Cetakan (Moulding) [PDF]

Citation preview

A. Pengertian Cetakan Dalam kehidupann sehari hari manusia membutuhkan berbagai macam alat alat untuk menunjangg kehidupan dasar sebagai manusia. Untuk memenuhi segala kebutuhan tesebut maka kita menciptakan alat untuk menunjang segala kebutuhan primer kita. Dari sekian banyak kebutuhan itu, barang barang yang terbuat dari allumunium mempunyai persentase yang cukup banyak. Kebutuhan akan produk allumunium meliputi berbagai macam aspek diantaranya alat alat masak, produk transportasi, farmasi, bangunan, elektronik dan lain lain. Dalam proses pembuatan produk produk allumunium kita membutuhkan alat bantu berupa sebuah cetakan. Material material yang digunakan dalam pembuatan cetakan pun ada beberapa macam, diantaranya tanah liat, dan material logam. Penentuan jenis material yang digunakan tergantung dari jenis produk apa yang akan kita buat. Cetakan sendiri mempunyai syarat minimal yang harus dipenuhi agar layak untuk digunakan dalam proses produksi. Diantaranya tahan suhu tinggi, tidak mudah retak, penghantar panas yang baik, tidak mudah berubah bentuk, kuat untuk digunakan dalam proses produksi. Dalam pemakaiannya cetakan harus mempunyai dua bagian pokok yang bisa dibuka dan ditutup dengan mudah dalam kondisi panas saat proses produksi dan mampu digunakan dalam kurun waktu terus menerus dalam proses produksi. Cetakan berfungsi membentuk cairan allumunium menjadi produk sesuai dengan barang atau produk yang akan kita buat.



B. Macam Macam Cetakan Permanent Cetakan permanent merupakan alat bantu yang digunakan dalam proses pembuatan produk allumunium. Material cetakan permanent (moulding) terdiri dari 2 jenis yaitu tanah liat dan logam. 1.



Cetakan Tanah Liat Tanah liat mampu untuk dibuat cetakan karena mempunyai mampu bentuk yang baik (dalam hal ini mampu bentuk silindris). Cetakan tanah liat biasanya digunakan untuk produk allumunium yang berbentuk silindris dan mempunyai ketebalan antara 2- 5 mm dan biasanya berbentuk piringan, parabola atau tabung terbuka. Dalam proses pembuatannya, cetakan tanah liat emmbutuhkan alat bantu berupa pola cetakan, dudukan cetakan, blower api. Adapun material yang digunakan adalah tanah liat, abu sekam dan pasir halus. a.



Bagian Bagian Cetakan Tanah Liat



Cetakan tanah liat dalam konstruksinya terdiri dari handle, plat penguat, jaring kawat, dan rumah cetakan. Dalam hal ini akan dibahas tentang cetakan tanah liat untuk produksi wajan. Adapun bagian bagian cetakan : 1) Handle Berfungsi untuk proses pengangkatan dan penutupan cetakan, material yang digunakan biasanya pipa besi atau stainless steel dengan tebal 1,5 mm – 3 mm diameter 33 mm, tergantung dari berat cetakan yang akan dibuat. 2) Plat Penguat Bagian plat penguat berbentuk seperti produk yang akan dibuat, supaya secara bentuk keseluruhan cetakan menjadi lebih ringan, karena jika plat berbentuk solid otomatis akan berimbas pada bentuk dan berat cetakan. Plat penguat berfungsi juga sebagai dinding bagian dalam dan pembatas antara tanah liat dengan handle. 3) Jaring Kawat Jaring kawat yang dibentuk pola pola segi empat atau segi enam berfungsi sebagai otot penguat dalam cetakan tanah liat. Posisi jaring kawat biasanya ditengah antara plat penguat dam permukaan cetakan yang membentuk produk. Kawat yang biasa digunakan biasanya berdiameter 1 mm - 2,5 mm. 4) Rumah Cetakan Rumah cetakan biasa digunakan dibagian cetakan yang fix atau statis. Material yang digunakan bisa dari drum atau velg mobil untuk cetakan yang mempunyai ukuran kecil dan flat. b.



Alat Bantu Cetakan Untuk memulai pembuatan cetakan tanah liat dibutuhkan berbagai macam alat bantu. Alat bantu yang digunakan 1) Pola Cetakan Pola cetakan adalah bagian terpenting dari proses pembuatan cetakan tanah liat. Pola cetakan berfungsi membentuk pola atau contour yang akan menghasilkan produk jadi. Adapun bagian dari pola cetakan terdiri dari 2 bagian pokok yaitu as cetakan yang berfungsi sebagai pembentuk dari produk. Pola cetakan bisa digunakan untuk membentuk cetakan atas dan bawah.



2) Rumah Pola Bagian ini berfungsi sebagai pengancing antara pola cetakan dan rumah cetakan bagian bawah maupun rumah cetakan bagian atas. Dalam rumah pola inilah proses pembuatan cetakan tanah liat di proses seluruhnya 3) Ayakan Pasir Digunakan dalam ukuran mess atau tingkat kekasaran pasir yang akan digunakan dalam proses pembuatan cetakan tanah liat. 4) Blower Api Blower api digunakan dalam proses pembuatan cetakan berfungsi untuk mengeraskan bagian dalam cetakan tanah liat. Blower api biasanya menggunakan minyak tanah atau solar untuk bahan bakarnya. 5) Sikat Kawat Digunakan sebagai alat pembersih cetakan yang sudah melewati proses pembakaran sebelum dilapisi bagian terluar cetakan dengan tanah liat yang halus sebagai permukaan terluar dari sebuah cetakan tanah liat. c.



Proses Pembuatan Cetakan Dalam pembuatan cetakan tanah liat memerlukan ketelatenan dan kesabaran dalam setiap urut-urutan proses kerja karena hal itu nanti yang akan menentukan kualitas dan masa pakai dari cetakan tersebut. Adapun urutan dalam proses pembuatan cetakan tanah liat adalah sebagai berikut : 1) Setting pola cetakan dengan rumah cetakan 2) Pembuatan dasar cetakan 3) Pemanasan dasar cetakan 4) Pembersihan cetakan 5) Finishing Pada bagian ini kita akan memulai proses pembuatan cetakan dimulai dengan proses 1) Setting Pola Cetakan Dengan Rumah Cetakan Proses awal dalam pembuatan cetakan tanah liat di mulai dari setting pola cetakan dengan rumah cetakan. Proses ini juga akan menentukan seberapa ketebalan dari cetakan tanah liat. Langkah pertama adalah memastikan seluruh fungsi dari rumah cetakan berfungsi normal, dari bearing center sampai pengganjal bagian atas dari pola cetakan. Setelah



semua bagian berfungsi dengan baik maka bisa di mulai dengan meletakkan pola cetakan pada bagian tengah rumah cetakan dan atur ketinggian atau ketebalan dari cetakan tanah liat yang akan kita buat. 2) Pembuatan Dasar Cetakan Setelah semua bagian ditempatkan pada posisinya di rumah cetakan, selanjutnya proses memasukkan tanah liat yang telah dicampur dengan pasir dan air. Masukkan tanah liat ke dalam rumah cetakan sampai menutupi jarng kawat. Posisi jaring kawat diperkirakan berada ditengah tengah antara plat penguat dan ujung tanah liat kasar. Setelah semua rata dan dipastikan semua rongga terisi penuh dengan tanah liat agar tidak ada rongga kosong yang akan berakibat pada keropos dalam cetakan dan itu akan membuat umur pakai cetakan menjadi pendek. 3) Pemanasan Dasar Cetakan Pada proses pemanasan ini idealnya dilakukan sehari setelah pengisian material tanah liat, bertujuan agar tanah liat mengering dengan perlahan lahan, akan lebih baik lagi dengan cara dijemur dengan sinar matahari selama sehari. Akan tetapi biasanya proses pembuatan cetakan di kejar oleh waktu sehingga proses pemanasan dilakukan dengan blower api saat itu juga. Kalau hal ini terjadi maka proses pemanasan awal dilaukan dengan api kecil terlebih dahulu, setelah material tanah liat mulai mengering maka bisa dilakukan pemanasan dengan api besar. Pemanasan dilakukan sampai tanah liat berwarna coklat kemerahan dan sudah merata. 4) Pembersihan Cetakan Pada proses pembersihan ini dilakukan dengan sikat kawat secara menyeluruh, proses ini bertujuan untuk menghilangkan kotoran pada permukaan tanah liat yang terbakar, selain kotoran juga sekaligus untuk merontokkan material tanah liat yang tidak menempel sempurna dari bagian utama, hal ini bertujuan agar dalam proses finishing nanti tanah liat lembut dapat menempel maksimal pada permukaan tanah liat kasar. 5) Finishing Proses finishing dilakukan ketika cetakan dasar masih dalam kondisi panas. Tanah liat halus yang berbentuk pasta dilempar lempar ke arah cetakan agar dapat masuk secara kuat pada cetakan. Lakukan proses finishing dengan hati hati dan sampai permukaan cetakan menjadi halus sempurna.



Setelah selesai lepas pola cetakan dari rumah cetakan dan lakukan penambalan bekas lubang as pola cetakan. d.



Perlakuan Cetakan Setelah cetakan selesai kita buat maka cetakan ini tidak bisa langsung digunakan karena kondisi masih basah. Kalau dipaksakan dipanaskan dengan blower api maka cetakan bisa retak dan umur pakai menjadi pendek. Idealnya cetakan bisa digunakan setelah 2 hari dari proses pembuatan agar bagian dalam cetakan benar-benar kering. Setelah 2 hari kemudian dilakukan pembentukan pola handle dan saluran tuang. Dilakukan dengan cara manual, untuk handle bisa dilakukan dengan dengan membuat pola terlebih dahulu baru ditempel ke pinggir cetakan, setelah itu tandai dengan pensil dan dibentuk dengan menggerus cetakan sesuai pola. Hal ini juga dilakukan pada bagian saluran masuk, setelah selesai beri lapisan tanah liat halus pada bagian handle dan saluran masuk. Setelah agak kering bisa dilakukan pre heating cetakan dengan blower api. Setelah dirasa cukup panas, satukan bagian atas dan bawah cetakan dan diberi tanda sebagai acuan ketika proses produksi, tanda ini biasanya berupa garis lurus yang menyambung dari cetakan bawah ke cetakan atas. Setelah selesai bisa dilakukan pre heating kedua dengan cara memasukkan cairan allumunium delam cetakan bawah kira kira setengah volume cetakan bawah. Setelah itu tutup dengan cetakan atas dan di tekan perlahan lahan, setelah cairan agak mengental diamkan cetakan selama kurang lebih 10 menit.



e.



Proses Produksi Setelah proses pre heating kedua selesai maka proses produksi bisa dilakukan. Pada proses awal produksi biasanya produk tidak langsung jadi, karena panas pada cetakan belum merata, lakukan proses produksi terus menerus sampai pada hasil produk sudah oke dan tidak ada lubang atau bagian yang belum terisi. Setelah produk secara visual sudah bagus maka dilakukan proses penimbangan produk. Apabila berat produk belum sesuai dengan standar berat yang diinginkan maka lakukan pemutaran cetakan. Hal ni dilakukan agar posisi ketinggian cetakan berkurang dan hasil barang jadi menjadi lebih tipis. Setelah berat produk sudah sesuai dengan standar bisa dilanjutkan dengan proses produksi.



2.



Cetakan Logam Cetakan logam memiliki karakter yang sedikit berbeda dengan tanah liat. Hal ini akan berpengaruh pada saat proses produksi. Pada pembahasan awal cetakan logam ini akan dibahas tentang jenis material logam yang digunakan sebagai material cetakan. Adapun jenis-jenis material yang digunakan dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya cost produksi, quantity produk yang akan dibuat. Alat bantu produksi yang digunakan antara lain allumunium, cast iron (FC, FCD), material khusus mold (SKD 11, SKD 61, DHA, dan lain-lain).



C. Keunggulan dan Kelemahan Masing - Masing Cetakan Dari sekian banyak material yang digunakan memiliki keunggulan dan kelemahan masing-masing diantaranya, 1.



Cetakan Tanah Liat a.



b.



2.



Keunggulan -



Material murah



-



Mudah dibuat



-



Bisa dibuat secara manual



Kekurangan -



Masa pakai pendek



-



Bentuk produk terbatas



-



Kualitas hasil produksi tidak sebagus cetakan logam



Allumunium a.



b.



Keunggulan -



Material murah



-



Proses pembuatan lebih cepat



-



Ringan



-



Bisa dibuat secara manual



Kekurangan -



Masa pakai tidak lama



-



Cetakan sering bending (melengkung)



-



Profil produk cepat berubah bentuk karena keropos



3.



Cast Iron a.



b.



4.



Keunggulan -



Material murah



-



Bentuk cetakan bisa lebih komplek



-



Masa pakai panjang



Kekurangan -



Material terlalu berat



-



Saat masa pakai sudah lama bisa terjadi crack/ retakan



-



Proses pembuatan harus menggunakan mesin CNC



Material Khusus Mold a.



b.



Keunggulan -



Masa pakai paling lama



-



Produk tidak cepat berubah bentuk



-



Tingkat presisi tinggi



Kekurangan -



Harga material sangat mahal



-



Hanya bisa diproses menggunakan mesin CNC



-



Memerlukan proses heat treatment



-



Memerlukan bantuan mesin dalam proses produksi



Material jenis ini biasanya hanya digunakan untuk proses produksi di mesin high pressure die casting.



D. Teori Dasar Cetakan Cetakan atau molding memiliki bagian bagian dasar yang harus terpenuhi supaya produk yang dihasilkan sesuai dengan standar yang diinginkan. Bagian bagian itu antara lain : 1.



Pouring cup



2.



Sprue



3.



Gating system



4.



Riser



5.



Cavity (rongga cetakan)



6.



Core (inti)



7.



Ejector



8.



Over flow (untuk die casting)



9.



Gas vent Bagian bagian tersebut yang nantinya akan menentukan hasil akhir dari proses



pengecoran logam. Penjelasan dari bagian-bagian tersebut adalah : 1.



Pouring Cup Bagian ini biasanya digunakan dalam proses pengecoran dengan media pasir dan cetakan gravity. Pouring cup adalah bagian pertama yang bersentuhan dengan logam cair. Bagian ini berfungsi sebagai pembatas atau saluran awal masuk logam cair agar tidak tumpah. Bentuk dari pouring cup menyesuaikan dengan bentuk dan volume produk yang akan dibuat.



2.



Sprue Bagian ini adalah bagian kedua setelah pouring cup. Sprue biasanya berbentuk kerucut terpancung, sprue berfungsi mengalirkan logam cair dari pouring cup menuju gating system. Sprue dapat juga difungsikan sebagai riser (penambah) untuk cetakan tertentu yang mempunyai coating system pendek.



3.



Gating System Gating system secara umum bisa dipahami sebagai sebuah sistem keseluruhan yang mengalirkan logam cair dari pouring cup sampai cavity (produk coran). Gating system bisa juga dipahami sebatas saluran yang menghubungkan antara sprue dan cavity (produk). Dalam gating system pada bagian bawah sprue biasanya dibuat lebih cekung bertujuan untuk memperlambat laju logam cair dari sprue, juga bertujuan untuk menyaring kotoran yang terbawa logam cair. Diujung gating system biasanya ada bagian yang bernama riser.



4.



Riser Bagian ini berfungsi sebagai penambah atau cadangan logam cair sebelum masuk ke cavity. Riser berfungsi untuk menagntisipasi proses penyusutan produk karena sifat alami logam cair pada saat pembekuan (solidifikasi) atau karena pada bagian produk tersebut ada bagian yang memiliki ketebalan yang ekstrim dengan bagian yang lain. Jadi riser sering juga ditempatkan tidak hanya diatas gating system tetapi dibuat dekat dengan bagian yang paling tebal dari suatu produk.



5.



Cavity (Rongga Cetakan) Bagian ini adalah bagian yang akan menjadi produk atau barang jadi. Cavity adalah bagian utama dari suatu moulding yang harus perfect hasilnya karena merupakan output dari molding tersebut. Dalam suatu rancang produk moulding cavity



yang menjadi pertimbangan pokok tata letak atau bentuk dari sprue, gating sytem, dan riser. Pembuatan bagian-bagian tersebut harus mempertimbangkan proses finishing dari produk yang akan dibuat. Proses finishing mempersyaratkan mudah dalam pemotongan dan meminimalkan biaya proses finishing sehingga mempengaruhi cost suatu produk secara keseluruhan. 6.



Core Core dibutuhkan untuk membentuk rongga pada produk jadi yang akan kita buat. Core bisa terbuat dari logam atau pasir resin. Apabila core terbuat dari logam maka dalam desain harus mempertimbangkan sudut kemiringan agar core mudah di release. Apabila core terbuat dari pasir resin maka sudut kemiringan tidak perlu dibuat dikarenakan pasir resin hanya sekali pakai. Dalam konstruksi mold die casting, core membutuhkan mekanisme tambahan seperti hidrolis ataupun slider (angular pin) untuk proses releasingnya. Apabila core terbuat dari pasir silika maka kita membutuhkan mold sebagai pencetaknya dan dalam desain biasanya ditambah dudukan atau pembatas dari produk sehingga pada saat proses produksi dengan mold atau cetakan pasir hitam bisa dilakukan dengan cepat dan efisien.



7.



Ejector Bagian ini merupakan bagian yang berfungsi sebagai alat bantu dalam proses releasing produk dari molding. Ejector dibuat berdasarkan pertimbangan tingkat kesulitan produk untuk release dari mold. Semain kompleks bentuk produk maka semakin banyak jumlah ejector yang dibutuhkan. Ejector biasanya ditempatkan pada 4 sisi produk agar proses release menjadi seimbang (balance) untuk menghindari produk menjadi cacat karena bending (bengkok), ejector juga biasa ditempatkan pada bagian produk yang lebih tebal agar produk tidak rusak saat ejector di pukul atau di dorong. Ejector kadang kala membutuhkan plat pada bagian belakang agar saat proses release ejector bisa bersamaan. Bisa juga di release secara parsial, tergantung dari bentuk produk jadinya.



8.



Over Flow Over flow berfungsi sebagai pembuang tekanan pada mold die casting. Over flow biasanya berbentuk segiempat, tetapi bisa juga dengan bentuk lain, menyesuaikan dengan konstruksi belahan dari moulding. Over flow ditempatkan diujung dari suatu produk agar tekanan atau aliran dari logam cair tidak kembali ke arah jalur masuk logam cair. Jika over flow kurang biasanya terjadi turbulance di logam cair, hal ini



secara visual bisa dilihat dari pola pada surface produk. Biasanya membentuk pola melingkar atau acak. 9.



Gas Vent Bagian ini biasanya ditempatkan pada ujung over flow, hal ini bertujuan untuk membuang udara yang ada dalam rongga cetakan. Gas vent biasanya berbentuk pipih dan semakin tipis di ujung atau yang mengarah ke luar dari produk. Gas vent biasanya masih bisa terisi dengan logam cair, akan tetapi tidak boleh sampai flas keluar dari gas vent. Kalau dalam konstruksi mold gravity biasanya berbentuk lebih tebal dan dalam dan berfungsi untuk memperlancar aliran logam cair karena angin bisa keluar ketika logam cair masuk



E. Proses Produksi Dengan Cetakan Logam Cetakan logam merupakan salah satu media produksi dalam pengecoran allumunium. Dalam proses ini ada beberapa macam hal yang harus kita siapkan, antara lain : 1.



Cetakan logam



2.



Die coats



3.



Blower api



4.



Palu besi



5.



Tang atau penjepit



6.



Thermometer Sebelum cetakan bisa digunakan untuk proses produksi di perlukan pelapisan dengan



die coat. Hal ini dilakukan supaya produk jadi tidak lengket dengan cetakan karena pada dasarnya logam cair allumunium akan lengket pada cetakan apabila tidak kita beri dengan lapisan pelindung. Dalam aplikasinya ada beberapa macam pelapis (coating) yang bisa kita gunakan, diantaranya : 1.



Die coat (acheson)



2.



Oker



3.



Batu asah



4.



Die lube Pada aplikasinya pelapisan ini selain bertujuan untuk melapisi cetakan agar produk



tidak lengket juga berfungsi untuk menjaga suhu dari cetakan dan pada aplikasi khusus (kasuistik) pelapisan bisa membantu dalam mengatasi problem penyusutan produk.



1.



Die Coat Pelapis ini biasa digunakan pada cetakan berdimensi besar. Pada proses penggunaanya bisa dilakukan pada saat cetakan pertama kali digunakan dan setelah itu setiap pagi sebelum digunakan bisa dilakukan pelapisan ulang dan pada saat ada lapisan yang mengelupas bisa dilakukan pelapisan ulang. Proses penggunaanya, cetakan harus dipanaskan terlebih dahulu, kurang lebih 80ºC – 100ºC bisa kita gunakan thermometer atau kita coba dengan disemprotkan langsung pada cetakan yang sudah dipanasi. Die coat berbentuk pasta dan memerlukan campuran air supaya lebih encer dan bisa disemprotkan dengan menggunakan spray angin. Persentase campuran air bisa kita lakukan sedikit demi sedikit. Setelah cetakan kita panasi bisa langsung disemprot dengan die coat. Pertama dilakukan tipis dan merata kemudian dilakukan berulang ulang sampai cetakan terlapisi dengan sempurna. Setelah proses pelapisan sempurna cetakan bisa langsung dipanasi lagi untuk proses produksi. Pemanasan mold membutuhkan suhu sekitar 200 ºC-400 ºC tergantung jenis dan besar cetakan yang akan diproduksi. Biasanya die coat berubah warna sedikit kekuningan itu menunjukkan mold sudah mulai panas dan siap untuk dituang. Sedangkan suhu allumunium cair berkisar antara 650-700 ºC untuk bisa dituang, hal ini juga tergantung dari bentuk dan contour produk yang akan kita buat.



2.



Oker Oker adalah sejenis bubuk berwarna kuning tua yang biasa digunakan oleh tukang kayu pada proses pewarnaan produk kayu. Jadi oker memang bukan material khusus untuk pelapisan cetakan, akan tetapi kita bisa menggunakannya. Dalam aplikasinya oker dicampur dengan air dan dioleskan pada cetakan setelah itu cetakan baru dipanaskan, jadi kebalikan dari die coat. Apabila cetakan sudah panas oker akan berwarna merah kecoklatan. Oker dan batu asah biasa di aplikasikan pada cetakan kecil dan terbuat dari allumunium.



3.



Batu Asah Batu asah juga bukan merupakan material khusus yang diperuntukkan pada cetakan. Batu asah bisa digunakan karena mempunyai sifat yang sama dengan die coat. Pada proses pemakaiannya batu asah digosok dengan batu asah yang lain dan diberi sedikit air. Dari hasil proses gosokan tadi akan keluar pasta yang sangat lembut, pasta inilah yang digunakan untuk proses pelapisan. Aplikasinya sama dengan oker, yaitu dengan cara dioleskan pada saat kondisi cetakan masih dingin. Setelah semua permukaan terlapisi baru cetakan di panaskan.



4.



Die Lube Material die lube berbentuk cair berwarna putih susu. Die lube biasa digunakan di mesin die casting. Pada proses penggunaanya die lube disemprotkan disetiap kali moulding akan digunakan. Hal ni bertujuan juga untuk menurunkan suhu molding pada mesin die casting. Die lube juga memerlukan campuran air pada saat penggunaan, perbandingan dengan air kurang lebih 1 : 100 liter air. Karena die lube digunakan hanya sekali pakai maka material ini tidak cocok untuk metode kerja selain di mesin die casting karena mold akan turun suhunya ketika setiap kali akan dicetak harus disemprot dengan die lube.