Metologi Penelitian ( proses Pembuatan piston)

Proses Pembuatan Piston

Piston adalah komponen yang bekerja extra berat, karena tugasnya adalah menahan ledakan dalam ruang bakar. Selain harus tahan tekanan, piston juga wajib tahan panas.
Fungsi Piston :
1. Menghisap, mengkopresi gas baru dan membuang gas bekas hasil pembakaran.
2. Merubah tekanan hasil pembakaran menjadi gaya dorong pada setang piston/seher.
3. Mengatur pemasukan dan pembuangan gas pada motor 2 tak.

Piston mempunyai pembebanan tugas yang berat, antara lain :
1. Menerima tekanan dan temperatur gas pembuangan yang tinggi.
2. Menerima gaya percepatan yang tinggi.
3. Menerima gaya gesek dan gaya samping

Karena tugasnya yang berat, piston wajib memenuhi persyaratan sebagai berikut:
1. Kuat terhadap tekanan tinggi
2. Tahan terhadap temperatur tinggi.
3. Tahan terhadap gesekan dan mempunyai sifat luncur yang baik.
4. Mempunyai koefisien muai panas yang kecil
5. Mempunyai bobot yang ringan

Macam - macam bahan pembuatan Piston :
Bahan pembuatan piston adalah almunium karena sifatnya yang ringan. Tetapi almunium murni terlalu lembek dan mempunyai pemuaian yang tinggi untuk di jadikan piston. Maka dari itu piston di campur dengan beberapa logan lain agar lebih kuat.

Apa saja bahan yang biasanya menjadi bahan campuran almunium dalam pembuatan piston.
1. Silikon, makin tinggi kadar silikon maka makin kecil pemuaian akibat panas dan gesekan tetapi makin sulit dalam pembuatannya.
2. Tembaga, lebih tahan terhadap karat dan kemampuan penyaluran panas lebih baik.
3. Nikel, memiliki kekenyalan yang tinggi, tahan terhadap temperatur tinggi, tingkat pemuaian rendah dan tahan terhadap karat.

Cara pembuatan piston yang saya ketahui ada dua, yaitu:
1. Penuangan yang diikuti pendinginan secara cepat, umumnya di gunakan pada motor berbahan bakar bensin yang bentuk pistonnya rumit.
2. Pencetakan dengan cara tekan forged piston, memerlukan paduan khusus untuk menghasilkan kekuatan dan daya tahan terhadap temperatur tinggi lebih baik. Kelemahannya adalah bentuk piston sangat sederhana dengan tujuan mal cetak dapat dikeluarkan lagi dari bagian dalam piston.

A. Definisi pengecoran Logam
            Proses pengecoran logam pada dasarnya ialah penuangan logam cair kedalam cetakan yang telah terlebih dahulu dibuat pola, hingga logam cair tersebut membeku dan kemudian dipindahkan dari cetakan.
Jenis-jenis pengecoran logam yaitu:
1. Sand Casting, Yaitu jenis pengecoran dengan menggunakan cetakan pasir. Jenis pengecoran ini paling banyak dipakai karena ongkos produksinya murah dan dapat membuat benda coran yang berkapasitas berton–ton.
2. Centrifugal Casting, Yaitu jenis pengecoran dimana cetakan diputar bersamaan dengan penuangan logam cair kedalam cetakan. Yang bertujuan agar logam cair tersebut terdorong oleh gaya sentrifugal akibat berputarnya cetakan. Contoh benda coran yang biasanya menggunakan jenis pengecoran ini ialah pelek dan benda coran lain yang berbentuk bulat atau silinder.
3. Die Casting, Yaitu jenis pengecoran yang cetakannya terbuat dari logam. Sehingga cetakannya dapat dipakai berulang-ulang. Biasanya logam yang dicor ialah logam non ferrous.
4. Investment Casting, yaitu jenis pengecoran yang polanya terbuat dari lilin (wax), dan cetakannya terbuat dari keramik. Contoh benda coran yang biasa menggunakan jenis pengecoran ini ialah benda coran yang memiliki kepresisian yang tinggi misalnya rotor turbin.

            Ada beberapa macam pasir yang dipakai dalam pengecoran sand casting. Tetapi ada beberapa syarat yang harus dipenuhi agar hasil cetakan tersebut sempurna. Syarat bagi pasir cetak antara lain:
1. Mempunyai sifat mampu bentuk sehingga mudah dalam pembuatan cetakan dengan kekuatan cocok. Cetakan yang dihasilkan harus kuat dan dapat menahan temperatur logam cair yang tinggi sewaktu dituang kedalam cetakan.
2. Permeabilitas yang cocok. Agar udara yang terjebak didalam cetakan dapat keluar melalui sela-sela butir pasir untuk mencegah terjadinya cacat coran seperti gelembung gas, rongga penyusutan dan lain-lain.
3. Distribusi besar butir yang cocok.
4. Mampu dipakai lagi supaya ekonomis
5. Pasir harus murah.
6. Tahan panas terhadap temperatur logam pada saat dituang ke cetakan. Pasir cetak yang lazim digunakan didalam industri pengecoran adalah sebagai berikut:
1. Pasir Silika
Pasir silika didapat dengan cara menghancurkan batu silika, kemudian disaring untuk mendapatkan ukuran butiran yang diinginkan.
2. Pasir Zirkon
Pasir Zirkon berasal dari pantai timur australia yang mempunyai daya yahan api yang efektif untuk mencegah sinter.
3. Pasir Olivin
Pasir Olivin didapat dengan cara menghancurkan batu yang membentuk 2MgO, SiO2 dan 2FeO.SiO2. Pasir olivin mempunyai daya hantar panas yang lebih besar dibanding pasir silika.
            Dalam proses pengecoran logam ada beberapa bahan logam yang sering digunakan untuk membuat benda kerja melalui proses pengecoran (casting). Dan bahan pengecoran tersebut dikelompokkan menjadi lima kelompok yaitu :
1. Besi Cor
2. Baja Cor
3. Coran paduan tembaga
4. Coran paduan ringan
5. Coran paduan lainnya

B. Langkah Proses Pengecoran Piston

1. Design (Gambar)
Langkah pertama dalam proses pengecoran logam adalah mendesign atau menggambar, dimana proses menggambar tersebut menggunakan software Autocad atau Catia. Untuk menggambar piston kopling kami menggunakan software Autocad dengan gambar dan ukurannya.

2. Persiapan Bahan
Bahan-bahan yang akan digunakan dalam proses pembuatan produk Piston melalui proses pengecoran logam diantaranya adalah sebagai berikut :
1. Papan kayu yaitu papan yang digunakan sebagai dasar dari pola Piston yang akan dibuat dengan luas ukuran 400×600 mm.
2. Kayu balok yaitu kayu yang digunakan untuk membuat pola Piston dengan tebal 20 mm.
3. Dempul merupakan bahan yang digunakan untuk melapisi pola Piston dan menutup rongga-rongga yang ada pada pola.
4. Isamu yaitu cat yang digunakan untuk melapisi pola Piston.
5. Methanol adalah campuran yang digunakan dalam proses isamu atau pelapisan pola.
6. Lem yang digunakan sebagai perekat amtara pola Piston dengan papan kayu.
7. Alumunium ADC 12 merupakan logam utama yang akan digunakan sebagai bahan untuk membuat Piston.

3. Pembuatan Cetakan Pasir Co2
Jenis pengecoran logam yang digunakan untuk membuat handle kopling dilakukan dengan menggunakan metode pengecoran cetakan pasir Co2 (Sand Casting), Maka hal-hal yang perlu dipersiapkan antara lain ialah : Pasir Silika, Water glass, air, Cup & Drag, gas Co2 dan Bahan Coating (Spirtus dan grafit).
            Langkah pertama yaitu menentukan berapa banyak pasir silika yang kita butuhkan sesuai dengan cup & drag yang ada. Lalu kita campurkan waterglass ke dalam pasir kemudian diaduk hingga rata. Waterglass yang dipakai sekitar 3-6% berat pasir. Setelah pasir dan waterglass rata, kemudian dimasukan kedalam cup & drag yang telah dimasukan terlebih dahulu pola coran dan pada saat pasir dimasukan kedalam cup kita pasang cawan tuang yang langsung dilengkapi dengan saluran turun dan memasang saluran penambah pada samping kiri dan kanan dari pola coran. Setelah terisi penuh kita tembakan gas Co2 hingga pasir mengeras. Kemudian pola bisa kita lepas dari cetakan dan selanjutnya pola tersebut kita coating dengan bahan coating yaitu grafit yang dicampur dengan spirtus dicampur menjadi satu didalam wadah, selanjutnya disemprotkan pada pola yang terbentuk pada pasir cetak yang bertujuan agar logam cair tidak menempel pada cetakan sehingga mempermudah dalam pembongkaran dan pengambilan coran dari cetakan. Selain itu proses couting juga dilakukan terhadap ladel dan tempat yang disiapkan sebagai wadah jika ada logam cair yang tersisa.

4. Proses Peleburan
Logam yang kita lebur adalah logam alumunium ADC 12 yang dimasukan kedalam tungku yang kemudian dipanaskan menggunakan burner dengan bahan bakarnya menggunakan solar. Alumunium saat ini ialah logam kedua terbanyak setelah besi karbon (cast iron) yang dipakai untuk komponen mesin, contoh dalam bidang otomotif. Selain itu juga dipakai pada alat-alat rumah tangga seperti panci dll. Kelebihan dari alumunium ialah logam ini ringan, kuat, konduktor panas dan listrik yang baik setelah emas dan tembaga. Titik cair dari alumunium murni + 6500C. Tetapi alumunium jika dipadukan oleh unsur paduan maka titik cairnya akan bertambah. Unsur-unsur paduan yang biasanya dipakai sebagai paduan aluminium adalah silikon, tembaga, magnesium, timah dan lain-lain.
Alumunium cair sangat reaktif sekali terhadap gas hidrogen (H). gas hidrogen dapat membuat gelembung udara terikat didalam alumunium cair yang mengakibatkan porositas pada produk coran nantinya. Reaksi kimianya:

Steam Alumunium Hidrogen Alumunium oxide
Untuk mencegah porositas pada logam alumunium maka dapat dilakukan beberapa cara, antara lain dengan melindungi alumunium cair menggunakan gas nitrogen (N2). Karena gas nitrogen mengikat hidrogen sebagai penyebab porositas pada alumunium. Caranya yaitu dengan menyemburkan gas nitrogen diatas alumunium cair hingga alumunium cair tersebut masuk kedalam cetakan. atau dengan cara menggunakan flux . Yaitu flux ditaburkan pada permukaan alumunium cair secara merata yang bertujuan agar gas hidrogen tidak dapat masuk kedalam alumunium cair. Proses penaburan flux ini dilakukan ketika alumunium tersebut dalam keadaan telah mencair.

Ada 4 macam flux yang dipakai dalam membuat produk alumunium menjadi lebih baik dalam hal sifat-sifat fisik ataupun sifat mekaniknya, yaitu:
• Covering fluxes
Digunakan untuk mencegah gas hidrogen masuk kedalam alumunium cair
• Cleaning fluxes
Untuk menghilangkan kandungan padat nonmetalik dari alumunium cair
• Degassing fluxes
Dimasukan kedalam alumunium cair untuk menghilangkan gas yang terjebak dalam alumunium cair yang dapat menyebabkan porositas
• Drossing-off fluxes
Digunakan untuk memperbaiki logam alumunium dari drosses.

5. Proses Tapping
Yaitu proses penuangan logam cair dari tungku ke dalam ladel yang dilakukan setelah logam alumunium mencair dan telah ditaburi flux pada permukaan alumunium agar gas hydrogen tidak dapat masuk ke dalam alumunium cair. Dalam proses penuangan logam cair dari tungku ke dalam ladel harus berhati-hati dengan menempatkan ladel pada corong tungku supaya logam cair yang dituang tidak terbuang keluar dari tungku.

6. Proses Pouring
Proses pouring adalah proses penuangan logam cair dari ladel ke dalam cetakan. Dalam proses penuangan logam cair ke dalam cetakan ini tidak boleh terputus sampai cetakan pasir tersebut benar-benar penuh oleh logam cair dan jika ada sisa, logam cair tersebut dituang ke dalam wadah yang telah dipersiapkan dan sudah dicouting. Setelah selesai penuangan, logam cair tersebut kita tunggu sampai membeku dengan waktu ± 30 menit. Berikut adalah gambar proses pouring.
8. Pembongkaran Cetakan
Setelah logam cair membeku dalam cetakan, baut penyambung antara cup dan drag kita buka, kemudian cup dan drag kita pisahkan, cup diangkat bersama coran dan menyingkirkan pasir dari cup, drag dan coran dengan cara memukul pasir tersebut menggunakan palu. Setelah terpisah, coran kita angkat kemudian cawan turun, saluran turun, saluran masuk, saluran pengalir dan penambah dipisahkan dari coran dan akhirnya sirip-sirip dipangkas serta permukaan coran dibersihkan. Dalam proses pembongkaran ini dilakukan secara mekanis atau dengan tangan. Pasir yang telah dpisahkan dikumpulkan dan cuci untuk memisahkan pasir dengan waterglass sehingga pasir dapat digunakan kembali untuk membuat cetakan.

9. Pemeriksaan (Quality Control)
Proses pemeriksaan produk coran terdiri dari beberapa proses pemeriksaan yaitu :
1. Pemeriksaan rupa
- Pemeriksaan rupa/fisik
- Pemeriksaan dimensi (menggunakan jangka sorong, micrometer, jig pemeriksa dan alat ukur lainnya)
2. Pemeriksaan Cacat dalam
- Pemeriksaan ketukan
- Pemeriksaan penetrasi (dye-penetrant)
- Pemeriksaan magnafluks (magnetic-particle)
- Pemeriksaan supersonic (ultrasonic)
- Pemeriksaan radiografi (radiografi)
3. Pemeriksaan material
- Pemngujian kekerasan (menggunakan metode Rockwell, Brinell, Vickers)
- Pengujian tarik
- Pengujian analisa kimia (spektrometri, EDS)
- Pengujian struktur mikro dan struktur makro
Setelah benda coran dibersihkan kemudian dilakukan pemeriksaan pada coran tersebut apakah pada benda coran terdapat cacat, jika terdapat cacat yang memungkinkan tidak bisa diperbaiki melalui proses finishing atau proses pemesinan maka benda kerja coran tersebut dilebur kembali. Dari 6 benda coran yang dibuat hanya satu benda coran yang diambil karena benda coran ini yang memenuhi kriteria bahwa benda coran tersebut baik dan selanjutnya dilakukan proses pemesinan (machining process) untuk mendapatkan hasil produk yang lebih baik.

10. Produk Finishing
Setelah proses pemeriksaan selesai dan dipilih benda coran dengan hasil yang baik, selanjutnya benda kerja tersebut dilakukan proses pemesinan menggunakan mesin milling dan mesin gerinda dengan hasil produknya.

            Pemasaran produk piston ini biasanya di pasarkan kepada produsen otomotif mobil dan motor, untuk digunakan di mesin produksi motor dan mobil. Untuk pemasaran produk piston racing yang bentuk profil pistonnya mempunyai torak yang tinggi untuk menaikan kompresi dari mobil dan motor, dan piston yang mempunyai diameter piston yang lebar (bore) yang besar untuk menaikan kapasitas cc atau isi silinder dari mobil dan motor, biasanya dipasarkan di bengkel-bengkel khusus race, yang memang keperluan dari piston ter sebut diperuntukan untuk keperluan kompetisi atau race. Contoh produsen piston yang cukup mempunyai nama di Indonesia yaitu, Izumi dan FIM Pistons. Produsen tersebut membuat produk piston untuk keperluan standar (stock) dan untuk keperluan kompetisi (race).

Sumber : http://thelongestjourneystartswithafirststep.blogspot.co.id/2012/07/proses-pembuatan-piston_04.html