chapter

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 TINJAUAN UMUM

Proses produksi yang terdapat di Pabrik Gula Sei Semayang yang

memproduksi gula GKP I (Gula Kristal Produk I) dengan bahan baku utama

adalah tebu dengan berat bahan 4000 ton perhari dan bahan pembantu proses

adalah kapur tohor dan belerang. Tanaman tebu dipanen pada saat tanaman

memiliki kadar gula atau sukrosa yang tinggi (umur sekitar 10-12 bulan). Tebu

diangkut dengan menggunakan truk pada gambar 3.1 dan ditimbang di jembatan

timbang. Dari timbangan ini nantinya dapat diketahui brutto, netto, dan tara.

Gambar 2.1 Pengangkutan tebu dengan truk

Setelah tebu mengalami proses penimbangan, selanjutnya tebu digiling

pada stasiun gilingan. Tebu diangkut melalui conveyor (Cane Carier) dengan

kecepatan 3-15 m/menit menuju alat Cane Laveller yang berfungsi sebagai alat

pemerata tebu menuju Cane Cutter I sehingga tebu dipotong dengan merata

seperti terlihat pada gambar 2.2. Setelah tebu dipotong-potong dengan alat

pemotong II (Cane Cutter II) pada gambar 2.3 yang berfungsi untuk menyayat

tebu sampai menjadi serpihan tebu masuk ke gilingan I, maka tebu harus melewati

alat penangkap besi-besi yang mungkin terikut dalam serpihan tebu.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.2 Cane Cutter I Gambar 2.3 Cane Cutter II

Penggilingan (perahan) dilakukan sebanyak 12 kali dengan 5 unit gilingan

(5 Set Three Roller Mill) yang disusun seri dengan memakai tekanan hidrolik

yang berbeda-beda dengan masing-masing unit gilingan terdiri dari 3 roll. Jarak

antara roll atas (Top Roll) dengan roll belakang (Bagasse Roll) lebih kecil

daripada jarak antara roll atas dengan roll depan (Feed Roll) mempunyai

permukaan beralur berbentuk V dengan sudut 300 yang gunanya untuk

memperlancar aliran nira dan mengurangi terjadinya slip. Masing-masing roll

dipasangkan sebuah poros untuk melakukan putarannya dan poros tersebut

ditumpu oleh dua bantalan luncur yang dapat dilihat pada gambar 2.4.

Gambar 2.4 Top Roll dan Shaft Roll

Besarnya tekanan hidrolik yang digunakan untuk mengepres alat

penggiling adalah 150-200 kg/cm2 dengan putaran berbeda antara gilingan I

dengan yang lain dimana gilingan I skitar 5,3 rpm, gilingan II 5,2 rpm, gilingan III

5,0 rpm, gilingan IV 5,0 rpm, gilingan V 4,8 rpm.

Top Roll

Shaft Roll


Mekanisme kerja dari 5 Set Three Roller Mill adalah sebagai berikut :

1. Tebu yang sudah dicacah halus pada Cane Cutter I masuk ke pencacah Cane

Cutter II elevator masuk ke gilingan pertama. Air perahan nira dari gilingan

pertama ditampung pada bak penampung I yang disebut primary juice. Ampas

dari gilingan I masuk pada gilingan II untuk diperah lagi. Air perahan II

masuk dalam bak penampungan II.

2. Nira dari gilingan I dan II masih ada ampasnya yang sama-sama ditampung

pada bak penampungan I. Nira pada bak penampungan I disaring pada Juice

Strainer kemudian ampasnya dimasukkan pada gilingan II dan nira yang

disaring ditampung dalam satu tangki dan siap dipompakan ke stasium

pemurnian. Tangki penampungan ini disebut Raw Juice Tank.

3. Ampas dari gilingan II masuk ke gilingan III untuk diperah lagi. Air perasan

ditampung pada bak penampung III dan digunakan sebagai imbibisi yang

keluar dari gilingan I.

4. Ampas dari gilingan III masuk ke gilingan IV, air perasan (nira) ditampung

pada bak IV dan digunakan sebagai imbibisi ampas yang keluar dari gilingan

II.

5. Ampas dari gilingan IV masuk ke gilingan V untuk diperas lagi. Nira dari

gilingan V ditampung pada bak V dan digunakan sebagai imbibisi ampas yang

keluar dari gilingan III.

6. Ampas yang keluar dari gilingan IV diberi air imbibisi sebelum masuk ke

gilingan V yang memiliki temperatur air imbibisi sekitar 60-70 0C. Ampas

tebu dari gilingan V selanjutnya diangkutnya dengan satu unit conveyor

melalui suatu plat saringan, dimana ampas berserat kasar dilewatkan menuju

boiler sebagai bahan bakar dan sebagian dibawa menuju gudang ampas

sebagai cadangan.


Skema dari prosedur penggilingan dapat dilihat dari gambar 2.5 berikut :

Gambar 2.5 Skema proses penggilingan

2.2 PENGERTIAN DAN FUNGSI POROS

Poros merupakan salah satu bagian terpenting dalam setiap mesin yang

berfungsi untuk meneruskan daya dan putaran. Poros adalah suatu bagian

stasioner yang berputar, biasanya berpenampang bulat, dimana terpasang elemen-

elemen seperti roda gigi, pully, roda gila (flywheel), engkol, sproket, dan elemen

pemindah daya lainnya.

Poros bisa menerima lenturan, tarikan, tekan, atau puntiran, yang bekerja

sendiri-sendiri atau berupa gabungan satu dengan lainnya. Bila beban tersebut

tergabung, kita bisa mengharapkan untuk mencari kekuatan statis dan kekuatan

lelah yang perlu untuk pertimbangan perencanaan, karena suatu poros tunggal bisa

diberi tegangan-tegangan statis, tegangan bolak-balik lengkap, tegangan berulang,

yang semuanya bekerja pada waktu yang sama.

2.2.1 Jenis - Jenis Poros

Menurut pembebanannya poros diklasifikasikan menjadi :

a. Poros transmisi

Poros macam ini mendapat beban puntir murni atau puntir dan lentur.

Daya ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling, roda gigi, puli sabuk

atau sproket rantai.


b. Poros spindel

Poros transmisi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin perkakas,

dimana beban utamanya berupa puntiran, disebut spindel. Syarat yang harus

yang dipenuhi poros ini adalah deformasinya harus kecil dan bentuk serta

ukurannya harus teliti.

c. Poros gandar

Poros seperti yang dipasang diantara roda-roda kereta barang, dimana

tidak mendapat beban puntir, bahkan kadang-kadang tidak boleh berputar,

disebut gandar. Gandar ini hanya mendapat beban lentur, kecuali jika

digerakkan oleh penggerak mula dimana akan mengalami beban puntir juga.

2.3 MEMBUAT CORAN

Untuk membuat coran harus dilakukan proses-proses seperti pencairan

logam, membuat cetakan, menuang, membongkar, dan membersihkan coran.

Untuk pencairan logam bermacam-macam tanur dipakai. Umumnya kupola atau

tanur induksi frekuensi rendah dipergunakan untuk besi cor, tanur busur listrik

atau tanur frekuensi tinggi untuk baja cor dan tanur krus untuk paduan tembaga

atau coran paduan ringan.

Cetakan biasanya dibuat dengan jalan memadatkan pasir. Pasir yang

dipakai adalah pasir alam atau pasir buatan yang mengandung tanah lempung.

Kadang-kadang dicampurkan pengikat khusus seperti air-kaca, semen, resin furan,

resin fenol atau minyak pengering, karena zat-zat tersebut berfungsi untuk

memperkuat cetakan atau mempermudah operasi pembuatan cetakan. Selain dari

cetakan pasir, kadang-kadang dipergunakan juga cetakan logam.

Pada umumnya logam cair dituangkan dengan pengaruh gaya berat,

walaupun kadang-kadang dipergunakan tekanan pada logam cair selama atau

setelah penuangan. Pengecoran cetak adalah suatu cara pengecoran dimana logam

cair ditekan ditekan ke dalam cetakan logam dengan tekanan tinggi, coran tipis

dapat dibuat dengan cara ini.

Pengecoran tekanan rendah adalah suatu cara pengecoran dimana

diberikan tekanan yang sedikit lebih tinggi dari tekanan atmosfir pada permukaan

logam dalam tanur, tekanan ini mengakibatakan mengalirnya logam cair ke atas

melalui pipa ke dalam cetakan.


Pengecoran sentrifugal adalah suatu cara pengecoran dimana cetakan

diputar dan logam cair dituangkan ke dalamnya, sehingga logam cair tertekan oleh

gaya sentrifugal dan kemudian membeku.

Setelah penuangan, coran dikeluarkan dari cetakan dan dibersihkan,

bagian-bagian yang tidak perlu dibuang dari coran.

2.4 BAHANBAHAN PENGECORAN

Pada umumnya bahan-bahan yang digunakan untuk pengecoran logam

adalah paduan atau coran yang terdiri dari coran besi cor, coran baja, coran

paduan tembaga, coran logam ringan, dan coran paduan lainnya seperti yang

ditunjukkan daftar 2.1 berikut.

Besi kelabu

Besi cor mutu tinggi

Coran besi cor Besi cor kelabu paduan

Besi cor bergrafit bulat

Besi cor mampu tempa

Besi cor dicil

Coran baja Baja cor karbon

Baja cor paduan

CORAN Coran paduan tembaga Brons

Kuningan

Kuningan tegangan

tinggi, dll

Coran logam ringan Coran paduan aluminium

Coran paduan magnesium

Coran paduan seng

Coran paduan nikel


Coran paduan lain Coran paduan timbal

Coran paduan tin

Lain-lain

Daftar 2.1 Penggolongan bahan coran

2.4.1 Besi Cor

Besi cor adalah paduan besi yang mengandung karbon, silisium, mangan,

pospor dan belerang. Besi cor dikelompokkan menjadi besi cor kelabu, besi cor

kelas tinggi, besi cor kelabu paduan, besi cor bergrafit bulat, besi cor mampu

tempa, dan besi cor cil.

Struktur besi cor terdiri dari ferit atau perlit dan serpih karbon bebas.

Karbon dan silisium ternyata mempengaruhi struktur mikro, ukuran serta bentuk

dari karbon bebas dan keadaan struktur dasar berubah sesuai dengan mutu dan

kuantitasnya. Disampng itu, ketebalan dan laju pendinginan mempengaruhi

struktur mikro.

Besi cor kelabu memiliki kekuatan tarik kira-kira 10-30 kgf/mm2, titik

cairnya kira-kira 1200 oC, namun besi cor ini agak getas. Besi cor kelabu memiliki

mampu cor yang sangat baik serta murah dan paling banyak digunakan untuk

benda-benda coran.

Besi cor kelas tinggi mengandung lebih sedikit karbon dan silikon, lagi

pula ukuran grafit bebasnya agak kecil, dibanding dengan besi cor kelabu,

sehingga kekuatan tariknya lebih tinggi yaitu kira-kira 30-50 kgf/mm2.

Besi cor kelabu paduan mengandung unsur-unsur paduan dan grafit,

mempunyai struktur yang stabil sehingga sifat-sifatnya lebih baik. Unsur-unsur

yang ditambahkan adalah khrom, nikel, molibden, vanadium, titan dan sebagainya

sehingga ketahanan panas, ketahanan aus, ketahanan korosi, dan mampu mesin

baik sekali berkat adanya unsur-unsur tambahan tersebut.

Besi cor mampu tempa dibuat dari besi cor putih yang dilunakkan didalam

sebuah tanur dalam waktu yang lama. Menurut struktur mikronya ada tiga macam

besi cor mampu tempa, yaitu besi cor mampu tempa perapian hitam, besi cor

mampu tempa perapian putih, dan besi cor mampu tempa perlit.

Besi cor grafit bulat dibuat dengan jalan mencampurkan magnesium,

kalsium atau serium ke dalam cairan logam sehingga grafit bulat akan


mengendap. Besi cor macam ini mempunyai kekuatan, keuletan, ketahanan aus,

dan ketahanan panas yang baik sekali dibandingkan dengan besi cor kelabu.

Besi cor cil ialah besi cor yang mempunyai permukaan terdiri dari besi cor

putih dan bagian didalamnya terdiri dari struktur dengan endapan grafit.

Permukaannya mempunyai ketahanan aus yang baik sekali dan bagian dalamnya

mempunyai keuletan yang baik pula. Besi cor ini digunakan sebagai bahan tahan

aus.

2.4.2 Baja Cor

Baja cor digolongkan ke dalam baja karbon dan baja paduan. Coran baja

karbon adalah paduan besi karbon dan digolongkan menjadi tiga macam, yaitu

baja karbon rendah (C< 0,20%), baja karbon sedang (0,20-0,50% C), dan baja

karbon tinggi (C< 0,50%). Kadar karbon mempengaruhi kekuatannya. Baja cor

mempunyai struktur yang buruk dan sifat yang getas apabila tidak diadakan

perlakuan panas, dengan pelunakan atau penormalan maka baja cor menjadi ulet

dan strukturnya menjadi halus. Titik cairnya kira-kira 1500 oC, mampu cornya

lebih buruk dibandingkan dengan besi cor, tetapi baik sekali dipergunakan sebagai

bahan bagian-bagian mesin, sebab kekuatannya yang tinggi dan harganya rendah.

Baja cor paduan adalah baja cor yang ditambah unsur-unsur paduan seperti

mangan, khrom, molibden atau nikel yang dibubuhkan untuk memberikan sifat-

sifat khusus dari baja paduan tersebut seperti sifat-sifat ketahanan aus, ketahanan

asam, dan korosi atau keuletan

2.4.3 Coran Paduan Tembaga

Macam-macam coran paduan tembaga adalah perunggu, kuningan,

kuningan kekuatan tinggi, perunggu aluminium dan sebagainya.

Perunggu adalah paduan antara tembaga dan timah, dan perunggu yang

biasa dipakai mengandung kurang dari 15% timah. Titik cairnya kira-kira 1000 oC, memiliki mampu cor yang baik, serta memiliki sifat-sifat ketahanan korosi

dan ketahanan aus yang baik sekali. Perunggu digolongkan ke dalam dua macam,

yaitu perunggu fosfor yang sifat ketahanan ausnya diperbaiki oleh penambahan

fosfor, dan perunggu timbal yang cocok untuk logam bantalan dengan

menambahkan timbal.


Kuningan adalah paduan antara tembaga dan seng, dan kuningan kekuatan

tinggi adalah paduan yang mengandung tembaga, aluminium, besi, mangan, nikel,

dan sebagainya. Perunggu aluminium adalah paduan tembaga, aluminium, dan

sebagainya, yang baik sekali dalam sifat-sifat ketahanan aus dan korosi.

2.4.4 Coran Paduan Ringan

Coran paduan ringan adalah coran paduan aluminium, coran paduan

magnesium dan sebagainya.

Aluminium murni mempunyai sifat mampu cor dan sifat mekanis yang

jelek. Oleh karena itu dipergunakan paduan aluminium karena sifat-sifat

mekanisnya akan diperbaiki dengan menambahkan tembaga, silisium,

magnesium, mangan, nikel dan sebagainya. Al-Si, Al-Cu-Si, dan Al-Si-Mg adalah

deretan dari paduan aluminium yang banyak dipergunakan untuk bagian-bagian

mesin, Al-Cu-Ni-Mg dan Al-Si-Cu-Ni-Mg adalah deretan untuk bagian-bagian

mesin yang tahan panas, dan Al-Mg adalah untuk bagian-bagian tahan korosi.

. Paduan magnesium adalah paduan yang biasanya ditambahkan aluminium,

mangan, berillium sebagai unsur-unsur paduannya.

2.4.5 Coran Paduan Lainnya

Paduan seng yang mengandung sedikit aluminium dipergunakan untuk

pengecoran cetak. Logam monel adalah paduan nikel yang mengandung tembaga

dan demikian juga hasteloy yang mengandung molibden, khrom, dan silikon.

Paduan timbal adalah paduan dari timbal, tembaga dan timah, dan logam

bantalan adalah paduan dari timbal, tembaga dan stibium.

2.5 PENGGUNAAN CORAN

Secara garis besar daftar 2.2 menunjukkan penggunaan dari berbagai

macam bahan coran seperti berikut.

Bahan Contoh Penggunaan

Besi cor

kelabu

(termasuk besi

cormutu

Bagian-bagian mobil (blok silinder, tutup silinder, rumah engkol,

selubung silinder, roda daya, tromol rem, dst).

Mesin perkakas (bed, meja, pegangan).

Mesin hidrolis (pompa, turbin, rumah-rumah, pengalir)


tinggi) Mesin serat, mesin cetak.

Mesin listrik (rangka motor, rumah-rumah motor).

Pipa air besi cor, bagian-bagian mesin (roda gigi, kopling, roda

ban).

Besi cor

mampu tempa

Bagian-bagian mobil (pelat rangka, roda ban, poros engkol,

selubung silinder, lengan ayun, poros, rumah-rumah kopling).

Besi cor

bergrafit bulat

Bagian-bagian mobil (poros engkol, dst), alat-alat pembuat baja

(Rol, kotak ingot), pipa air besi cor, bagian-bagian mesin (yang

memerlukan keuletan lebih dari besi cor kelabu).

Baja cor

karbon dan

paduan

Bagian-bagian mesin (yang memerlukan tahan lama).

Bagian-bagian kendaraan kereta api(rangka, kopling)

Mesin-mesin pemindah tanah (rantai, rumah rem)

Mesin-mesin hidrolis (pengalir turbin air, rumah-rumah pompa).

Alat-alat pembuat baja (rol, dudukan rol), bagian-bagian kapal

(rangka buritan, rumah-rumah urbin, lengan engkol), mesin-

mesin pertambangan (mesin kasut, penggali keruk).

Coran paduan

tembaga

Bagian-bagian mesin (bantalan, rumah katup, bus), mesin-mesin

hidrolis (pompa, penyambung).

Bagian-bagian kapal ( baling-baling, pompa, dst.).

Coran paduan

ringan

Bagian-bagian mobil (rumah transmisi, blok silinder, tutup

silinder, saluran isap).

Pompa, rangka kamera, rangka meteran, tutup.

Daftar 2.2 Penggunaan bahan pengecoran

2.6 POLA

Pola yang dipergunakan untuk membuat cetakan benda coran dapat

digolongkan menjadi pola logam dan pola kayu. Pola logam dipergunakan agar

dapat menjaga ketelitian ukuran benda coran, terutama dalam masa produksi,

sehingga unsur pola bisa lebih lama dan produktifitasnya tinggi.


Pola kayu dibuat dari kayu, murah, cepat dibuatnya dan mudah diolahnya

dibanding dengan pola logam. Oleh karena itu pola kayu umumnya dipakai untuk

cetakan pasir, sering permukaannnya diperkuat dengan lapisan plastik.

Hal pertama yang harus dilakukan pada pembuatan pola adalah mengubah

gambar perencanaan menjadi gambar untuk pengecoran. Selanjutnya menetapkan

tambahan penyusutan, tambahan untuk penyelesain dengan mesin, kemiringan

pola, dan dibuat gambar untuk pengecoran yang kemudian diserahkan kepada

pembuat pola.

Untuk mendapatkan hasil coran yang baik adalah dalam penentuan kup,

drag, dan permukaan pisah yang memiliki ketentuan-ketentuan sebagai berikut :

1. Pola harus mudah dikeluarkan dari cetakan

2. Sistem saluran harus dibuat sempurna untuk mendapatkan aliran logarn

cair yang optimum.

3. Permukaan pisah lebih baik hanya satu bidang saja, karena permukaaan

pisah yang terIalu banyak akan menghabiskan terlalu banyak waktu dalam

proses .

2.6.1 Macam-Macam Pola

Pola memiliki berbagai macam bentuk dan dalam pemilihan pola harus

diperhatikan produktifitas, kualitas coran, dan harga pola.

2.6.1.1 Pola Pejal

Pola pejal adalah pola yang biasa dipakai yang bentuknya hampir serupa

dengan bentuk coran dan dibagi menjadi dua macam yaitu pola tunggal dan pola

belahan.

a. Pola tunggal. Pola ini dibuat serupa dengan corannya, disamping itu

kecuali tambahan penyusutan, tambahan penyelesaian mesin dan

kemiringan pola, kadang-kadang dibuat juga menjadi satu dengan telapak

inti.


Gambar 2.6 Pola Tunggal

b. Pola belahan. Pola ini dibelah ditengah untuk memudahkan pembuatan

cetakan. Permukaan pisahnya kalau mungkin dibuat satu bidang

Gambar 2.7 Pola Belahan

c. Pola setengah. Pola ini dibuat untuk coran dimana kup dan dragnya simetri

terhadap permukaan pisah. Kup dan drag dicetak hanya dengan setengah

pola, sehingga harga pola setengah dari harga pola tunggal.

Gambar 2.8 Pola Setengah

d. Pola belahan banyak. Dalam hal ini pola dibagi menjadi tiga belah atau

lebih untuk memudahkan penarikan dari cetakan dan untuk

penyederhanaan pemasangan inti


Gambar 2.9 Pola Belahan Banyak

2.6.1.2 Pola Pelat Pasangan

Pola ini merupakan pelat dimana pada kedua belahnya ditempelkan pola

demikian juga saluran turun, pengalir, saluran masuk, dan penambah. Pola

biasanya dibuat dari logam atau plastik.

Gambar 2.10 Pola Pelat Pasangan

2.6.1.3 Pola Pelat Kup dan Drag

Pola kayu, logam atau plastik dilekatkan pada dua pelat demikian juga

saluran turun, turun pengalir, saluran masuk, dan penambah. Pelat tersebut ialah

pelat kup dan pelat drag. Kedua pelat dijamin oleh pena-pena agar bagian atas dan

bawah dari coran menjadi cocok.

Gambar 2.11 Pola Pelat Kup dan Drag


2.6.2 Bahan-Bahan Pola

2.6.2.1 Kayu

Kayu yang dipakai adalah kayu saru, kayu aras, kayu pinus, kayu magoni,

kayu jati dan lain-lain. Kayu yang kadar airnya lebih 14% tidak dapat dipakai

karena akan terjadi pelentingan yang disebabkan yang disebabkan perubahan

kadar air dalam kayu.

2.6.2.2 Resin Sintetis

Dari berbagai macam resin sintetis, hanya resin Epoksi-lah yang banyak

dipakai. Ia memiliki sifat-sifat : penyusutan yang kecil pada waktu mengeras,

tahan aus yang tinggi, memberikan pengaruh yang lebih baik dengan menambah

pengencer, zat pemlastis atau zat penggemuk menurut penggunaannya

2.6.2.3 Bahan untuk Pola Logam

Bahan yang lazim digunakan adalah besi cor. Biasanya dipakai besi cor

kelabu karena sangat tahan aus, tahan panas, dan tidak mahal. Baja khusus dipakai

untuk pena atau pegas sebagai bagian dari pola yang memerlukan keuletan.

2.7 RENCANA PENGECORAN

Pada pembuatan cetakan harus diperhatikan sistem saluran yang

mengalirkan cairan logam kedalam rongga cetakan. Besar dan bentuknya

ditentukan oleh ukuran tebalnya irisan dan macam logam yang dicairkan. Kualitas

coran tergantung pada sistem saluran dan keadaan penuangan.

2.7.1 Sistim Saluran

Sistem saluran adalah jalan masuk cairan logam yang dituangkan kedalam

rongga cetakan. Cawan tuang merupakan penerima cairan logam langsung dari

ladel. Saluran turun adalah saluran yang pertama membawa cairan logam dari

cawan tuang ke dalam pengalir dan saluran masuk. Pengalir adalah saluran yang

membawa logam cair dari saluran turun ke bagianbagian yang cocok pada

cetakan. Saluran masuk adalah saluran yang mengisikan logam cair dari pengalir

ke dalam rongga cetakan.


Gambar 2.12 Istilah-istilah sistim Pengisian

2.7.2 Bentuk dan Bagian-Bagian dari Sistim Saluran

2.7.2.1 Cawan Tuang

Cawan tuang berbentuk corong dengan saluran turun dibawahnya.

Konstruksinya harus tidak dapat dilalui oleh kotoran yang terbawa dalam logam

cair. Oleh karena itu cawan tuang tidak boleh terlalu dangkal.

Cawan tuang dilengkapi dengan inti pemisah, dimana logam cair

dituangkan disebelah kiri saluran turun. Dengan demikian inti pemisah akan

menahan terak atau kotoran, sedangkan logam bersih akan lewat di bawahnya

kemudian masuk ke saluran turun. Terkadang satu sumbat ditempatkan pada jalan

masuk dari saluran turun agar aliran dari logam cair pada saluran masuk cawan

tuang selalu terisi. Dengan demikian kotoran dan terak akan terapung pada

permukaan dan terhalang untuk masuk kedalam saluran turun.

Gambar 2.13 Ukuran cawan tuang


2.7.2.2 Saluran Turun

Saluran turun dibuat lurus dan tegak dan irisan berupa lingkaran. Kadang

kadang irisannya dari atas sampai bawah, atau mengecil dari atas ke bawah. Yang

kedua dipakai apabila diperlukan penahan kotoran sebanyak mungkin. Saluran

turun dibuat dengan melubangi cetakan dengan menggunakan suatu batang atau

dengan memasang bumbung tahan panas.

2.7.2.3 Pengalir

Pengalir biasanya mempunyai irisan seperti trapesium atau setengah

lingkaran, sebab irisan demikian mudah dibuat pada permukan pisah dan juga

pengalir mempunyai luas permukaan terkecil untuk satu luasan tertentu, sehingga

lebih efektif untuk pendinginan yang lambat.

Logam cair dalam pengalir masih membawa kotoran yang terapung

terutama pada permulaan penuangan, sehingga harus dipertimbangkan untuk

membuang kotoran tersebut. Ada beberapa cara untuk membuang kotoran tersebut

yaitu sebagai berikut :

a. Perpanjangan pemisah dibuat pada ujung saluran pengalir

b. Membuat kolam putaran pada tengah saluran pengalir (dibawah saluran

turun)

c. Membuat saluran turun bantu.

Gambar 2.14 Perpanjangan pengalir


2.7.2.4 Saluran Masuk

Saluran masuk dibuat dengan irisan yang lebih kecil daripada irisan

pengalir, agar dapat mencegah kotoran masuk kedalam rongga cetakan. Bentuk

irisan yang membesar kearah rongga cetakan untuk mencegah terkikisnya

cetakan.

Gambar 2.15 Saluran Masuk

2.7.3 Penambah

Penambah adalah memberi logam cair untuk mengimbangi penyusutan

dalam pembekuan coran, sehingga penambah harus membeku lebih lambat dari

pada coran, kalau penambah terlalu besar maka persentase terpakai akan

dikurangi, dan kalau penambah terlalu kecil akan terjadi rongga penyusutan.

Karena itu penambah harus mempunyai ukuran yang cocok.

Penambah digolongkan menjadi dua macam yaitu : penambah samping

dan penambah atas. Penambah samping merupakan penambah yang dipasang

disamping coran, dan langsung dihubungkan dengan saluran turun dan pengalir,

sangat efektif dipakai untuk coran ukuran kecil dan menengah. Penambah atas

merupakan penambah yang dipasang diatas coran, biasanya berbentuk silinder dan

mempunyai ukuran besar.


Gambar 2.16 Penambah samping dan penambah atas

2.8 PASIR CETAK

2.8.1 Syarat-Syarat Pasir Cetak

Pasir cetak yang baik harus memenuhi syaratsyarat sebagai berikut :

1. Mempunyai sifat mampu bentuk sehingga mudah dalam pembuatan

dengan kekuatan yang cocok, sehingga cetakan yang dihasilkan tidak

rusak karena digeser, tahan menahan logam cair yang dituang kedalamnya.

2. Permeabilitas yang cocok. Udara yang ada dalam cetakan waktu

penuangan harus dikeluarkan melalui rongga rongga diantara butirbutir

pasir.

3. Distribusi besar butiran pasir yang sesuai.

4. Tahan terhadap temperatur logam yang dituang.

5. Komposisi yang cocok. Dalam pasir cetak diharapkan tidak terkandung

bahanbahan lain yang mungkin menghasilkan gas atau larut dalam

logam.

6. Mampu dipakai kembali.


Temperatur penuangan beberapa macam logam dapat dilihat dalam tabel

beriku.

Macam Coran Temperatur Tuang (0C)

Paduan ringan 650750

Brons 11001250

Kuningan 9501100

Besi Cor 12501450

Baja Cor 15001550

Daftar 2.3 Temperatur tuang beberapa logam

2.8.2 Macam-Macam Pasir Cetak

Pasir cetak yang lajim dipakai adalah pasir gunung, pasir pantai, pasir

sungai, dan pasir silica alam. Bila pasir mempunyai kadar lempung yang cocok

dan bersifat adesif maka pasir itu dapat langsung digunakan begitu saja. Bila

kadar lempungnya kurang dan sifat adesifnya kurang maka perlu ditambahkan

bahan pengikat seperti lempung.

Pasir gunung umumnya digali dari lapisan tua, mengandung lempung dan

kebanyakan dapat dipakai setelah dicampur air. Pasir dengan kadar lempung

1020% dapat dipakai begitu saja. Pasir dengan kadar lempung kurang dari 10 %

mempunyai sifat adesif yang lemah, harus ditambah lempung supaya bisa dipakai.

Pasir pantai diambil dari pantai dan pasir kali diambil dari kali. Keduanya

mengandung kotoran seperti ikatan organic yang banyak. Pasir silica dalam

beberapa hal didapat dari gunung dalam keadaan alamiah atau biasa juga didapat

dengan cara memecah kwarsit. Semua jenis pasir yang disebut diatas mempunyai

bagian utama SiO2. Pasir pantai, pasir kali, pasir silica alam dan pasir silica buatan

tidak melekat dengan sendirinya, sehingga dibutuhkan bahan pengikat.

2.8.3 Susunan Pasir Cetak

1. Bentuk butir dari pasir cetak digolongkan menjadi butir pasir bundar,

butir pasir sebagian bersudut, butir pasir bersudut, butir pasir kristal. Dari

antara jenis butiran pasir diatas yang paling banyak adalah jenis butir pasir


bulat, karena memerlukan jumlah pengikat yang lebih sedikit. Bentuk butir

pasir kristal adalah yang terburuk.

2. Tanah lempung adalah terdiri dari kaolinit, ilit dan mon morilonit, juga

kwarsa jika ditambah air akan menjadi lengket, dan jika diberikan lebih

banyak air akan menjadi seperti pasta. Ukuran butir dari tanah lempung

0,0050,02 mm. kadang-kadang dibutuhkan bentonit juga yaitu

merupakan sejenis dari tanah lempung dengan besar butiran yang sangat

halus 0,01 10 m dan fasa penyusunnya adalah monmorilonit (Al2O3,

4SiO2, H2O)

3. Pengikat lain

Inti sering dibuat dari pasir yang dibubuhi minyak nabati pengering 1,5 3

% dan dipanggang pada temperatur 200 250 0C, sehingga disebut inti

pasir minyak. Inti ini tidak menyerap air dan mudah dibongkar. Sebagai

tambahan pada tanah lempung kadangkadang dibubuhkan dekstrin yang

dibuat dari kanji sebagai bahan pembantu. Dekstrin bersifat lekat

meskipun kadar airnya rendah. Selain dari itu, resin, air kaca, atau semen

digunakan sebagai pengikat khusus.

2.8.4 SifatSifat Pasir Cetak

2.8.4.1 Sifatsifat Pasir Cetak Basah

Pasir catak yang diikat dengan tanah lempung atau bentonit menunjukkan

berbagai sifat sesuai dengan kadar air, oleh karena itu kadar air adalah faktor yang

sangat penting untuk pasir cetak, sehingga pengaturan kadar air adalah faktor

yang sangat penting untuk pasir cetak, sehingga pengaturan kadar air adalah hal

yang sangat penting dalam pengaturan pasir cetak. Hubungan antara kadar air

dengan berbagai sifat yang terjadi dengan pengikat tanah lempung ditunjukkan

pada gambar dibawah ini.


Gambar 2.17 Pengaruh kadar air dan kadar lempung terhadap pasir cetak

yang diikat dengan lempung

Titik maksimum dari kekuatan dan permeabilitas adalah keadaan dimana

butirbutir pasir dikelilingi oleh campuran tanah lempung dan air dengan

ketebalan tertentu. Dengan kelebihan kadar air kekuatan dan permeabilitas akan

menurun karena ruangan antara butirbutir ditempati oleh lempung yang

berlebihan air. Air yang tidak cukup akan menurunkan kekuatan karena kurang

lekatnya lempung.

Gambar 2.18 Pengaruh kadar air dan bentonit pada pasir diikat bentonit

Hubungan antara kadar air, kekuatan dan permeabilitas dari pasir cetak

yang diikat dengan bentonit dapat dilihat pada gambar berikut 2.18.

Kalau kadar air bertambah kekuatan dan permeabilitas naik sampai titik

maksimum dan akan menurun kalau kadar air bertambah terus. Untuk pasir

dengan pengikat bentonit, kadar air yang menyebabkan kekuatan basah

maksimum dan yang menyebabkan permeabilitas maksimum sangat berdekatan.


2.8.4.2 SifatSifat Kering

Pasir dengan pengikat lempung dan bentonit yang dikeringkan mempunyai

kekuatan dan permeabilitas yang meningkat dibandingkan dengan kekuatan basah,

karena air bebas dan air yang di absorbsi pada permukaan tanah lempung

dihilangkan. Faktor yang memberikan pengaruh sangat besar pada sifatsifat

kering adalah kadar air sebelum pengeringan.

2.8.4.3 Sifatsifat Penguatan Oleh Udara

Sifat yang berubah selama antara pembuatan cetakan dan penuangan

disebut penguatan oleh udara, yang disebabkan oleh pergerakan air dalam cetakan

dan penguapan air dari permukaan cetakan, yang meninggikan kekerasan

permukaan cetakan. Derajat kenaikan kekerasan tergantung pada sifat campuran

pasir, derajat pamadatan dan keadaan sekeliling cetakan (temperatur udara luar,

kelembaban).

2.8.4.4 Sifat Sifat Panas

Cetakan mengalami temperatur tinggi dan tekanan tinggi dari logam cair

pada waktu penuangan . Sehingga pemuaian panas, kekuatan panas, perubahan

bentuk panas perlu diketahui.

a. Pemuaian Panas

Pemuaian panas berubah sesuai dengan jenis pasir cetak, seperti ditunjukkan

pada gambar berikut.

Gambar 2.19 Pemuaian panas bermacam macam pasir


Pasir pantai dan pasir gunung mempunyai pemuaian panas yang lebih

kecil dibanding dengan pasir silica, sedangkan pasir olivin dan pasir sirkon yang

mempunyai pemuaian pemanas sangat kecil. Pemuaian panas bertambah

sebanding dengan kadar air dari pasir dan menurun kalau kadar yang dapat

terbakar bertambah.

b. Kekuatan panas

Kekuatan panas berubahubah sesuai dengan pasir cetak yang dipengaruhi

oleh adanya kadar tanah lempung, distribusi besar butir dan berat jenis. Berikut

grafik dari kekuatan tekan panas dari pasir cetak.

Gambar 2.20 Kekuatan tekan panas dari pasir cetak

Pasir dengan besar butir tidak seragam dapat dipadatkan sehingga

mempunyai berat jenis yang tinggi, mempunyai permukaan sentuh yang luas

dengan butirbutir tetangganya dan mempunyai kekuatan panas yang tinggi.

c. Perubahan bentuk panas

Perubahan bentuk dapat disebut kemampuan absorpsi pemuaian panas

pada penuangan logam cair kedalam cetakan. Perubahan bentuk akan bertambah

apabila besar butir mengecil serta kadar tanah lempung, tambahan khusus dan

kadar airnya bertambah.


Gambar 2.21 Deformasi panas dari pasir cetak

2.9 PELEBURAN DAN PENUANGAN LOGAM

2.9.1 Peleburan Baja Cor

Peleburan baja cor banyak menggunakan tanur listrik dibandingkan

dengan tanur perapian terbuka (open hearth furnace), ini dikarenakan biaya

peleburan yang murah. Peleburan dengan busur api listrik dibagi menjadi dua

macam proses yaitu pertama proses asam dan kedua proses basa. Cara pertama

dipakai untuk peleburan skrap baja yang berkualitas tinggi sedangkan yang kedua

dipakai untuk meleburkan baja dengan kualitas biasa.

Tanur listrik yang paling banyak dipakai adalah tanur listrik Heroult

seperti diperlihatkan pada gambar. Tanur ini mempergunakan arus bolak balik tiga

fasa. Energi panas diberikan oleh loncatan busur listrik antara elektroda karbon

dan cairan baja. Terak menutupi cairan dan mencegah absorpsi gas dari udara

luar selama pemurnian berjalan.

Gambar 2.22 Tanur listrik Heroult


Dalam peleburan baja disamping pengaturan komposisi kimia dan

temperatur, perlu juga mengatur absorbsi gas, jumlah dan macam inklusi bukan

logam. Untuk menghilangkan gas ditambahkan biji besi atau tepung kerak besi

selama proses reduksi.

2.9.2 Penuangan Baja Cor

Cairan baja yang dikeluarkan dari tanur diterima dalam ladel dan

dituangkan kedalam cetakan. Ladel mempunyai irisan berupa lingkaran dimana

diameternya hampir sama dengan tingginya. Untuk coran besar dipergunakan

ladel jenis penyumbat seperti pada gambar, sedangkan untuk coran kecil

dipergunakan jenis ladel yang dapat dimiringkan.

Gambar 2.23 Ladel jenis penyumbat

Ladel dilapisi oleh bata samot atau bata tahan apiagalmatolit yang

mempunyai pori pori kecil ,penyusutan kecil dan homogen. Nozel atas dan

penyumbat, kecuali dibuat dari samot atau bahan agalmatolit kadang-kadang

dibuat juga dari bata karbon. Panjang nozel dibuat cukup panjang agar

membentuk tumpahan yang halus tanpa cipratan. Ladel harus sama sekali kering

yang dikeringkan lebih dahulu oleh burner minyak residu sebelum dipakai.

Dalam proses penuangan diperlukan pengaturan temperatur penuangan,

kecepatan penuangan dan cara-cara penuangan. Temperatur penuangan berubah

menurut kadar karbon dalam cairan baja seperti ditunjukkan pada grafik berikut.


Gambar 2.24 Temperatur penuangan yang disarankan

Kecepatan penuangan umumnya diambil sedemikian sehingga terjadi

penuangan yang tenang agar mencegah cacat coran seperti retakretak dan

sebagainya, Kecepatan penuangan yang rendah menyebabkan kecairan yang

buruk, kandungan gas, oksidasi karena udara, dan ketelitian permukaan yang

buruk. Oleh karena itu kecepatan penuangan yang cocok harus ditentukan

mengingat macam cairan, ukuran coran, dan cetakan.

Cara penuangan secara kasar digolongkan menjadi dua yaitu penuangan

atas dan penuangan bawah. Penuangan bawah memberikan kecepatan naik yang

kecil dari cairan baja dengan aliran yang tenang. Penuangan atas menyebabkan

kecepatan tuang yang tinggi dan menghasilkan permukaan kasar karena cipratan.

Daripada itu dalam hal penuangan atas, laju penuangan harus rendah pada

permulaan dan kemudian dinaikkan secara perlahanlahan. Dalam penempatan

nozel harus diusahakan agar tidak boleh menyentuh cetakan. Perlu juga mencegah

cipratan dan memasang nozel tegak lurus agar mencegah miringnya cairan yang

jatuh.

2.10 PENGERJAAN AKHIR

Setelah proses pengecoran selesai, pasir harus disingkirkan dari rangka

cetakan dan dari coran, kemudian saluran turun, saluran masuk, penambah

dipisahkan dari coran dan akhirnya sirip-sirip dipangkas serta permukaan coran

dibersihkan. Proses pengerjaan akhir dibagi menjadi dua macam, pertama

menyingkirkan pasir cetak dan pasir inti sebanyak mungkin dari coran dan dari


cetakan. Kedua adalah proses pemahatan untuk menyingkirkan sirip-sirip dan

pasir yang melekat pada coran.

2.10.1 Menyingkirkan Pasir Cetak dari Rangka Cetak

Proses pengambilan coran dari cetakan berbeda-beda tergantung pada

macam dan cara pembuatan cetakan .

a. Apabila mempergunakan drag dengan rusuk-rusuk

Kup dan drag dipisahkan terlebih dahulu sebelum dilakukan pemisahan

coran dari drug. Kup diangkat dengan pengangkat, kalau kup diangkat bersama

coran maka harus dipisahkan ke mesin pembongkar, sedangkan kalau coran

ditinggal dalam drag coran langsung diangkat keluar.

b. Apabila mempergunakan drag tanpa rusuk

Coran langsung didorong dari atas bersama pasir diatas mesin pembongkar

atau konveyor getar, tanpa lebih dahulu memisahkan kup dan drag

c. Apabila tidak mempergunakan rangka cetak

Untuk cetakan tanpa rangka cetak, penyingkiran pasir dilakukan dengan

jalan meletakkan coran berikut cetakan diatas mesin penyingkir pasir atau diatas

konveyor getar.

2.10.2 Menyingkirkan Saluran Turun dan Penambah Coran

Cara yang biasa digunakan untuk memisahkan saluran turun dan

penambah adalah pematahan, pemotongan dengan gas, pemotongan dengan busur

listrik, dan pemotongan secara mekanik. Cara pematahan biasa dilakukan pada

besi cor mampu tempa. Pemotongan dengan gas dilaksanakan untuk pemisahan

saluran turun dan penambah dari coran baja sedangkan untuk baja paduan tinggi

seperti baja tahan karat, baja mangan tinggi dipakai cara pemotongan dengan

busur listrik. Cara pemotongan secara mekanik dipakai untuk coran paduan

tembaga atau coran paduan ringan.


chapter

Documents