chapter ii

5/10/2018 Chapter II - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/chapter-ii-55a0c3ddc0f6f 1/41

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pendahuluan

2.1.1 Worm screw

Worm screw adalah salah satu peralatan yang terdapat pada pabrik kelapa sawit.

Dimana worm screw ini terdapat pada mesin pengepress (screw press). Pada mesin,

fungsi dari pada worm screw untuk memindahkan sekaligus mengepres buah sawit

sehingga ampas terpisah dari cairan baik itu berupa air maupun minyak. Worm screw

terdiri dari dua unit, yang mana masing-masing unit memiliki ulir yang berlawanan dan

arah putar yang berlawanan. Jarak ulir yang satu dengan yang lainnya tidak sama,

dimana jarak ulir yang satu dengan yang lain semakin mengecil. Berikut ini adalah

gambar dari worm screw.

Gambar 2.1 Worm Screw

Dalam proses pengecoran worm screw menggunakan cetakan pasir, ada

beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu ; pemilihan material, pembuatan pola pisau,

sistem rencana pengecoran (saluran turun, cawan tuang, pengalir, saluran masuk, dan

penambah), pasir cetak, peleburan, penuangan, dan pengujian.

Universitas Sumatera Utara



Worm screw yang digunakan terbuat dari baja bahan cor, yaitu baja paduan. Baja

merupakan paduan yang terdiri dari besi, karbon dan unsur lainnya. Karbon merupakan

salah satu unsur terpenting karena dapat meningkatkan kekerasan dan kekuatan baja.

Kandungan karbon didalam baja sekitar 0,1-0,7%, sedangkan unsur lain dibatasi

persentasenya. Unsur paduan yang bercampur didalam lapisan baja untuk membuat baja

bereaksi terhadap pengerjaan panas atau menghasilkan sifat-sifat khusus.

Baja merupakan logam yang paling banyak digunakan keteknikan seperti

pembentukan pelat, lembaran, pipa, batang, profil dan lain sebagainya. Unsur karbon

adalah unsur campuran yang sangat penting dalam pembentukan baja, jumlah

persentase dan bentuknya membawa pengaruh yang amat besar terhadap sifatnya.

Tujuan penambahan unsur campuran lain kedalam baja adalah untuk mengubah

pengaruh unsur karbon.

Apabila dibandingkan dengan kandungan karbonnya maka dibutuhkan sejumlah

besar unsur campuran lain untuk menghasilkan sifat yang dikehendaki pada baja.

Unsur-unsur campuran itu yaitu silikon (Si), mangan (Mn), chrom (Cr), molibden, dan

nikel (N).

2.1.2 Screw Conveyor

Screw conveyor adalah merupakan salah satu perlengkapan produksi pada suatu

pabrik kelapa sawit. Alat ini memiliki ulir dan arah putaran searah jarum jam. Dimana

masing-masing ulir antara satu dengan yang lainnya mempunyai jarak yang sama.

Dimana fungsinya adalah untuk memindahkan buah maupun ampas kelapa sawit. Dari

segi fisiknya screw conveyor dibuat dari bahan baja cor namun kekuatannya lebih

rendah dibandingkan dengan screw press.




2.1.3 Baja cor

Baja cor digolongkan kedalam baja karbon dan baja paduan. Coran baja karbon

adalah paduan besi karbon dan digolongkan menjadi 3 macam yaitu : baja karbon

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

(C>0,50%). Kadar karbon yang rendah menyebabkan kekuatan rendah, perpanjangan

yang tinggi dan harga bentur serta mampu las yang baik. Baja cor mempunyai struktur

yang buruk dan sifat yang getas apabila tidak diadakan perlakuan panas dengan cara

pelunakan atau penormalan maka baja cor menjadi ulet dan strukturnya menjadi halus.

Titik cairnya kira-kira 1500o

Baja paduan didefenisikan sebagai suatu baja yang dicampur dengan satu atau

lebih unsur campuran seperti nikel, kromium, molibden, vanadium, mangan, dan

wolfram yang berguna untuk memperoleh sifat-sifat yang dikehendaki (keras, kuat dan

liat), tetapi unsur karbon tidak dianggap sebagai salah satu unsur campuran.

Penambahan unsur didalam baja karbon dapat dilakukan dengan satu unsur atau lebih

dan tergantung pada karakteristik atau sifat-sifat baja yang dibuat. Suatu kombinasi

antara dua unsur atau lebih unsur campuran memberikan sifat khas dibandingkan

dengan satu unsur campuran, misalnya baja yang dicampur dengan kromium dan nikel

C. (literatur 3 hal.5)

Baja cor paduan adalah baja cor yang ditambah unsur-unsur paduan. Salah satu

atau beberapa dari unsur-unsur paduan seperti mangan, khrom, molybdenum atau nikel

dibutuhkan untuk memberikan sifat-sifat khusus dari baja paduan tersebut misalnya

sifat-sifat ketahanan aus, ketahanan asam, korosi atau keuletan. Contoh baja cor adalah

baja cor tahan karat dan baja cor tahan panas.

2.1.4 Baja paduan




akan menghasilkan baja yang mempunyai sifat keras dan kenyal. Adapun pengaruh

unsur-unsur campuran terhadap sifat-sifat baja adalah sebagai berikut :

1. Baja karbon mempunyai kekuatan yang terbatas dan tegangan pada baja yang

berpenampang besar harus dikurangi. Kekuatan baja dapat dinaikkan dengan

menamba unsur campuran seperti nikel, mangan, dalam jumlah yang kecil

kedalam besi dan menguatkannya.

2. Kekenyalan baja dapat diperoleh dengan menambah sedikit nikel yang

menyebabkan butiran-butirannya menjadi halus.

3. Ketahanan pemakaian baja dapat diperoleh dengan menambah unsur penstabil

karbid, misalnya kromium dan nikel sehingga terjadi penguraian karbid. Cara

lain untuk menghasilkan ketahanan pakai adalah dengan menambah nikel atau

mangan agar transformasi temperatur rendah, dan akan menyebabkan

pembentukan austenit dengan jalan pendinginan. Baja paduan ini dilakukan

pengerjaan panas untuk kekerasan dan ketahanan.

4. Kekerasan dan kekuatan baja karbon akan mulai turun bila temperatur mencapai

250oC. Ketahanan panas dapat diperoleh dengan menaikkan temperatur

transformasi dengan cara menambahkan krom dan wolfram atau dengan

merendahkan temperatur transformasi dengan menambahkan nikel yang

menghasilkan suatu struktur austenit setelah dilakukan pendinginan.

Pertumbuhan butiran berhubungan dengan pemanasan pada temperatur tinggi

tetapi dapat diimbangi dengan penambahan unsur nikel. Unsur kromium

cendrung menaikkan pertumbuhan butiran dan penambahan nikel akan

menyebabkan baja kromium tahan terhadap temperatur tinggi. Agar dapat




memperbaiki ketahanan baja terhadap beban rangka maka ditambahkan

sejumlah kecil molibdem.

5. Ketahanan baja terhadap tahan karat diperoleh dengan menambahkan unsur krom

sampai 12% sehingga membentuk lapisan tipis berupa oksida pada permukaan

baja untuk mengisolasikan antara besi dengan unsur-unsur yang menyebabkan

karatan. Baja tahan karat yang paling baik terutama pada temperatur tinggi, yaitu

diperoleh dengan cara menggunakan nikel dan kromium bersama-sama untuk

menghasilkan suatu struktur yang berlapis.

2.2 Struktur dan Sifat-sifat Baja Cor

2.2.1 Struktur coran baja

Baja karbon adalah paduan dari sistem besi-karbon. Kadar karbonnya lebih

rendah dari pada kadar karbon pada besi cor dan biasanya kurang dari 1,0%C. Sebagai

unsur-unsur tambahan selain karbon, baja cor mengandung 0,20 sampai 0,70 Si, 0,5

samapai 100% Mn, fosfor dibawah 0,06 dan belerang dibawah 0,06%.

Struktur mikro dari baja karbon yang mempunyai kadar karbon kurang dari

0,8% terdiri dari ferit dan perlit. Kadar karbon yang lebih tinggi menambah jumlah

perlit. Dalam hal ini apabila kadar karbon diatas 0,8% baja ini terdiri dari perlit dan

sementit yang terpisah. Kadar karbon yang lebih tinggi menambah jumlah sementit.

2.2.2 Sifat-sifat coran baja karbon

Kalau kadar karbon dari baja cor bertambah, kekutannya bertambah. Penambahan

mangan juga memberikan kekuatan tarik yang lebih tinggi tetapi pengaruhnya kurang

dibandingkan dengan karbon. Coran baja karbon biasanya dilunakkan, dinormalkan dan

ditemper sebelum dipakai. Dibandingkan dengan melunakkan, menormalkan coran baja




karbon memberikan butir-butir halus dan memberikan harga yang lebih tinggi untuk

batas mulur dan serta kekuatan tarik.

Gambar 2.2 Pengaruh kandungan karbon dan perlakuan panas pada sifat-sifat mekanik

(Sumber : Tata Surdia M.S, Kenji Chijiiwa, 1986, hal 34)

Perbaikan dari sifat-sifat baja cor dengan jalan menormalkan sangat jelas apabila

kadar karbonnya lebih tinggi. Kalau coran baja ditemper pada 6500C setelah

dilunakkan, maka batas mulur, kekuatan tariknya menurun sedangkan perpanjangan dan

pengecilan luasnya lebih baik. Gambar 2.2 menunjukkan pengaruh kadar karbon dan

keadaan pengolah-panasan kepada sifat-sifat mekanis dari coran baja karbon.




Gambar 2.3 Data dari pengujian tarik panas dari baja cor karbon dinormalkan(Sumber : Tata Surdia M.S, Kenji Chijiiwa, 1986, hal 34)

Gambar 2.3 menunjukkan hasil pengujian tarik dari baja karbon yang

dinormalkan pada berbagai temperatur. Kekuatan baja karbon sangat turun, diatas kira-

kira 300oC. Perpanjangan dan pengecilan luas turun kalau temperatur meningkat sampai

200oC dan naik diatas 200oC. (literatur 3 hal. 34)

Untuk mengukur sifat-sifat mekanis dari baja cor karbon, batang uji diambil dari

bagian-bagian yang berhubungan dengan badan utama atau dari coran yang terpisah

dicor bersama-sama yang kemudian dilunakkan, dinormalkan dan ditemper sebelum

pengujian.

2.3 Struktur dan Sifat-sifat Baja Cor Khusus

Baja cor khusus terdiri dari cor paduan rendah dan baja cor paduan tinggi yang

dibuat dengan menambahkan macam-macam unsur paduan kepada baja cor karbon.

Mangan dan juga sisilium biasanya selalu tercampur waktu pengolahan baja, sehingga

dalam hal ini baja cor tidak dapat disebut baja cor khusus, kecuali kalau unsur-unsur

tersebut ditambahkan sebagai unsur paduan.




Baja ini disebut baja paduan rendah apabila unsur paduannya ditambahkan 1

sampai 2% dan disebut baja paduan menengah apabila unsur paduannya ditambahkan 2

sampai 5% dan disebut baja paduan tinggi apabila unsur paduannya diatas harga

tadi.(literatur 3 hal. 35)

2.3.1 Baja cor paduan rendah

Baja cor dikeraskan dan dikuatkan dengan pencelupan dingin tetapi mampu

kerasnya agak buruk dan hanya kulitnya yang keras. Lapisan yang mengeras menjadi

lebih tebal dengan menambah Mn, Cr, Mo, atau Ni. Baja tersebut boleh dikatakan

mempunyai mampu keras yang tinggi. Hal ini disebabkan karena karbon larut dalam

austenit yang menyebabkan baja menjadi keras dengan pencelupan dingin.(literatur 3

hal. 36)

Gambar : 2.4 Kadar Karbon dan kekerasan Maksimum Baja setelah

di celup dingin(Sumber : Tata Surdia M.S, Kenji Chijiiwa, 1986, hal 35)

Gambar 2.4 menunjukkan hubungan antara kekerasan yang tertinggi dari

berbagai baja yang dicelupkan terhadap berbagai kadar karbon. Kalau kadar karbon

rendah, kekerasan tertinggi akan bertambah dengan bertambahnya kadar karbon, tetapi

tidak demikian untuk kadar karbon lebih dari 0,5-0,6%. Hubungan antara kadar karbon

dan kekerasan ini dapat dipergunakan untuk baja karbon, karena kekerasan yang




tertinggi ditentukan oleh kadar karbon, sedangkan macam atau kadar unsur paduan

hanya memperdalam lapisan yang keras dan tidak menambah kekerasan.

Dalam penormalan, walaupun baja mempunyai mampu keras tinggi akan

terhadap perbedaan kekerasan yang kecil antara kulit dan bagian tengahnya. Tetapi

kalau baja karbon dikeraskan dengan menambah unsur paduan maka kekerasan baja

yang dinormalkan bertambah sebanding dengan kekuatannya.(literatur 3 hal. 6)

Pada umumnya sifat-sifat baja cor menjadi lebih buruk kalau massanya bertambah.

Karena massanya besar, bagian tengahnya mempunyai kekuatan dan keuletan yang

lebih buruk dibanding dengan kulitnya. Hal ini disebabkan oleh perbedaan dan

perbandingan pembekuan. Kalau massa menjadi besar, dibagian yang lebih dekat ke

tengah, pembekuannya menjadi lebih lambat dan strukturnya menjadi lemah. Baja cor

paduan rendah terdiri dari beberapa macam seperti diuraikan dibawah ini : baja cor

mangan rendah dan baja cor krom mangan mempunyai mampu keras yang lebih tinggi

dari pada baja cor karbon biasa, sehingga dengan pengolahan panas yang cocok didapat

baja yang murni dan ulet. Baja cor paduan karbon rendah dipergunakan untuk bagian-

bagian mesin yang memerlukan kekuatan dan keuletan, dan baja cor paduan karbon

tinggi dipakai untuk roda gigi karena sangat baik ketahanan ausnya.(literatur 3 hal. 36)

2.3.2 Baja cor tahan karat

Baja cor tahan karat adalah baja yang diperbaiki tahanan korosinya dengan

menambah nikel atau krom, dan ini akan memberikan katahanan korosi, ketahanan

panas dan ketahanan dingin yang baik sekali dibandingkan dengan baja cor karbon

biasa. Baja didalam air atau udara akan berkarat oleh oksidasi, sedangkan baja paduan

dengan kandungan krom lebih dari harga tertentu mempunyai sifat pasif terhadap

oksidasi dan bebas dari karat.




Kandungan krom yang banyak cendrung untuk membuat sifat pasif dan

kebanyakan baja tahan karat mengandung krom lebih dari 12%. Selanjutnya apabila

nikel ditambahkan, maka ketahanan korosi, keuletan pada temperatur rendah, mampu

olah dan mampu lasnya sangat diperbaiki. Baja tahan karat ini dapat digolongkan

menjadi baja tahan karat martensit, austenit dan ferit sesuai dengan struktur mikronya.

Baja cor tahan karat martensit mempunyai mampu keras dan ketahanan korosi

yang paling baik dalam keadaan setelah dicelup dingin dan ditemper. Contoh khas

adalah baja cor yang mengandung 13% krom yang mempunyai mampu keras sendiri

dengan pengerasan alam yaitu pendinginan udara luar. Baja ini cocok sekali untuk

dipakai pada atmosfir yang bersifat korosi ringan dan cocok untuk sesuatu yang

memerlukan kekuatan, kekerasan dan ketahanan aus yang tinggi, sebagai contoh sebagai

saluran dan rumah-rumah untuk turbin.

Baja cor tahan karat austenit yang khas adalah baja cor 18 Cr-8 Ni yang

mempunyai katahanan korosi dan sifat mekanis yang baik. Struktur dari sistem Fe-Ni-

Cr menjadi austenit lengkap pada komposisi 18% Cr-18-Ni, dimana ketahanan korosi

yang terbaik tak akan didapat kecuali apabila karbon larut dalam austenit dan tidak

megendap secara terpisah. Oleh karena itu baja cor ini dipakai setelah menjadi austenit

seluruhnya dan kemudian didinginkan dalam air setelah dipanaskan pada temperatur

1000

o

C-1100

o

C.(literatur 3 hal. 39)

Baja cor tahan karat ferit mengandung krom lebih dari 16% tidak dapat

dikeraskan dengan jalan pencelupan dingin. Baja ini ketahanan korosinya lebih kecil

dibandingkan dengan baja tahan karat austenit, tetapi murah sehingga dipergunakan

untuk komponen-komponen yang adanya hubungannya dengan industri kimia. Baja ini

terutama baik sekali dalam ketahanan korosinya terhadap asam nitrat. Tetapi baja yang




mengandung krom lebih dari 18% akan kehilangan keuletannya dan akibat pengelasan

menjadi getas dan mudah patah.

2.3.3 Struktur dan sifat-sifat dari baja cor tahan panas

Umumnya, bahwa baja cor tahan panas adalah nama umum untuk baja cor yang

dipakai pada temperatur tinggi yaitu diatas 650oC. Terdiri dari baja cor paduan tinggi

dengan krom tinggi dan baja cor paduan tinggi dengan nikel tinggi sesuai dengan

komposisi kimianya. Perbedaan dengan baja cor tahan karat ialah kandungan karbonnya

lebih tinggi dan kekuatan yang tinggi pada temperatur tinggi. Sifat-sfat yang harus

dipunyai oleh baja cor tahan panas adalah sebagai berikut (literatur 3 hal. 39) :

1. Kestabilan permukaan (tahan korosi dan tahan asam yang baik)

2. Kekuatan jalar pada temperatur tinggi

3. Keuletan pada temperatur tinggi

4. Tahanan yang tinggi terhadap kelelahan panas

5. Tahanan yang tinggi terhadap kegetasan karena pengaruh bonan

6. Tahanan aus yang baik dan deformasi yang kecil

Baja cor tahan panas dipakai untuk bagian-bagian tungku peleburan logam, ketel

uap, mesin jet, turbin gas dan tungku pemanas logam.

2.3.4 Struktur dan sifat-sifat dari baja cor mangan tinggi

Baja cor mangan tinggi mengandung mangan 11 sampai 14% dan karbon 0,9

sampai 1,2% dimana harga perbandingan antara Mn dan C kira-kira 10%. Struktur

setelah dicor sangat getas karena karbit mengendap pada batas butir austenit, sedangkan

struktur yang dicelup dingin dalam air dari 1000oC menjadi austenit seluruhnya dan

keuletannya menjadi lebih baik. Kekerasan baja ini kira-kira 200 HB. (literatur 3 hal.

39)




Tetapi dapat dikeraskan sampai kira-kira 550 HB dengan penempatan berulang-

ulang dan pengerjaan dingin. Oleh karena itu ia mempunyai tahanan tinggi terhadap

keausan dibawah beban lentur, dengan demikian ia dapat dipakai sebagai bahan

penghancur, lapisan dari gilingan bola silangan rel dan seterusnya.

2.4 Dapur Induksi

PT. Growth Sumatera Industri menggunakan dapur induksi untuk menghasilkan

baja. dapur induksi mempunyai prinsip transformator yaitu arus bolak-balik dapat

ditransformatorkan atau dapat mengubah tenaga arus bolak-balik dari tekanan yang

tinggi ke tekanan yang rendah dengan arus yang tinggi.

Dapur induksi mempergunakan tiga kumparan dengan mempergunakan arus

berputar. Inti tidak dipergunakan pada dapur ini dan sebagai ganti inti dipergunakan

cairan baja. Dapur ini mempergunakan arus liar yang kuat yang dialirkan kedalam

cairan baja untuk dirubah menjadi panas, sehingga panas yang dihasilkan dapat

digunakan untuk melebur logam/baja.

Kesukaran yang timbul dalam mempergunakan dapur adalah merubah frekuensi

tinggi menjadi frekuensi terbatas atau rendah. Lilitan primer terbuat dari tembaga yang

dibuat berlubang untuk aliran air pendingin. Dinding dapur ini terbuat dari campuran

asbes dengan semen dan untuk dapur yang besar (muatan lebih dari 1 ton) terbuat dari

kayu berlapis asbes atau bahan non magnet yang tidak panas/cair karena arus listrik.

Dapur ini dilengkapi dengan mekanik pengungkit agar mudah mengeluarkan isi

dapur setelah selesai proses pembuatan baja. Cara kerjanya dapur sebagai berikut,

pertama sekali dilakukan pengisian dapur dengan baja rongsokan/bekas setelah terlebih

dahulu dipilih dan diketahui campuran unsur-unsurnya karena pada waktu proses




berlangsung sangat sukar untuk mengadakan analisa kimianya disebabkan proses

didalam dapur waktunya sangat pendek ±20 menit.

Setelah bahan-bahan dimasukkan arus listrik frekuensi tinggi mengalir ke lilitan

primer sehingga didapat arus liar yang kuat dan seterusnya dialirkan ke muatan/bahan

yang akan menimbulkan panas karena tahanan didalam dapur. Panas yang timbul

didalam dapur digunakan untuk melebur logam dan setelah terjadi pencairan didalam

dapur, pemanasan tetap dilakukan sampai pada temperatur yang dimestikan untuk

pengeluaran baja yang diproses yang gunanya untuk dioksidasi cairan baja. Sewaktu

pencairan baja terjadi maka terak cair dan bahan-bahan non metal berada disebelah atas

(timbul kebagian atas cairan) dan terak cair dan non metal cair yang timbul keatas

dikeluarkan dari dalam dapur.

Didalam dapur ini terak cair tidak dapat diyakini (tidak sempurna) menutupi

cairan sehingga kemugkinan dapat timbul oksidasi pada cairan. Untuk mencegah

terjadinya oksidasi pada cairan baja didalam dapur, maka pada permukaan cairan

dimasukkan gas reduksi. Setelah proses didalam dapur selesai, maka baja cair

dikeluarkan dari dalam dapur yang ditampung oleh ladel untuk dibawa ketempat

penyelesaian selanjutnya.

Gambar 2.5 Tanur induksi jenis kruss





2.5 Bentuk dan Ukuran Coran

Dalam pengecoran bentuk dan ukuran yang sembarang dapat diizinkan, tetapi

dalam beberapa hal produk-produk sukar dibuat dan mempunyai cacat yang tergantung

pada bentuk dan ukurannya, sehingga kadang-kadang coran menjadi mahal. Oleh karena

itu pertimbangan yang teliti tidak dapat dihindarkan.

Pertama, bentuk dari pola hendaknya mudah dibuat. Pola yang sukar dibuat

membutuhkan waktu dan biaya yang banyak. Pola harus sederhana kecuali jika

pengerjaannya memang memerlukan kerumitan.

Kedua, cetakan dari coran hendaknya mudah. Terutama harus dihindari bentuk-

bentuk yang tidak dapat dicetak dengan cup dan drag saja atau kalau mungkin lebih baik

tidak dengan permukaan pisau yang rumit.

Ketiga, cetakan hendaknya tidak menyebabkan berbagai cacat dalam coran.

Mereka tidak didinginkan kalau menyebabkan cacat dalam penuangan dan pembekuan

walaupun pembuatan cetakan mudah.

2.5.1 Bentuk standar dan ukuran coran

Ukuran coran harus ditentukan sedemikian sehingga coran mudah dibuat.

Dinding yang sangat tipis salah air dan coran yang tidak baik, maka tebal minimum

harus dipilih sesuai dengan bahannya. Pada tabel 2.1 menunjukkan tebal minimum dari

coran pasir.

Tabel 2.1 Ketabalan dinding minimum dari pengecoran pasir

Bahan

Ukuran Coran (mm)

Kurang

dari 200

200 –

400

400 –

800

800 –

1250

1250 –

2000

2000 –

3200

Besi cor

Kelabu 3 4 5 8 8 10

Basi cor mutu

tinggi4 – 5 5 – 6 6 – 8 8 – 10 10 – 12 12 – 16




Basi cor bergrafit

bulat5 – 6 6 – 8 8 – 10 10 – 12 12 – 16 16 – 20

Baja cor5 6 8 10 12 16

Baja tahan karat8 10 12 16 20 25

Brons &

kuningan 2 2,5 3 4 5 6

Kuningan

tegangan tinggi3 4 5 6 8 10

Paduan

aluminium2 – 3 2,5 – 4 3 – 5 4 – 6 5 – 8 6 – 10


Lubang berinti dari suatu coran harus diperhatikan mengenai bentuk, ukuran dan

panjangnya. Untuk lubang yang sempit dan panjang, inti akan terpanaskan lanjut dan

terjadi fusi, maka gas dari pasir akan membentuk rongga udara. Oleh karena itu lubang

inti sebaiknya tidak terlalu panjang dan sempit.

2.6 Pengecoran dengan Cetakan Pasir

Proses pengecoran yang paling dikenal dipakai adalah proses pengecoran

dengan menggunakan pasir sebagai bahan cetakan. Hal ini disebabkan beberapa faktor

antara lain ; Pembuatan cetakan yang relatif mudah, biaya pembuatan yang rendah, dan

dapat mengecor benda yang berukuran besar.

Cetakan pasir dapat dibagi menjadi beberapa jenis antara lain cetakan pasir

basah, cetakan pasir kering, cetakan sapuan dan cetakan CO2. Cetakan basah yaitu

cetakan yang dibuat dari pasir yang mengandung kadar air. Karena itu cetakan ini

mempunyai resiko cacat yang besar diakibatkan terperangkapnya uap air didalam

rongga cetakan.




2.6.1 Syarat-Syarat pasir cetak

Pasir cetak mempunyai persyaratan sebagai berikut :

a. Mempunyai sifat mampu bentuk sehingga paduan dalam pembuatan cetakan dengan

kekuatan yang cocok. Cetakan yang dihasilkan harus kuat sehingga tidak rusak

karena dipindah-pindah dan dapat menahan logam cair waktu dituangnya kedalam.

Karena itu kekuatannya pada temperatur kamar dan kekuatan panasnya sangat

diperlukan.

b. Permeabilitas yang cocok. Dikuatirkan bahwa hasil coran mempunyai cacat seperti

rongga penyusutan, gelembung gas atau kekasaran permukaan, kecuali jika udara

atau gas yang terjadi dalam cetakan waktu penuangan disalurkan melalui rongga-

rongga diantara butiran pasir keluar dari cetakan dengan kecepatan yang cocok.

c. Distribusi besar butir yang cocok. Permukaan coran diperhalus kalau coran dibuat

dalam cetakan yang berbutir halus. Tetapi kalau butiran pasir terlalu halus, gas

dicegah keluar dan membuat cacat, yaitu gelembung udara. Distribusi besar butir

harus cocok mengingat dua syarat tersebut yang diatas.

d. Tahan terhadap temperatur logam yang dituang. Temperatur penuangan yang biasa

untuk bermacam-macam coran dinyatakan dalam tabel 2.2. Butir pasir dan pengikat

harus mempunyai derajat tahan api tertentu terhadap temperatur tinggi, kalau logam

cair dengan temperatur tinggi ini dituang kedalam cetakan.

e. Komposisi yang cocok. Butir pasir bersentuhan dengan logam yang dituang

mengalami peristiwa kimia dan fisika karena logam cair mempunyai temperatur

yang tinggi. Bahan-bahan yang tercampur yang mungkin menghasilkan gas atau

larut dalam logam adalah tidak dikehendaki.




f. Mampu dipakai lagi. Pasir yang telah digunakan sebaiknya dapat didaur ulang atau

digunakan kembali. Butir-butir pasir sebaiknya tidak pecah akibat panas yang tinggi

serta sifat-sifat mekanisnya tidak berubah.

g. Pasir harus murah. Pasir harus mudah didapatkan, murah dan tidak memerlukan

perlakuan tambahan, misalnya pengayakan.

Tabel 2.2 Temperatur penuangan untuk berbagai coranMacam Coran Temperatur Penuangan (oC)

Paduan ringan 650 – 750

Brons 1100 – 1250

Kuningan 950 – 1100

Besi cor 1250 – 1450

Baja cor 1630 – 1650


2.6.2 Sifat-sifat Pasir cetak

Pasir cetak mempunyai sifat-sifat sebagai berikut :

1. Sifat Pasir Cetak basah

Pasir cetak dengan tanah lempung sebagai pengikat menunjukkan berbagai sifat

sesuai dengan kadar air. Karena itu kadar air adalah faktor sangat penting untuk

pasir cetak, sehingga pengaturan kadar air adalah hal sangat penting dalam

pengaturan pasir cetak.

2. Sifat Penguatan Oleh Udara

Sifat - sifat cetakan yang berubah selama antara pembuatan cetakan dan

penuangan disebut sifat pengutan oleh udara. Umumnya hal ini disebabkan oleh

pergerakan air dalam cetaka dan penguapan air darim permukaan cetakan. Hal

terakhir meninggikan kekerasan permukaan cetakan.Penguapan air membuat

cetakaan dari pasir yang dicampur bentonit menjadi getas, karena itu laju

penguapan air harus diatur.




3. Sifat-sifat Kering

Pasir dengan sifat lempung yang dikeringkan mempunyai permeabilitas dan

kekuatan yang meningkat dibandingkan dengan keadaan basah, karena air bebas

dan air yang diabsorbsi pada permukaan butir tanah lempung dihilangkan.

4. Sifat-sifat Panas

Cetakan mengalami temperature tinggi dan tekanan tinggi dari logam cair pada

waktu penuangan, sehingga kekuatan panas, pemuaian panas dan sebagainya harus

diketahui sebelumnya.

5. Sifat-sifat Sisa

Sifat-sifat cetakan yang dibutuhkan ketika coran diambil dari cetakan setelah

penuangan disebut sisa. Untuk pembongkaran, perlu sifat mampu ambruk yang

baik.sifat mampu ambruk dari pasir cetak ialah berarti bahwa cetakan dengan

mudah dapat rontok dan pasir cetak dengan mudah dapat disingkirkan dari

permukaan coran.

Pasir cetak dipakai berulang kali, sehingga pengumpulan pasir setelah

pembongkaran harus mudah. Pengaturan yang ketat dari kadar air dan pengikat

diperlukan agar pasir cetak mempunyai sifat-sifat sisa yang baik. Pasir yang

sifatnya ambruknya buruk dapat diperbaiki dengan membubuhkan bubuk arang

atau kanji.

2.6.3 Macam-macam pasir cetak

Pasir cetak yang paling lazim dipakai adalah pasir gunung, pasir pantai, pasir

sungai dan pasi silica yang disediakan alam. Beberapa dari pasir tersebut dipakai begitu

saja dan yang lain dipakai setelah dipecah menjadi butir-butir dengan ukuran yang

cocok. Kalau pasir mempunyai kadar lempung yang cocok dan bersifat adhesi mereka

dipakai begitu saja, sedangkan kalau sifat adhesinya kurang, maka perlu ditambah




lempug kepadanya. Kadang-kadang berbagai pengikat dibutuhkan juga disamping

lempung.

Umumnya pasir yang mempunyai kadar lempung dibawah 10 sampai 20%

mempunyai adhesi yang lemah dan baru dapat dipakai setelah ditambahkan persentase

lempung secukupnya. Pasir silica (SiO2) merupakan pasir yang terbaik karena dapat

menahan temperatur tinggi tanpa terurai atau leleh. Pasir silika biasanya murah,

mempunyai umur panjang, bentuk dan ukuran bermacam-macam hingga dapat

disesuaikan dengan kebutuhannya. tetapi kerugiannya adalah mempunyai koefisien

muai yang tinggi dan cenderung untuk ikut bersatu (menempel) dengan logam.

Disamping itu pasir ini banyak mengandung debu dan oleh karenanya

membahayakan kesehatan kerja. Disamping pasir silica dapat pula dipakai pasir zircon

(ZrSiO2) yang berwarna kuning tadi dan kegunaan utama adalah untuk cor dan bagian

permukaan rongga cetakan. Sifat-sifat yang dimiliki adalah konduktivitas panas yang

tinggi dan halus, refractory yang baik dan berat jenisnya tinggi, disamping itu tidak

meleleh bersama logam cair (not fusing).

Ukuran pasir (grain size) menentukan pula dimana sebaiknya dipakai. Untuk

ukuran benda kerja yang kecil dan bentuknya liku-liku maka pasir ukuran kecil harus

dipergunakan supaya bentuk detail dari benda kerja dapat sempurna diperoleh.

Sedangkan makin besar benda yang harus dicor, maka makin besar pula ukuran pasir

yang harus dipakai, karena makin besar ukuran pasir makin memudahkan gas-gas

terbentuk keluar, disamping ketelitian dan permukaan yang dicapai pun tidak terlalu

tinggi.

Suatu bentuk yang tidak teratur serta tajam dari butir-butir pasir lebih disukai

untuk pembuatan cetakan, karena hal ini menjamin ikatan yang lebih kuat dari suatu




butir pasir lainnya hingga cetakan menjadi kuat dalam menahan tekanan logam cair

yang dicorkan.

2.6.4 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 diantara jenis butiran

pasir diatas yang paling banyak adalah jenis butir pasir bulat, karena memerlukan

jumlah pengikat yang lebih sedikit.

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

ditambah air akan menjadi lengket. Ukuran butir dari tanah lempung 0,005-0,02 mm,

kadang-kadang dibutuhkan bentonit yaitu merupakan sejenis dari tanah lempung

dengan besar butiran 0,01-10µm dan fasa penyusunnya mon morilonit

(Al2O3,4SiO2,H2O).

3. Pengikat lain. Inti sering dibuat dari pasir yang dibubuhi minyak nabati pengering

1,5-3% dan dipanggang pada temperatur 200-250oC. Selain dari itu, resin, air kaca

atau semen digunakan sebagai pengikat khusus.

Gambar 2.6 Susunan Pasir Cetak (Sumber : Tata Surdia M.S, Kenji Chijiiwa, 1986, hal 110)




2.6.5 Pengolahan Pasir

Untuk menghasilkan pasir yang berkualitas dan mengandung bahan-bahan yang

diinginkan sehingga produk yang dihasilkan tidak cacat maka ada proses yang harus

diperhatikan yaitu

Gambar 2.7 Diagram alir pengolahan pasir(Sumber : Tata Surdia M.S, Kenji Chijiiwa, 1986, hal 34)




2.6.6 Perputaran Pasir

Pasir cetak dipergunakan berulang kali dengan tidak tergantung pada bahan

logam cair. Pasir cetak cetak disiapkan menjadi keadaan dapat dipakai kembali dengan

mencampurkan pasir baru dan pengikat baru setelah kotoran-kotoran dibuang. Pekerjaan

penting selama proses ini adalah pembuangan debu halus dan kotoran, pencampuran

dan pendinginan pasir cetak.

Pasir cetak dipecah menjadi potongan-potongan, dengan begitu debu halus akan

bertambah, karena gaya pengikat hilang, maka perlu ditambahkan pasir baru dan

pengikat. Pencampuran adalah langkah yang paling penting dalam pengolahan pasir,

tanah lempung, air dan bahan tambahan dibutuhkan pada pasir cetak, selanjutnya

pengukuran yang tepat dari jumlah dan pencampurannya sampai mendapat distribusi

yang merata dari bahan-bahan tambahan itu sangat penting. Penggunaan berulang kali

dari pasir akan menaikkan temperaturnya, sehingga pendinginan menjadi perlu. Tanpa

pendinginan, penguapan air akan bertambah, kalau temperatur air melebihi 35-400C,

dan uap air mengembun pada permukaan pola selama pembuatan cetakan yang

menyebabkan pembuangan pasir dari permukaan pola menjadi sulit. Untuk pengolahan

pasir, dipakai mesin-mesin yang cocok untuk itu, yaitu penggilingan pasir, pengaduk

pasir, pengayak pasir, pencampur pasir, dan sebagainya.

2.6.7 Penggiling Pasir, Pengaduk Pasir

Pasir cetak diolah oleh penggiling pasir atau pengaduk pasir menurut macam

pengikat. Biasanya penggiling pasir dipakai unuk pasir dengan lempung sebagai

pengikat dan pengaduk pasir dipakai untuk pasir dengan pengikat seperti minyak

pengering natrium silikat.




Gambar 2.8 Penggiling pasir dengan rol berputar pada bidang tegak dan mendatar(Sumber : Tata Surdia M.S, Kenji Chijiiwa, 1986, hal 117)

2.6.8 Pencampur Pasir

Pencampur pasir dipakai untuk memecah bungkah-bungkah pasir setelah

pencampuran.

Gambar 2.9 Pencampur pasir(Sumber : Tata Surdia M.S, Kenji Chijiiwa, 1986, hal 117)

2.6.9 Pengayakan

Dalam mendapatkan kembali pasir cetak, ayakan dipakai untuk menyisihkan

kotoeran dan butiran pasir yang sangat kasar.




Gambar 2.10 Pengayak berputar(Sumber : Tata Surdia M.S, Kenji Chijiiwa, 1986, hal 117)

Gambar 2.11 Pengayak bergetar(Sumber : Tata Surdia M.S, Kenji Chijiiwa, 1986, hal 117)

2.6.10 Pemisah Magnitis

Dalam mendapatkan kembali pasir cetak untuk besi cor dan baja cor, dipakai

pemisah magnitis untuk menyisakan potongan-potongan besi yang berada dalam pasir.

Ada dua macam magnit yang biasa dipakai, magnit permanen dan elektromagnit.

Magnit dipasang pada roda ujung conveyor ban. Pasir dibawa oleh conveyor ke pemisah




magnitis dan dijatuhkan kedepan. Potongan-potongan besi dalam pasir akan melekat

pada magnit dan berputar sampai mereka jatuh ketika sampai pada dasar.

2.7 Pola

Pola adalah bentuk dari benda coran yang akan digunakan dalam pembuatan

rongga cetakan. Pola yang digunakan dalam pembuatan cetakan terdiri dari pola logam

dan pola kayu. Pola logam digunakan untuk menjaga ketelitian ukuran coran, terutama

pada produksi massal, dan bisa tahan lama serta produktifitasnya lebih tinggi. Pola kayu

dibuat dari kayu, murah, cepat, pembuatan dan pengolahannya lebih mudah dibanding

cetakan logam. Oleh karena itu pola kayu lebih cocok digunakan dalam cetakan pasir.

Pemilihan pola bergantung beberapa faktor seperti :

1. Kebutuhan penanganan, seperti jumlah, kualitas, ketebalan yang dibutuhkan

derajat keakuratan dan penyelesaian akhir.

2. Kemudahan dalam pembentukan.

3. Jenis dari proses pencetakan dan tipe cetakan dan peralatan yang dibutuhkan.

4. Kemampuan pakai kembali.

Untuk mendapatkan pola yang baik, maka bahan material harus :

1. Mudah dikerjakan, dibentuk dan digabungkan.

2. Berat yang ringan sehingga mudah dalam penanganan.

3. Kuat, keras, dan tahan lama.

4. Tahan pada pemakaian dan pengikisan, korosi dan pengaruh bahan kimia.

5. Ukuran yang stabil dan tidak terpengaruh oleh perubahan temperatur.

6. Biaya yang murah.

7. Dapat diperbaiki atau bahkan pemakain ulang.

8. Permukaan yang baik setelah finising.




Bahan dari pola logam bisa bermacam–macam sesuai dengan penggunaannya

sebagai contoh, logam tahan panas seperti ; besi cor, baja cor dan paduan tembaga

adalah cocok untuk pola pada pembuatan cetakan kulit, sedangkan paduan ringan adalah

mudah diolah dan dipilih untuk pola yang dipergunakan dalam masa produksi dimana

pembuatan cetakan dilakukan dengan tangan.

Hal yang pertama yang harus dilakukan dalam pembuatan pola adalah

mengubah gambar benda menjadi gambar pengecoran dengan penambahan ukuran

akibat pertimbangan tambahan penyusutan, tambahan penyelesaian dengan mesin.

Penetapan kup, drag dan permukaan pisah adalah hal yang paling penting untuk

mendapatkan coran yang baik. Dalam hal ini dibutuhkan pengalaman yang luas dan

pada umumnya harus memenuhi ketentuan-ketentuan antara lain :

1. Pola harus mudah dikeluarkan dari cetakan.

2. Sistem saluran harus dibuat sempurna untuk mendapatkan aliran logam cair yang

optimum.

3. Permukaan pisah lebih baik hanya satu bidang, permukaan pisah yang terlalu

banyak akan menghabiskan terlalu banyak waktu dalam proses.

2.7.1 Macam-macam pola

Pola mempunyai berbagai macam bentuk. Pada pemilihan macam pola, harus

diperhatikan produktivitas, kualitas coran dan harga pola.

1. Pola pejal yaitu pola yang biasa dipakai, dimana bentuknya hampir serupa

dengan bentuk coran. Pola pejal ini terdiri dari (literatur 3 hal. 56) :

a. Pola Setengah. Pola ini dibuat untuk membuat cetakan dimana kup dan

dragnya simetri terhadap permukaan pisah.




Gambar 2.12 Pola Setengah

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

cetakan. Permukaan pisahnya kalau mungkin dibuat satu bidang.

Gambar 2.13 Pola Belah

c. Pola Belahan Banyak. Pola dibagi menjadi tiga atau lebih untuk memudahkan

penarikan dari cetakan dan penyederhanaan pemasangan inti.

1, 2, 3, 4, dan 5 : Permukaan pisah dari pola

A, B, C, dan D : Permukaan penutup dari rangka




Gambar 2.14 Pola Belahan Banyak

d. Pola Tunggal. Bentuknya serupa dengan corannya, disamping itu kecuali

tambahan penyusutan, tambahan penyelesaian mesin dan kemiringan pola

kadang-kadang dibuat menjadi satu dengan telapak inti.

Gambar 2.15 Pola Tunggal

2. Pola pelat pasang. Merupakan pelat dimana pada kedua belahnya ditempelkan

pola, demikian juga saluran turun pengalir, saluran masuk dan penambah

biasanya dibuat dari logam dan plastik.

Gambar 2.16 Pola pelat pasang

3. Pola pelat kup dan drag. Pola diletakkan pada dua pelat demikian juga saluran

turun, pengalir, saluran masuk, dan penambah. Pelat tersebut adalah pelat kup dan

drag. Kedua pelat dijamin oleh pena agar bagian atas dan bawah dari coran

menjadi cocok.




Gambar 2.17 Pola pelat kup dan drag

Dari beberapa macam pola diatas, diambil kesimpulan bahwa pola yang

digunakan untuk perancangan pembuatan worm screw ini adalah jenis pola belah.

2.7.2 Bahan-bahan untuk pola

Bahan-bahan yang dipakai untuk pola ialah kayu, resin dan logam.

1. Kayu

Kayu yang dipakai untuk pola ialah kayu seru, kayu aras, kayu pinus, kayu

jelutung, kayu mahoni, kayu jati dan lain-lain. Pemilihan kayu menurut macam dan

ukuran pola, jumlah produksi dan lamanya dipakai. Kayu yang kadar airnya lebih dari

14% tidak dapat dipakai karena akan terjadi pelentingan yang disebabkan perubahan

kadar air dalam kayu. Kadang-kadang suhu udara luar harus diperhitungkan dan ini

tergantung pada daerah dimana pola itu dipakai.

2. Resin Sintetis

Dari berbagai macam resin sintetis, hanya resin epoksidlah yang banyak dipakai.

Bahan ini mempunyai 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. Resin polistirena (polistirena

berbusa) dipakai sebagai bahan untuk pola yang dibuang setelah dipakai dalam cara

pembuatan yang lengkap. Pola dibuat dengan menambahkan zat pembuat busa pada

polistirena untuk membuat berbutir, dan membuat busa. Berat jenisnya yang sangat




kecil yaitu 0,02-0,04 dan resin ini mudah dikerjakan, tetapi tidak dapat menahan

penggunaan yang berulang-ulang sebagai pola.(literatur 3 hal. 63)

Resin epoksid dipakai untuk coran yang kecil-kecil dari satu masa produksi.

Terutama sangat memudahkan bahwa rangkapnya dapat diperoleh dari pola kayu atau

pola plaster.

3. Bahan untuk logam

Bahan yang lazim dipakai untuk pola logam adalah besi cor. Biasanya dipakai

untuk besi cor kelabu karena sangat tahan aus, tahan panas (untuk pembuatan cetakan

kulit) dan tidak mahal. Kadang-kadang besi cor dipakai agar lebih kuat. Paduan

tembaga juga biasa dipakai untuk pola cetak kulit agar dapat memanaskan bagian

cetakan yang tebal secara merata. Bahan aluminium ringan dan mudah diolah, sehingga

sering dipakai untuk pena atau pegas sebagai bagian dari pola yang memerlukan

keuletan.

2.7.3 Perencanaan pola

Dalam perencanaan pola untuk pengecoran harus mempertimbangkan banyak

faktor. Faktor-faktor tersebut diuraikan dibawah ini :

1. Pengkerutan

Semua logam yang mendingin maka akan mengecil (mengerut). Setiap bahan logam

derajat pengkerutan tidak sama.

2. Sudut miring (draft)

Pada waktu model ditarik dari cetakan maka ada kecendrungan terjadinya rontokan

tepi rongga yang sebelumnya kontak dengan model. Kecendrungan ini dapat

dihilangkan atau dikurangi dengan mengadakan sudut miring pada sisi model yang

paralel dengan arah penarikan.




3. Kelebihan untuk permesinan (allowance for machining)

Dalam gambar teknik selalau harus dicantumkan tanda-tanda pada semua

permukaan yang dikerjakan lanjut (machined) terlebih-lebih pada produk yang

proses pengerjaan mulanya adalah pengecoran. Dari gambar ini pembuat model

akan mengetahui wujud akhir (dari gambar teknik) dari produk model yang akan

dibuatnya, hingga dapat menambahkan berapa besar tambahan (kelebihan) yang

harus diberikan pada proses lanjut.

4. Distorsi

Kompensasi (kelebihan) untuk distorsi hanya diberikan pada benda-benda tuangan

yang akan mengalami gangguan gerak dalam melakukan pengkerutan waktu

mendingin.

5. Goyangan

Pada waktu menarik model sangat sering dilakukan dengan mengadakan sedikit

goyang kekanan dan kekiri, meskipun hal ini tidak disengaja. Hal ini cukup

memberikan pembesaran pada rongga cetakan yang kecil serta permukaan hasil

cetak tidak dikerjakan lanjut, maka hal ini perlu diperhitungkan yaitu dengan

memperkecil sedikit ukuran dari model.

2.7.4 Inti dan telapak inti

Fungsi inti adalah untuk mencegah pengisian logam cair pada bagian suatu produk

yang diinginkan berongga, dan juga mempermudah pola keluar dari cetakan. Inti terdiri

dari inti pasir basah dan inti pasir kering. Inti pasir basah terbuat dari pasir cetakan,

sedangkan inti pasir kering dibuat dari CO2 dan pasir dengan perekat air kaca.




Tujuan pembuatan telapak inti :

1. Menempatkan inti, membawa dan menentukan letak dari inti. Pada dasarnya

dibuat dengan menyisipkan bagian dari inti.

2. Menyalurkan udara dan gas-gas dari cetakan yang keluar melalui inti.

3. Memegang inti, mencegah bergesernya inti dan penahan inti terhadap gaya

apung dari logam cair.

2.7.5 Macam dari telapak inti

Berdasarkan bentuknya telapak inti dapat digolongkan menjadi (literatur 3 hal. 55):

a) Telapak inti mendatar berinti dua. Dalam hal ini inti dipasang mendatar dan

ditumpu pada kedua ujungnya.

Gambar 2.18 Telapak inti bertumpu dua mendatar

b) Telapak inti dasar tegak. Inti ditahan tegak oleh telapak inti pada alasannya yang

cukup menstabilkan inti.

Gambar 2.19 Telapak inti beralas tegak




c) Telapak inti tegak bertumpu dua. Telapak inti dipasang pada drag dan juga kup

untuk mencegah jatuhnya inti.

Gambar 2.20 Telapak inti tegak bertumpu dua

d) Telapak inti untuk penghalang (sebahagian). Pola inti tidak dapat ditarik kearah

tegak lurus pada permukaan pisah karena ada tonjolan yang jauh dari permukaan

pisah.

Gambar . 2.21 Telapak inti untuk penghalang (sebagian)

2.8 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.

2.8.1 Istilah-istilah dan fungsi dari sistem 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

kedalam pengalir dan saluran masuk. Pengalir adalah saluran yang membawa logam

cair dari saluran turun ke bagian-bagian yang cocok pada cetakan. Saluran masuk

adalah saluran yang mengisikan logam cair dari pengalir kedalam rongga cetakan.

Gambar 2.22 Istilah-istilah sistem pengisian(Sumber : Tata Surdia M.S, Kenji Chijiiwa, 1986, hal 36)

2.8.2 Bentuk dan bagian-bagian sistem saluran

1. 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. 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 dibawahnya 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 2.23 Ukuran cawan tuang(Sumber : Tata Surdia M.S, Kenji Chijiiwa, 1986, hal 66)

3. Pengalir

Pengalir biasanya mempunyai irisan seperti trapesium atau setengah lingkaran,

sebab irisan demikian mudah dibuat pada permukaan 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

d. Membuat penyaring

Gambar 2.24 Perpanjangan pengalir(Sumber : Tata Surdia M.S, Kenji Chijiiwa, 1986, hal 67)

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 2.25 Sistem saluran masuk (Sumber : Tata Surdia M.S, Kenji Chijiiwa, 1986, hal 68)




2.8.3 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 2.26 Penambah samping dan penambah atas(Sumber : Tata Surdia M.S, Kenji Chijiiwa, 1986, hal 77 dan 78)

2.9 Penuangan Logam Cair

Cairan logam 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.

Ladel dilapisi oleh bata samot atau bata tahan apiagalmatolit yang mempunyai

pori-pori kecil, penyusutan kecil dan homogen. Nozel atas dan penyambut kecuali

dibuat dari samot atau bahan agalmatolit, kadang-kadang dibuat juga dari bata karbon.

Nozel dibuat cukup panjang agar membentuk tumpahan yang halus tanpa cipratan.

Ladel harus 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 gambar grafik berikut.

Gambar 2.27 Temperatur penuangan yang disarankan(Sumber : Tata Surdia M.S, Kenji Chijiiwa, 1986, hal 167)

Kecepatan penuangan umumnya diambil sedimikian sehingga terjadi penuangan

yang tenang agar mencegah cacat coran seperti retak-retak 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. Selain itu dalam hal

penuangan atas, laju penuangan harus rendah pada permulaan dan kemudian dinaikkan

secara perlahan-lahan.

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 Pengujian dalam Pengecoran

2.10.1 Pengukuran temperatur

a. Pyrometer benam

Pengukuran temperatur secara langsung dari cairan dilakukan dengan jalan

membenamkan termokopel, platina-platina radium yang dilindungi oleh kwarsa

atau pipa aluminium yang telah dikristalkan kembali. Sekarang dikembangkan

pyrometer benam yang dapat habis yang dilindungi oleh pipa kertas.

b. Pengujian batang

Pengujian batang merupakan cara praktis yang dipergunakan untuk mengukur

temperatur dari tanur induksi frekuensi tinggi dengan menggunakan kawat baja

lunak dengan diameter (4-6) mm dan sebuah jam pengukur. Ujung kawat baja

tersebut dicelupkan kedalam cairan dan waktu yang dibutuhkan untuk

mencairkannya diukur, kemudian lama waktu itu dikonversikan kepada

temperatur.




c. Pengujian cetakan pasir atau pengujian sendok

Baja cair diciduk dimasukkan kedalam cetakan pasir atau dalam sendok contoh

yang berukuran tertentu, kemudian waktu yang dibutuhkan untuk membentuk

lapisan tipis oksida diukur dengan jam pengukur dan dikonversikan kepada

temperatur.

d. Lain-lain

Pyrometer optic dan pyrometer radiasi dipergunakan untuk pengukuran

temperatur.

2.10.2 Pengujian terak

a. Pengujian dengan perbandingan warna

Dengan jalan membandingkan warna terak dengan warna standar terak yang

komposisinya telah diketahui, maka dapat diperkirakan kebasaan, kadar oksidasi

besi dan kadar oksidasi mangan.

b. Pengujian dengan perbandingan rupa

Baja cair disiduk dengan sendok dan dituang kedalam cetakan baja berdiameter

115 mm dan dalamnya 20 mm, setelah membentuk warna, pola, struktur,

gelembung pada permukaan dan permukaan patahan diteliti untuk memperkirakan

kebebasan dari kemampuan oksidasinya.

c. Pengujian penghilang oksida

Setelah pengadukan cairan baja dengan terak didalam ladel, baja dituangkan

dengan hati-hati kedalam cetakan logam atau cetakan pasir. Pada saat yang sama

dilakukan pengukuran untuk mengetahui temperatur cairan. Permukaan patahan,

permukaan coran yang membeku diperiksa.

d. Pengujian kerapuhan merah




Pengujian ini dipakai sebagai pengujian yang praktis untuk menentukan kadar

posfor dan kadar oksidasi besi. Hal ini didasarkan pada kenyataan bahwa posfor

menyebabkan baja menjadi getas dan oksida besi menyebabkan retakan batas

butir. Batang uji yang dibor dan ditempa dilanjutkan dengan penempaan sampai

dibawah 2 mm dan retakan diamati, yang kemudian dibandingkan dengan batang

uji standard.


chapter ii

Documents