Proses Pengecoran (bagian 3) "Gating System"

Sistem Saluran   (Gating System)

Sistem saluran adalah jalan masuk bagi cairan logam yang dituangkan ke dalam rongga cetakan. Tiap bagian diberi nama, dari mulai cawan tuang dimana logam cair dituangkan dari ladel, sampai saluran masuk ke dalam rongga cetakan. Nama-nama itu adalah cawan tuang (cup), saluran turun (sprue), pengalir (runner), dan saluran masuk (in gate), seperti dijelaskan dalam gambar 4.1.

Gambar 4.1  Istilah dalam Sistem Saluran

Fungsi sistem saluran tuang :

1.          Logam cair dapat mengisi rongga cetakan secepat mungkin, serta menghindari pembekuan awal.

2.          Mengurangi atau mencegah agitasi dan pembentukan dross dalam rongga cetakan

3.          Mencegah masuknya terak, buih, dross, dan erosi pasir yang terbentuk ke dalam rongga cetakan.

4.          Mencegah terjadinya aspirasi udara atau gas dari cetakan ke aliran logam cair yang masuk.

5.          Menghindari erosi dari pasir cetak dan pasir inti.

6.          Mengarahkan derajat termal selama berlangsungnya pendinginan, sehingga kerusakan tuangan terutama pada daerah antara saluran tuang dan tuangan.

7.          Agar diperoleh yield yang maksimum dan biaya pemotongan yang minimum.

8.          Memudahkan penuangan logam bila digunakan ladel dengan peralatan crane.

Fungsi saluran penambah (Riser)

1.            Sebagai reservoir logam cair, sehingga pada waktu logam cair dingin menjadi padatan penyusutan dapat ditangguhkan

2.            Merupakan bagian terakhir dari tuangan yang membeku dan mengarahkan system pembekuan.

3.            Menyalurkan gas atau udara dari rongga cetakan sehingga cacat tuangan dapat terhindari.

4.            Sebagai system yang memberitahu bahwa penuangan dan pemasukan logam cair sesuai yang dikehendaki.

Untuk menentukan bentuk dan dimensi sistem saluran tuang dan sistem penambah suatu tuangan, harus diperhatikan hal-hal sebagai berikut :

1.            Jumlah logam balik (return scrap), akan menentukan nilai ekonomis tuangan.

2.            Jenis logam yang hendak dituang.

3.            Bentuk tuangan dan dimensi tuangan.

4.            Dimensi dan konstruksi cetakan.

5.            Jenis cetakan (pasir cetak) yang digunakan.

Sistem saluran tuang dapat dibedakan menjadi :

1.            Sistem saluran datar

2.            Sistem saluran tegak

Sistem penambah (Riser) dapat dibedakan :

1.            Sistem penambah atas (top riser)

1. Sistem penambah atas terbuka (open riser)
2. Sistem penambah atas tertutup (blind riser)

2.            Sistem penambah samping (side riser)

1. Sistem penambah samping dingin terbuka
2. Sistem penambah samping dingiin tertutup
3. Sistem penambah samping panas terbuka
4. Sistem penambah samping panas tertutup

Cara yang dipergunakan untuk menentukan sistem saluran dari coran besi cor :

1.             Tentukan waktu tuang (t) sesuai dengan jumlah berat dari logam cair yang dituang (W), dengan menggunakan diagram empiris seperti gambar 4.2.

2.             Tentukan volume penuangan (Q) per satuan waktu dari jumlah berat yang dituang (W), waktu tuang (t) dan berat jenis logam (γ).

Gambar 4.2  Diagram Laju Penuangan

3.             Volume tuang  (Q) per satuan waktu adalah perkalian dari luas irisan dari saluran masuk (a) dan kecepatan rata-rata logam (v), sehingga (a) ditentukan dari (v). Dan (v) dihitung dari tinggi saluran turun dengan :

dengan :

C        :  koefisien aliran yaitu 0,5 – 0,6 untuk saluran yang rumit

                                          0,9 – 1,0  untuk saluran sederhana

g        :  percepatan grafitasi bumi 980 cm/detik²

4.             Kalau saluran masuk lebih dari dua, luas irisan (a) dibagi oleh banyaknya saluran masuk. Ukuran saluran masuk ditentukan sesuai dengan luas irisannya.

5.             Ukuran saluran turun dan pengalir dientukan dari jumlah luas irisan saluran masuk. Untuk besi cor biasanya ditentukan dari : luas irisan saluran turun > luas irisan pengalir > luas irisan saluran masuk. Perbandingan  dari ketiga ini diambil 1 : 0,9 : 0,8 atau 1 : 0,75 : 0,5. Tetapi saluran bawah mempunyai luas saluran masuk yang lebih besar, dan dalam hal ini kadang-kadang perbandingan ini diambil 1 : 1,1 : 1,2. Sedang untuk baja cor luas saluran turun = 1,4 – 1,5 x luas nozel

Perbandingan luas saluran turun : luas pengalir :luas saluran masuk =

          1 : (1,5 – 2) : (2 – 4).

6.             Perencanaan penambah (riser)

D₂      =  3 t (atau t’)

H₁      =  1,5 D₂ ~ 2 D₂

W₁      =  0,5 D₂

W₂      =  0,8 D₂

A        =  0,5 D₂ (bentuk batang)

A        =  0,8 t (pelat)

H₂      =  1,5 A

R₁       =  D₂

Gambar 4.3  Ukuran Saluran Penambah

7.             Banyaknya saluran masuk, dihitung dengan menggunakan rumus :

dengan :

n        :  banyak saluran masuk

l         :  panjang coran

8.             Jumlah luas saluran (a1)

a₁  =  n . W₂ . A

Perbandingan luas saluran turun terhadap luas pengalir dan terhadap luas saluran masuk adalah  1 : 2 : 2

Pengalir      W  =  0,8 h            a₂  =  h.W

Saluran turun    

9.             Untuk saluran bawah

D₂      =  2,5 D₁

H₂      ≥  75 mm

D₃      =  3 D₁

H₃      =  2 D₃  =  6 D₁

D₄      <  ½ T  dan  D₄   ≥  8

H₄      =  4D₄

Gambar 4.4  Ukuran Saluran Bawah

10.          Lebar (D₅) dan tinggi (H₅) dari saluran pengalir :

             H₅   =  1,2  D₅

11.          Banyaknya saluran masuk :

(materi ini diambil dari mata kuliah Teknik Pengecoran di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember)