TL141352

BUKU PEMBELAJARAN

TEKNOLOGI PENGECORAN KREDIT : 3 SKS

SEMESTER : 5

KELAS : C

PERKULIAHAN 5

JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

Dr. Eng. Hosta Ardhyananta, S.T., M.Sc.

NIP. 198012072005011004

PROSES PENGECORAN

Proses untuk membuat suatu bentuk komponen

dapat dilakukan melalui berbagai metode seperti

pengecoran, pembentukan, serbuk dan

permesinan

Proses pengecoran merupakan proses yang

telah terlama digunakan oleh manusia

Proses pengecoran dilakukan karena mampu

membuat bentuk yang kompleks, bentuk dengan

lubang, ukuran bentuk yang besar, membuat

material yang sulit di bentuk (getas) dan proses

yang mudah (ekonomis)

Faktor yang mempengaruhi proses pengecoran

adalah aliran dan perilaku logam cair,

pembekuan logam cair dan disain cetakan

Aliran dan perilaku berkaitan dengan sistem

saluran masuk dan disain cetakan

Pembekuan logam berkaitan dengan sifat

metalurgi material dan sifat termal material

Sifat material cetakan mempengaruhi laju

pembekuan (pendinginan) material. Hal ini

mempengaruhi pembentukan cacat coran

PROSES PEMBEKUAN

LOGAM

Setelah logam cair dituang ke dalam cetakan,

terdapat beberapa fenomena pada logam cair

seperti proses solidifikasi (pembekuan) dan lain-

lain

Proses solidifikasi bergantung pada ukuran,

bentuk dan komposisi kimia material

Masing-masing material memiliki memiliki sifat

yang berbeda dan sifat termal yang berbeda

Proses pembekuan bergantung pada jenis

material logam cair dan logam cetakan

Proses pembekuan juga bergantung volume

material dan area permukaan material

Setiap logam murni memiliki temperatur cair

tertentu (melting point) dan temperatur

pembekuan tertentu

Besi memiliki temperatur pembekuan pada 1537

C (2798 F)

Tungsten memiliki temperatur pembekuan pada

3410 C (6170 F)

Ketika terjadi penurunan temperatur logam cair,

temperatur tetap konstan saat terjadi panas

laten pembekuan

Pembekuan logam terjadi pada pembentukan

antarmuka cair-padat

Antarmuka ini akan tumbuh ke arah logam cair

Pembekuan dimulai dari dinding cetakan ke

arah pusat cetakan

Pertumbuhan pembekuan terjadi pada banyak

titik

Struktur butir logam coran memiliki bentuk

tertentu

Dinding cetakan memiliki temperatur yang

rendah. Hal ini mengakibatkan terjadi

pendinginan logam cair yang cepat (tinggi)

(rapid cooling)

Rapid cooling menghasilkan struktur mikro kulit

(shell) yang berupa butir halus equiaksial

Butir tumbuh ke arah yang berlawanan dengan

arah perpindahan panas (heat transfer)

terhadap dinding cetakan

Butir yang memiliki arah pertumbuhan ke arah

tertentu dapat membentuk butir kolumnar

Ketika proses perpindahan panas (heat transfer)

menuju ke semua arah yang sama, butir yang

terbentuk berupa ekuiaksial

Butir dengan bentuk dan ukuran yang berbeda

memiliki sifat yang berbeda (heterogen)

PROSES PEMBEKUAN PADUAN

Pembekuan paduan dimulai ketika temperatur

turun pada liquidus (TL)

Pembekuan paduan selesai terjadi ketika

temperatur turun mencapai solidus (TS)

Pada daerah rentang temperatur ini, paduan

logam cair berada pada keadaan pasta dengan

bentuk dendrit kolumnar (columnar dendrite)

(berbentuk pohon)

Dendrit memiliki lengan (arm) tiga dimensi dan

cabang (branch)

Struktur dendrit mempengaruhi variasi

komposisi, segregasi dan porositas-mikro

Daerah pasta (mushy) merupakan campuran

fasa cair dan padat

Lebar daerah pasta disebut sebagai freezing

range yang berupa perbedaan temperatur

(freezing range= TL – TS)

Logam murni memiliki freezing range mendekati

nol

Struktur solidifikasi bergantung komposisi

eutektik

Paduan yang memiliki diagram fasa simetri

memiliki struktur lamelar

Struktur ini memiliki fasa padat dua atau lebih

Untuk fasa minor yang kecil, struktur coran akan

memiliki struktur fibrous

Laju pendinginan yang rendah (102 K/s) atau

waktu pembekuan lokal yang panjang

menghasilkan struktur dendrit yang kasar

dengan spasing dendrite arm yang lebar

Laju pendinginan yang cepat (104 K/s) atau

waktu pembekuan lokal yang pendek

menghasilkan struktur dendrit yang halus

dengan spasing dendrite arm yang pendek

Laju pendinginan yang lebih cepat (106 – 108

K/s) menghasilkan struktur yang amorfos

Struktur dan ukuran butir logam mempengaruhi

sifat logam

Penurunan ukuran butir dapat meningkatkan

kekuatan dan keuletan

Penurunan porositas-mikro (void penyusutan

interdendritik) dapat menurunkan keretakan

panas coran (hot tearing) ketika pembekuan

Ketidakseragaman butir menyebabkan sifat

anisotropik

Kriteria kinetika antarmuka cair-padat

dinyatakan sebagai rasio G/R

G adalah gradien termal

R adalah laju gerakan antarmuka cair-padat

G memiliki kisaran nilai 102 – 103 K/m

R memiliki kisaran nilai 10-3 – 10-4 m/s

Struktur dendrit memiliki memiliki rasio 105 – 107

Antarmuka cair-padat nondendrit plane-front

memiliki rasio 1010 – 1012