pada pekerjaan penuangan (pengecoran) benda-benda yang besar diperlukan cetakan yang besar pula serta dengan ukuran dinding cetakan yang tebal dimana cetakan harus mampu menahan tekanan metallostatic yang besar, untuk itu kita tidak mungkin mengandalkan kekuatan perekat-perekat sebagaimana disebutkan pada unsur perekat pada pasir tuang, dengan demikian penulangan ini sangat penting sebagai unsur penguatan. Bahan penulangan ini biasanya dibuat dari baja dengan bentuk seperti dilihat pada gambar dibawah ini :

 

Read more »