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.
2
C. Bentuk dan Bagian Piston
Bagian pada piston secara detail dibagi atas 3 bagian yaitu:
1.Kepala piston (piston crown)
Adalah bagian teratas dari piston yaan berfungsi sebagai penahan benturan akibat
proses pembakaran.
Kepala piston dibagi atas 2 bagian yaitu:
a. Head piston
Pada piston jenis diesel terdapat coakan untuk menampung oli yang berfungsi
sebagai pendingin.
b. All Ring Group atau ring piston
Ring piston memiliki dua tipe, ring kompresi dan ring oli. Ring kompresi
berfungsi untuk pemampatan volume dalam silinder serta menghapus oli pada
dinding silinder. Kemampuan kompresi ring piston yang sudah menurun
mengakibatkan performa mesin menurun. Ring oli berfungsi untuk menampung
dan membawa oli serta melumasi parts dalam ruang silinder. Ring oli hanya ada
pada mesin empat tak karena pelumasan mesin dua tak menggunakan oli samping.
2.Badan Piston
Berfungsi sebagai bagian gesek antara piston dan liner atau dinding
silinder.Ukuran dan kepresisian badan piston sangat berpengaruh pada proses
pembakaran.
Pada badan piston juga terdapat lubang yang disebut pin hole yang memiliki
fungsi sebagai tempat pin yang menghubungkan setang piston dan poros engkol.
3.Kaki Piston / piston skirt
Yang berfungsi sebagai penyeimbang gerakan piston pada liner silinder.
D. Proses Pembuatan Piston
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. Bahan yang biasanya menjadi bahan campuran almunium dalam
pembuatan piston, seperti berikut ;
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 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.
E. 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
Konstruksi
Piston bergerak naik turun terus menerus di dalam silinder untuk melakukan langkah hisap, kompresi, pembakaran dan pembuangan. Oleh sebab itu piston harus tahan terhadap tekanan tinggi, suhu tinggi, dan putaran yang tinggi. Piston dibuat dari bahan paduan aluminium, besi tuang, dan keramik. Pada umumnya piston dari bahan aluminium paling banyak digunakan, selain lebih ringan, radiasi panasnya juga lebih efisien dibandingkan dengan material lainnya. Gambar berikut menunjukkan konstruksi piston dengan nama komponennya. piston torak
Bentuk kepala piston ada yang rata, cembung, dan ada juga yang cekung tergantung dari kebutuhannya. Tiap piston biasanya dilengkapi dengan alur-alur untuk penempatan ring piston atau pegas piston dan lubang untuk pemasangan pena piston.
Bagian atas piston akan menerima kalor yang lebih besar daripada bagian bawahnya saat bekerja. Oleh sebab itu pemuaian pada bagian atas juga akan lebih besar daripada bagian bawahnya, terutama untuk piston yang terbuat dari aluminium. Agar diameter piston sama besar antara bagian atas dengan bagian bawahnya pada saat bekerja, maka diameter atasnya dibuat lebih kecil dibanding dengan diameter bagian bawahnya, bila diukur pada saat piston dalam keadaan dingin. torak torak Celah Piston
Celah piston (celah antara piston dengan dinding silinder) penting sekali untuk memperbaiki fungsi mesin dan mendapatkan kemampuan mesin yang lebih baik. Bila celah terlalu besar, tekanan kompresi dan tekanan gas pembakarannya menjadi rendah, dan akan menurunkan kemampuan mesin. Sebaliknya bila celah terlalu kecil, maka akibat pemuaian pada piston menyebabkan tidak akan ada celah antara piston dengan silinder ketika mesin panas. Hal ini menyebabkan piston akan menekan dinding silinder dan dapat merusak mesin. Untuk mencegah hal ini pada mesin, maka harus ada celah yaitu jarak antara piston dengan dinding silinder yang disediakan untuk temperatur ruang lebih kurang 25oC. Celah piston bervariasi tergantung pada model mesinnya dan umumnya antara 0,02 mm─0,12 mm.
Piston mesin
Piston dengan 2 ring kompresi dan 1 ring oli, waktu dikeluarkan dari silinder mesin
Piston pada mesin juga dikenal dengan istilah torak / seher adalah bagian (parts) dari
mesin pembakaran dalam yang berfungsi sebagai penekan
udara masuk dan penerima tekanan hasil pembakaran pada ruang bakar. Piston terhubung ke poros engkol (crankshaft,) melalui
batang piston (connecting rod). Material piston umumnya terbuat dari bahan yang ringan dan tahan tekanan, misal aluminium yang sudah dicampur bahan tertentu (aluminium alloy), atau bahan tempa yang kuat dan ringan. Dikarenakan bahan tersebut maka piston memiliki muaian yang lebih besar dibandingkan dengan rumahnya (cylinder blok). Hal tersebut harus diantisipasi dengan clearence cylinder blok dan piston (selisih diameter piston dengan diameter cylinder blok). Clearance ini bervariasi untuk masing2 piston. Banyak salah pengertian di antara pada mekanik bahwa piston harus sesak atau pas dengan cylinder blok. Hal ini mengakibatkan seringnya terjadi macet (jammed) pada saat mesin panas (overheat). Seharusnya piston longgar terhadap cylinder blok. Banyak orang mengira bentuk dari piston adalah bulat. Sesungguhnya bentuk piston adalah oval dengan bagian terkecil terletak didaerah lubang pin piston. Bagian atas dari piston (tempat ring piston) selalu lebih kecil dari bagian bawah piston (bagian ekor). Pada saat dimasukan ke dalam cylinder blok (yang berbentuk bulat sempurna), bentuk oval dari piston ini akan mengakibatkan bagian yang lebih kecil terlihat lebih renggang.
Ring piston
Bubut ring piston.
Ring piston memiliki dua tipe, ring kompresi dan ring oli. Ring kompresi berfungsi untuk pemampatan volume dalam silinder serta menghapus oli pada dinding silinder. Kemampuan kompresi ring piston yang sudah menurun mengakibatkan performa mesin menurun, dan juga mesin berasap. Ring oli berfungsi untuk menampung dan membawa oli serta melumasi parts dalam ruang silinder. Ring oli hanya ada pada mesin empat tak karena pelumasan mesin dua tak menggunakan oli samping.
Proses Pembuatan Ring PistonMaterial Ring Piston
Umumnya ring piston dibuat dari besi cor nodular pearlitik, dengan standart ASTM A48 klas 40. Besi cor ini memiliki 2,5-4% C, serta 1-3% Si. Proses Pemesinan
Pada proses pemesinan ini dilakukan beberapa persiapan seperti membuat program untuk menentukan gerak pemakanan pada mesin CNC, setelah itu barulah material diproses pemesinan dengan menggunakan mesin bubut. Setiap proses pembubutannya menggunakan mata pisau yang berbeda untuk tiap kedalaman dan penipisan serta dalam menentukan diameter ring piston. pembuatan+ring+piston Proses Pemotongan Ring Piston
Proses yang kedua adalah proses pemotongan dimana proses ini dilakukan ketika diameter ring piston telah sesuai dengan ukuran,lalu ring piston dipotong untuk mendapatkan daerah bebas yang berfungsi untuk mengantisipasi pemuaian saat ring piston bekerja. Proses HeatTreament
Pada ring piston dilakukan proses heattreatment,karena ring piston ini terbuat dari besi cor yang sifatnya getas,maka dilakukan proses heattreatment dengan tujuan homogenisasi, proses heat treatmen ini dilakukan pada suhu 900ยบ F, kemudian suhunya ditahan selama 4 jam, kemudian didinginkan diudara terbuka. Pengecekan Diameter Ring Piston
Setelah ring piston dipotong, diameter dari ring piston dicek, apakah sudah sesuai atau belum, pengecekan ini dilakukan oleh seorang quality control. Jika diameter ring piston telah sesuai maka ring piston siap untuk proses selanjutnya. Finishing
Setelah dilakukan pengecekan diameter ring piston, proses selanjutnya adalah proses finishing. Pada proses ini ring pistong dipoles untuk membuat ring piston lebih bersih dan mengkilap, hal ini dilakukan agar ketika dijual akan dapat menarik perhatian pembeli, dan menghindari berbagai pengotor yang akan merusak ring piston jika tidak dibersihkan.
F. Jenis-Jenis Piston
Piston Casting
Piston casting merupakan piston yang dibuat dengan cara dicor. Bahan alumunium dipanaskan terlebih dulu pada suhu tinggi sampai cair. Lalu cairan alumunium tersebut dituang ke dalam cetakan atau moulding yang berbentuk piston. Setelah itu bahan masih harus melalui beberapa proses machinig dan treatment.
Pada proses pembuatan piston casting didapati cukup risiko. Risiko yang dimaksud yaitu bilamana terjadi gelembung udara dalam bahan yang digunakan. Bila memang didapati gelembung udara, maka harus dilakukan penyuntikan gas yang bertujuan mengeluarkan gelembung udara tersebut, sehingga tidak heran bila sering tejadi reject.
Piston Forging
Piston forging atau forged piston merupakan piston tempa. Piston jenis ini dibuat melalui proses tempa. Proses diawali dengan pemanasan logam hingga suhu tertentu lalu logam tersebut ditempa. Mungkin cukup mirip seperti proses pembuatan keris atau samurai.
Metode casting atau forging sebenarnya sama-sama menggunakan alumunium alloy. Adapun bedanya terdapat pada bentuk material dasarnya. Pada metode casting digunakan alumunium alloy batangan, sementara pada metode forging digunakan alumunium berbentuk silinder. Bila kedua jenis piston tersebut dibandingkan, maka keduanya memiliki ketahanan terhadap panas dan kemampuan melepas panas sama baiknya. Akan tetapi, dari segi perubahan struktur material ketika mesin bekerja misal sering digunakan pada putaran tinggi pada piston forging hanya didapati sedikit perubahan struktur. Perubahan tersebut didapati dari padat ke cair kemudian kembali ke padat lagi. Sehingga bila Anda mendapati kasus piston bolong akibat tidak tahan panas bisa jadi karena piston tersebut termasuk jenis piston casting. Sementara dari segi harga piston forging memang lebih mahal dibanding piston casting.
G. 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.
Referensi :
- http://dokumen.tips/documents/makalah-piston.html#
- http://thelongestjourneystartswithafirststep.blogspot.co.id/2012/07/proses-pembuatan-piston_04.html
-https://id.wikipedia.org/wiki/Torak
