Memahami proses dasar pembentukan logam: KD 7 TDO

Memahami proses dasar pembentukan logam Teknologi Dasar Otomotif ini membahas mengenai teknik pengecoran logam, teknik pembentukan logam manual, pembentukan rol, pembentukan dengan press, dan pembentukan dengan mesin bubut. Ada pada buku teknologi dasar otomotif Wahyu Eko Widiyatmoko.

Pernahkah kamu memperhatikan berbagai komponen yang terdapat pada mesin sepeda motor atau mobil? Sebagian besar komponen pada sepeda motor dan mobil merupakan paduan antara logam satu dengan logam yang lain. Logam tersebut dibentuk melalui proses tertentu.

Pada awalnya, logam-logam tersebut ditemukan di alam dalam bentuk bijih-bijih logam yang ditambang dan dipisahkan dari kandungan lain untuk didapatkan logam yang diinginkan. Logam tersebut akan diolah melalui proses tertentu agar didapatkan hasil sesuai keinginan.

Dahulu sebelum adanya mesin produksi, logam dibuat dengan cara ditempa. Kemudian berkembang pula proses pembentukan logam dengan cara mencairkan logam tersebut dan menuangkannya ke dalam cetakan yang bentuknya sesuai dengan bentuk logam yang diinginkan. Proses ini dinamakan proses pengecoran logam.

Proses Pembentukan Tirus

Selain pengecoran logam, ada berbagai teknik pembentukan logam yang akan kamu pelajari pada bab ini, yaitu proses pembentukan manual, pembentukan rol dingin dan rol panas, pembentukan press, dan pembentukan dengan mesin bubut, mesin frais, dan sekrap. Pada Gambar 3.1 mekanik membuat bentuk tirus pada benda kerja dengan menggunakan mesin bubut.

Selain bentuk tirus, mesin bubut dapat digunakan untuk melakukan berbagai pekerjaan lainnya, seperti meratakan permukaan benda kerja, membuat alur, kartel, membuat lubang pada benda kerja, dan lain-lain. Selain mesin bubut, masih ada jenis mesin lain yang digunakan, yaitu mesin sekrap dan mesin frais. Apakah perbedaan mesin bubut, mesin sekrap dan mesin frais? Untuk itu, ayo mempelajari bab ini dengan sungguh-sungguh agar kamu dapat menjelaskan proses dasar pembentukan Iogam dengan benar.

Jangan lupa untuk menggunakan alat pelindung diri sebagai wujud kepedulianmu akan pentingnya keselamatan dan kesehatan kerja saat melaksanakan praktik pembentukan dasar logam. Sebelum memulai pembelajaran biasakan untuk selalu berdoa kepada Tuhan Yang Maha Esa agar kamu dapat mempelajari materi pada bab ini dengan baik dan materi yang kamu pelajari dapat bermanfaat bagi dirimu sendiri dan orang lain. 

A. Teknik Pengecoran Logam

Proses pembentukan logam disesuaikan dengan kebutuhan dan bentuk komponen tersebut. Sebagai contoh, blok mesin yang bentuknya rumit tidak akan efisien jika dikerjakan secara manual. Supaya lebih efisien, blok mesin dibentuk melalui pengecoran logam. Untuk memperdalam pengetahuanmu mengenai proses pengecoran logam, lakukan Kegiatan 3.1 berikut ini! 

Kegiatan 3.1 Menganalisis Proses Pengecoran Logam

Judul Kegiatan : Menganalisis Proses Pengecoran Logam 

Jenis Kegiatan : Tugas Kelompok 

Tujuan Kegiatan : 

1)Peserta didik dapat menjelaskan proses pengecoran logam dengan benar. (KD 3) 

2)Peserta didik dapat mempresentasikan proses pengecoran logam dengan tepat. (KD 4)

Proses Pengecoran Logam di Pabrik Komponen Mesin

Langkah-langkah kegiatan sebagai berikut. 

1. Bentuklah kelompok yang terdiri dari 3-4 orang temanmu!
2. Baca beberapa sumber referensi tentang proses pengecoran logam! 
3. Berdiskusilah dengan teman satu kelompokmu untuk menambah pengetahuanmu mengenai proses pengecoran logam! 
4. Analisislah bersama teman satu kelompokmu mengenai proses pengecoran logam dan contoh hasil pengecoran dalam bentuk komponen mesin kendaraan!
5. Tuliskan kesimpulan hasil analisismu dalam bentuk slide presentasi! 
6. Presentasikan hasil pekerjaanmu di depan kelas dengan percaya diri! 

Melalui Kegiatan 3.1 kamu telah belajar menjelaskan proses pengecoran logam. Pengecoran logam adalah suatu proses manufaktur yang menggunakan logam cair yang dituangkan ke dalam cetakan untuk menghasilkan bentuk yang mendekati bentuk geometri akhir produk jadi. Pengecoran logam merupakan proses pembentukan logam yang sering dilakukan sebelum adanya mesin produksi. Pengecoran logam juga dilakukan untuk membentuk komponen yang memiliki bentuk yang kompleks dan diproduksi dalam skala banyak. 

Hasil Pengecoran Aluminum dan Paduannya

1. Bahan Pengecoran longam 

Salah satu bahan yang digunakan dalam proses pengecoran adalah besi tuang (cast iron). Besi tuang merupakan paduan dari besi dengan kadar karbon lebih dari 1,7%, biasanya berkisar antara 2,4 hingga 4%. Bahan lain yang dapat digunakan selain besi tuang adalah baja cor.

Baja cor merupakan paduan antara besi dan karbon yang mengandung unsur karbon kurang dari 1,7%. Selain baja cor, logam lain yang dapat digunakan sebagai bahan dasat pengecoran adalah aluminium dan tembaga.

Aluminium digunakan sebagai bahan dasar pengecoran karena memiliki beberapa sifat, yaitu mempunyai massa jenis yang rendah (2,7 g/cm3) sehingga dapat menghasilkan paduan yang ringan, temperatur leburnya rendah (660,32°C) yang dapat meminimalkan energi pemanasan, dan kemampuan mengisi rongga-rongga cetakan dengan baik. 

2. Jenis Pengecoran Logam 

Proses pengecoran logam dapat dibedakan menjadi beberapa macam berdasarkan metode penuangan logamnya. 

Proses pada pengecoran logam dengan pengecoran sentrifugal

a.Pengecoran Cetakan Pasir (sand casting) 

Proses pengecoran sand casting merupakan proses pembentukan benda kerja dengan menuangkan logam cair ke dalam cetakan pasir (sand casting ). 

b.Pongecoran Cetakan Logam (die casting) 

Proses pengecoran dengan cetakan logam atau cetak tekan merupakan proses pengecoran dimana logam cair dituangkan ke dalam cetakan yang terbuat dari logam. 

c.Pengecoran sentrifugal (centrifugal casting) 

Pengecoran sentrifugal dilakukan dengan rnenuangkan logam cair ke dalam cetakan yang berputar. Pengaruh gaya sentritugal pada logam akan membuat logam cair akan terdistribusi ke dinding rongga cetak dan kemudian membeku. 

Proses pada pengecoran berlanjut (Continuos casting)

d. Pengecoran Kontinu (Continous Casting) 

Pengecoran kontinu dilakukan untuk menghasilkan benda tuangan yang panjang yang dapat dipotong sesuai dengan kebutuhan benda kerja. Mesin penuangan terdiri atas bagian yang sejajar dengan saluran pada bejana dimana logain cair dituangkan dan mengalir ke dalam cetakan dari bahan tembaga yang berbentuk pipa sepanjang ± 1 m.

Pipa tersebut terdiri dari dinding yang dilapisi dengan chromium dan dilengkapi dengan air pendingin. Setelah logam cair melalui cetakan dan didinginkan, logam coran selanjutnya ditarik dan diarahkan olehrollerkhusus. Logam coran mengalir ke bagian pemotongan yang akan memotong logam coran sesuai dengan kebutuhan. 

e. Investment Casting 

Investement casting merupakan jenis pengecoran yang menggunakan cetakan dari bahan-bahan yang memiliki titik cair sangat rendah, misalnya lilin. Produk yang dihasilkan merniliki tingkat kepresisian yang tinggi, seperti roda gigi dan rotor turbin. 

3.Proses Pengecoran logam

Proses pengecoran logam dilakukan dengan beberapa tahapan. Berikut ini penjelasan dari tiap tahapan pengecoran logam. 

a. Pembuatan Cetakan 

Pembuatan cetakan pada proses pengecoran logam bertujuan agar hasil coran memiliki bentuk dan konstruksi yang sama dengan cetakan yang telah dibuat. Cetakan adalah rongga atau ruang yang akan diisi dengan logam cair pada proses pengecoran logam.

Cetakan dapat dibedakan menjadi dua yaitu cetakan sekali pakai dan cetakan permanen. Cetakan sekali pakai merupakan cetakan yang hanya dapat digunakan untuk satu kali pengecoran, setelah itu cetakan tersebut dirusak saat pengambilan benda coran.

Contoh cetakan sekali pakai adalah cetakan pasir dan lilin. Dalam pembuatan cetakan pasir, jenis-jenis pasir yang digunakan adalah pasir silika, pasir zircon atau pasir hijau. Sedangkan perekat antarbu tir-butir pasir dapat digunakan, bentonit, resin, furan atau air gelas . 

Pembuatan cetakan 

Cetakan pasir merupakan cetakan yang paling banyak digunakan dalam proses pengecoran logam karena memiliki beberapa keunggulan, yaitu dapat mencetak logam dengan titik lebur yang tinggi, seperti baja, nikel, dan titanium; dapat mencetak benda cor dengan berbagai macam ukuran; dan dapat memproduksi benda coran dalam jumlah sedikit maupun banyak. 

Cetakan Permanen untuk membuat piston mobil

Cetakan permanen merupakan cetakan yang dapat digunakan secara berulang-ulang. Contoh cetakan permanen adalah cetakan logam yang terdiri dari dua bagian untuk memudahkan pembukaan dan penutupannya.

Cetakan permanen terbuat dari logam yang mempunyai titik didih yang lebih tinggi dibandingkan dengan titik didih logam coran. Bagian-bagian dari cetakan pasir maupun cetakan permanen, antara lain-sebagai berikut. 

1. Pola merupakan sebuah bentuk dan ukuran benda yang sama dengan bentuk asli benda yang dikehendaki.
2. Inti (core) merupakan bagian yang berfungsi melindungi struktur model.
3. Cope merupakan setengah bagian pada bagian atas dari cetakan pasir.
4. Drag merupakan setengah bagian bawah dari cetakan pasir tersebut.
5. Gate merupakan lubang terbuka tempat penuangan logam cair pada cetakan.
6. Riser ialah lubang pengeluaran yang disediakan untuk mengalirkan sisa lelehan logam cair dari dalam cetakan. 

Selesai memahami konstruksi cetakan, langkah selanjutnya yang harus dilakukan adalah membuat cetakan. Langkah pertama, letakkan belahan pola di atas papan kayu yang rata. Kemudian rangka cetak bawah (drag) diletakan di atas kayu. Isikan pasir pada drag hingga penuh, kemudian mampatkan pasir secara manual atau mesin.

Ratakanlah pasir cetakdengan straight edge. Untuk memudahkan pelepasan gas sewaktu penuangan, pasir ditusuk-tusuk di beberapa tempat. Cetakan bagian bawah dibalik, kemudian pasangkan cope pada cetakan. Sebelum drag dibalik, taburkan pasir kering pada bagian atas drag. Pasir kering yang ditaburkan adalah pasir silika kering yang halus. Pasir ini mencegah melekatnya pasir cetak dengan kedua bagian cetakan. 

Setelah itu, cope diletakan di atas drag. Pasangkan pula pasak (pin) sehingga tidak dapat terjadi pergeseran pada cetakan. Buatlah alur turun pada drag. Alur turun merupakan saluran tempat mengalirnya logam cair.

Kemudian isi cope dengan pasir cetak dan padatkan pasir cetak tersebut. Cope kemudian dilepaskan dan dibalik. Sebelum cetakan ditutup, buat saluran masuk (gate) antara rongga cetakan dengan saluran turun.: Untuk mengimbangi penyusutan logam, pada cope dibuat riser. Riser merupakan lubang yang memuat logam cadangan. 

Selanjutnya, permukaan rongga cetakan dibasahi, diseka atau ditaburi serbuk pelapis. Serbuk pelapis terdiri dari tepung silicon dan grafit dengan komposisi tertentu tergantung pada jenis logam yang dicor. Pelapisan permukaan bertujuan menghaluskan penyelesaian permukaan benda dan mengurangi timbulnya cacat-cacat permukaan. 

Proses peleburan adalah proses pencairan logam dari bijih-bijih logam maupun benda logam setengah jadi agar mudah dituang ke dalam cetakan. Proses pencairan logam dilakukan dengan rnemanaskan logam sampai mencapai titik leburnya.

Pencairan logam dilakukan dengan menggunakan dapur tinggi atau tungku-tungku pengecoran, seperti tungku busur Iistrik, tungku induksi, tungku krusibel, dan tungku kupola. 

Perataan Pasir Cetak dengan menggunakan straight edge

Proses pencairan logam dapat dilakukan dengan menggunakan dapur kupola (furnace). Dapur kupola dilengkapi dengan pemanas. Logam yang dimasukkan ke dalam dapur kupola dicairkan sampai mencapai titik lebur logam.

Kemudian, pada logam cair tersebut, ditambahkan campuran bahan seperti chrome, silikon, titanium, aluminium, dan lain-lain supaya bahan memiliki sifat yang lebih baik. Setelah selesai, logam yang telah dipadukan diuji kekuatan dan struktur mikronya sebelum dituangkan ke dalam cetakan. 

Proses peleburan besi dengan dapur kupola

c. Penuangan cairan logam 

Proses yang dilakukan setelah pembuatan cetakan dan pencairan Iogam adalah penuangan bahan logam cair ke dalam cetakan. Logam dalam bentuk cair ctituangkan ke dalam cetakan melalui lubang pengisian, selanjutnya didinginkan.

Cara penuangan logam cair disesuaikan dengan jenis pengecoran yang digunakan, misalnya pada pengecoran sentrifugal, logam cair dituang pada cetakan yang berputar. Penuangan logam cair pada cetakan pasir dilakukan dengan sistem penuangan menggunakan panci tuang (ladle). 

Penuangan logam cair pada pengecoran sentrifugal

d. pembongkaran logam 

Pembongkaran cetakan dilakukan setelah benda coran dingin. Untuk cetakan sekali pakai, pembongkaran cetakan dilakukan dengan cara menghancurkan cetakan dengan palu. Pada hasil cetakan paduan aluminium, pembongkaran dilakukan dengan cara membuka baut penyambung antara cope dan drag, kemudian cup dan drag dipisahkan.

Cup diangkat bersama logam coran. Singkirkan pasir dari cup, drag, dan coran dengan cara memukul pasir tersebut menggunakan palu. Setelah terpisah, hasil coran diangkat, kemudian cawan turun, saluran turun, saluran masuk, saluran pengalir, dan penambah dipisahkan dari coran. 

e. Pembersihan Hasil Pengecoran 

Pembersihan permukaan coran dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu secara manual, dengan air, dan dengan mesin penyemprot mimis. Pernbersihan permukaan coran secara manual dilakukan dengan menyikat permukaan coran dengan Sikat baja sampai pasir yang menempel pada permukaan hilang. 

 Cara pembersihan hasil coran dengan alat semprotan air ·digunakan untuk membersihkan tuangan berukuran besar dengan tekanan air yang disemprotkan antara 60 bar sampai 600 bar. Penyingkiran pasir dan pembersihan permukaan coran dengan penyemprotan mimis, dilakukan dengan menembakkan mimis baja pada coran yang telah diletakkan pada meja putar atau kabinet. 

Kerjakan tugas rumah berikut dengan teliti!

1.Jelaskan perbedaan karakteristik besi tuang dan baja cor yang digunakan untuk pengecoran logam! 

2.Sebutkan dan jelaskan 3 jenis pengecoran logam! 

3.Bagaimanakah cara membuat cetakan dari pasir silika? 

4.Bagaimana cara meleburkan logam di dalam dapur kupola? 

5.Mengapa penuangan logam pada proses pengecoran harus disesuaikan dengan jenis pengecoran?

Teknik Pembentukan Logam Secara Manual

Selain pengecoran logam, ada teknik pembentukan logam secara manual dengan menggunakan palu yang dipukulkan di atas sebuah landasan. Pembentukan logamn secara manual dilakukan setelah proses pengecoran logam. Untuk mengetahui lebih lanjut mengenai tekrik pembentukan manual, lakukan Kegiatan 3.2 berikut!

Kegiatan 3.2 Membentuk Pelat secara Manual

Judul Kegiatan : Membentuk Pelat secara Manual

Jenis Kegiatan :Tugas Individu

Tujuan Kegiatan : 1) Peserta didik dapat menjelaskan prosedur pembentukan manual pada pelat dengan benar. (KD 3) 

2) Peserta didik dapat melakukan pembentukan manual pada pelat dengan terampil. (KD 4) 

Pembentukan Plat Secara Manual

Langkah Kegiatan: 

1. Baca dengan cermat berbagai informasi mengenai proses pembentukan manual!
2. Kunjungi bengkel sekolahmu dan amati langkah pembentukan manual yang diperagakan oleh gurumu!
3. Berdiskusilah dengan teman- temanmu mengenai prosedur pembentukan logam untuk menambah pengetahuanmu!
4. Siapkan alat dan bahan yang dibutuhkan, seperti: palu, landasan, pelat besi, mistar, dan lain-lain. Lakukanlah praktik membentuk pelat dengan menggunakan palu khusus. secara manual di bawah bimbingan gurumu!
5. Ketiklah dan jelaskan simpulan hasil kegiatanmu dengan rapi pada kertas A4!
6. Komunikasikan benda hasil kerjamu dalam membentuk pelat di depan kelas! 

Pembentukan pelat secara manual merupakan proses penmbentukan dengan membentuk pelat dengan menggunakan berbagai macam bentuk palu di atas landasan pembentuk untuk menghasilkan profil yang dinginkan.

Pada pembentukan pelat secara manual pembentukan pelat dengan palu akan menimbulkan gaya luar yang membuat pelat mengalami deformasi plastis. Deformasi plastis terjadi karena pemukulan pada pelat melebihi batas elastisitas pelat yang dibentuk. Kemudian pelat akan mengalami perubahan bentuk sesuai dengan bentuk yang diharapkan. 

1. Peralatan Pembentukan Manual 

Pembuatan pelat dengan teknik pembentukan manual menggunakan dua buah komponen utama, yaitu. 

Berbagai jenis palu dalam membentuk plat

a. Palu 

Palu berfungsi untuk membentuk benda kerja secara manual dengan cara memukul benda kerja. Dilihat dari bentuknya kepala dapat dibedakan menjadi beberapa jenis palu di antaranya palu kepala bulat, palu kepala pipih, palu kepala segi empat, palu kepala setengah bola, palu kepala tirus, dan palu kepala bulat besar. Palu besi kepala segi empat digunakan untuk membentuk bidang penyambungan persegi, agar penyam-bungan menjadi lebih rapat.

Palu kepala bulat digunakan untuk melakukan pemukulan regang pada tepi pelat yang berbentuk silinder. Palu jenis kombinasi bulat silinder dan bola merupakan palu yang umum digunakan. Palu ini digunakan untuk membentuk kepala keling. Palu pipih digunakan untuk merapatkan bagian sisi tepi pelat pada sambungan alas. 

b. Landasan 

Landasan merupakan alas yang dipakai untuk menahan pelat yang akan dibentuk secara manual. Landasan yang digurnakan pada proses pembentukan pelat menurut fungsinya dapat dibedakan menjadi dua, yaitu landasan tetap dan landasan tidak tetap.

Landasan tetap mempunyai bentuk yang lebih besar dan lebih berat dibandingkan dengan landasan tidak tetap. Landasan tetap memiliki bentuk umum tanpa variasi yang lebih. Landasan tetap disebutjuga pancang Tinman.

Landasan Rata saat pembentukan Plat

Berdasarkan bentuknya, ada lima jenis landasan, yaitu landasan seperempat bola, landasan rata, landasan bulat, landasan kombinasi, dan landasan pipa dan aluur. Landasan seperempat bola merupakan landasan yang digunakan untuk membentuk penguatan sisi dari silinder. Landasan rata digunakan untuk tempat meratakan sambungan-sambungan lipat.

Selain itu, landasan rata juga dapat digunakan untuk menekuk pelat. Landasan bulat digunakan untuk membentuk mangkuk dan landasan kombinasi silinder dan tirus ini digunakan untuk membentuk silinder berbentuk tirus. Landasan kombinasi digunakan untuk membentuk silinder-silinder kecil. Landasan pipa dan alur digunakan sebagai landasan pada pembentukan pipa kecil dan alur rata. 

Landasan Kombinasi / Anvil

2 Teknik Pembentukan Pelat 

Teknik pembentukan pelat secara manual menggunakan palu harus dilakukan dengan teknik dan prosedur yang benar. Apabila proses pembentukan ini tidak dilakukan mengikuti teknik dan prosedur yang benar maka akan menyebabkan kerusakan atau cacat pada pelat.

Teknik memegang palu pun harus dilakukan dengan benar yakni palu harus berada dipegang di ujung tangkai palu. Semakin jauh jarak pemegang dengan kepala palu maka akan menghasilkan momen yang semakin besar. Berikut beberapa teknik pemukulan dengan palu. 

Teknik Pemukulan Regang Plat

a. Pemukulan Regang 

Pemukulan regang merupakann teknik pemukulan yang dilakukan untuk meregangkan pelat menjadi lebih besar. Teknik pemukulan ini menggunakan palu kepala pipih di atas landasan rata. Pada saat proses pemukulan pelat, ketebalan pelat akan berkurang, sehingga pelat memanjang ke bagian yang mengalami pemukulan. 

b. Pemukulan Kerut 

Proses pemukulan kerut menghasilkan pelat yang bertambah ketebalannya. Pemukulan kerut dilakukan di atas landasan lengkung dengan palu kepala bulat. Pemukulan ini digunakan untuk proses pembentukan pelat menjadi bentuk mangkuk. 

c. Pemukulan Rata 

Pemukulan rata banyak digunakan untuk proses pembentukan pelat. Pemukulan rata merupakan proses pemukülan yang berfungsi untuk meratakan bagian pelat yang mengalami pelengkungan. Pemukulan rata dilakukan di atas landasan rata. Teknik pemukulan ini juga dilakukan untuk meratakan hasil pemukulan regang. Pada saat proses pemukulan regang pelat mengalami cekungan dan tidak merata.

Pemukulan Keseimbangan Plat

d. Pemukulan Keseimbangan 

Pemukulan keseimbangan merupakan teknik pemukulan yang digunakan untuk menyeimbangkan kondisi pelat yang mengalami penyimpangan akibat proses pengerolan. Proses pemukulan ini dilakukan dengan memukul bagian pelat yang lonjong menjadi lebih datar sampai mendekati keseimbangan yang diinginkan. 

e. Pemukulan Pembentukan 

Pemukulan pembentukan merupakan penggabungan dari beberapa teknik pemukulan. Cara pemukulannya adalah pelat diletakan di atas landasan dan dipegang oleh salah satu tangan, sementara itu tangan yang satunya melakukan pemukulan pembentukansesuai dengan bentuk pelat yang diinginkan. 

Unjuk Kerja 

1. Bentuklah kelompok dengarn teman sebangkumu!
2. Buatlah rancangan pembentukan pelat secara manual, berupa: pola yang akan dibentuk, jenis palu, landasan, dan teknik pemukulan yang digunakan!
3. Lakukanlah pembentukan secara manual pada pelat alumunium di bawah bimbingan gurumu!
4. Setelah selesai, buatlah laporan praktik yang di dalamnya berisi penjelasan mengenai alat dan bahan yang digunakan, rancangan pola, proses pembentukan, dan kendala yang ditemui selama proses pengerjaan serta solusinya!
5. Kumpulkan benda kerja dan laporanmu pada gurumu!

Itu saja materi memahami proses dasar pembentukan logam yang dipelajari anak otomotif yang bisa kami susun. Semoga saja bisa membantu sobat.

Share :