Logam Ferus

Rajah 4.3: Ketumpatan Serbuk Tembaga Dan Serbuk Besi Termampat Melawan Nilai Tekanan MampatanFaktor penting yang mempengaruhi nilai ketumpatan adalah taburan saiz zarah. Sekiranya semua partikelmempunyai saiz yang sama, akan sentiasa terdapat keliangan apabila partikel-partikel tersebut dipadatkan.Secara teorinya nilai keliangan sekurang-kurangnya adalah 24 % daripada nilai isipadu. Mencampurkanpartikel bersaiz kecil ke dalam campuran serbuk logam dengan partikel bersaiz sama akan membantumemenuhkan ruang-ruang kosong di antara partikel-partikel tersebut. Ini akan memberikan nilaiketumpatan yang lebih tinggi kepada jasad hijau. 4.1.3.1 Peralatan Pemadatan Atau PenekananTekanan yang diperlukan untuk menekan serbuk logam berjulat di antara 70 MPa sehingga 800 MPaseperti yang ditunjukkan di dalam Jadual 4.1.Tekanan pemadatan yang diperlukan bergantung kepada ciri-ciri dan bentuk partikel, kaedah pengadunan dan penggunaan pelincir di dalam penghasilan campuranserbuk logam.Jadual 4.1: Tekanan Pemadatan Untuk Pelbagai Serbuk TEKANAN (MPa) 70 – 275 LOGAM 400 – 700 Aluminium 200 – 275 Loyang 350 – 800 Tembaga 70 – 140 Besi Tantalum

Tungsten 70 – 140Terdapat beberapa kaedah yang boleh digunakan untuk melakukan proses pemadatan ke atas campuranserbuk logam untuk menghasilkan jasad hijau. Di antara kaedah penekanan yang sering digunakan adalah: a. Penekanan Isostatik b. Pengacuan Suntikan Serbuk c. Pemadatan Gelekan d. Penyemperitan e. Pemadatan Tanpa Tekanan f. Endapan Semburan g. Acuan Seramik4.1.4 PensinteranPensinteran adalah proses di mana jasad hijau dikenakan haba pemanasan di dalam relau persekitaranterkawal. Suhu yang dikenakan di bawah daripada suhu peleburan tetapi cukup tinggi untuk membolehkanpartikel-partikel serbuk di dalam jasad hijau melakur membentuk ikatan yang lebih kuat. Kelakuan dankekuatan ikatan di antara partikel-partikel di dalam jasad yang telah dikenakan pensinteran bergantungkepada mekanisma kompleks proses resapan, aliran plastik, penyejatan bahan-bahan mudah meruap,penghabluran semula, tumbesaran butir dan pengecutan liang partikel-partikel serbuk di dalam jasad hijausemasa proses pensinteran.Pembolehubah yang penting di dalam proses pensinteran adalah suhu, tempoh dan atmosfera relau yangdigunakan. Suhu pensinteran yang dikenakan kebiasaannya di antara 70 hingga 90 % daripada suhu leburlogam atau aloi yang digunakan seperti yang ditunjukkan di dalam Jadual 4.2 di bawah. Tempohpensinteran pula di antara 10 minit, untuk besi dan aloi tembaga sehinggalah kepada lapan (8) jam, untuktungsten dan tantalum.Jadual 4.2: Suhu Dan Tempoh Pensinteran Untuk Pelbagai LogamLOGAM SUHU (OC) TEMPOH (MINIT)Tembaga, loyang dan gangsa 760 – 900 10 – 45Besi dan besi grafit 1000 – 1150 8 – 45Besi tahan karat 1100 – 1290 30 – 60Ferit 1200 – 1500 10 – 600Tantalum 2400 480Tungsten 2350 480Untuk mendapatkan sifat-sifat yang optimum, kawalan yang baik terhadap atmosfera relau sangat penting.Atmosfera bebas oksigen sangat penting untuk mengawal pengkarbonan dan penyahkarbonan besi dan aloiberasaskan besi terpadat dan juga untuk mengelakkan partikel serbuk daripada teroksida. Vakum jugakerap digunakan untuk menghasilkan persekitaran yang sesuai untuk proses pensinteran terutamanya dalampenghasilan aloi logam tahan panas dan keluli tahan karat. Gas-gas yang sering digunakan ketika proses

pensinteran adalah seperti gas hidrogen, gas-gas hidrokarbon separa terbakar dan gas-gas lengai sepertinitrogen.4.1.5 Kepentingan Metalurgi SerbukDi antara faktor-faktor yang menyumbang kepada peningkatan pemilihan penggunaan kaedah prosesmetalurgi serbuk dalam menghasilkan produk-produk logam dan aloi adalah: a. Kaedah ini menghasilkan sisa buangan atau bahan sampingan yang sangat sedikit kerana hampir 97 % serbuk berubah menjadi produk. b. Kebanyakan logam susah untuk difabrikasikan oleh kaedah lain dalam menghasilkan bentuk-bentuk kompleks tetapi ianya boleh dibentuk dengan mudah menggunakan proses metalurgi serbuk. c. Terdapat kombinasi aloi yang diperbuat secara metalurgi serbuk tidak boleh dihasilkan menggunakan cara yang lain. d. Produk metalurgi serbuk boleh dihasilkan dengan menentukan tahap keporosan untuk menghasilkan bahagian logam yang poros mengikut aplikasi-aplikasi tertentu.4.1.6 Kelemahan Metalurgi SerbukDi antara kelemahan-kelemahan proses metalurgi serbuk pula adalah: a. Kebanyakan kos untuk menghasilkan serbuk-serbuk logam sangat mahal. b. Kos peralatan yang digunakan agak tinggi. c. Serbuk logam perlu disimpan menggunakan kaedah-kaedah tertentu untuk mengelakkan serbuk tersebut tidak boleh diguna. d. Kepelbagaian nilai ketumpatan di sepanjang bahagian logam serbuk kemungkinan akan menimbulkan masalah terutamanya untuk geometri kompleks.4.2 PENGGELEKAN4.2.1 PengenalanProses penggelekan lazimnya adalah proses awal dalam menukarkan bahan yang dituang iaitu bahanmentah kepada barang siap. Proses ini boleh dilakukan dalam keadaan panas atau sejuk. Pada asasnya,proses penggelekan adalah proses mengurangkan ketebalan sesuatu benda kerja dengan mengenakan dayamampatan ke atas sesuatu bahan logam oleh sepasang penggelek yang berputar.

Rajah 4.4: Proses PenggelekanOperasi paling asas bagi proses ini ialah jenis penggelakan rata yang menghasilkan plat dan kepinganlogam. Lazimnya, proses ini dilakukan dalam keadaan panas. Bahan logam yang akan digelek biasanyadidapati dari foundri dalam bentuk jongkong. Terdapat tiga bentuk asas bahan logam iaitu ‘bloom’, biletdan papak yang digunakan dalam proses penggelekan.4.2.2 Asas Proses PenggelekanSecara asasnya, logam dimasukkan (panas atau sejuk) di antara dua penggelek yang berputar pada arahberlawanan. Ruang antara penggelek lebih kecil daripada ketebalan logam yang dimasukkan. Maka,terdapat geseran di sepanjang antara muka penggelek dan bahan yang bersentuhan menyebabkan penggelektersebut menolak bahan ke hadapan. Logam dimampat dan menjadi memanjang dengan keratan rentasberkurangan.Jumlah ubah bentuk yang boleh dicapai pada setiap laluan antara sepasang penggelek bergantung padakeadaan geseran di sepanjang antara muka penggelek dan bahan. Penggelek yang lebih kasar berkeupayaanuntuk mengurangkan ketebalan pada kadar yang lebih besar berbanding penggelek yang lebih licin.Pengurangan ketebalan juga bergantung kepada jenis bahan logam dan sifat kemulurannya.4.2.3 Penggelekan PanasDalam proses ini, logam haruslah terlebih dahulu dipanaskan dengan seragam sebelum prosespenggelekan dijalankan. Ini bertujuan untuk mengawal aliran dan keplastikan logam. Bagi keluli aloikarbon rendah dan sederhana, suhu sekitar 1200°C diperlukan untuk memulakan gelekan. Prosespenggelekan panas lazimnya diberhentikan apabila suhu menurun kepada 50 - 100°C di atas suhupenghabluran semula bagi bahan logam yang digelek.Melalui proses penggelekan panas, struktur butiran yang kasar, rapuh dan berliang yang selalunya terdapatpada jongkong atau logam yang dituang secara berterusan dapat dipecahkan kepada struktur tempawan.Struktur ini mempunyai saiz butiran yang lebih halus (Rajah 4.5).

Rajah 4.5: Perubahan Pada Struktur Butiran Bagi Logam Tuang Atau Tempaan Semasa Proses MenggelekKeadaan ini terjadi kerana penghabluran semula setelah bahan logam keluar daripada penggelek.Pertumbuhan butiran akan terus berlaku pada suhu tinggi sehingga suhu menjadi rendah di bawah julatpenghabluran semula dicapai.4.2.4 Penggelekan SejukProses penggelekan sejuk boleh menghasilkan lebih banyak kepelbagaian bentuk barangan berbandingproses penggelekan panas. Proses ini akan menghasilkan barangan logam berbentuk keping, jalur, batangdan rod yang mempunyai permukaan licin berkilat dan dimensi tepat.Kepingan dan jalur yang digelek sejuk boleh diperoleh dalam empat keadaan iaitu gelekan kulit, sukukeras, setengah keras dan keras sepenuhnya. Logam yang digelek kulit cuma mengalami 0.5 % hingga 1.0% pengurangan tebal. Ini bertujuan untuk mendapatkan permukaan yang licin dan tebal yang seragam.Kepingan suku keras, setengah keras dan keras sepenuhnya mengalami pengurangan tebal yang lebih besarsehingga 50 %. Akibat daripada keadaan ini, titik alah bahan logam tersebut akan meningkat dan sifatkemuluran akan berkurangan.4.3 TEMPAAN4.3.1 PengenalanProses tempaan adalah proses ubah bentuk plastik dengan mengenakan daya mampatan ke atas bahanlogam. Antara komponen dihasilkan melalui proses ini ialah seperti aci engkol, gear, roda, cakera turbindan komponen enjin.Proses tempaan boleh dilakukan dalam keadaan sejuk atau panas denganmenggunakan alat tukul manual atau berkuasa, mesin tekanan atau mesin tempaan. Terdapat beberapakaedah proses tempaan logam: a. Logam boleh ditarik keluar untuk memanjangkannya dalam masa yang sama mengurangkan keratan rentas b. Logam diupsetkan untuk mengurangkan panjangnya tetapi dalam masa yang sama membesarkan

keratan rentas c. Logam dimampatkan di dalam acuan tertutup yang menghasilkan aliran logam di pelbagai arahBerikut adalah beberapa proses tempaan yang lazim digunakan: a. Tempaan Acuan Terbuka b. Tempaan Jatuh c. Tempaan Tekanan d. Tempaan Upset e. Tempaan Gelek4.3.2 Tempaan Acuan TerbukaTempaan acuan terbuka juga dikenali sebagai Tempaan Smith. Pada masa dahulu proses ini dilakukansecara manual iaitu menggunakan tangan namun, kini beberapa peralatan mekanikal telah dibangunkanbagi menggantikan kaedah manual. Tempaan acuan terbuka tidak mengekang atau menahan aliran logamsepenuhnya.Lazimnya acuan berbentuk mudah (Rajah 4.6) digunakan untuk mendapatkan produk berbentuk bulat,cekung atau cembung, membuat lubang dan lain. Teknik ini secara lazimnya digunakan untuk menghasilkanbentuk awal atau separuh siap sebelum proses selanjutnya dijalankan.Rajah 4.6: Empat Jenis Acuan Yang Digunakan Dalam Tempaan Acuan TerbukaProses tempaan acuan terbuka terdiri daripada beberapa proses yang berlainan. Antara proses tersebutialah: a. Pengupsetan – Proses memampatkan bilet di antara dua permukaan rata dan pada masa sama

mengurangkan ketinggian bahan kerja. Keratan rentas bahan kerja juga bertambah besar. b. Penarikan – Melibatkan tempaan secara berturutan di sepanjang logam di antara sepasang acuan yang mempunyai lebar terhad. Keratan rentas bahan kerja akan mengecil dan bertambah kepanjangan. c. Penebukan – Dilakukan untuk membuat lubang pada bilet d. Pemotongan – Melibatkan pemotongan bahan kerja kepada komponen berasingan dengan menggunakan alat pemotong yang sesuai. e. Pelenturan – Proses melentur atau membengkokkan logam.4.3.3 Tempaan JatuhTempaan acuan terbuka merupakan proses yang mudah, namun begitu ia kurang praktikal sekiranyamelibatkan proses pengeluaran yang memerlukan kuantiti yang banyak. Proses tersebut adalah lambat.Masalah ini boleh diatasi dengan menggunakan acuan tertutup.Satu set acuan tertutup biasanya mempunyai beberapa rongga dan proses dilakukan secara berturutan.Logam yang dipanaskan diletakkan di dalam rongga sebelah bawah dan kemudian dihentakkan dengan satuatau lebih pukulan oleh pasangan acuan di atas. Pukulan atau hentakan ini menyebabkan logam mengalirmemenuhi rongga acuan sepenuhnya.Kebanyakan daripada acuan tempaan jatuh mempunyai beberapa rongga dan proses mengubah bentuk padasetiap rongga memerlukan lebih daripada satu hentakan. Komponen yang dihasilkan melalui proses inimempunyai struktur butiran yang halus dan bebas dari gelembung udara.4.3.4 Tempaan TekananTempaan tekanan dikenali juga sebagai penekanan panas. Proses ini dilakukan menggunakan mesin tekanmekanikal atau hidraulik. Semasa proses dijalankan, penukul atau pelantak akan menghimpit bahan kerjadengan perlahan tanpa menggunakan hentakan. Maka, tabiat ubah bentuk logam semasa penekanan panasadalah berbeza dengan tempaan jatuh.Melalui beban hentaman, tenaga yang dibekalkan akan dilesapkan pada lapisan permukaan bahan kerjasahaja. Kawasan dalaman bahan kerja tidak berubah bentuk. Himpitan secara perlahan, ubah bentukmenembusi lebih dalam iaitu keseluruhan isi padu bahan akan mengalami ubah bentuk secara serentak.Keadaan ini sesuai untuk membentuk bahan kerja yang besar keratan rentaknya. Himpitan secara perlahanmenghasilkan aliran logam yang lebih seragam.Namun begitu, kaedah ini boleh mengakibatkan bahan kerja mudah retak ketika proses ini dijalankan. Inikerana acuan bersentuhan lebih lama dengan bahan kerja yang sejuk. Bahan kerja boleh menjadi kuat dankurang mulur. Untuk mengatasi masalah ini, biasanya acuan akan dipanaskan bagi mengurangkan kadarkehilangan haba, memperbaiki aliran permukaan dan membolehkan bentuk serta perincian halus dihasilkandengan lebih mudah.

4.3.5 Tempaan UpsetPada amnya, proses ini melibatkan penambahan garis pusat bahan kerja dengan memampatkan ataumemendekkan panjangnya. Tempaan upset juga digunakan untuk menghasilkan komponen yang mempunyaibahagian berongga seperti kepala nat.Proses tempaan boleh dilakukan dalam keadaan panas atau sejuk. Bahan kerja yang ditempa perlu melaluibeberapa peringkat tempaan sebelum produk akhir terhasil. Contohnya, proses penghasilan bolt (Rajah4.7). Bahan asal selalunya berbentuk dawai atau batang bulat. Secara praktiknya, mesin tempaan bukansahaja melakukan proses tempaan tetapi meliputi juga proses lain seperti proses mericih, menebuk dantrim.Rajah 4.7: Proses Penghasilan Bolt4.3.6 Tempaan GelekDalam proses ini, luas keratan rentas batang logam dikurangkan dan ditukar kepada bentuk tertentu denganmenggunakan sepasang penggelek (Rajah 4.8).

Rajah 4.8: Proses Tempaan GelekProses ini biasanya digunakan sebagai proses akhir setelah sesuatu komponen melalui beberapa peringkatproses lain. Contohnya, proses meniruskan aci dan menajamkan pisau. Proses tempaan gelek juga bolehdigunakan sebagai proses awal sebelum proses tempaan lain, contohnya untuk membuat aci engkol dankomponen automotif.4.4 PENYEMPERITANPenyemperitan adalah proses pemampatan logam berbentuk jongkong atau bilet yang dilakukan di dalamsilinder. Jongkong atau bilet yang termampat akan mengalir keluar melalui acuan. Ram atau pelocokdigunakan untuk memampatkan bilet. Logam yang terhasil akan mengikut bentuk acuan yang digunakan.Contoh mudah bagi menerangkan proses ini adalah seperti memicit keluar ubat gigi atau krim pencucimuka dari tiub. Proses ini boleh dilakukan dalam keadaan panas atau sejuk.Pada peringkat awal, proses penyemperitan digunakan untuk memproses logam dan aloi bukan ferusseperti aluminium, plumbum, kuprum, zink dan magnesium. Namun, kini dengan bantuan alatan atau teknikpelinciran, pelbagai logam keras seperti keluli, logam refraktori, uranium dan thorium bolehdisemperitkan.Secara asasnya proses penyemperitan boleh dibahagikan kepada empat jenis iaitu: a. Penyemperitan Langsung b. Penyemperitan Tak Langsung c. Penyemperitan Hidrostatik d. Penyemperitan Hentaman4.4.1 Penyemperitan LangsungPenyempritan langsung digunakan untuk menghasilkan barangan pejal, berongga dan berbentuk struktur

yang sukar untuk dihasilkan melalui proses pembentukan lain. Proses penyemperitan langsung dilakukandengan cara menolak keluar bilet melalui acuan dengan menggunakan pelocok atau pelantak.Masalah utama yang mungkin dihadapi dalam proses ini ialah geseran yang tinggi antara bilet logam yangpanas dengan dinding silinder, terutamanya semasa menyemperit keluli kerana suhu penyemperitannyayang tinggi. Geseran yang tinggi ini menyebabkan lebih tinggi daya diperlukan untuk menolak pelocok ataupelantak untuk menyemperit logam. Untuk mengatasi masalah ini, pelincir digunakan bagi mengurangkangeseran tersebut.Suhu dan tekanan bagi proses penyemperitan panas adalah berbeza mengikut jenis logam yang disemperit.Contohnya mangnesium pada suhu 370°C (34.5 MPa) dan keluli 1150°C (690 MPa).4.4.2 Penyemperitan Tak LangsungProses ini berbeza sedikit berbanding proses penyemperitan langsung. Dalam proses ini, arah aliranlogam adalah berlawanan dengan arah pergerakan pelocok atau pelantak. Acuan penyemperitandipasangkan pada pelantak atau pelocok berongga yang ditolak memasuki silinder (Rajah 4.9).Rajah 4.9: Proses Penyemperitan Tak LangsungTolakan pelantak atau pelocok memberikan daya pada acuan yang memaksa bilet mengalami perubahanpada bentuk plastik dan tersemperit keluar melalui acuan. Kelebihan kaedah ini ialah tiada geseran diantara bilet dan dinding silinder. Keadaan ini menyebabkan daya yang diperlukan untuk menyemperitmenjadi lebih rendah berbanding kaedah penyemperitan langsung.Namun begitu, penyemperitan tak langsung tidak begitu meluas digunakan kerana masalah pengendalianlogam yang disemperitkan adalah rumit, susunan penekan lebih rumit dan kos peralatan lebih mahal.4.4.3 Penyemperitan HidrostatikPrinsip asas bagi proses ini ialah bilet pada mulanya dibentuk untuk memenuhi bentuk acuan dandikelilingi oleh cecair hidraulik bertekanan tinggi di dalam kontena. Apabila pelantak atau pelocokditekan, maka tekanan di dalam kontena akan meningkat hingga menyebabkan bilet mengalir keluar melaluiacuan (Rajah 4.10). Proses ini selalunya dilakukan dalam keadaan panas. Kadangkala bilet sejuk dan

suam juga boleh digunakan.Rajah 4.10: Penyemperitan HidrostatikKelebihan kaedah ini ialah bahan pelincir tidak diperlukan kerana kehadiran cecair hidraulik di dalamkontena turut memainkan peranan sebagai pelincir. Bahan kerja pula dapat dimampatkan dengan lebihsekata dari semua bahagian. Keadaan ini membolehkan bahan yang rapuh seperti besi tuang kelabu,molibdenum, berillium dan tungsten boleh disemperitkan.4.4.4 Penyemperitan HentamanPenyemperitan hentaman biasanya dilakukan dalam keadaan sejuk. Bahan logam diletakkan pada ronggaacuan (Rajah 4.11) dan dihentam dengan laju oleh pelantak menyebabkan logam mengalir secara plastik disekeliling pelantak tersebut (bagi penyemperitan hentaman tak langsung) atau melalui acuan (bagipenyemperitan hentaman langsung).Rajah 4.11: Penyemperitan Hentaman (a) Langsung Dan (b) Tak LangsungIsipadu bahan kerja perlu serta pelincir perlu diletakkan dengan tepat dan secukupnya bagi mengelakkanpelantak rosak. Selain bentuk silinder, produk berbentuk yang tidak seragam juga boleh dihasilkan melaluiproses ini. Penyemperitan hentaman digunakan dengan meluas bagi membentuk bahan yang lembut dan

mulur seperti kuprum, aluminium, plumbum, timah, zink dan aloi-aloinya serta bahan plastik. Produk yangdihasilkan tidaklah bersaiz besar seperti tiub ubat-ubatan, tiub ubat gigi dan tin makanan.4.5 PENARIKANProses penarikan logam boleh dilakukan ke atas kepingan logam dan logam berbentuk pukal sepertibatang, rod dan tiub. Proses penarikan batang, rod dan dawai adalah antara proses pembentukan palingmudah serta dilakukan dalam keadaan sejuk.Proses ini dilakukan dengan cara hujung batang dikecilkan atau ditajamkan, kemudian dimasukkan melaluiacuan penarikan yang mempunyai keratan rentas yang lebih kecil daripada batang tersebut. Hujung batangtadi kemudiannya ditarik hingga ia memanjang dan mengecil mengikut saiz acuan. Saiz akhir produk yangdikehendaki boleh diperoleh dengan hanya satu laluan tarikan sahaja atau melalui beberapa kali prosespenarikan (Rajah 4.12).Rajah 4.12: Proses PenarikanPengurangan luas setiap laluan selalunya terhad antara 20 – 50 % sahaja dari saiz asal logam tersebut.Sekiranya pengurangan melebih had tersebut, bahan akan terputus disebabkan berlakunya tegangan yangterlalu tinggi. Proses penarikan digunakan dengan meluas dalam penghasilan dawai, rod, tiub berdindingnipis dan lain-lain.4.6 TEKNIK PENUANGAN LOGAMPada masa kini, terdapat pelbagai jenis proses tuangan. Secara amnya, proses-proses ini boleh dikelaskanberdasarkan kepada bahan acuan, proses pengacuanan dan cara logam lebur dituang ke dalam acuan.Dalam bab ini, proses tuangan akan dibahagikan kepada dua bahagian berdasarkan proses pengacuan iaitutuangan acuan kekal dan acuan tak kekal.4.6.1 Tuangan Acuan Tak KekalDalam proses ini, acuan perlu dimusnahkan bagi mendapatkan produk tuangan. Acuan tak kekal selalunya

diperbuat daripada pasir, plaster dan seramik atau bahan yang serupa dengannya serta dicampur denganbahan atau agen pengikat. Bahan-bahan ini digunakan kerana sifatnya mampu bertahan pada suhu tinggisemasa proses tuangan dilakukan. Antara teknik tuangan acuan tak kekal yang selalu digunakan ialah: a. Tuangan Pasir b. Tuangan Plaster c. Tuangan Seramik d. Tuangan Pelaburan (Investment Casting) e. Tuangan Paten Menyejat 4.6.1.1 Tuangan PasirPasir digunakan sebagai bahan asas untuk menghasilkan acuan. Pasir bersaiz halus dicampurkan denganbahan atau agen pelekat dan dipadatkan di sekeliling paten yang akan membentuk tuang yang akandihasilkan. Proses penghasilan komponen melalui proses ini melibatkan beberapa peringkat sepertiditunjukkan dalam rajah berikut:Rajah 4.13: Proses Tuangan PasirJenis Acuan Pasir a) Acuan Pasir Lembap Acuan pasir lembap (green sand) (Rajah 4.14) merupakan proses pembentukan logam paling tua digunakan. Antara kelebihan acuan pasir lembap ialah : i. Cukup kuat memegang berat logam ii. Mempunyai takat lebur yang tinggi iii. Saiz dan bentuk tidak berubah apabila dipanaskan iv. Gas yang terhasil semasa proses penuangan logam dapat keluar menembusi pasir

v. Mudah untuk disediakan dan dihasilkan vi. Mampu mengatasi hakisan oleh logam yang mengalir semasa proses penuangan Bentonit (tanah liat) digunakan sebagai pengikat di dalam acuan pasir lembap di samping air dan bahan tambah lain. Walaupun acuan pasir lembap mudah didapati dan tidak mahal, kaedah ini juga mempunyai beberapa kekurangan iaitu: i. Acuan tidak kuat ii. Kelembapan yang wujud di dalam acuan boleh menyebabkan kecacatan tuangan seperti wujudnya lubang gas. iii. Acuan tidak boleh disimpan lamaRajah 4.14: Proses Penuangan Acuan Pasir Lembap b) Acuan Pasir Kering Acuan pasir kering adalah hampir sama dengan acuan pasir lembap. Perbezaannya ialah acuan pasir kering tidak menggunakan tanah liat sebagai pengikat sebaliknya menggunakan minyak. Proses pengawetan acuan ini dilakukan di dalam ketuhar di mana minyak akan mengalami pempolimeran dan mengikat butiran pasir dengan kuat(Rajah 4.15).

Rajah 4.15: Proses Penuangan Menggunakan Acuan Pasir Kering Kaedah lain yang juga boleh digunakan untuk mengawet acuan pasir kering adalah dengan mencampurkan air dua kali ganda berbanding kandungan air acuan pasir lembap. Proses pengeringan di dalam ketuhar mengambil masa antara satu hingga satu setengah jam pada suhu sekitar 200°C hingga 300°C. Kelebihan acuan pasir kering ialah: i. Kekuatan dan keupayaan menahan suhu yang lebih tinggi berbanding acuan pasir lembap ii. Hasil tuangan memiliki ketepatan dan kemasan permukaan lebih baik c) Acuan Natrium Silikat Dan Gas Karbon Dioksida Dalam acuan jenis ini, pasir diperkuatkan dengan menambah 5 – 10 % natrium silikat (bergantung kepada kualiti pasir yang digunakan) atau bahan pengikat cecair tak organik yang dinamakan kaca

air (water glass). Kemudian, campuran ini akan dikeraskan dengan mendedahkan acuan ini kepada gas karbon dioksida. Berikut adalah tindak balas yang berlaku semasa proses pengerasan dilakukan: Kebaikan utama kaedah ini ialah: i. Gas karbon dioksida tidak beracun dan berbau ii. Pemanasan tidak diperlukan semasa proses mengawet acuan Namun begitu, apabila acuan telah mengeras, pasir ini agak sukar untuk dipecahkan bagi mengeluarkan hasil tuangan. Rajah di bawah (Rajah 4.16) menunjukkan beberapa cara boleh digunakan untuk menyerapkan gas karbon dioksida ke dalam acuan.Rajah 4.16: Proses Penyerapan Gas Karbon Dioksida Ke Dalam Rongga Acuan 4.6.1.2 Tuangan PlasterDalam proses tuangan plaster, secara asas acuan diperbuat daripada campuran gipsum atau kalsium sulfatatau lebih dikenali sebagai plaster of paris dengan talkum dan tepung silika. Bahan plaster diadun denganair untuk menghasilkan buburan sebelum dituang di sekeliling paten. Setelah plaster mengeras (lebihkurang 15 minit), paten dikeluarkan dan acuan dikeringkan pada suhu 120 – 260°C.

Paten yang digunakan dalam tuangan plaster diperbuat daripada aloi aluminium, plastik termoset, loyangatau aloi zink. Paten juga boleh dihasilkan dengan kayu tetapi ia kurang sesuai kerana kayu mudahmenyerap air dan mengembang. Tuangan plaster digunakan untuk menuang logam bersuhu rendah sepertialuminium, magnesium dan logam berasaskan kuprum kerana acuan plaster tidak tahan suhu tinggimelebihi 1200°C.Tuangan acuan plaster mempunyai kemasan permukaan yang baik dan licin serta berdimensi tepat.Barangan yang biasa dihasilkan melalui proses ini ialah seperti komponen kunci, gear dan barang hiasan. 4.6.1.3 Tuangan SeramikProses ini juga dikenali sebagai acuan SHAW. Proses ini hampir sama dengan tuangan plaster kecualibahan acuan yang digunakan. Acuan seramik menggunakan bahan refraktori yang sesuai untuk penggunaansuhu tinggi. Campuran buburan terdiri daripada zirkon bersaiz halus, aluminium oksida dan silika sertaagen pengikat. Campuran buburan ini dituang ke atas paten yang diletakkan dalam kotak acuan. Patendiperbuat daripada kayu atau logam.Acuan jenis ini digunakan untuk menuang logam ferus, aloi suhu tinggi, keluli tahan karat dan keluli alat.Hasil tuangan mempunyai dimensi yang tepat serta permukaan yang baik. Bentuk yang rumit juga bolehdihasilkan menggunakan kaedah ini tetapi proses ini agak mahal. 4.6.1.4 Tuangan Pelaburan (Investment Casting)Tuangan pelaburan merupakan proses yang sudah lama digunakan. Kaedah ini juga dikenali sebagaiproses kehilangan lilin (lost wax process). Proses ini mempunyai beberapa ciri unik membolehkankomponen dengan bentuk-bentuk kompleks di reka bentuk. Tuangan pelaburan menggunakan bahan acuandan pengikat yang sama seperti acuan tuangan seramik. Proses ini melibatkan beberapa langkah sepertiRajah 4.17:

Rajah 4.17: Prosedur Tuangan PelaburanSeperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4.17, proses ini agak rumit dan juga mahal. Kelebihan proses iniialah kebiasaannya pemesinan tidak diperlukan atau dapat dikurangkan. Kelebihan ini penting terutamaapabila melibatkan bahan yang sukar dimesin. 4.6.1.5 Tuangan Paten MenyejatProses ini juga dikenali sebagai paten hilang atau busa hilang. Bahan polisterin digunakan sebagai paten.Proses ini hampir sama dengan proses tuangan pelaburan kerana paten yang digunakan akan hilang ataulebur sama sekali semasa logam panas dituang ke dalam acuan.Proses ini agak ringkas, mudah dan murah kerana polisterin yang digunakan sebagai paten agak murah danmudah diproses menjadi pelbagai bentuk. Antara produk yang dihasilkan menggunakan kaedah ini ialahkepala silinder, aci engkol, komponen brek dan komponen automobil. Berikut adalah rajah proses tuanganpaten menyejat.

Rajah 4.18: Proses Tuangan Paten Menyejat4.6.2 Proses Tuangan Acuan KekalProses tuangan acuan kekal berbeza dari proses tuangan acuan tak kekal kerana acuan kekal direka bentukagar tuangan boleh dikeluarkan dengan mudah tanpa perlu memecahkan acuan. Proses ini boleh dikatakanlebih murah sekiranya dijalankan dalam skala besar kerana acuan boleh digunakan semula. Dalam prosesini, acuan diperbuat daripada logam yang berupaya mengekalkan kekuatannya pada suhu tinggi.Dalam tuangan acuan kekal, kedua-dua belah acuan diperbuat daripada logam seperti besi tuang, keluli,gangsa, aloi logam dan grafit. Proses tuang acuan kekal digunakan dengan meluas dalam prosespenghasilan barang daripada bahan aluminium, magnesium dan aloi kuprum. Keluli boleh dituang kedalam acuan grafit atau acuan logam tahan haba.Proses acuan kekal dapat menghasilkan komponen dengan kemasan permukaan yang baik, sifat mekanikalyang seragam, had terima yang kecil dan kadar pengeluaran yang tinggi. Tuangan acuan kekal tidakekonomi sekiranya pengeluaran adalah berskala kecil. Selain itu, bentuk kompleks agak sukar dihasilkankerana masalah untuk mengeluarkan tuangan dari acuan.Antara beberapa teknik tuangan acuan kekal yang digunakan secara meluas ialah: a. Tuangan Acuan Kekal b. Tuangan Slusy c. Tuangan Himpitan d. Tuangan Empar

e. Tuangan Berterusan 4.6.2.1 Tuangan Acuan KekalDalam proses ini, acuan yang boleh diguna semula diperbuat daripada besi tuang kelabu, keluli, grafitatau bahan lain. Proses tuangan ini juga agak mudah di mana sebelum proses tuangan dilakukan, acuandipanaskan terlebih dahulu. Setelah memejal, acuan dibuka dan produk dikeluarkan. Acuan kemudianditutup semula untuk kitaran berikutnya.Kekurangan yang nyata dalam proses ini ialah penggunaannya terbatas kepada aloi bersuhu rendah sahajaseperti aluminium, magnesium dan aloi berasaskan kuprum. Walaupun digunakan untuk bahan bersuhulebur rendah, acuan masih berhadapan masalah hakisan dan kelesuan haba.Sekiranya digunakan untuk keluli atau besi tuang, hayat acuan akan menjadi sangat pendek. Bagi mengatasimasalah ini, acuan grafit digunakan untuk tuangan keluli dan besi tuang. 4.6.2.2 Tuangan SlusyTuangan jenis ini adalah variasi tuangan acuan kekal. Dalam proses ini, logam lebur yang dituang akandibiarkan di dalam acuan untuk satu jangka masa singkat sahaja. Selepas itu acuan diterbalikkan untukmengeluarkan lebihan cairan logam. Keadaan ini menyebabkan hanya satu lapisan nipis logam terbentukdi sekeliling acuan.Proses ini sesuai untuk pengeluaran berskala kecil seperti penghasilan barangan hiasan, mainan danbarangan yang diperbuat daripada logam bertakat lebur rendah seperti aloi plumbum, timah dan zink. 4.6.2.3 Tuangan HimpitanProses ini melibatkan pemejalan logam lebur pada tekanan tinggi. Tuangan himpitan merupakan gabunganproses tuangan dan tempaan (Rajah 4.19). Produk yang dihasilkan melalui kaedah ini mempunyai strukturmikro yang halus dan memiliki sifat mekanikal yang lebih baik kerana apabila tekanan tinggi dikenakan,sentuhan antara muka acuan-logam membolehkan haba berlaku dengan cepat. Antara produk yang bolehdihasilkan dengan kaedah ini seperti roda automotif dan badan mortar.

Rajah 4.19: Proses Tuangan Himpitan 4.6.2.4 Tuangan EmparProses ini memanfaatkan daya sifat tekun akibat daripada putaran untuk menaburkan logam leburmemenuhi rongga acuan (Rajah 4.20). Dalam proses tuangan empar, acuan berputar pada paksi mendataratau menegak pada kelajuan 300 – 3000 ppm (pusingan per minit).Proses tuangan empar sebenarnya tidak memerlukan teras bagi mendapatkan bentuk berongga. Tebaldinding tuangan boleh diubah dan bergantung kepada kuantiti logam yang dimasukkan dalam acuan sertakelajuan putaran acuan.Barangan yang dihasilkan adalah kuat, mempunyai bahagian luar yang padat disebabkan daya empar yangbesar. Proses ini boleh menghasilkan produk pelbagai lapisan aloi.

Rajah 4.20: Mesin Tuangan Empar Mendatar 4.6.2.5 Tuangan BerterusanSecara umumnya, proses ini digunakan untuk menghasilkan rod, kepingan, bilet, “bloom”, papak dan tiub.Proses ini melibatkan penuangan logam lebur secara berterusan ke dalam acuan logam menegak panjangdan disejukkan secara mendadak menggunakan air (Rajah 4.21). Produk yang telah memejal akan ditarikkeluar secara berterusan dari bahagian bawah acuan secara graviti. Kemudian produk akan dipotongmengikut panjang yang telah ditetapkan.

Rajah 4.21: Proses Tuangan Berterusan

RUJUKANCallister, W. J., dan Jr. (2003). Materials Science and Engineering An Introduction. 6th ed., Wiley International.Carl, L. (1985). Principle of Metallurgy. Reston Publishing Company, Inc.Faizul Che Pa, et al. (2011). Asas Logam. Kangar: Penerbit Universiti Malaysia Perlis.Higgin, R. A. (2006). Materials For Engineers and Technicians, 4th ed. Newnes.Martienssen, W. dan Warlimont, H. (2005). Handbook of Condensed Matter and Materials Data. Springer.Neely, J. E dan Bertone, T. J. (2003). Practical Metallurgy and Materials of Industry. Prentice Hall.Philip A. Schweitzer, P. E. (2003). Metallic Materials:Physical, Mechanical and Corrosion Properties. Marcel Dekker.Razak Ali dan Mohd. Nazlan Mohd. Muhid. (2001). Kimia Am. Cetakan Keenam, Skudai: Penerbit Universiti Teknologi Malaysia.