Pengecoran True Semi Centrifugal, Jenis Contoh Produk

Pengertian Pengecoran Centrifugal Casting, Pengecoran sentrifugal merupakan pengecoran yang dilakukan dengan cara menuangkan logam cair ke dalam cetakan yang berputar. Teknik pengecoran sentrifugal menggunakan gaya sentrifugal yang dihasilkan oleh cetakan yang berputar.

Proses pengecoran metoda sentrifugal dilakukan dengan menggunakan cetakan logam (die casting).

Gaya centrifugal akan mendistribusikan cairan logam yang sudah dituangkan ke dinding rongga cetak. Kemudian membeku dan membentuk produk yang sesuai dengan rongga cetaknya. Pengecoran sentrifugal dapat dioperasikan pada sumbu vertikal maupun horizontal.

Pengecoran sentrifugal horizontal adalah pengecoran dengan proses penuangan logam cair ke dalam cetakan yang berputar pada posisi mendatar.

Sedangkan pengecoran sentrifugal vertikal adalah pengecoran dengan proses penuangan logam cair ke dalam cetakan yang berputar pada posisi tegak.

Keuntungan Kelebihan Centrifugal Casting

Centrifugal casting memiliki beberapa kelebihan yang diantaranya adalah

• Efek dari penyusutan akan ditransfer kebagian dalam benda.
• Tidak menggunakan sistem saluran, sehingga temperatur pouring bisa lebih rendah dan Memiliki yield logam yang tinggi yaitu mencapai 96%.
• Laju pendinginan terjadi searah, sehingga menghasilkan karakter butiran columnar,
• Laju pendinginan yang cepat, karena menggunakan cetakan berbahan logam, sehingga pembekuan lebih cepat dan ukuran butiran yang kecil.
• Menghasilkan Logam yang bersih. Gas, slag, dan kotoran memiliki berat yang lebih ringan dibanding cairan logam, sehingga akan terkumpul di bagian dalam dari benda cor dan dapat dihilangkan dengan proses pemesinan.
• Dapat digunakan untuk produksi masal.

Jenis Jenis Pengecoran Centrifugal

Pengecoran sentrifugal dapat dikelompokkan menjadi tiga jenis pengecoran sentrifugal yaitu: 1). Pengecoran Sentrifugal Sejati. 2). Pengecoran Semi Sentrifugal. 3). Pengecoran Sentrifuge.

Pengecoran Sentrifugal Sejati

Dalam pengecoran sentrifugal sejati, logam cair dituangkan ke dalam cetakan yang berputar untuk menghasilkan benda cor bentuk tabular, seperti pipa, tabung, bushing, cincin, dan lain -lainnya.

Pengecoran sentrifugal horizontal digunakan untuk menghasilkan benda kerja yang memiliki ukuran relatif panjang yaitu lebih  dari 100 mm untuk beberapa komponen yang berbentuk silinder yang relatif simple.

Contoh Produk True Centrifugal Casting

Pengecoran sentrifugal sejati merupakan salah satu proses pengecoran yang menghasilkan produk cor berbentuk silinder dengan cara memutar cetakan pada sumbunya. Proses pengecoran dapat dilakukan secara vertikal maupun horizontal tanpa menggunakan inti (core).

Produk cor yang dihasilkan dengan metode ini mempunyai arah pembekuan yang terarah (directional solidification) dari bagian diameter luar menuju ke diameter dalam, sehingga menghasilkan produk cor yang terbebas dari cacat pengecoran terutama penyusutan.

Cetakan yang digunakan untuk pengecoran sentrifugal terdiri dari dinding cetakan, saluran penuangan, roller tracks dan kepala penutup ujung (end plate). Cetakan ditempatkan pada sebuah carrying roller yang dapat diganti dan disetel. Sehingga untuk diameter cetakan yang berbeda, hanya mengatur dan menyetel carrying roller.

Prinsip Pengecoran Sentrifugal Sejati

Pengecoran dimulai dari logam cair dituangkan ke dalam cetakan horizontal yang sedang berputar pada kecepatan putar yang rendah. Logam cair diinput melalui cawan tuang (pouring basin) yang terletak pada salah satu ujung cetakan. Pada beberapa mesin, cetakan diputar setelah logam cair dituangkan.

Setelah cetakan penuh putaran dinaikkan sampai pada putaran tertentu dengan percepatan yang tinggi dan ditahan pada putaran itu sampai pembekuan terjadi.

Putaran akan menghasilkan gaya sentrifugal pada logam cair, sehingga akan membentuk coran sesuai dengan bentuk dinding cetakan.

Jadi, bentuk luar dari benda cor bisa lingkaran, oktagonal, heksagonal, atau bentuk-bentuk yang lainnya. Namun bagian sebelah dalamnya akan berbentuk lingkaran, karena adanya gaya radial yang simetri.

Sifat Produk Hasil Pengecoran Sentrifugal Sejati

Karakteristik benda cor hasil pengecoran sentrifugal sejati diantaranya adalah sebagai berikut:

1). Produk coran memiliki densitas (kepadatan) yang tinggi terutama pada bagian luar atau permukaan coran.

2). Tidak terjadi penyusutan pembekuan pada bagian luar benda cor karena adanya gaya sentrifugal yang lebih besar dan bekerja secara kontinu pada permukaan.

3). Pengotor impuritas dan slag akan berada pada dinding sebelah dalam coran dan hal ini dapat dihilangkan dengan cara permesinan.

Pengecoran Semi Sentrifugal

Pada metode ini, gaya sentrifugal digunakan untuk menghasilkan coran yang pejal (bukan bentuk tabular). Cetakan dirancang dengan riser pada pusat untuk pengisian logam cair, seperti ditunjukkan pada gambar berikut:

Cara Kerja Pengecoran Semi Centrifugal

Pada pengecoran semi sentrifugal vertikal, penuangan dimulai ketika cetakan diam, kemudian cetakan diputar sampai pada kecepatan tertentu sehingga pembekuan logam terjadi pada saat cetakan tersebut berputar.

Gaya sentrifugal yang disebabkan oleh putaran cetakan akan mendorong logam cair masuk keseruluh rongga cetakan. Cetakan tetap diputar sampai logam cair membeku dan mendingin.

Produk coran bagian luar (lingkaran luar) memiliki densitas yang lebih besar dibandingkan dengan densitas bagian tengah dekat pusat rotasi. Kondisi ini dimanfaatkan untuk membuat benda dengan lubang ditengah, seperti roda, puli. Bagian tengah yang memiliki densitas rendah akan mudah dikerjakan dengan permesinan.

Pengecoran sentrifugal vertikal digunakan untuk memproduksi benda kerja yang memiliki panjang relatif pendek sekitar 100 mm. Aplikasi pengecoran vertikal bisa lebih luas karena dapat membuat benda kerja yang relatif lebih rumit seperti velg, tromol kendaraan bermotor dll.

Contoh Produk Hasil Cor Semi Centrifugal

Gambar di bawah menunjukkan produk coran yang menggunakan Teknik semi centrifugal. Pusat lingkaran produk merupakan pusat putaran cetakan.

Pengecoran Sentrifuge

Dalam pengecoran sentrifuge cetakan dirancang dengan beberapa rongga cetak yang diletakkan di sebelah luar dari pusat rotasi sedemikian rupa sehingga logam cair yang dituangkan ke dalam cetakan akan didistribusikan kesetiap rongga cetak dengan gaya sentrifugal, seperti yang ditunjukkan dalam gambar berikut

Prinsip Kerja Pengecoran Centrifuge

Pengecoran centrifuge dimulai setelah logam cor cair mencapai temperature tuang yang diinginkan. Kemudian logam cair dituang tepat di atas pusat lingkaran cetakan melalui pouring basin.

Gaya centrifugal yang dihasilkan oleh adanya putaran akan mendorong logam cari masuk ke dalam rongga cetak secara merata. Putaran terus dilakukan sampai logam cor membeku dan mendingin.

Proses ini digunakan untuk benda cor yang kecil yang tidak memerlukan persyaratan simetri radial seperti dua teknik pengecoran sentrifugal yang lain. Dalam satu kali pengecoran bisa diperoleh beberapa produk coran. bisa dua sampai lima tergantung besar cetakan dan ukuran benda cornya.

Pengaruh Putaran Terhadap Pengecoran Centrifugal

Kecepatan putaran pada proses pengecoran sentrifugal adalah banyaknya putaran cetakan per satuan waktu. Kecepatan putar ini berkorelasi langsung dengan aliran dan proses solidifikasi logam cair di dalam cetakan.

Gaya sentrifugal yang terjadi selama proses pengecoran dapat dinyatakan dengan rumus persamaan berikut

F = m.ω.r = (m.v²)/r

Dengan keterangan

F = gaya sentrifugal

m = massa kg

r = jari jari cetakan

ω= kecepatan putar (rad/detik)

v = kecepatan (m/detik)

Dari persamaannya dapat diketahui bahwa gaya sentrifugal berkorelasi positif dengan kecepatan putar cetakan. Semakin besar putaran, maka semakin besar pula gaya sentrifugal yang dialami oleh logam cair.

Gaya sentrifugal merupakan gaya yang menekan logam cair ke arah permukaan cetakan, sehingga semakin besar gaya sentrifugal semakin besar gaya tekan yang dialami oleh logam cair.

Gaya centrifugal dapat menghasilkan produk coran yang relatif bebas dari gas dan shrinkage porosity sehingga hasil coran akan lebih padat, permukaan halus dan struktur logam yang di hasilkan akan memberikan sifat mekanik yang baik.

Besarnya putaran cetakan akan mempengaruhi sifat sifat logam cor karena putaran mempegruhi laju pendinginan dan pembekuan logam cair.

Pengaturan Kecepatan Putar Pengecoran Centrifugal

Pengaturan kecepatan putar proses pengecoran sentrifugal dapat dibagi menjadi tiga tahapan sebagai berikut:

a). Pada tahap awal proses penuangan, cetakan diputar pada kecepatan yang cukup untuk melontarkan logam cair ke dinding cetakan.

b). Ketika logam cair mencapai ujung cetakan terjauhnya, maka kecepatan dinaikkan.

c). Kecepatan putar dipertahankan konstan selama beberapa waktu setelah penuangan.

Kecepatan putar yang ideal akan menghasilkan gaya adhesi yang cukup besar antara logam cair dengan dinding cetakan dengan getaran yang minimal. Kondisi seperti ini dapat menghasilkan produk coran dengan struktur yang lebih seragam.

Kecepatan putar yang terlalu rendah menghasilkan produk cor dengan permukaan akhir yang kurang baik.

Sedangkan kecepatan putar yang terlalu tinggi dapat menimbulkan getaran, dimana dapat menghasilkan segregasi melingkar.

Selain itu kecepatan putar yang terlalu tinggi dapat meningkatkan tegangan melingkar yang cukup tinggi, sehingga dapat menyebabkan cacat atau retakan ketika logam mengalami penyusutan selama proses pembekuan.

Pengaruh Kecepatan Putar Centrifugal Casting Terhadap Kekerasan

Pengaruh gaya centrifugal terhadap kekerasan coran alumunium paduan grade A356 hasil centrifugal casting dapat dilihat pada gambar berikut:

Dari gambar dapat diketahui bahwa produk coran menjadi lebih keras ketika putaran cetakan dipercepat. Pada kecepatan putaran yang tinggi, maka laju pembekuan menjadi lebih tinggi. Pembekuan yang lebih cepat menyebabkan ukuran butir menjadi lebih kecil dan logam menjadi lebih keras.

Pengaruh Putaran Pengecoran Centrifugal Terhadap Struktur Mikro Coran Alumunium

Putaran yang semakin tinggi menyebabkan butiran coran alumunium menjadi lebih kecik atau halus. Pada putaran tinggi gaya sentrifugal menjadi besar sehingga mampu menahan laju pertumbuhan butiran alumunium. Butiran cor alumunium menjadi lebih kecil. Artinya inti inti butir alumunium tidak punya cukup waktu untuk tumbuh dan membesar.

Gambar (a) merupakan struktur mikro butiran cor alumunium hasil centrifugal casting dengan putaran 300 RPM dan gambar (b) dengan putaran 700 RPM.

Daftar Pustaka:

1. ASM Handbook, 1992, “ Metallography And Microstructures”, Volume 9, American Society For Metal,
2. Surdia, Tata dan Kenji Chijiwa., 2006, “Teknik Pengecoran Logam”, Jakarta: Pradnya Paramita.
3. Surdia, Tata, dan Shaito S., 1996, ”Pengetahuan Bahan Teknik”, Jakarta: Pradnya Paramita.
4. Raharja, Andrias B., 2011, “Teknik Pengecoran Logam”, Yogyakarta: PT Pustaka Insan Madadi.
5. Thelning, K. E., 1984, “Steel And Its Heat treatment”, Second Edition, Butterworth.
6. Anrinal, 2013, “Metalugri Fisik”, Penerbit CV. Andi Offset, Yogyakarta.
7. Callister, Jr. William D. ,2010, “Materials Science And Engineering An Introduction”, 8th edition, Utah, John Wiley & Sons,inc.