Senin, 22 Juni 2009

proses pembentukan dingin

BAB I
PENDAHULUAN

I. KATA PENGANTAR
A. PROSES PEMBENTUKAN DINGIN
Logam pada umumnya mengalami pengerjaan dingin pada suhu ruang, meskipun perlakuan tersebut mengakibatkan kenaikan suhu. Pengerjaan dingin mengakibatkan timbulnya distorsi pada butir. Pengerjaan dingin dapat meningkatkan kekuatan, memperbaiki kemampuan permesinan, meningkatkan ketelitian dimensi, dan menghaluskan permukaan logam.
Secara umum, proses pengerjaan dingin berakibat :
1. Terjadinya tegangan dalam logam, tegangan tersebut dapat dihilangkan denagn suatu perlakuan panas.
2. Struktur butir mengalami distorsi atau perpecahan.
3. Kekerasan dan kekuatan meningkat, hal ini seiring dengan kemunduran dalam keuletan.
4. Suhu rekristalisasi baja meningkat.
5. Penyelesaian permukaan lebih baik.
6. Dapat diperoleh toleransi dimensi yang lebih ketat.
B. PROSES PENGERJAAN DINGIN
Secara umum, yang dimaksudkan dengan proses pengerjaan dingin adalah : penggilingan, penarikan, dan ekstruksi.
Operasi pengerjaan dingin secara menyeluruh, yaitu:
1. Penarikan
a. bahan tebuk (blanks)
b. tabung
c. cetak-timbul
d. kawat
e. putar-tekan
f. putar-tekan-gunting
g.pembentukan-tarik
h.pembentukan-tarik-tekan
2. Penekanan
a. koin
b. pengerolan dingin
c. membuat ukuran dengan tepat
d. pemukulan atau tempa dingin
e. pembentukan intra
f. pembuatan ulir dan alur
g. pengelingan
h. staking
3. Pelengkungan
a. pelengkungan sudut
b. pengerolan
c. pelengkungan pelat
d. “curling”
e. kampuh
4. Pengguntingan
a. bahan tebuk
b. pons
c. pemotongan
d. pemangkasan
e. perlubangan
f. takik
g belah
h. tusuk
i. serut
5. Berenergi tinggi
a. ledakan
b. hidroelektrik
c. magnetic
6. Hobb
7. Ekstruksi
a. dingin
b. impak
8. Penumbukan peluru



BAB II
ISI

I. PEMBAHASAN
A. PENGERTIAN PROSES PEMBENTUKAN DINGIN
Proses pembentukan logam secara plastis dengan temperatur pengerjaan di bawah temperatur rekristalisasi. Logam pada umumnya mengalami pengerjaan dingin pada suhu ruang, meskipun perlakuan tersebut mengakibatkan kenaikan suhu. Pengerjaan dingin mengakibatkan timbulnya distorsi pada butir. Pengerjaan dingin dapat meningkatkan kekuatan, memperbaiki kemampuan permesinan, meningkatkan ketelitian dimensi, dan menghaluskan permukaan logam. Pada proses pembetukan logam dengan menggunakan pembentuka dingin tedapat keuntungan dan kerugian antara lain.
Keuntungan menggunakan proses pembentukan dingin pada pembuatan logam :
-tidak memerlukan pemanas
-hasil permukaan akhir lebih baik
-kontrol dimensi baik
-kontaminasi dapat dikurangi
-sifat strenght, fatique dan wear meningkat
Kerugian menggunakan proses pembetukan dingin pada pembuatan logam :
-gaya tekan yang dibutuhkan lebih besar
-peralatan mesin berat
-sifat ductility menurun
-permukaan logam harus bersih
-tegangan sisa yang tidak diinginkan terjadi
B. MACAM-MACAM PROSES PEMBENTUKAN DINGIN
Klasifikasi proses pengerjaan dingin dapat dibagi menjadi :

1. Squeezing ( pengecoran)
2. Shearing (pemotongan)
3. Drawing (penarikan)
4. Bending (pembengkokan)
5. H.E.R (membentuk dengan energi tinggi)
1. SQUEEZING (pengecoran)
Sebagian besar dari proses ini identik dengan pengerjaan panas. Alasan utama dalam pembentukan dingin adalah keakuratan dimensi dan peningkatan permukaan akhir.
A.SWAGING
Cold swaging selalu dilakukan dengan menggunakan mesin putar yang mempunyai sederetan rol-rol yang berfungsi sebagai hammer yang menggerakkan anvil berikut die ke pusat perputaran. Proses ini untuk mengurangi diameter, membentuk taper,tube.

B.RIVETING
RIVETING adalah proses pengelingan. beberapa macam proses pengelingan tergantung dari mekanisme pembentuknya.
Bila menggunakan mesin press, prosesnya hanya sekali tekan sedangkan bila menggunakan hammer, bisa beberapa kali pemukulan.

C. STAKING
Fungsinya hampir sama dengan riveting, yaitu menyambung dua buah komponen yang satu lebih menonjol melalui sebuah lubang.
Karena adanya tekanan dari punch maka timbul deformasi ke arah radial dan ini akan mengunci/mengikat dua komponen tadi.

D.COINING
Proses ini digunakan untuk membuat medali dan mata uang yang memerlukan ketelitian yang tinggi dna ukuran yang tepat.
Tekanan yang dibutuhkan dalam proses ini tinggi sekali dan tidak ada kelebihan logam yang mengalir dari die.
Pengukuran yang teliti dari volume logam sangat diperlukan untuk menghindari kerusakan dari die

E. COLD EXTRUSION (IMPACTEXTRUSION)
Dalam proses ini dapat dibagi 2 jenis tipe, yaitu : tipe forward dan tipe backward. Dimana pada masing-masing tipe ini menggunakan open die maupun closeddie.Pada mulanya cold extrusion digunakan untuk logam-logam yang kekuatannya rendah, seperti timah putih, timah hitam, seng dan aluminium sehingga menghasilkan produk, misalnya tube yang bisa dilipat : pasta gigi, obat maupun cream.
Cold extrusion memungkinkan untuk mengekstruksi logam yang bersifat brittle, seperti halnya molybdenum

F. ROLL EXTRUSION
Digunakan untuk membentuk dinding silinder yang tipis dari dinding silinder tebal denganmenggunakanrol.Prinsip : memaksakan logam mengalir keluar dari daerah antara rol dan die akibat penekanan dari rol yang berputar.

2. SHEARING
SHEARINGadalah proses pemotongan bahan tanpa pembentukan chip atau tanpa menggunakan burning atau melting.
Jika cutting blade lurus dinamakan shearing sedangkan jika cutting blade berbentuk lengkungan, bisa dinamakan blanding, piercing, notching dan trimming
Proses shearing dapat dibagi 2 kelompok besar, yaitu shear forming dan shearing
A. SHEAR FORMING
Bentuk-bentuk seperti kerucut, setengah bola sering kali dibentuk dengan shear forming atau flow turning, yaitu merupakan modifikasi dari proses spinning dimana tool formernya berputar dan bergerak maju.




B. SHEARING
Sewaktu punch turun mengenai benda kerja, logam terdeformasi plastis didalam die. Karena kelonggaran diantara punch dan die hanya 5-10% dari tebal benda kerja maka deformasi terlokalisir di daerah itu saja


1. SLITTING
Proses shearing yang menggunakan rol pemotong asepanjang benda kerja dengan lebar pemotongan sama dengan jarak antar rol.
Proses slitting ini merupakan proses kontinu dan dapat melakukan operasi secara cepat dan ekonomis
2. PIERCING DAN BLANKING
Piercing dan blanking adalah operasi shearing dimana benatuk pisau merupakan lengkungan yang tertutup.
Perbedaan blanking dan piercing dapat ditinjau dari benda kerja dan skrapnya.
Bila hasil yang dipunch adalah benda kerja sedangkan bentuk yang tidak diinginkan tertinggal pada plat sisa adalah skrapny, ini dinamakan proses blanking.
Bila hasil yang dipunch adalah skrapnya sedangkan bentuk yang tertinggal pada plat sisa adalah benda kerja, ini dinamakan proses piercing.

SKEMATIK PERBEDAAN BLANKING & PIERCING
Piercing dan blanking biasanya dikerjakan dengan menggunakan mesin press mekanis.
Secara teoritis, punch seharusnya dapat masuk dengan tepat ke dalam die dengan kelonggaran merata hampir mendekati nol dan punch tidak perlu masuk ke dalam die.

Pada prakteknya kelonggaran ini diperlukan berkisar antara 5-12% dari ketebalan bahan, sedang yang umum dipakai sekitar 5-7% dan punch masuk sedikit ke dalam die.
Syarat-syarat piercing dan blanking :
1.Sudut benda kerja pada blanking harus merupakan radius yang tepat
2.Lebar dari slot yang dibentuk >= 1.5 tebal
3.Diameter piercing >= tebal sheet dan minimum 0.025 inch.
4. Jarak kedua lubang atau lubang dengan tepi >= tebal logam
Dalam pengertian piercing dapat dijumpai istilah seperti lancing, perforating, nibbling, dinking, dan notching.

3. DRAWING
Cold drawing merupakan proses pembentukan dingin secara plastis dari metal sepanjang sumbunya.
Proses ini dapat dibagi 5 kelompok besar
1.BAR AND TUBE DRAWING
2.WIRE DRAWING
3.STRETCH FORMING
4.DEEP DRAWING
5.FORMING WITH RUBBER

A. BAR AND TUBE DRAWING
Hasil dari bar drawing adalah pengecilan penampang melintang dan pemanjangan batang dengan konsekuensinya timbul strain.
Hardening pada umumnya proses ini dilakukan secara bertahap

Proses bar drawing ini biasanya diikuti dengan proses annealing jika reduksi penampangnya melebihi 30-50 %

Proses tube drawing digunakan untuk membuat pipa tanpa sambungan.
Bahan dasar yang digunakan berbentuk pipa sehingga kualitas pipa yang dihasilkan memiliki permukaan yang halus, berdinding tipis dan keakuratannya tinggi serta kekuatannya naik.
Mandrel dipergunakan dalam proses ini untuk diameter tube 1/2″-10″

B. WIRE DRAWING
Prinsipnya sama dengan bar drawing. Hanya saja diameternya lebih kecil, dan dikerjakan secara kontinu melalui beberapa die.
Jika diperlukan kawat yang lunak, annealing dilakukan didalam dapur dengan mengontrol temperaturnya setelah proses drawing terakhir.
Pada proses penarikan kontinu, kawat ditarik melalui beberapa die dan rol penarik yang disusun seri.

C.STRETCH FORMING
Pada proses ini, die (form block) hanya dikenai tegangan kompresi, benda kerja yang diikat dengan grip dan ditarik ke arah horisontal. Die umumnya terbuat/dapat dibuat dari kayu atay plastik.
Stretch forming merupakan proses yang dikembangkan dari aerospace dalam pembuatan penampang yang lebar dari sheet dan ditarik untuk membentuk lengkungan penampang.

D. DEEP DRAWING
Proses ini ditujukan untuk membuat tangki dengan berbagai bentuk dimana kedalamannya lebih besar dibandingkan dengan ukuran diameter, dan disamping itu dikenal juga istilah shallow drawing.
Pada dasarnya proses ini ada dua, yaitu:
1. SHRINK FORMING
Pada proses ini terjadi kompresi melingkar selama proses dengan pengurangan diameter dan logam cenderung tipis. Karena material cukup tebal maka pada dinding produk akan berakibat terjadi kerutan.
2. STRETCH FORMING
Pada proses ini terjadi pengecilan benda kerja sebagi akibat tarikan melingkar yang digunakan untuk memperbesar diameter.
Guna mencegah kerutan dna ketebalan dinding yang tidak merata, aliran logam harus dikontrol. Hal ini dapat diatasi dengan memberikan ring penakan. Perhatikan gambar dibawah ini.


E.FORMING WITH RUBBER
Pada proses ini karet dipakai sebagai penekan, ditujukan untuk mengeliminir salah satu die aas atau bawah.
Proses guerin forming didasarkan pada kenyataan bahwa sifat konsisten dari karet dapat mentransfer seluruh tekanan yang diberikannya secara uniform ke segala arah.

Proses bulging didasarkan bahwa fluida atau karet dimanfaatkan untuk memindahkan tekanan yang dibutuhkan untuk mengembangkan bahan baku ke arah luar sehingga menempel pada die.

4. BENDING
Bending adalah proses deformasi secara plastik dari logam terhadap sumbu linier dengan hanya sedikit atau hampir tidak mengalami perubahan perubahan luas permukaan.
Bending menyebabkan logam pada sisi luar sumbu netral mengalami tarikan, sedangkan pada sisi lainnya mengalami tekanan.

Proses bending dapat dibagi menjadi 6 bagian :
1.ANGLE BENDING
2.ROLL BENDING
3.ROLL FORMING
4.SEAMING
5.STRAIGHTENING
6.FLANGING
A. ANGLE BENDING
Angle bending untuk membuat lengkungan dengan sudut sampai +- 150o pada lembaran logam.
B. ROLL BENDING
Biasanya digunakan untuk membentuk silinder. Bentuk-bentuk lengkung atau lingkaran dari pelat logam.

C. ROLL FORMING
Proses ini digunakan untuk membuat bentuk-bentuk kompleks dengan bahan dasar lembaran logam . tebal bahan sebelum maupun sesudah proses pembenatukan tidak mengalami perubahan posisi roll dipasang sejajar dan prosesnya berjalan continu.

C. SEAMING
Seaming adalah operasi bending yang digunakan untuk menyambung ujung lembaran logam sehingga membentuk benda kerja seperti kaleng, drum, ember,dsb.
sambungan dibentuk dengan rol-rol kecil yang disusun secara berurutan.

E. STRAIGHTENING
STRAIGHTENING merupakan proses yang berlawanan dengan bending ,digunakan untuk meluruskan lembaran logam .
Pada umumnya straightening dilaksanakan sebelum benda kerja dibending.
Proses ini menggunakan rol-rol yang dipasang sejajar dengan ketinggian sumbu rol yang berbeda.

F. FLANGING
Proses Flanging sama dengan seaming hanya saja ditunjukkan untuk melipat dan membentuk suatu permukaan yang lebih besar
5. HIGH ENERGY RATE FORMING
PRINSIP: Proses pembentukan logam secara plastis dengan menggunakan energy yang tinggi dalam interval yang singkat . Seringkali High Energy Rate Forming disingkat dengan Herf.
Keuntungan dari Herf:
1. Memungkinkan membuat benda kerja besar dan sulit untuk dibentuk dengan peralatan yang lebih murah daripada yang lain
2. Hampir tidak ada Spring Back
Herf dapat dilaksanakan dengan 5 metoda:
1. Underwater Explosions
2. Teknik Electrohydraulic
3. Pneumatic - Mechanical Mean
4. Internal Combustion of Gaseous Mixtures
5. Teknik Electromagnetik

BAB III
PENUTUP

A. KESIMPULAN
Dari pembahasan yang kita lakukan di atas kita dapat memperoleh beberapa kesimpulan diantaranya :
1. Pada proses pembentukan dingin kita dapat melakukannya dengan lima cara yaitu :
a. squeezing
b. shearing
c. drawing
d. bending
e. high energy rate forming
2. pada proses squeezing kita dapat melakukannya dengan enam cara yaitu :
a. swaging
b. reveting
c. staking
d. coining
e. cold extrusion (impactextrusion)
f. roll extrusion
3. pada proses shearing data dilakukan dengan dua cara yaitu :
a. shear forming
b. shearing
4. Pada proses drawing dapat dilakukan dengan lima cara yaitu :
a.bar and tube drawing
b.wire drawing
c.stretch forming
d.deep drawing
e.forming with rubber
5. pada proses bending dapat dikerjakan dengan menggunakan enam cara yaitu :
a. angle bending
b. roll bending
c. roll forming
d. seaming
e. straightening
f. flanging
6. Pada proses pengerjaan dengan High Energy Rate Forming biasanya disingkat dengan Herf dapat dikerjakan dengan menggunakan lima cara :
a. Underwater Explosions
b. Teknik Electrohydraulic
c. Pneumatic - Mechanical Mean
d. Internal Combustion of Gaseous Mixtures
e. Teknik Electromagnetik






















DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR i
DAFTAR ISI ii
BAB I PENDAHULUAN 1
A. Kata pengantar 1
1. Proses pembentukan dingin 1
2. proses pengerjaan dingin 1
BAB II ISI………………………………………………………………………………..3
B. Pembahasan 3
1.Pengertian proses pembentukan dingin 3
2.macam-macam proses pembentukan 3
BAB III PENUTUP 19
A. Kesimpulan 19
JURNAL 21
DAFTAR PUSTAKA 22


















MAKALAH PROSES PRODUKSI
PROSES PEMBENTUKAN DINGIN
















Disusun oleh :
1. Iman Nuvi A. B. U (080421100054)
2. Andy dwi rahman. H (0804211000540)
3. Ogy Ahmad (080421100054)
4. Khoiri Hasyim (080421100004)
5. Abdul Waris (080421100064)


TEKNIK INDUSTRI
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS TRUNOJOYO
2009


KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Alloh kami memuji, minta pertolongan dan ampunan kepada-Nya. Dan kami berlindungan kepada Alloh dari kejahatan dari kami dan dari keburukan amal perbuatan kami. Siapa yang Alloh tunjuki maka tidak ada yang bisa menyesatkannya. Dan siapa yang Alloh sesatkan maka tidak akan ada yang bisa menunjukinya. Saya bersaksi bahwa tidak ada ilah yang berhak untuk disembah melainkan Allloh dan saya bersaksi bahwa Muhammad hamba dan utusan-Nya. Semoga Alloh melimpahkan sholawat dan salam yang banyak atas beliau.
Adapun setelah itu;
Sesungguhnya ilmu yang paling mulia derajatnya dan paling tinggi sebutannya di sisi Alloh adalah membaca kitabulloh dan mengkajinya. Inilah seutama-utamanya waktu yang di curahkan dan diberikan perhatian untuknya. Al qur’an merupakan sebaik-baiknya ilmu bagi yang mengerti haknya dan penghormatan kepadanya. Siapa yang berpegang kepada Al qur’an maka idak akan sesat dan celaka. Dan siapa yang berpaling dan meninggalkannya maka ia tempat kembalinya di akhirat kehidupan yang sempit.
Generasi utama dari umat ini tidak melampaui sepuluh ayat dari Al qur’an sampai mereka mengetahui hukum-hukum dan penjelasan yang terkandung di dalamnya. Kemudian mereka menjadikannya konsep hidup mereka secara teori dan praktek, dengan difahami dan direnungkan. Oleh sebab itulah mereka menjadi sebaik-baik umat sehingga mampu menaklukkan hati dan negeri dan melenyapkan darinya kegelapan.
Syukur tetap kami haturkan kehadirat Alloh SWT sehingga kami dapat menyelasaikan tugas makalah ini, walupun masih jauh dari kata sempurna namun kami beryukur dapat menyelsaikan makalah ini dengan secepatnya. Oleh karena itu kritik dan saran kami harap hadir untuk menjadi pelajaran buat kami, sehingg kami dapat lebih berkembang untuk ke depannya. Mungkin cukup sekian kata pengantar dari kami apabila ada kata- kata yang tidak berkenan di hati para pembaca sekalian kai mohon maaf yang sebesar-basarnya, dan akhir kalam,

Penulis






DAFTAR PUSTAKA

1. www.metal forming proses.com, diakses tgl 19/5/2009
2. www.psoses pembentukan dingin.com diakses tgl 19/5/2009
3. www.jurnal proses pembentukan dingin pada logam, diakses tgl 24/5/2009





























Pengecoran Squeeze
Soejono Tjitro
Dosen Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Mesin – Universitas Kristen Petra
Firdaus
Dosen Jurusan Teknik Mesin – Politeknik Negeri Sriwijaya

Abstrak
Pengecoran squeeze, yang juga dikenal dengan istilah penempaan logam cair, merupakan suatu istilah yang dipakai untuk menggambarkan suatu proses dimana logam cair didinginkan di dalam cetakan tertutup sambil diberi tekanan luar yang biasanya berasal dari tenaga hidrolik. Tekanan yang diberikan serta kontak langsung antara logam cair dengan dinding cetakan akan menyebabkan terjadi perpindahan panas secara cepat yang memungkinkan untuk menghasilkan produk cor dengan porositas rendah serta memiliki ukuran butir yang halus dengan sifat mekanik yang mendekati produk tempa umumnya. Karya tulis ini mencoba mengkaji perkembangan terkini dari pengecoran squeeze serta keunggulan dan keterbatasan proses ini dibandingkan proses-proses lainnya. Kata kunci: pengecoran squeeze langsung, pengecoran squeeze tak langsung

Abstract
Squeeze casting, also known as liquid metal forging, is a term commonly used to describe a process by which molten metal solidifies under pressure within closed dies position between the plates of a hydraulic press. The applied pressure and instant contact of the molten metal with the die surface produce a rapid heat transfer condition that yields a pore-free fine grain casting with mechanical properties. Which is similar to those of wrought products. This papers reviews aspect of recent progress in the development of current squeeze casting techniques, and address both the advantages and limitations of the various processes.Keywords: direct squeeze casting, indirect squeeze casting

1. Pendahuluan
Pengecoran squeeze pertama kali diperkenalkan di negara Russia oleh Chernov pada tahun 1878. Pengecoran squeeze sering digambarkan sebagai suatu proses dimana logam cair dibekukan di bawah tekanan eksternal yang
relatif tinggi. Proses ini pada dasarnya mengkombinasikan keuntungan-keuntungan pada proses forging dan casting. Pengecoran squeeze sering disebut juga penempaan logam cair
(liquid metal forging). Proses pemadatan logam cair dilaksanakan di dalam cetakan yang ditekan dengan tenaga hidrolis. Penekanan logam cair oleh ermukaan cetakan akan menghasilkan perpindahan panas yang cepat dan menghasilkan penurunan porositas seperti sering terjadi pada produk cor besi tempa (wrought iron). Hasil proses penempaan logam cair adalah
produk yang mendekati ukuran standarnya (near-net shape ) dengan kualitas yang baik. Sedangkan struktur- mikro hasil pengecoran squeeze tampak lebih padat dibandingkan dengan hasil pengecoran dengan cara gravity
(Yue, 1996). Hal ini terjadi karena kontak logam cair dengan permukaan die memungkinkan terjadinya perpindahan panas yang cukup cepat sehingga menghasilkan struktur-mikro yang homogen dengan sifat mekanik yang baik.
2. Klasifikasi Pengecoran Squeeze
Berdasarkan mekanisme pengisian logam cair ke dalam die, pengecoran squeeze dikategorikan menjadi 2 jenis, yaitu: direct squeeze casting dan indirect squeeze casting.
2.1 Direct Squeeze Casting (DSC)
DSC merupakan istilah yang diberikan untuk proses pengecoran dimana logam cair didinginkan melalui pemberian tekanan secara langsung yang diharapkan mampu mencegah munculnya porositas gas dan penyusutan. Proses ini dikenal juga dengan sebutan liquidmetal forging, squeeze forming, extrusion casting dan pressure crystallisation.

Gambar 1. Mekanisme direct squeeze casting [Yue, 1996]
Keuntungan utama proses DSC adalah sebagai berikut:
• Mampu menghasilkan produk cor tanpa porositas gas dan penyusutan.
• Tidak memerlukan gating system, sehingga tidak terjadi pembuangan material.
• Tidak begitu mempertimbangkan castability karena pemberian tekanan dapat mengeliminir kebutuhan akan high fluidity, baik untuk coran secara umum maupun paduan kasar.
• Mikro-struktur coran dapat dimanipulasi dengan mudah melalui suatu proses control yang baik, seperti temperatur penuangan dan besarnya tekanan. Untuk mendapatkan sifat coran yang optimum dapat juga ditambahkan bahan inti tertentu, tetapi hal ini biasanya tidak begitu penting .
• Dikarenakan tidak adanya cacat pada proses squeeze yang baik, biaya perlakuan setelah coran selesai dan biaya untuk pengetesan non destructive dapat dihemat atau tidak diperlukan.
• Sifat mekanik hasil coran dengan komposisi yang sama, bisa sebaik atau bahkan lebih baik dibandingkan produk coran dengan teknik yang lain melalui rekayasa perillaku isotropik. Untuk itu “casting factor” bahan tersebut harus dianggap satu kesatuan.
• Pengecoran Squeeze merupakan salah satu teknik yang paling efektif dan efisien untuk menghasilkan komponen komposit/paduan ferrous maupun non ferrous dengan bentuk mendekati kesempurnaan. Toleransi ukuran yang dapat dicapai proses ini 0,05 mm.
2.2 Indirect Squeeze Casting (ISC)
Istilah indirect dipakai untuk menggambarkan injeksi logam ke dalam rongga cetakan dengan bantuan piston berdiameter kecil dimana mekanisme penekan ini dipertahankan sampai logam cair membeku. Keuntungan utama ISC adalah kemampuannya untuk menghasilkan produk cor dengan bentuk yang lebih kompleks dengan memberikan beberapa sistem pengeluaran inti (core pull). Proses ini sebetulnya merupakan proses cangkokan antara low pressure dan high pressure die casting. Proses ISC ini tidak sebaik proses DSC. Secara khusus ada dua kelemahan ISC dibanding dengan DSC:
• Penggunaan bahan baku tidak efisien karena adanya kebutuhan pembuatan runner dan gating system. Efisiensi pemakaian bahan hanya 28 % (Wakil, 1989). Sebagai contoh untuk menghasilkan piston dengan berat 0,62 kg diperlukan bahan cor seberat 2,2 kg.
• Wrought aerospace alloys yang memiliki kekuatan yang tinggi, pada dasarnya sulit dikerjakan dengan ISC, kalau pun bisa hasil coran tidak bebas dari cacat.

Gambar 2. Mekanisme Indirect Squeeze Casting (Hu, 1998)

Faktor kunci dalam ISC adalah memberikan proses pengisian ke rongga cetak secara mulus tanpa engakibatkan aliran turbulen. Ini berarti bahwa cairan logam mengalir secara laminer selama pengisian ke rongga cetak. Makin rendah kecepatan pengisian, menyebabkan makin tingginya kemungkinan untuk mendapatkan aliran laminer Hu, 1998). Akan tetapi kecepatan pengisian yang terlalu rendah dapat menyebabkan kehilangan panas (heat loss) yang besar dan berakibat pada terjadinya premature solidification serta cold shuts (Hu, 1998). Oleh karena itu perlu menentukan kecepatan pengisian yang optimal, sehingga aliran pengisian menjadi laminer dan tidak terjadi aliran turbulensi. Cara yang paling efisien untuk mendapatkan kecepatan pengisian optimal ialah dengan menggunakan simulasi numerik yang dapat mengeliminasi kerja trial and error serta menghemat pemakaian bahan dan tenaga kerja. Salah satu perangkat lunak yang dapat dipakai untuk keperluan tersebut adalah perangkat lunak CAE Casting MAGMASOFT.
3. Parameter Proses Pengecoran Squeeze
Untuk memperoleh produk cor yang memenuhi syarat-syarat ideal bagi suatu sound – cast, ada beberapa variabel yang perlu diperhatikan, yaitu :
1. Volume Cairan Logam (Melt Volume) Diperlukan kontrol yang akurat ketika logam cair dituangkan ke dalam rongga cetak (die cavity).
2. Temperatur Tuang (Casting Temperature) Temperatur ini tergantung pada jenis paduan dan bentuk oran/komponen. Biasanya temperatur tuang diambil 6–55oC di atas temperatur liquidus.
3. Temperatur Perkakas (Tooling Temperature) Temperatur normal adalah 190–315oC. Untuk produk cor yang mempunyai penampang relatif tebal, rentang temperatur ini dapat diturunkan. Biasanya temperature punch diatur 15–30oC di bawah temperature die terendah untuk memungkinkan adanya kelonggaran atau ventilasi yang memadai di antara keduanya. Kelonggaran yang berlebihan antara punch dan die mengakibatkan erosi pada permukaan keduanya.
4. Waktu Tunggu (Time Delay) Waktu Tunggu adalah lamanya waktu yang diukur dari saat pertama penuangan logam cair ke dalam rongga cetak hingga saat permukaan punch menyentuh dan mulai menekan permukaan logam cair. Bentuk penampang yang komplek memerlukan waktu yang cukup bagi logam cair mengisi
keseluruhan rongga cetakan; untuk itu perlu adanya tenggang waktu yang cukup sebelum punch menyentuh dan menekan logam cair. Hal ini untuk menghindari terjadinya porositas akibat penyusutan (shrink porosity).
5. Batas Tekanan (Pressure Level) Rentang tekanan normal adalah 50–140 MPa, tergantung pada bentuk geometri komponen serta sifat mekanis yang dibutuhkan. Tetapi dimungkinkan tekanan minimum adalah 40 Mpa [Hu, 1998]. Tekanan yang sering digunakan 70 MPa.
6. Durasi Penekanan (Pressure Duration) Durasi penekanan dihitung dari saat punch di titik terendah sampai saat punch diangkat (penekanan dilepaskan). Produk cor dengan berat 9 kg, durasi penekanannya bervariasi
antara 30–120 detik. Akan tetapi biasanya durasi ini juga tergantung pada bentuk geometri coran yang iinginkan. Untuk material komposit pemberian tekanan setelah pembekuan (solidification) tidak memperbaiki sifat, tetapi hanya menambah waktu siklus saja.
7. Pelumasan (Lubrication) Pengecoran squeeze membutuhkan pelumas pada permukaan dies untuk memudahkan proses pengeluaran produk cor dari cetakannya. Akan tetapi sistem pelumasan ini diusahakan jangan sampai menutupi lubang ventilasi yang ada pada dies. Untuk paduan aluminium, magnesium, dan
tembaga, permukaan dies biasanya disemprot dengan pelumas colloidal graphite.Sedangkan ferrous casting, permukaan dies biasanya dilapisi dengan sejenis bahan keramik untuk mencegah efek pengelasan antara produk cor dengan permukaan dies.
8. Kecepatan Pengisian (Filling Rate) (Hu, 1998). Makin rendah kecepatan pengisian akan menyebabkan makin tingginya kemungkinan untuk mendapatkan aliran laminer. Akan tetapi kecepatan pengisian yang terlalu rendah dapat menyebabkan kehilangan panas (heat loss) yang besar dan berakibat pada terjadinya premature solidification serta cold shuts. Oleh karena itu perlu ditentukan kecepatan pengisian yang optimal,sehingga aliran pengisian menjadi laminer dan tidak terjadi turbulensi.
4. Kontrol Kualitas Pengecoran Squeeze
Yang dimaksud dengan kontrol kualitas meliputi antisipasi terhadap kemungkinan cacat yang dapat terjadi dan pengujian produk cor squeeze.
4.1 Kontrol Kualitas terhadap Kemungkinan Cacat Cor
Kontrol kualitas yang akurat terhadap variabel proses yang telah dijelaskan di atas dapat mengurangi atau mencegah salah satu atau beberapa cacat cor yang mungkin terjadi. Adapun jenis cacat cor yang sering terjadi adalah: oxide inclusions, porosity, extrusion segregation, centerline egregation, blistering, cold laps, hot tearing, sticking, case debonding serta extrusion debonding. Oxide inclusions adalah cacat yang disebabkan kegagalan dalam menangani kebersihan logam cair, khususnya pada waktu logam cair dipindahkan ke dalam rongga cetakan. Untuk itu perlu menggunakan saringan pada saat
penuangan. Selain itu perlu dijaga agar tidak terjadi aliran turbulen pada waktu pengisian rongga cetakan.
Porosity adalah cacat yang disebabkan kurangnya tekanan squeeze yang diberikan pada waktu operasi. Tekanan ideal sekitar 50 – 70 MPa merupakan best practice untuk memproduksi sound casting. Cacat ini dapat dieliminir
dengan menaikkan tekanan squeeze dimana variabel proses yang lain telah mencapai titik optimum. Extrusion segregation adalah cacat cor yang diakibatkan segregasi mikro. Cacat ini sebetulnya sangat jarang terjadi pada pengecoran squeeze dibandingkan dengan jenis pengecoran lainnya. Cacat ini dapat dihindari dengan melakukan
desain dies secara tepat, menaikkan temperatur dies, menggunakan multiple gating system atau dengan mengurangi delay time sebelum penutupan dies. Centerline segregation adalah cacat cor yang terjadi pada pengecoran paduan aluminium tempa (high-alloy wrought aluminum alloy) dengan temperatur lebih rendah. Pembekuan terjadi dimulai pada dinding dies; dengan temperatur logam cair yang rendah, fasa liquid menjadi lebih terkonsentrasi dan terjebak di bagian pusat daerah ekstrusi atau daerah yang lebih padat dari coran. Cacat ini dapat dihindari dengan menaikkan temperatur dies, meminimalkan atau mengurangi waktu penutupan dies
atau mengganti paduan dengan alternative bahan lain yang setara. Blistering merupakan cacat cor yang terjadi
akibat adanya udara atau gas yang berasal dari logam cair yang terjebak di bagian bawah permukaan dikarenakan aliran turbulen pada saat pengisian rongga cetakan. Cacat ini terjadi dalam bentuk adanya pelepuhan (blister) pada permukaan coran pada waktu pelepasan tekanan atau proses perlakuan panas lanjut. Cacat ini dapat dihindari dengan menghilangkan gas yang terdapat pada logam cair atau dengan melakukan pre-heating terhadap peralatan tuang (handling transfer equipment), memperlambat kecepatan penutupan dies, memperbesar celah antara dies dan punch serta menurunkan temperatur tuang (pouring temperature). Cold laps disebabkan oleh
tidak sempurnanya ikatan antar lapisan tersebut. Hot tearing terjadi pada paduan yang memiliki rentang temperatur pembekuan yang panjang. Pencegahan terjadinya hot tearing adalah dengan menurunkan temperatur tuang dan menaikkan tekanan serta meningkatkan sudut kemiringan (draft angle) pada penuangan. Sticking merupakan cacat berupa adanya lapisan tipis pada kulit permukaan produk cor yang menempel pada permukaan cetakan (die surface). Hal ini disebabkan karena cepatnya proses penuangan tanpa diimbangi dengan sistem pendinginan dan pelumasan yang baik. Untuk menghindari sticking dapat dilakukan dengan mengurangi temperatur cetakan atau temperatur penuangan. Case debonding adalah cacat yang ditemukan hanya pada paduan besi tinggi (high iron alloy). Cacat ini dapat diatasi dengan menaikkan temperatur perkakas (tooling temperature), menurunkan temperatur penuangan serta menurunkan waktu penutupan cetakan. Extrusion debonding biasanya terjadi pada coran yang mempunyai bentuk geometri yang rumit dan dalam. Dimana sebagian cairan logam pada die cavity tergenang menunggu sebagian cairan logam lainnya mengisi rongga
yang dalam dan rumit tersebut pada saat cetakan dalam keadaan terbuka. Hal ini menyebabkan timbulnya oksida di sekitar daerah padatan yang berakibat terhalangnya ikatan antar molekul logam. Cacat ini dapat dicegah dengan menaikkan temperatur perkakas (tooling temperature) atau temperature penuangan; mempersingkat waktu penutupan die dapat mengurangi pembentukan oksida pada semi-liquid metal yang berada di dalam
cetakan (die ).
4.2 Pengujian Kualitas Produk Cor Squeeze
Jenis-jenis pengujian yang dapat dilakukan pada produk cor squeeze meliputi: X-Ray NDT, hardness test, tensile test, SEM (scanning electron microscope), dan TEM (transmission electron microscope). X-Ray NDT digunakan untuk memeriksa soundness daripada produk cor. Selain itu dapat juga dipakai untuk mengetahui komposisi unsur paduan seperti yang dilakukan pada electron dispersive X-Ray (EDX). Hardness Test digunakan untuk memeriksa kekerasan permukaan produk cor. Metode yang

dapat dipakai yaitu: Brinell, Rockwell, Vickers, Knoop dan Scleroscope test. Tensile Test digunakan untuk emeriksa kekuatan tarik, perpanjangan (elongation), regangan produk cor. SEM dan TEM adalah jenis pengujian untuk melihat foto mikrostruktur produk cor secara detail. Ketelitian ukuran mikrostruktur yang dapat dicapai oleh SEM hingga 3 m sedangkan untuk TEM hingga 0,5 m [Lu, 1987].
5. Kesimpulan
Sudah lebih dari 10 tahun yang lalu, proses pengecoran squeeze telah terbukti sebagai suatu cara yang ideal untuk memproduksi komponen enjiniring dengan bentuk yang mendekati kesempurnaan serta kualitas yang tinggi khususnya bagi komponen otomotif, baik untuk material cor konvensional maupun paduan tempa. Proses pengecoran squeeze membuka peluang untuk memproduksi coran yang mampu menahan stress yang tinggi. Selain itu dimungkinkan untuk memproduksi coran yang dapat diperkuat dengan fiber.

Daftar Pustaka
1. Wakil, Sherif D.E., Processes and Design fo r Manufacturing, p. 41-42, New York, Prentice Hall International Inc., 1989.
2. Hu, B.H., et al, “Squeeze Casting of Al-Si-Cu- Fe-Mn-Mg Alloy”, Journal of Processing and Fabrication of Advanced Materials VI, Vol. 1, 1998.
3. Kalpakjian, Serope, Manufacturing Engineering and Technology, 3rd edition, New York: Addison Wesley, 1995.
4. Lu, Shu-Zu, “The Mechanism of Silicon Modification in Al-Si Alloy”, Journal of Metallurgical Transaction, Vol. 18 A No. 10, p. 1721 – 1733, 1987.
5. Yue, T.M. and G.A. Chadwick, “Squeeze Casting of Light Alloys and Their Composites”, Journal of Material Processing Technology, Vol. 58 No. 2 – 3 . 1996.
6. _______, Metal Handbook, 9th ed., Vol. 15, ASM, p. 323 – 326, 1993.

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar