2.2 jenis pola 1.4 struktur mikro dan sifat-sifat coran · • sifat-sifat mekanis besi cor kelabu...

56

2 Pola 2.2 Jenis Pola

Pola (Lanjutan) Pola pelat pasangan

• Pola ini merupakan pelat di mana pada kedua belahnya ditempelkan pola demikian juga saluran turun, pengalir, saluran masuk, dan penambah.

• Pola ini cocok sekali untuk masa produksi dari coran kecil.

• Pola biasanya dibuat dari logam atau plastik.

Gambar 2.21 Pola pelat pasangan

Pola pelat kup dan drag

• Dalam hal ini pola kayu, logam atau plastik dilekatkan pada dua pelat demikian juga saluran turun, pengalir, saluran masuk dan penambah. Pelat tersebut ialah pelat kup dan pelat drag.

• Pelat kup dan drag dijamin oleh pena-pena agar bagian atas dan bawah dari coran menjadi cocok.

• Pola semacam ini dipakai untuk meningkatkan produksi.

Gambar 2.22 Pola pelat kup dan drag

Pola cetakan sapuan

• Dalam hal ini bentuk dari coran adalah silinder atau bentuk benda putar.

• Alat ini dibuat dari pelat dengan sebuah penggeret dan pemutar pada tengahnya.

• Pembuatan cetakan dilakukan dengan memutar penggeret di sekeliling pemutar.

Gambar 2.23 Pola cetakan sapuan

Pola penggeret dengan penuntun

• Digunakan untuk pipa lurus atau pipa lengkung yang penampangnya tidak berubah.

• Penuntun dibuat dari kayu, dan pembuatan cetakan dilakukan dengan menggerakkan penggeret sepanjang penuntun.

• Harga pola ini tidak mahal, tetapi pembuatan cetakannya membutuhkan waktu dua atau tiga kali waktu yang diperlukan untuk pembuatan cetakan biasa dengan pola tunggal.

Gambar 2.24 Pola penggeret dengan penuntun

1 Penelaahan Dasar Mengenai Pengecoran 29 1.4 Struktur Mikro dan Sifat-Sifat Coran

Sifat-sifat coran besi cor Sifat-sifat mekanis dari coran besi kelabu

• Sifat-sifat mekanis besi cor kelabu menunjukkan kecocokan sebagai bahan untuk bagian-bagian mesin.

• Sifat-sifat mekanis dari coran besi kelabu ialah kekuatan tarik, perpanjangan, kekerasan kekuatan tekan, kekuatan bentur, kekuatan lelah, tahanan aus, mampu mesin, sifat meredam getaran dan sebagainya.

Kekuatan tarik dan perpanjangan

• C memberikan pengaruh terbesar pada kekuatan tarik besi cor, kandungan C yang rendah meninggikan kekuatannya.

• Si memberikan kecenderungan yang serupa tetapi lebih lemah dari karbon. Perpanjangan besi cor kelabu kira-kira 0,3—1,2% dan kekuatan tarik yang tinggi akan menguranginya.

Derajat kejenuhan karbon

• Besi cor kelabu menjadi lemah karena ferit-silisium

jika kandungan Si > 2%. • Besi cor kelabu menjadi lebih getas kalau persentase

Si 2,2—2,5% atau lebih. • Bilamana persentase Mn < 1,2% menguatkan besi

cor kelabu. P dan S memberikan pengaruh kecil pada besi cor kelabu dan daerah persentase yang biasa.

Gambar 1.21 Hubungan antara derajat kejenuhan dari karbon dan kekuatan tarik

Kekerasan • Kekerasan besi cor kelabu ialah 130—270 kekerasan

Brinel, dan sangat erat hubungannya dengan struktur.

• Grafit kasar dalam matriks ferit menyebabkan kekerasan rendah.

• Grafit halus dan sedikit menyebabkan kekerasan lebih tinggi.

• Kekerasan berbanding lurus dengan kekuatan tarik.

Gambar 1.22 Hubungan antara derajat kekerasan Brinell dan kekuatan tarik

Sc = C%4,23!0,312 Si%

PD

P

30

1 Penelaahan Dasar Mengenai Pengecoran 1.4 Struktur Mikro dan Sifat-Sifat Coran

Sifat-sifat coran besi cor (Lanjutan) Sifat-sifat mekanis dari coran besi kelabu

Kekuatan tekan

• Kekuatan tekan dari besi cor kelabu adalah 3 sampai 5 kali lebih besar dari kekuatan tariknya, dan kebanyakan lebih besar dari kekuatan tekan dan kekuatan tarik.

Gambar 1.23 Hubungan antara kekuatan tekan dan kekuatan tarik

Kekuatan bentur • Besi cor kelabu getas dan lemah terhadap benturan. • Kandungan C silisium dan P yang lebih tinggi

menyebabkan kekuatan bentur lebih rendah.

• Pengendapan sementit dan stedit mengurangi kekuatan bentur.

Mampu mesin dan aus • Besi cor kelabu merupakan bahan yang mempunyai

sifat mampu mesin dan tahan aus. • Mampu mesinnya sangat baik karena grafit bekerja

sebagai pelumas. • Kekerasan dan kekuatan tarik yang lebih rendah

menyebabkan mampu mesin yang lebih baik. • Dalam ketahanan ausnya struktur perlit lebih baik

dari pada struktur ferit.

• Kekerasan yang lebih tinggi menyebabkan tahan aus yang lebih baik.

• Besi cor perlit yang kekerasannya lebih dari 180—200 Brinell adalah besi cor yang didinginkan.

• Pengaruh fosfor sangat efektif karena pengaruh stedit.

• Ketahanan aus bisa diperbaiki oleh penambahan Cr, Ni Mo, Cu dan sebagainya.

Sifat-sifat fisik dan kimia dari coran besi kelabu

• Struktur besi cor adalah campuran dari berbagai fasa seperti grafit, ferit, perlit, sementit.

• Stedit atau sulfida mangan, yang masing-masing mempunyai sifat-sifat sendiri.

• Sifat besi cor berubah menurut perbandingan campuran dari fasa-fasa tersebut

Massa jenis

• Massa jenis besi cor kelabu adalah 7,1—7,3 kg/m3 pada temperatur kamar, dan sangat dipengaruhi oleh kandungan grafit.

• Dalam keadaan cair massa jenis 6,75—6,95 kg/m3. • Dalam keadaan padat, penurunan massa jenis

berbanding lurus dengan tingginya temperatur.

Gambar 1.24 Hubungan antara temperatur dari karbon dan massa jenis besi cor

2 Pola 55 2.2 Jenis Pola

Pola

Pola tunggal

Gambar 2.15 Pola tunggal Gambar 2.16 Pola belahan

• Dibentuk serupa dengan corannya. • Tambahan penyelesaian mesin dan keiringan pola

dibuat satu dengan telapak inti.

• Dibuat untuk memudahkan pembuatan cetakan. • Permukaan pisahnya diusahakan dibuat satu

bidang.

Gambar 2.17 Pola setengah Gambar 2.18 Pola belahan banyak

• Dibuat untuk coran di mana kup dan dargnya simetris terhadap permukaan pisah.

• Kup dan drag dicetak setengah pola, sehingga harga pola setengah dari gharga pola tungal.

• Pola dibagi menjadi tiga belah atau lebih supaya lebih mudah dalam penariakan dari cetakan dan penyederhanaan inti.

• Pola ini terkadang terjadi pergeseran sehingga menyebabkan salah ukuran

Gambar 2.19 Pola penarikan terpisah Gambar 2.20 Pola penarikan sebagian

• Dipakai untuk pola berukuran besar atau cetakan jenis mengeras sendiri.

• Dibuat secara terbagi-bagi untuk memudahkan pengambilan dari cetakan.

Saat pengambilan pola dari cetakan; jika sebagian pola tidak mungkin ditarik, maka bagian itu harus dipisahkan terlebih dahulu, baru bagian utama ditarik pertama kali dan bagian cabang ditarik satu per satu.

PD

P

54

2 Pola 2.1 Gambar untuk Pengecoran

Telapak inti (Lanjutan) Jenis-jenis telapak inti

Dalam hal ini cetakan mempunyai tonjolan pada permukaan pisahnya. Kup dijadikan telapak inti secara keseluruhan dan permukaan yang menonjol dibuat oleh inti untuk menyederhanakan pembuatan cetakan.

Gambar 2.11 Telapak inti untuk penghalang yang mengggantung

Dalam hal ini permukaan pisah dan letak garis tengah dari inti adalah berbeda, sehingga telapak inti dilebihkan sampai permukaan pisah.

Gambar 2.12 Contoh telapak inti lebh

Dalam hal ini inti harus ditahan oleh hanya satu ujung, dengan telapak inti cukup besar untuk menstabilkannya.

Gambar 2.13 Contoh telapak inti pancang (potongan)

Telapak inti ini dibuat dengan menghubungkan lebih dari satu telapak inti untuk memperbaiki penyanggaan inti-inti.

Gambar 2.14 Contoh dari telapak inti berhubungan


Sifat-sifat coran besi cor (Lanjutan) Sifat-sifat fisik dan kimia dari coran besi kelabu

Pemuaian panas • Koefisien pemuaian panas dari besi cor kelabu kira-

kira 10 x 10—6/℃, yang sedikit rendah dari pada baja dan lebih tinggi dibandingkan dengan koefisien pemuaian besi cor putih.

• Pemuaian berubah menurut komposisi, struktur dan temperatur.

Konduktivitas listrik • Dari semua fasa pada struktur, grafit mempunyai

tahanan listrik terbesar. • konduktivitas listrik dipengaruhi oleh kandungan,

distribusi dan bentuk-bentuk dari potongan grafit.

• Penambahan C dan Si menggalakkan penggrafitan, yang mengurangi konduktivitas listrik.

• Grafit kasar mengurangi konduktivitas listrik meskipun besi cor mempunyai kadar C yang sama.

Ketahanan korosi • Ferit-lah yang sangat menderita dari banyak korosi

kimia dalam struktur, dan perlit lebih stabil dari pada ferit sedangkan sementit baik sekali dalam ketahanan korosi.

• Besi cor lebih buruk dalam ketahanan korosinya terhadap asam dibanding dengan baja, hal itu disebabkan pengaruh sel kimia antara Fe dan C (grafit).

• Ketahanan korosi besi cor terhadap air murni dan air laut lebih baik dari pada baja.

• Struktur yang halus dengan potongan-potongan grafit yang halus sangat baik dalam ketahanan korosi. Ketahanan korosi sukar dipengaruhi oleh unsur-unsur lain selain C dan Si.

• Untuk memperbaiki ketahanan korosi sangat efektif apabila ditambahkan Cr, Ni atau Cu.

Sifat-sifat besi cor bergrafit bulat

• Mempunyai kekuatan dan keliatan yang tinggi. • Sifat-sifat yang unik dalam sifat fisika dan kimia

disebabkan oleh grafit yang rapuh dan lemah dalam besi cor berbentuk bulat.

• Besi cor kelabu mempunyai kekuatan lebih tinggi kalau semua potongan grafit berbentuk bulat, halus dan tersebar merata, walaupun coran yang sebenarnya mempunyai bentuk grafit seperti serpih salju atau seperti ulat dan kekuatan yang lebih rendah dari pada besi cor bergrafit bulat.

• Sebagai struktur matriks, matriks ferit lebih lemah dan liat.

• Matriks perlit agak kurang liat tetapi ulet.

Struktur coran yang biasa setelah dicor adalah campuran dari matriks ferit dan perlit. • Pelunakan menyebabkan struktur ferit. • Penormalan menyebabkan struktur perlit. • Sementit muncul di bagian tipis dari coran yang

mengalami pendinginan cepat, sehingga dengan perlakuan panas sering berubah menjadi ferit atau perlit.

• Mempunyai mampu keras seperti baja. • Dapat diubah menjadi matriks martensit sehingga

kekuatan dan kekerasan lebih tinggi, dengan cara menemper atau pengerasan kulit.

• Ketahanan aus dan ketahanan panas lebih baik dari pada besi cor kelabu.

Daftar 1.2 Kekuatan tarik, tegangan uji, perpanjangan dan keterangan lain

Macam Kekuatan Tarik

(min) Tegangan uji

0,2% (min) Perpanjangan

(min) Keterangan

Kgf/mm2 Kgf/mm2 % Daerah kekerasan Brinell Struktur utama 70-2 70 45 2 230—300 HB Perlit 60-2 60 40 2 210—280 HB Perlit 50-7 50 35 7 170—240 HB Perlit

Ferit 42-12 42 28 12 150—200 HB Ferit 38-17 38 24 17 140—180 HB Ferit • Daftar di atas menunjukkan bahwa kekuatan besi cor

bergrafit bulat didistribusikan dalam daerah yang lebar, yang disebabkan oleh dispersi bentuk- bentuk grafit dan struktur-struktur seperti halnya dalam besi cor kelabu.

Contoh sifat-sifat mekanis dari besi cor bergrafit bulat dalam standar ISO

PD

P

32


Struktur dan sifat-sifat dari besi cor mampu tempa

Besi cor mampu tempa menurut struktur digolongkan menjadi: • Besi cor mampu tempa perapian putih dan • Besi cor mampu tempa perapian hitam

Daftar 1.3 Penggolongan struktur dari besi cor mampu tempa

• Besi cor mampu tempa perapian putih dibuat dengan proses penghilangan karbon pada besi cor putih, sehingga kulitnya berubah menjadi ferit dan struktur dalamnya terdiri dari matriks perlit dengan karbon yang bulat.

• Mempunyai keuletan, tetapi coran yang tebal tidak dapat dihilangkan karbonnya secara efektif dan di bagian dalam tetap keras dan getas, sehingga cara penghilangan karbon hanya dipakai untuk coran yang kecil dan tipis dari ukuran 4 sampai 6 mm.

Gambar 1.25 Besi cor mampu tempa perapian putih. 100x

2 Pola 53 2.1 Gambar untuk Pengecoran

Telapak inti Maksud dari telapak inti

• Menempatkan inti, membawa dan menentukan letak dari inti.

• Menyalurkan udara dan gas-gas dari cetakan keluar melalui inti.

• Memegang inti. Kalau cetakan terisi penuh oleh logam, telapak inti mencegah bergesernya inti dan memegang inti terhadap daya apung dari logam cair.

Jenis-jenis telapak inti

Dalam hal ini inti dipasang mendatar dan ditahan pada kedua ujungnya di telapak inti.

Gambar 2.7 Telapak inti bertumpu dua mendatar

Dalam hal ini inti ditahan tegak oleh telapak inti di bagian alasnya, yang cukup menstabilkan inti.

Gambar 2.8 Telapak inti beralas tegak

Dengan hanya satu alas telapak inti tidak cukup untuk menstabilkan inti, maka telapak inti dipasang pada drag dan juga pada kup untuk mencegah jatuhnya inti.

Gambar 2.9 Telapak inti tegak bertumpu dua

Pola yang tidak dapat ditarik ke arah tegak lurus pada permukaan pisah karena ada tonjolan yang jauh dari permukaan pisah, dan lagi sulit untuk menempatkan inti secara biasa, maka telapak inti dipasang di bagian paling akhir.

Gambar 2.10 Untuk penghalang (sebagian)

Matriks putih adalah ferit, dan perlit abu-abu mengendap.

Besi cor mampu tempa

Besi cor mampu tempa perapian putih

Besi cor mampu tempa ferit

Besi cor mampu tempa austenit

Besi cor perlit perapian putih

Berlapis

BulatBesi cor mampu tempa standar

Besi cor mampu tempa perapian

hitam

Besi cor mampu tempa perlit

Perlit

Berlapis

Bulat

BerhubunganMartensit

Trostit

Sorbit

Bainit

Besi cor mampu tempa khusus

Mampu tempa paduan

Tahan korosi

Tegangan tinggiMampu tempa

austenit

Mampu tempa magnesium

PD

P

52

2 Pola 2.1 Gambar untuk Pengecoran

Kemiringan pola Permukaan-permukaan tegak dari pola dimiringkan mulai dari permukaan pisah, untuk memudahkan pengangkatan pola dan cetakan; meskipun dalam hal mempergunakan pola logam, pola ditarik dengan pengarah dari pena-pena.

Gambar 2.1 Contoh kemiringan pola tebal dinding Gambar 2.2 Contoh kemiringan pola pada keseluruhan (tanpa perubahan tebal)

Tambahan pelenturan

• Untuk menghindari pelenturan pada coran, maka pola degan sengaja dilenturkan dengan membuat petunjuk dalam rencana pembuatan pola, agar disimpangkan ke arah yang berlawanan, seperti dengan jalan: menempatkan rusuk-rusuk atau penambahan tebal sesuai dengan besar pelenturan yang diharapkan. Tambahan tersebut dinamakan tambahan pelenturan.

• Penyusutan coran pada waktu pembekuan dan pendinginan, terkadang tidak hanya mengecilkan keseluruhannya, tetapi juga mengakibatkan pelenturan yang tergantung pada bentuknya.

Gambar 2.3 Untuk pelenturan disebabkan terhalangnya penyusutan oleh inti

Gambar 2.5

Untuk pelenturan yang disebabkan oleh perbedaan penyusutan pada permukaan dalam dan permukaan luar

Gambar 2.4 Untuk pelenturan yang disebabkan oleh tebal tidak seragam

Gambar 2.6 Untuk pelenturan karena terhalang oleh inti


Struktur dan sifat-sifat dari besi cor mampu tempa (Lanjutan)

• Besi cor mampu tempa perapian hitam juga dibuat dengan melunakkan besi cor putih. Tetapi dalam hal ini sementit terurai menjadi ferit dan grafit sehingga patahannya kelihatan hitam. Besi cor ini sangat liat.

Gambar 1.26 Besi cor mampu tempa perapian hitam. 100x

• Besi cor mampu tempa perapian putih dan hitam dibuat dengan pelunakan yang lama pada besi cor putih, dicor dengan cara yang sama seperti besi cor kelabu, sehingga pada pelunakan tersebut sementit terurai dan struktur terdiri dari matriks ferit yang ulet dengan grafit bulat atau bergumpal yang tersebar.

• Besi cor mampu tempa perapian putih dan hitam mempunyai kekuatan dan perpanjangan yang tinggi seperti baja liat.

• Besi cor perapian putih mempunyai kandungan S yang tinggi dan Si yang rendah.

• Besi cor perapian putih diperkuat dengan menambah

Mn sampai ke satu harga di mana penggrafitan tidak tercegah.

• Besi cor perapian hitam mempunyai kandungan Si tinggi dan S rendah.

• Besi cor perapian hitam ditambah Mn dengan persentase 1,7% S + 0,2—0,3% Mn, sehingga S terpisah dan berubah menjadi MnS, maka penghambatan dari penggrafitan oleh belerang dapat dicegah.

Menambah unsur khusus seperti Mn, Ni, Cu, Mo dapat memperbaiki ketahanan aus dan korosi pada besi cor mampu tempa perlit, besi cor mampu tempa khusus dan jenis lainnya.

Struktur dan sifat-sifat baja cor Struktur coran baja karbon

• Baja karbon adalah paduan dari sistem Fe-C. • Kadar karbonnya lebih rendah dari pada kadar pada

besi cor dan biasanya kurang dari 1,0% C. • Untuk unsur-unsur tambahan selain C, baja cor

mengandung 0,20—0,70% Si, 0,50—1,00% Mn, P < 0,06% dan S < 0,06%.

• Struktur mikro dari baja cor yang mempunyai kadar C < 0,8% terdiri dari ferit dan perlit. Kadar C yang lebih tinggi menambah jumlah perlit

• Apabila kadar C > 0,8%, baja ini terdiri dari perlit dan sementit yang terpisah. Kadar C yang lebih tinggi menambah jumlah sementit.

Gambar 1.27 Baja cor karbon (100x) Gambar 1.28 Baja cor karbon (400x)

• C = 0,2%, didinginkan dalam tungku dari 950℃ • Perlit kelabu tersebar di antara butir-butir ferit yang

rapuh.

• C = 0,8%, didinginkan dalam tungku dari 900℃ • Struktur perlit yang khas di mana ferit dan sementit

membentuk lapisan.

Grafit hitam mengendap di antara matriks putih dari ferit.

PD

P

34


Struktur dan sifat-sifat baja cor

Sifat-sifat coran baja karbon • Jika kadar C dari baja cor karbon bertambah, maka:

Kekuatannya bertambah; perpanjangan, pengecilan luas dan harga benturnya berkurang serta sulit dilas.

• Penambahan Mn memberikan kekuatan tarik yang lebih tinggi, tetapi pengaruhnya kurang dibandingkan dengan C.

Pelunakan

Penormalan

Penormalan dan penemperan • Menunjukkan pengaruh kadar C dan keadaan

pengolah-panasan kepada sifat-sifat mekanis dari coran baja karon.

Gambar 1.29 Pengaruh kandungan karbon dan perlakuan panas pada sifat-sifat mekanik

• Menunjukkan hasil pengujian tarik dari baja cor karbon yang dinormalkan pada berbagai temperatur.

Gambar 1.30 Data pengujian tarik panas dari baja cor karbon yang dinormalkan

2 Pola 51 2.1 Gambar untuk Pengecoran

Menetapkan kup, drag, dan permukaan pisah

Syarat dalam penentuan kup, drag dan permukaan pisah sebagai berikut. • Pola harus mudah dikeluarkan dari cetakan.

Permukaan pisah lebih baik satu bidang. Pada dasarnya kup dibuat agak dangkal.

• Penempatan inti harus mudah dan teliti.

• Sistem saluran harus dibuat sempurna untuk mendapat aliran logam cair yang optimal.

• Penghematan jumlah permukaan pisah agar pembuatan pola menjadi murah.

Penentuan tambahan penyusutan

• Pembuat pola perlu menggunakan mistar susut yang telah diperpanjang sebelumnya sebanyak tambahan penyusutan pada ukuran pola.

• Besarnya penyusutan sering tidak sesuai dengan: bahan coran, bentuk, tempat, tebalnya coran, atau ukuran dan kekuatan inti.

• Kemudian mengingat bentuknya kadang-kadang mistar susut dirubah sesuai dengan arah tegak atau mendatar.

• Persyaratan penentuan tambahan penyusutan harus ditulis pada gambar untuk pengecoran.

Daftar 2.1 Tambahan penyusutan yang disarankan

Tambahan penyusutan Bahan 8/1000 Besi cor, baja cor tipis 9/1000 Besi cor, baja cor tipis yang banyak menyusut

10/1000 Besi cor, baja cor tipis yang banyak menyusut dan aluminium 12/1000 Paduan aluminium, perunggu, baja cor (tebal 5—7 mm) 14/1000 Kuningan kekuatan tinggi, baja cor 16/1000 Baja cor (tebal lebih dari 10 mm) 20/1000 Coran baja yang besar 25/1000 Coran baja besar dan tebal

Penentuan tambahan penyelesaian mesin

Daftar 2.2 Tambahan penyusutan yang disarankan Kelebihan tebal untuk penyelesaian mesin berbeda menurut bahan, ukuran, arah kup, dan drag, serta keadaan pekerjaan mekanik.

Daftar 2.3 Tambahan penyelesain mesin yang disarankan untuk coran besi cor

Daftar 2.4 Tambahan penyelesain mesin untuk coran baja

PD

P

50

Daftar Isi 2 Pola

2.1 Gambar untuk pengecoran Menetapkan kup, dan permukaan pisah………… Penentuan tambahan penyusutan……………….. Penentuan tambahan penyelesaian mesin……… Kemiringan pola…………………………………….. Tambahan pelenturan……………………………... Telapak inti…………………………………………..

51 51 51 52 52 53

2.2 Jenis pola Pola…………………………………………………... Penggolongan kotak inti.…………………………...

55 58

2.3 Bahan-bahan untuk pola

Kayu………………………………………………….. Resin sintetis……………………………………...… Bahan untuk pola logam……………………………

61 61 61

1.4 Rangkuman 62 1.5 Evaluasi 63 1.6 Penutup dan rujukan 65

“Give up trying to make me give up” Berhentilah mencoba untuk membuat saya menyerah Masashi Kishimoto


Struktur dan sifat-sifat baja cor (Lanjutan) Sifat-sifat coran baja karbon • kg/mm2.

• Menunjukkan perubahan harga bentur dari baja cor yang mempunyai kekuatan Tarik 42 dan 46

Gambar 1.31 Harga bentur dari baja cor karbon

Struktur dan sifat-sifat baja cor khusus

Baja cor paduan rendah

• Menunjukkan hubungan antara kekerasan yang tertinggi dari berbagai baja yang dicelup dingin terhadap kadar karbonnya.

Gambar 1.32

Hubungan Kadar karbon dan kekerasan maksimum baja setelah dicelup dingin

Gambar 1.33 (a)

Kekuatan tarik dan kekerasan Brinell baja cor paduan rendah

PD

36


Struktur dan sifat-sifat baja cor (Lanjutan) Struktur dan sifat-sifat baja cor khusus


Gambar 1.33 (b)

Hubungan antara kekuatan tarik dan batas mulur baja cor paduan rendah yang dinormalkan dan ditemper

Gambar 1.33 (c)

Kekuatan tarik dan batas mulur dari baja cor paduan rendah yang dicelup dingin dan ditemper

Gambar 1.33 (d)

Hubungan antara kekuatan tarik dan harga bentur

Gambar 1.33 (d)

Hubungan antara kekuatan tarik, perpanjangan dan pengecilan luas dari baja cor paduan rendah setelah dicelup dingin dan ditemper

Gambar 1.33 (d)

Ketergantungan perpanjangan dan pengecilan luas pada kekuatan tarik dari baja cor paduan rendah setelah dinormalkan dan ditemper

2 Pola 49

Modul 2 Pola Modul ini menjelaskan mengenai hal-hal yang berkaitan dengan pembuatan pola seperti gambar untuk pengecoran, jenis-jenis pola, bahan untuk pola, pembuatan dan pemeriksaan pola Indikator Pembelajaran • Mahasiswa mampu membedakan berbagai jenis pola. • Mahasiswa mampu menerangkan bahan-bahan yang bisa dipakai untuk pola di dunia industri

pengecoran. • Mahasiswa mampu menciptakan pola untuk produk coran.

PD

48

1 Penelaahan Dasar Mengenai Pengecoran 1.8 Penutup dan Rujukan

Penutup

Modul ini telah menjelaskan tentang Penelaahan Dasar Mengenai Pengecoran. Kompetensi yang telah Anda kuasai setelah mempelajari modul ini, adalah mampu menerangkan hal dasar mengenai pengecoran. Materi pokok yang telah Anda pelajari dalam modul ini adalah: 1. Sifat-sifat logam cair 2. Pembekuan logam 3. Diagram keseimbangan paduan 4. Struktur mikro dan sifat-sifat coran 5. Bentuk dan ukuran coran Sebagai tindak lanjut dalam mempelajari modul ini diharapkan Anda mau mempelajari modul-modul berikutnya yang lebih teknis. Selain itu penulis berharap agar Anda akan membaca lagi setelah selesai membaca modul-modul lainnya.

Rujukan

Gambar awal modul Gambar 1.1—1.55 Gambar soal no. 1—5 Daftar 1.1—1.5

Theodor Buschenhenke, dkk: Guss aus Kupfer und Kupferlegierungen (Bundesverband der Deutschen Gießerei-Industrie,Du ̈sseldorf 2011) Tata Surdia, Kenji Chijiwa: Teknik Pengecoran (Pradnya Paramita, Jakarta 2006) Tata Surdia, Kenji Chijiwa: Teknik Pengecoran (Pradnya Paramita, Jakarta 2006) Tata Surdia, Kenji Chijiwa: Teknik Pengecoran (Pradnya Paramita, Jakarta 2006)


Struktur dan sifat-sifat baja cor (Lanjutan) Struktur dan sifat-sifat baja cor khusus


Menunjukkan struktur mikro dari baja cor 5 Cr-0,5 Mo. Gambar 1.34

Baja cor tahan karat

Menunjukkan struktur setelah dicelup dingin. Baja ini sangat cocok dipakai dalam lingkungan: • Bersifat korosi ringan • Sesuatu yang butuh kekuatan, kekerasan dan

ketahanan aus yang tinggi, • Biasanya untuk saluran dan rumah-rumah turbin air.

Gambar 1.35

Gambar 1.36

Struktur dan sifat-sifat dari baja cor mangan tinggi

Gambar 1.37

• Baja cor 13 Cr (400x). • Dicelup dingin di minyak, 900℃, 1 jam. • Sedikit ferit δ tersebar di antara matriks

martensit di seluruh permukaan.

• Baja cor 18 Cr-8 Ni, (100x). • Didinginkan di air, 1.050℃, 1 jam. • Matriks putih adalah austenit, ferit δ tersebar

di seluruh permukaan.

• Baja cor mangan tinggi, (400x). • Didinginkan di air, 1.000℃, 1 jam. • Semua butir kristal adalah austenit yang

mengandung mangan, sebagai larutan padat. • Berbagai macam warna tergantung pada

pantulan cahaya.

• Baja cor 5 Cr-0,5 Mo. (400x). • Pelunakan 900℃ 4 jam. • Dicelup dingin di minyak dari 900℃, 2 jam.

Pendinginan udara dari 700℃, 2 jam. • Struktur sorbit sempurna

PD

PD

38


Struktur dan sifat-sifat coran paduan tembaga

Perunggu

Gambar 1.38

Perunggu fosfor

Gambar 1.39

Kuningan

Gambar 1.40

Perunggu aluminium

Gambar 1.41

1 Penelaahan Dasar Mengenai Pengecoran 47 1.7 Evaluasi

Bagian B (Pertemuan ke-1)

Soal TTS (Teka-Teki Silang) Isilah soal TTS di bawah ini!

7

1

9

2

3 6

4 8

5

Mendatar 1 Hal yang mempengaruhi kekentalan logam cair selain dari jenis logam tersebut 2 Paduan antara tembaga dan timah 3 Bentuk kristal karbon yang lunak dan rapuh, mempunyai kekerasan Brinell HB kira-kira 1, kekuatan tariknya

kira- kira 2 kgf/mm2 dan massa jenisnya kira-kira 2,2 4 Unsur yang memberikan pengaruh terbesar pada kekuatan tarik besi cor 5 Unsur yang memiliki titik cari 660℃ Menurun 2 Susunan dari beberapa fasa: larutan padat, senyawa antar-logam dan logam murni 6 Istilah untuk struktur yang sama dalam ilmu logam 7 Struktur yang berbentuk lapisan dari ferit yang liat dan sementit yang keras serta getas 8 Sebutan untuk paduan yang terdiri dari dua unsur 9 Paduan antara tembaga dan seng

• Perunggu fosfor (100x). • Komposisi: Cu 89,9%; Sn 9,75%; P 0,14%.

Setelah dituang pada cetakan pasir. • Fasa α + δ membentuk struktur eutektoid di

antara struktur fasa α yang bersambungan.

• Kuningan 30x, (kuningan 6-4). • Bagian putih : fasa α proeutektik. • Bagian gelap: fasa β. • Komposisi: Cu 60,0—65,0%; Pb 0,5—3,0%;

Sn 1,0%; Al 0,5%; Fe 0,8%; Zn sisanya (setelah dicor dalam cetakan kulit).

• Perunggu aluminium (100x). • Bagian putih : fasa α proeutektik. • Bagian hitam : struktur eutectoid α + β. • Komposisi: Al 8,0—11,0%; Fe 3—5%; Ni

0,5—2%; Mn 0,5—2,0% Cu sisanya (setelah dicor).

• Perunggu (100x). • Struktur yang merata adalah proeutektik dan

titik-titik hitam adalah Pb. • Komposisi: Cu 81,0—87,0%; Sn 4,0—6,0%;

Zn 4,0—7,0%; Pb 3,0—6,0% (setelah dicor).

PD

PD

46

1 Penelaahan Dasar Mengenai Pengecoran 1.7 Evaluasi

Bagian A (Pertemuan ke-1)

Soal nomor 1 Hitunglah nilai v dari cairan yang mengalir keluar dari satu lubang di dinding sisi bejana di bawah ini?

➀4,88 m/s ➁4,99 m/s

➂5,88 m/s

➃5,99 m/s

➄6,88 m/s

Soal nomor 2 Apa nama struktur gambar di bawah ini?

➀Struktur austenit ➁Struktur perlit

➂Struktur dendrit

➃Struktur beku

➄Struktur sementit

Soal nomor 3 Apa nama struktur yang ditunjukkan oleh anak panah?

➀Austenit dan proeutektik ➁Austenit dan grafit

➂Austenit dan eutektik

➃Perlit dan grafit

➄Grafit dan dendrit

Soal nomor 4 Apa nama struktur gambar di bawah ini?

➀Besi cor kelabu ➁Besi cor bergrafit bulat

➂Besi cor serpihan

➃Besi cor bergrafit iris

➄Besi cor keemasan

Soal nomor 5 Tentukan mana yang baik & buruk dari perbaikan coran berikut dan berikan alasannya? conteng yang baik!

Baik

Buruk


Struktur dan sifat-sifat coran paduan aluminum Paduan aluminium-tembaga, aluminium-tembaga-silikon

Gambar 1.42

Paduan aluminium-silikon, aluminium-silikon-magnesium

Gambar 1.43

Paduan aluminium-magnesium

• Paduan Al yang mengandung Mg sekitar 4% atau 10%

• Mempunyai ketahanan korosi dan sifat-siat mekanik yang baik.

• Mempunyai kekuatan tarik di atas 30 kgf/mm2 dan perpanjangan di atas 12% setelah perlakuan panas.

• Paduan ini disebut hidronalium. • Dipakai untuk bagian-bagian dari alat-alat industri

kimia, kapal laut, kapal terbang, dan sebagainya, yang membutuhkan ketahanan korosi.

Paduan aluminium tahan panas

Gambar 1.44

• Coran paduan Al-Si-Cu (100x). • Bagian putih : aluminium proeutektik. • Bagian hitam : CuAl2 (berbentuk jarum). • Komposisi: Si 4,58%; Cu 4,20%; Fe 0,14%; Al

sisanya.

• Coran paduan Al-Si-Mg. • Hitam : Mg2Si. • Abu-abu : CuAl2. • Eutektik Si berbintik di antara matriks α-Al. • Komposisi: Cu 1,08%; Si 11,55%; Mg 0,82%; Fe

0,45% dan Al sisanya. • Pengolahan bahan panas T 6, Eutektik Si. α-Al,

CuAl2, Mg2Si.

• Coran paduan Al-Mg (100x). • Matriks : α-Al. • Titik hitam : Mg2Si. • Komposisi: Mg 3,86%; Si 0,18%; Mn 0,39%;

Fe 0,29% Cu 0,07%; Al sisanya.

1

2

PD

Lembar perhitungan

PD

40

1 Penelaahan Dasar Mengenai Pengecoran 1.5 Bentuk dan Ukuran

Contoh dari perbaikan dan ukuran coran Contoh pengubahan bentuk untuk memudahkan pengecoran

Gambar 1.45 Permukaan pisah di hemat

• Rumah bantalan yang akan dibaut ke dinding

Buruk a dan b: bidang lengkung yang dikerjakan dengan tangan.

Baik Diubah menjadi datar yang mudah & murah untuk dibuat.

Contoh pembuatan cetakan yang mudah dan menghemat permukaan pisah

Gambar 1.46 Permukaan pisah di hemat

Buruk Proyeksi dari atas dan dasar;

cetakan terpisah menjadi 3: bagian atas, tengah dan bawah menurut anak panah.

Baik Proyeksi mengarah ke dalam

pada bagian atas, yang hanya memerlukan satu permukaan pisah, kup dan drag.

Bidang permukaan pisah dan pembuatan cetakan yang disederhanakan

• Menunjukkan tuas penghubung

Buruk

Lengan miring dan permukaan pisahnya tidak satu bidang.

Baik

Permukaan pisahnya diubah menjadi satu bidang dan pembuatan cetakan jadi lebih mudah.

Gambar 1.47

Permukaan pisah adalah bidang datar

Penghematan jumlah proses pembuatan cetakan dengan menghindari bagian terpisah

Gambar 1.48 Menunjukkan suatu tutup. Bagian terpisah dihindari Tonjolan & model tidak bisa ditarik, jadi butuh satu set inti di cetakan utama atau potongan terpisah untuk bagian dari tonjolan.

Tonjolan yang tidak dipisahkan sampai ke atas, model dapat ditarik dan pengerjaan cetakan disederhanakan.

1 Penelaahan Dasar Mengenai Pengecoran 45 1.6 Rangkuman dan Jendela Motivasi

Modul 1 (Pertemuan ke-1)

• Logam cair merupakan cairan seperti air, akan tetapi memiliki perbedaan dalam beberapa hal.

• Aliran logam cair dipengaruhi terutama oleh kekentalan logam cair dan oleh kekasaran permukaan cetakan. • Pada permukaan bebas dari setiap cairan, bekerja suatu gaya untuk membuat permukaan menjadi kecil,

seperti halnya terjadi pada permukaan karet. • Kalau cairan logam murni perlahan-lahan didinginkan, maka pembekuan terjadi pada temperatur yang

konstan. Temperatur ini disebut titik beku, yang khusus bagi logam. • Pembekuan coran dimulai dari bagian logam yang bersentuhan dengan cetakan, yaitu ketika panas dari logam

cair diambil oleh cetakan sehingga bagian logam yang bersentuhan dengan cetakan itu mendingin sampai titik beku di mana kemudian inti-inti kristal tumbuh.

• Diagram keseimbangan merupakan diagram yang menunjukkan ketergantungan dari perubahan-perubahan

fasa terhadap temperatur dan komposisi (perbandingan antara unsur-unsur penyusun. • Struktur besi cor ditentukan oleh komposisi dari besi dan karbon. • Struktur dasar besi cor terdiri dari: grafit, ferit, sementit dan ferlit. Besi cor mampu tempa menurut struktur digolongkan menjadi: • Besi cor mampu tempa perapian putih dan • Besi cor mampu tempa perapian hitam

• Jika kadar C dari baja cor karbon bertambah, maka: Kekuatannya bertambah; perpanjangan, pengecilan luas

dan harga benturnya berkurang serta sulit dilas. Ukuran coran akan menyimpang karena adanya: • penyimpangan dari pola pada permukaan cetakan, • kesalahan pada pemasangan inti, • variasi penyusutan volume dari coran dan sebagainya.

Jendela Motivasi

Kasih Sayang

Apalah arti perbedaan dibandingkan dengan banyaknya persamaan di antara kita. Bukankah kita sama-sama membutuhkan sesuap nasi tanak dan seteguk air segar demi memenuhi lapar dan dahaga? Kita juga sama-sama menangis di kala sedih dan tertawa di saat gembira. Kita sama-sama gemetar sewaktu ketakutan melanda serta tergelak ketika kegembiraan menerpa. Kita sama-sama berkeringat di bawah terik matahari, dan menggigil ditelan dinginnya malam. Tidakkah kita melihat begitu banyak persamaan di antara kita sampai-sampai muskil menghitungnya? Lalu mengapa secuil perbedaan yang dipicu oleh keinginan, hasrat, dan nafsu menyangsikan semua kesamaan kita? Mengapa kita, seolah memiliki lebuh banyak waktu untuk mengais-ngais perbedaan, menggoreskan garis pemisah, memancang bendera kami dan kau? Tidak cukupkah satu persamaan di antara kita memupuskan kegigihan untuk mempertahankan warna-warna itu? Bukankah kita sama-sama membutuhkan kasih sayang?

PD

PD

44


Ketelitian ukuran coran Toleransi ukuran dari tebal dinding

Ukuran coran akan menyimpang karena adanya: • penyimpangan dari pola pada permukaan cetakan, • kesalahan pada pemasangan inti, • variasi penyusutan volume dari coran dan

sebagainya.

• Oleh karena itu ukuran coran akan mempunyai

kesalahan sampai tingkat tertentu yang harus disesuaikan dengan standar toleransi.

Daftar 1.6 Toleransi tebal dinding yang biasa dari pengecoran pasir (±mm)

Bahan Mutu Ketebalan dinding (mm)

< 5 5—10 10—20 20—30 30—40 40—80 80—160

Coran besi cor

Teliti 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0

Sedang 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0

Coran baja

Teliti — 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0

Sedang — 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 6,0

• Daftar 1.6 Menunjukkan toleransi ukuran untuk coran

besi cor kelabu dan coran baja dengan cetakan pasir, yang diizinkan apabila tidak ada permintaan khusus.

• Permintaan khusus harus ditunjukkan pada gambar kerja.

• Harga-harga dari Daftar 1.6 adalah harga biasa,

yang mungkin sedikit berbeda sesuai dengan bengkel kerja dan produk.

Toleransi ukuran untuk panjang

Ukuran yang mempunyai hubungan antara kup dan drag atau cetakan utama dan inti sering cenderung untuk menyimpang lebih dari pada kalau hanya mempunyai hubungan dengan cup atau drag saja.

Tetapi perencanaan menghendaki ketelitian tanpa mempertimbangkan keadaan tersebut. Insinyur pengecoran harus mempertimbangkan rencana pengecoran menurut permintaan-permintaan tersebut.

Daftar 1.7 Toleransi ukuran yang biasa dari pengecoran pasir (±mm)

Bahan Mutu < 100 100—200 200—400 400—800 800—1.600 1600—3.150

Coran besi cor

Teliti 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 Sedang 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 7,0

Coran baja Teliti 1,5 2,0 3,0 4,0 6,0 10,0

Sedang 2,5 3,0 5,0 8,0 10,0 16,0

Menunjukkan toleransi ukuran untuk pengecoran pasir dan harga-harga tersebut harus dipakai dalam hal tanpa permintaan khusus.

1 Penelaahan Dasar Mengenai Pengecoran 41 1.5 Bentuk dan Ukuran

Contoh dari perbaikan dan ukuran coran (Lanjutan) Contoh penyempurnaan dinding coran yang sangat tipis

• Sebuah belokan dari coran aluminium • Jika dindingnya setebal 1 mm, logam cair bisa salah

alir dan pesentase kecacatan logam 80%. • Tebal 1,5 mm kecacatan dikurangi menjadi 35%. • Tebal 2 mm menjadi 10%.

Gambar 1.49 Perubahan tebal diperbaiki

Contoh pencegahan penyusutan dengan menghilangkan perubahan tebal

Gambar 1.50 Perubahan tebal diperbaiki

• Topi yang mempunyai perubahan tebal yang mencolok, di mana bagian tertebal membeku terakhir, sehingga menyebabkan penyusutan.

• Tebalnya diubah supaya menjadi rata, dalam, dan kecacatan penyusutan akan hilang.

Contoh pencegahan retak dengan menghilangkan perubahan tebal

Gambar 1.51 Pertemuan dihindari agar tidak terlalu tebal

• Bagian berbentuk kisi punya pertemuan rusuk yang tebal; membeku & mendingin paling akhir.

• Bagian ini ditarik oleh tegangan tarik akibat pendinginan dan penyusutan dari rusuk-rusuk yang cenderung untuk robek pada silangan.

• Silangan diubah menjadi bentuk Y, yang tidak membuat tempat panas, sehingga tegangan Tarik pada rusuk juga dikurangi.

Contoh perencanaan mengingat aliran logam waktu penuangan

.

Gambar 1.52 Cacat karena aliran logam yang kurang baik dihilangkan • Pada sambungan, logam cair mengisi bagian mendatar a di posisi atas waktu penuangan. sehingga kotoran

mengumpal & membuat cacat seperti kotoran, terak atau pasir. Terkadang logam cair menjadi tidak kokoh dan terjadi cacat sallah alir atau sumbat dingin.

• Kalau bagian a dimiringkan, logam cair naik ke bagian miring itu dan cacat pengecoran hilang.

PD

PD

42


Bentuk standar dan ukuran coran Tebal minimum

Daftar 1.4 Ketebalan dinding minimum dari pengecoran pasir

Bahan Ukuran coran (mm)

< 200 200—400 400—800 800—1.250 1.250—2.000 2.000—3.200 Besi cor kelabu 3 4 5 8 8 10 Besi cor mutu tinggi 4—5 5—6 6—8 8—10 10—12 12—16 Besi cor bergrafit bulat 5—6 6—8 8—10 10—12 12—16 16—20 Baja cor 5 6 8 10 12 16 Baja tahan karat 8 10 12 16 20 25 Perunggu & kuningan 2 2,5 3 4 5 6 Kuningan tegangan tinggi 3 4 5 6 8 10 Paduan aluminium 2—3 2,5—4 3—5 4—6 5—8 6—10

Lubang berinti

Daftar 1.5 Lubang inti

Jenis lubang inti Coran besi kelabu Coran baja Panjang (1) d ≥ t (minimum 10 mm) atau d ≥ T/3 d ≥ 2t (minimum 20 mm) atau d ≥ T/2 1 ≤ 3d (2) d ≥ t (minimum 10 mm) atau d ≥ T/3 d ≥ 2t (minimum 20 mm) atau d ≥ T/2 1 ≤ 2d (3) d ≥ T/2 (minimum 10 mm) d ≥ T (minimum 20 mm) 1 = T (4) d ≥ T/2 (minimum 10 mm) d ≥ T (minimum 20 mm 1 ≤ 2d

(1)

(2)

(3)

(4)

Perubahan tebal

• Dinding coran sebaiknya berubah tidak mendadak tetapi berangsur-angsur.

• Ketirusan pada satu sisi disarankan 15°, dan pada kedua sisi disarankan 7,5°.

Gambar 1.53 Perubahan tebal dengan tirus

1 Penelaahan Dasar Mengenai Pengecoran 43 1.5 Bentuk dan Ukuran

Bentuk standar dan ukuran coran (Lanjutan) Sudut siku dan tajam (sambungan L)

• Bagian yang bersudut siku dan tajam harus mempunyai radius di sudat dalamnya, kecuali dalam hal-hal husus.

• Perbandingan tebal < 1,5

• Kalau perbandingan tebal dari kedua dinding

dari sambungan L lebih kecil dari 1:1,5, maka sudut dalamnya cukup mempunyai radius R = T/3 (T = tebal dinding), di mana kalau perbandingan lebih dari itu, bagian dalam dari kedua dinding harus mempunyai ketirusan dan sudut dalam harus diradiuskan.

• Perbandingan tebal di atas 1,5 & di bawah 3

Radius dari sudut

Sudut tirus harus 15°

Ketirusan harus

T : dinding tebal t : dinding tipis

Gambar 1.54 Pertemuan L

Sambungan T dan Y

Perbandingan tebal kurang dari 1,5 Perbandingan tebal di atas 1,5 dan di bawah 3

Bagian tebal bertemu dengan bagian tipis

Bagian tipis bertemu dengan bagian tebal

Gambar 1.55 Pertemuan T

R = T3

L = 4 (T − t)

A = (T − t)

PD

PD

2.2 jenis pola 1.4 struktur mikro dan sifat-sifat coran · • sifat-sifat mekanis besi cor kelabu...

Documents