bab iv pengecoran

8/16/2019 BAB IV Pengecoran

http://slidepdf.com/reader/full/bab-iv-pengecoran 1/15

BAB IV PENUANGAN DAN PEMBEKUAN

BAB IV

PENUANGAN DAN PEMBEKUAN

1 Tujuan1 Mempelajari cara kerja tungku peleburan krusible untuk logam-logam

non-ferro2 Mengetahui cara operasi untuk berbagai proses peleburan dan pengecoran

logam-logam non-ferro.3 Mengetahui proses penuangan logam cair ke cetakan pasir.

2 Teori Dasar

Dalam proses pengecoran logam tahapan peleburan untuk mendapatkan

logam cair pasti akan dilakukan dengan menggunakan suatu tungku peleburan

di mana material bahan baku dan jenis tungku yang akan digunakan harus

disesuaikan dengan material yang akan dilebur. Jenis tungku peleburan ada

berbagai macam, antara lain diklasifikasikan dari jenis energinya atau

kapasitasnya.

emilihan tungku peleburan yang akan digunakan untuk mencairkan

logam harus sesuai dengan bahan baku yang akan dilebur. aduan

!luminium, paduan tembaga, paduan timah hitam, dan paduan ringan lainnya

biasanya dilebur dengan menggunakan tungku peleburan jenis krusibel,

sedangkan untuk besi cor menggunakan tungku induksi frek"ensi rendah atau

kupola. #ungku induksi frek"ensi tinggi biasanya digunakan untuk melebur

baja dan material tahan temperatur tinggi (heat-resisting alloys) .

$ebelum dituangkan ke dalam cetakan, cairan logam diberikan

perlakuan cairan yang bertujuan untuk memperbaiki sifat logam yang akan

dihasilkan. roses laku cair dapat dilaksanakan didalam tungku peleburan,

ladle , atau juga di dalam cetakan, tergantung pada jenis laku cair yang akan

diberikan seperti% inokulasi, desulfurisasi, penambahan unsur paduan, dan

Mg-treatment &khusus untuk pembuatan besi cor nodular'.

#ungku yang paling banyak digunakan dalam pengecoran logam antara

lain ada lima jenis yaitu( #ungku jenis kupola, tungku pengapian langsung,

tungku krusibel, tungku busur listrik, dan tungku induksi. Dalam

LABORATORIUM TEKNIK PRODUKSI T.A 201 !201"




memproduksi besi cor tungku yang paling banyak digunakan industri

pengecoran adalah krusibel dan tungku induksi, jenis kupola sudah mulai

jarang digunakan karena pertimbangan tertentu. )erikut ini uraian tentang

tungku peleburan. ada unit ini memperkenalkan tungku dan refraktori dan

menjelaskan berbagai aspek perancangan dan operasinya.

1 Tun#$u Krusi%e&

#ungku krusible merupakan salah satu jenis tungku peleburan yang

menggunakan nyala api bahan bakar sebagai sumber energi peleburanya,

namun tungku ini tidak langsung menggunakan nyala api yang kontak dengan

scrap pengisinya. #ungku jenis ini cukup banyak digunakan untuk logam-

logam non-ferrous seperti paduan aluminium, paduan kuningan, dan paduan

timah. #ungku dengan kapasitas kecil hingga sedang ini banyak digunakan

dalam industri kecil karena dapat menggunakan bahan bakar minyak untuk

proses pembakaran atau peleburannya.

Ga'%ar (.1 Be%era)a jenis *un#$u $rusi%e&+ a. &i,*!ou* -ru-i%e&

%.S*a*ionar/ )o* an -.*i*&in#!)o*.

2 Tun#$u Ku)o&a





*upola merupakan tungku yang memiliki bentuk silinder +ertikal yang

memiliki kapasitas besar. #ungku ini diisi dengan material pengisi antara lain

besi, kokas, flux atau batu kapur, dan elemen paduan yang memungkinkan.

#ungku ini memiliki sumber energi panas dari kokas dan gas yang diberikan

untuk meningkatkan temperatur pembakaran. asil peleburan dari tungku ini

akan ditapping secara periodik untuk mengeluarkan besi cor yang telah

mencair.

Ga'%ar (.2 S$e'a*is ari *un#$u $u)o&a.

Tun#$u Busur Lis*ri$

eleburan logam menggunakan tungku ini dilakukan dengan

menggunakan energi yang berasal dari listrik berupa arc atau busur yang

dapat mencairkan logam. #ungku jenis busur listrik ini biasanya digunakan

untuk proses pengecoran baja.





Ga'%ar (. E&e-*ri- ,urna-e in ire-* s/s*e'.

Ga'%ar (.( E&e-*ri- ,urna-e ire-* s/s*e'.

( Tun#$u In u$si

#ungku induksi adalah tungku yang menggunakan energi listrik sebagai

sumber energi panasnya, arus listrik bolak-balik & alternating current ' yang

mele"ati koil tembaga akan menghasilkan medan magnetik pada logam

pengisi &charging material ' didalamnya. Medan magnet ini juga akan

melakukan mixing pada logam cair akibat adanya gaya magnet antara koil dan

logam cair yang akan menimbulkan efek pengadukan & stiring effect ' untuk

menghomogenkan komposisi pada logam cair.

ogam cair didalam tungku harus dihindarkan dari kontak langsung

terhadap koil. leh karena itu material tahan temperatur tinggi sebagai lining

tungku harus memiliki ketebalan yang cukup untuk menahan beban logam

cair didalamnya. ada gambar diba"ah ini ditunjukan beberapa komponen

utama dari suatu tungku induksi.





Ga'%ar. (. Tun#$u in u$si &is*ri$.

$etelah logam pengisi telah mengalami pencairan maka tungku induksi

ini telah dilengkapi dengan suatu pengendali untuk melakukan penuangan

(titling) kedalam suatu ladle yang lebih kecil yang diba"a hook crane atau

ladle yang diba"a oleh dua operator pouring ke cetakan.

Tun#$u Converter.

Converter ialah sebuah tabung baja dengan dinding berlapis dan tahan

terhadap temperatur tinggi serta ditempatkan pada sebuah dudukan yang

dibentuk sedemikian rupa agar posisinya dapat diubah secara +ertikal mapun

secara hori/ontal dengan posisi mulut berada disamping atau diatas bahkan

diba"ah. osisiposisi ini diperlukan untuk pengisian, penghembusan karbon

dioksida dan penuangan hasil pemurnian &lihat 0ambar . '.





Ga'%ar (." Tun#$u on3er*er Besse'er.

roses pemurnian ini dilakukan dengan terlebih dahulu mencairkan besi

mentah ke dalam converter yang berada pada posisi hori/ontal kemudian

converter diubah posisinya pada posisi +ertikal dan pada posisi ini udara

bertekanan 1 *45m 2 dihembuskan melalui dasar converter ke dalam besi

mentah cair, dengan demikian maka unsur karbon akan bersenya"a dengan

oksigen menjadi karbon dio6ida &7 2' dan mengikat unsur-unsur lainnya.

Dengan tekanan udara sedemikian itu unsur-unsur tersebut akanterba"a keluar dari converter , proses ini dilakukan dalam "aktu 2 menit,

dari proses ini besi mentah memiliki unsur-unsur paduan tidak lebih dari ,

8 dan , 9 8 diantaranya adalah unsur karbon dan dianggap sebagai besi

murni atau Ferrite &:e', selanjutnya ditambahkan unsur karbon ke dalam

converter ini dengan jumlah tertentu sesuai dengan jenis baja yang

dikehendaki hingga 2, 98, coverter ini berkapasitas antara 2 ton sampai 9

ton.

ada dasarnya berbagai metoda dalam proses pembuatan baja ini ialah

proses pemurnian unsur besi dari berbagai unsur yang merugikan

sebagaimana telah dikemukakan terdahulu, oleh karena itu dalam proses

pembuatan baja dengan menggunakan sistem converter ini ialah salah satu

proses pemurnian atau pemisahan besi dengan menggunakan bejana sebagai

alat pemanasan &peleburan' besi kasar tersebut. &lihat 0ambar .9' yang





merupakan bagian dari bentuk pemurnian besi kasar dengan dapur basa dari

sistem converter .

Ga'%ar (.4 Proses o5i#en )a a a)ur %asa un*u$

)e'urnian %esi $asar 6)i# Iron7

" Tun#$u Thomas an Bessemer

Thomas dan Bessemer melakukan proses pemurnian besi kasar dalam

pembuatan baja ini pada prinsipnya sama yakni menggunakan Converter ,

namun Bessemer menggunakan Converter dengan dinding yang dilapisi

dengan Flourite dan *uarsa sehingga dinding Converter menjadi sangat keras

kuat dan tahan terhadap temperatur tinggi, akan tetapi dinding converter ini

menjadi bersifat asam sehingga tidak dapat mereduksi unsur osphor, oleh

karena itu dapur Bessemer hanya cocok digunakan dalam proses pemurnian

besi kasar dari bijih besi yang rendah Posphor ( o!-Posphorus "ron #res)$

$edangkan Thomas menyempurnakannya dengan memberikan lapisan

batu kapur &limestone ' atau %olomite sehingga dinding converter menjadi

basa dan mampu mereduksi kelebihan unsur osphor dengan

mengeluarkannya bersama terak &lihat gambar .;'. in&-%ona!it& ( %-

Processes)' salah satu proses pemurnian besi dengan sistem converter ini

pertama dikembangkan di austria, proses dengan hembusan udara bertekanan

hingga 12 bar di atas convertor dengan posisi vertical , setelah besi mentah





& pig iron ' bersama dengan sekrap dimasukan yang kemudian dibakar, udara

yang dihembuskan menghasilkan pembakaran dengan unsur karbon, belerang

dan posphor yang terkandung didalam besi mentah tersebut, hal ini terjadi

pada saat converter dalam posisi miring.

Ga'%ar (.8 LD To) B&o9n on3er*er.

roses pembakaran ini terlihat pada nyala api dibagian converter . )aja

dengan kadar karbon ,2 8 akan tercapai dengan pembakaran hingga 2

menit, namun jika diinginkan kadar karbon yang lebih tinggi dari ,2 8,

maka hembusan udara dapat dihentikan sehingga proses pembakaran akanterhenti. komposisi unsur yang terdapat pada besi ini dapat dianalisis dengan

mengambil contoh dari besi cair sebelum terjadi pembekuan dan jika

komposisi yang dikehendaki telah tercapai maka besi dapat dikeluarkan dari

converter dan membiarkan slag &terak' tertinggal didalam converter yang

akan dikeluarkan melalui lubang terak. lihat gambar .<.

Dari proses pemurnian besi dengan menggunakan metoda ini akan

dihasilkan baja yang memiliki sifat mekanik yang baik untuk diproses

menjadi baja paduan ( lloy teel) maupun sebagai baja karbon &non paduan'

karena tingkat kemurniannya serta bebas dari unsur nitrogen &4' atau /at

lemas yang merugikan. )ahan ini juga sangat baik digunakan sebagai baja

lembaran ( heet metals) yang banyak digunakan sebagai bahan baku karoseri

kendaraan, tangki serta baja-baja konstruksi. abrik )aja !ustria *+, T.

(+ereignite #sterreischische isen /nd tahl!erke ktiengesselschaft)

menghasilkan baja dunia di tahun 1=; .





0otor Processes' Converter dengan posisi mendatar & ori/ontal'

merupakan converter dimana terdapat dua buah pipa oksigen, masingmasing

pipa ini salah satunya diarahkan pada bagian dasar converter didalam besi

cair dan akan terbakar bersama peleburan besi kasar (pig "ron) bersama baja

rongsokan, proses pembakaran ini akan menghasilkan gas karbonmonoksida

&7 ' yang juga akan terbakar dan menghasilkan karbon dioksida &7 2'

untuk meratakan proses pemurnian.

$elama proses pembakaran ini converter berputar dengan kecepatan ,

sampai 2 put5mt. *emudian undara ditiupkan melalui salah satu pipa yang

berada pada permukaan logam cair, dengan demikian unsur-unsur yang

terkandung pada besi akan terdesak keluar bersama dengan gas 7 2.

Ga'%ar (.: Ro*or 'i5e B&o9n on3er*er.

1aldo processes' menggunakan cara yang sama dengan yang dilakukan

pada rotor proses namun pada sistem *aldo ini converter diposisikan miring

1; o, dalam proses ini converter juga diputar dengan kecepatan putaran hingga

3 put5ment. Dengan putaran ini sangat baik karena dapat mempercepat arus

transformasi panas, namun hanya menggunakan sebuah pipa peniup dimana

besi kasar bersama besi tua dilebur didalam converter ini dan kemudian ditiup

dengan oksigen melalui pipa tersebut. converter ini dapat memurnikan besi

dengan penurunan kadar phosphor hingga 2 8 &lihat gambar .='.





2am3ar 4$56 1aldo top 3lo!n converter$

Ga'%ar (.11 B&as* ;urna-e.

!luminium dilebur dalam satu tungku peleburan, jumlah panas yang

dibutuhkan untuk mencairkan paduan !luminium adalah kira-kira dua kali

lipat paduan tembaga perkilonya pada saat peleburan paduan pada temperatur

; -< o7.





*etika paduan aluminium cair tidak terlindungi maka aluminium cair

segera membentuk suatu lapisan film oksida. #erbentuknya lapisan film

oksida tersebut akan menghentikan terbentuknya oksida berikutnya, dan

mudah berkombinasi dengan logam lain, gas dan kadang-kadang bata tahan

api. #egangan permukaan !luminium cair yang tinggi dan ditambah lagi

dengan adanya lapisan oksida yang terbentuk, menyebabkan kesulitan dalam

menghasilkan produk coran dengan dimensi yang tipis. enambahan paduan

dapat mengurangi tegangan permukaan, tetapi melebarkan daerah pembekuan

yang menyebabkan masalah penyusutan. aduan aluminium dapat menyusut

sampai dengan <8 +olume, oleh karena itu perlu desain sistem saluran yang

tepat dan optimum.

!luminium coran dapat mengandung unsur penguat yang dapat

memperbaiki sifat-sifatnya (strengthening element) sebagai contoh unsur

pembentuk fasa eutektik yang berfungsi memperbaiki fluiditas dan

menghindari terjadinya penyusutan. Jumlah unsur pembentuk eutektik

&biasanya silikon' tergantung pada jenis proses pengecoran yang akan

diterapkan. *arena hal ini mempengaruhi kualitas produk coran yang

dihasilkan, seperti adanya%• 7acat retak panas (hot shortness) .

• *etidakhomogenan unsur paduan &segregasi'.

• 7acat unsur pengotor (impurities) .

*ecenderungan logam cair menyerap atom hidrogen yang berasal dari

penguraian air5uap air dan penguapan hidrogen. $elama pembekuan akan

membentuk porositas. aduan !luminium cair memiliki karakteristik fisik

dan kimia secara umum yaitu%

1 kemudahan mengikat oksigen, udara lembab atau material yang

mudah mengoksidasi membentuk dross dan dross ini cenderung ikut

ke dalam logam cair.

2 ada kondisi cair sangat potensial untuk menyerap molekul hidrogen.

>dara lembab sebagai sumber hidrogen selama pembekuan dapat

membentuk porositas.




Siapkan alat dan bahan

Panaskan Tungku Crusible

Masukkan logam Al ke tungku Crusible

Hilangkan Slag dari logam cair

Tuangkan logam Al yang sudah mencair ke dalam cetakan

Tuggu hingga logam Al cair membeku

Analisa dan Kesimpulan


3 #erjadinya penyusutan +olume sebesar 3, 8 sampai <, 8 selama

pembekuan.

Masa jenis yang rendah dari logam cair menghasilkan tekanan

hidrostatistik yang rendah pada cetakan. *ondisi ini berpengaruh

terjadinya penyusutan selama pembekuan.

Memiliki tingkat perlindungan yang tinggi dari penyerapan gas dan

terbentuknya lapisan film oksida.

9 Material dapat mengalami hot shortness maupun retak atau sobek

selama pembekuan. al ini terjadi karena adanya +ariasi unsur

pengotor selama proses pembekuan &segregasi pada dendrite atau

batas butir'.

; *elarutan logam lain pada aluminium memiliki kecenderungan

membentuk senya"a antar logam.

>ntuk meningkatkan kualitas logam cair dengan mengurangi pengaruh

kandungan gas dan terjebaknya oksida yang terbentuk pada aluminium cair

dalam peleburan dan penuangan serta memperbaiki bentuk butir yang

terbentuk pada saat pembekuan. !da beberapa jenis perlakuan pada logamcair (metal treatment) , yaitu%

Fluxing

roses ini merupakan proses perlakuan terhadap cairan yang dilakukan

pada temperatur cair dengan menambahkan bahan fluxing . enambahan

fluxing ini dimaksudkan agar dapat mengikat kotoran-kotoran yang berada

pada logam cair aluminium seperti !l 2 3, 7u 2, $i 2, dan lain-lain yangterikat menjadi satu dan terkumpul membentuk dross . Disamping itu dengan

terbentuknya dross atau terak pada bagian permukaan cairan logam

aluminium dapat berfungsi sebagai proteksi kontak dengan udara &oksida

dan menyerap gas'.

METODOLOGI PRAKTIKUM

1 S$e'a Proses





Ga'%ar (.12 S$e'a Proses

2 Penje&asan S$e'a Proses1 $iapkan !lat tungku Crusi3le dan bahan )alok !l2 anaskan tungku hingga Crusi3le panas dan simpan )alok !l di

sekitaran permukaan dari Crusi3le untuk pra-heat balok !l3 Masukkan logam !l yg berbentuk balok kedalam cruci3le untuk

di lebur.ogam !l yang sudah lebur di masukkan ke dalam cetkan secara

perlahan.

#unggu logam !l cair sampai membeku di cetakan9 akukan analisa dan pembahasan terhadap penuangan.; )uat kesimpualn dari praktikum yang sudah di lakukan

Ga'%ar Proses





roses eleburan logam !l engecekan #emperatur

#unggu logam !l dingin enuangan ogam !ldalam cetakan

Ga'%ar (.1 Ga'%ar )roses

( A&a* an Ba<an

(.(.1 A&a*

! #ungku *rusibel 1 unit! engaduk baja 1 buah! Termo copple 1 unit! *amera 1 buah! top 7atch 1 buah! enjepit 2 buah! eralatan safety lengkap

(.(.2 Ba<an

! )alok !l secukupnya! $krap !l secukupnya! Flux )oraks secukupnya! 0as secukupnya

Pen#u')u&an Da*a1 Pen#u')u&an Da*a

Jumlah muatan !l yang di lebur pada tungku krusible adalah?ngot % seperlunya#emperatur melting !l % 99 7ᴼ

#emperatur pouring % ;3 7ᴼ

#emperatur tapping %;;; 7ᴼ

@aktu pouring % =,= detik





" Ana&isa an Kesi')u&anada proses penuangan dilakukan dengan sangat hati-hati dengan

mengingat turunnya temperatur yang signifikan pada temperatur tapping

dilanjut dengan proses pouring' proses penuangan logam cair diusahakan

sekonstan mungkin demi mendapatkan aliran yang stabil pada gatting system

hingga ke produk. @aktu yang tercapai untuk memenuhi rongga cetak didapat

=,= detik. *ecepatan aliran akan berpengaruh pada produk yang berujung padaterjadinya cacat coran pada permukaan ataupun didalam produk. *ecepatan

aliranpun akan mempengaruhi dinding dan merontokan, jika kita terlalu

lambat maka logam cair akan membeku di gatting system dan akan menutup

aliran ke produk hingga produk tidak dapat tercapai.

4 Kesi')u&an an Saran1 Kesi')u&an

1 proses penuangan dilakukan dengan sangat hati-hati dengan

mengingat turunnya temperatur yang signifikan pada temperatur

tapping dilanjut dengan proses pouring$2 penuangan logam cair diusahakan sekonstan mungkin demi

mendapatkan aliran yang stabil pada gatting system hingga ke

produk

2 Saran


bab iv pengecoran

Documents