Fluiditas

Ada 4 faktor yang berpengaruh atau merupakan cirri dari proses pengecoran, yaitu :

1. Adanya aliran logam cair kedalam rongga cetak

2. Terjadi perpindahan panas selama pembekuan dan pendinginan dari logam dalam

cetakan

3. Pengaruh material cetakan

4. Pembekuan logam dari kondisi cair

Dalam teknik pengecoran logam fluiditas tidak diartikan sebagai kebalikan

dari viskositas, akan tetapi berarti kemampuan logam cair untuk mengisi ruang-ruang

dalam rongga cetak. Fluiditas tidak dapat dikaitkan secara langsung dengan sifat-sifat

fisik secara individu, karena besaran ini diperoleh dari pengujian yang merupakan

karakteristik rata-rata dari bebrapa sifat-sifat fisik dari logam cair.

Ada dua faktor yang mempengaruhi fluiditas logam cair, yaitu temperatur dan

komposisi unsur. Temperatur penuangan secara teoritis harus sama atau diatas garis

liquidus. Jika temperatur penuangan lebih rendah, kemungkinan besar terjadi solidifikasi

didalam gating sistem dan rongga cetakan tidak terisi penuh. Cacat ini disebut juga

dengan nama misrun. Cacat lain yang bisa terjadi jika temperatur penuangan terlalu

rendah adalah laps dan seams. Yaitu benda cor yang dihasilkan seakan-akan membentuk

alur-alur aliran kontinu logam yang masuk kedalam rongga cetak, dimana alur satu

dengan alur lai berdampingan daya ikatannya tidak begitu baik. Jika temperatur

penuangan terlalu tinggi pasir yang terdapat pada dinding gating sistem dan rongga

cetakan mudah lepas sewaktu bersentuhan dengan logam cair dan permukaanya menjadi

kasar. Terjadi reaksi yang cepat antara logam tuang, dengan zat padat, cair dan gas

diadalam rongga cetakan. Dari pengujian ini dapat dicari daerah temperatur penuangan

yang menghasilkan produk dengan cacat yang seminim mungkin.

Faktor utama yang lain yang mempengaruhi besaran fluiditas adalah

komposisi paduan. Logam cair yang memiliki fluiditas yang tinggi adalah logam murni

dan alloys komposisi eutectic. Alloys yang dibentuk dari larutan padat, dan memiliki

range pembekuan yang besar memiliki fluiditas yang jelek.

Contoh Pola spiral hasil pengujian Fluiditas

Ada beberapa metoda dalam mengukur fluiditas. Metoda ini dibedakan berdasarkan

bentuk rongga cetak yang digunakan untuk mengetahui mampu alir logam cair. Ada

rongga cetak yanmg berbentuk spiral dan ada juga rongga cetak yang berbentuk lorong

yang memanjang. Pemilihan metoda ini sangat tergantung

Beberapa bentuk cetakan untuk pengukuran Fluiditas

dari bentuk benda kerja dan bahan cetakan yang akan digunakan. Dalam melakukan

pengukuran mampu alir dipraktikum ini digunakan metode dengan rongga cetak yang

berbentuk spiral. Meskipun hasil pengukuran dengan metoda diatas dipengaruhi oleh

sifat-sifat cetakan, namun pengukuran tersebut sangat praktis, karena langsung

menggambarkan bagaimana mampu alir logam cair dalam rongga cetak dengan bahan

cetakan sebenarnya. Harga fluiditasnya dinyatakan dengan panjang (dalam mm) spiral

yang terisi logam. Atas dasar hal ini, fluiditas juga dikenal dengan istilah Fluid life.

Metalurgi Proses Pengecoran

Pembekuan ingot dan Coran

Dari Pembekuan ingot dihasilkan 3 daerah dengan karakteristik yang berbeda. Daerah-

daerah tersebut adalah :

1. Chill Zone

Selama proses penuangan logam cair kedalam cetakan, logam cair yang

berkontak langsung dengan dinding cetakan akan mengalami pendinginan yang cepat

dibawah temperatur likuidusnya. Akibatnya pada dinding cetakan tersebut timbul banyak

inti padat dan selanjutnya tumbuh kearah cairan logam. Bila temperatur penuangannya

rendah, seluruh bagian logam cair akan membeku secara cepat dibawah temperatur

likuidus. Disisi lain bila temperatur penuangan tinggi, cairan logam yang berada

ditengah-tengah ingot akan tetap berada diatas temperatur likuidus untuk jangka waktu

lama.

2. Columnar zone

Sesaat setelah penuangan, gradien temperatur pada dinding cetakan menurun

dan kristal pada daerah chill tumbuh memanjang dalam arah kristal tertentu. Kristal-

kristal tersebut tumbuh memanjang berlawanan dengan arah perpindahan panas (panas

bergerak dari cairan logam kea rah dinding cetakan yang bertemperatur lebih rendah)

yang disebut dengan dendrit. Setiap kristal dendrit mengandung banyak lengan-lengan

dendrit (primary dendrit). Jika Fraksi volum padatan (dendrite) meningkat dengan

meningkatnya panjang dendrit dan jika struktur yang terbentuk berfasa tunggal, maka

lengan-lenagn dendrti sekunder dan tertier akan timbul dari lengan dendrit primer.

Daerah yang terbentuk antara ujung dendrit dan ttitik dimana sisa cairan terakhir akan

membeku disebut sebagai mushy zone atau pasty zone.

3. Equiaxed zone

Daerah ini terdiri dari butir-butir equiaxial yang tumbuh secara acak ditengah-

tengah ingot. Pada daerah ini perbedaan temperatur yang ada tidak menyebabkan

terjadinya pertumbuhan butir memanjang.

Penyusutan

Kebanyakan logam akan menyusut selama proses pembekuan dan ini

mengakibatkan perubahan struktur ingot. Paduan-paduan dengan selang pembekuan

(daerah antara temperatur liquidus dan solidus ) yang sempit menghasilkan mushy zone

yang sempit pula dan pada bagian permukaan atas ingot terdapat sisa cairan logam yang

lama kelamaan akan berkurang hingga pembekuan berakhir dan pada ingot mengandung

rongga cukup dalam pada bagian tengah atau disebut pipe.

Pada paduan-paduan dengan selang temperatur pembekuan lebar, mushy zone dapat

menempati seluruh bagian ingot sehingga tidak terbentuk pipe.

Segregasi pada Ingot dan Coran

Pada struktur pembekuan terdapat dua jenis segregasi yaitu segregasi makro

(perubahan komposisi pada tiap bagian spesimen) dan segregasi mikro (seperti yang

terjadi antara lengan dendrit sekunder). Ada empat faktor yang menyebabkan timbulnya

segregasi makro, yaitu :

1. Penyusutan karena pembekuan dan kontraksi panas

2. Perbedaan kerapatan antardendritik cairan logam

3. Perbedaan kerapatan antara padatan dan cairan

4. Temperatur yang menyebabkan perbedaan kerapatan dalam cairan

Segregasi dalam pembekuan logam tidak diinginkan karena memberikan

pengaruh buruk pada sifat mekanik. Untuk segregasi mikro, pengaruhnya dapat dikurangi

dengan proses perlakuan panas (homogenisasi).

Pemeriksaan Produk Cor

Tujuan :

1. Pemeriksaan rupa

a. Pemeriksaan rupa/fisik

b. Pemeriksaan dimensi (menggunakan jangka sorong, micrometer, jig pemeriksa dan

alat ukur lainnya)

2. Pemeriksaan cacat dalam (pemeriksaan tidak merusak, NDT)

a. Pemeriksaan ketukan

b. Pemeriksaan penetrasi (dye-penetrant)

c. Pemeriksaan magnafluks (magnetic-particle)

d. Pemeriksaan supersonic (ultrasonic)

e. Pemeriksaan radiografi (radiografi)

3. Pemeriksaan material

a.Pengujian kekerasan (menggunakan metoda Brinell, Rockwell, Vickers dan Shore)

b. Pengujian tarik Pengujian analisa kimia (spektrometri,EDS)

c. Pengujian struktur mikro dan struktur makro

4. Pemeriksaan dengan merusak

Cacat-cacat Coran

Komisi pengecoran international telah membuat penggolongan cacat-cacat coran dan

dibagi menjadi 9 kelas, yaitu :

1. Ekor tikus tak menentukan atau kekerasan yang meluas

2. Lubang-lubang

3. Retakan

4. Permukaan kasar

5. Salah alir

6. Kesalahan ukuran

7. Inklusi dan struktur tak seragam

8. Deformasi

9. Cacat-cacat tak nampak

Proses Peleburan Logam

Peleburan logam merupakan aspek terpenting dalam operasi-operasi pengecoran karena

berpengaruh langsung pada kualitas produk cor. Pada proses peleburan, mula-mula

muatan yang terdiri dari logam, unsur-unsur paduan dan material lainnya seperti fluks

dan unsur pembentuk terak dimasukkan kedalam tungku. Fluks adalah senyawa

inorganic yang dapat “membersihkan” logam cair dengan menghilangkan gas-gas yang

ikut terlarut dan juga unsur-unsur pengotor (impurities). Fluks memiliki beberpa

kegunaan yang tergantung pada logam yang dicairkan, seperti pada paduan alumunium

terdapat cover fluxes (yang menghalangi oksidasi dipermukaan alumunium cair),.

Cleaning fluxes, drossing fluxes, refining fluxes, dan wall cleaning fluxes

Tungku-tungku peleburan yang biasa digunakan dalam industri pengecoran logam adalah

tungku busur listrik, tungku induksi, tungku krusibel, dan tungku kupola. Karakteristik

masing-masing tungku peleburan adalah :

1. Tungku busur listrik

laju peleburan tinggi

laju produksi tinggi

polusi lebih rendah dibandingkan tungku-tungku lain

memiliki kemampuan menahan logam cair pada temperatur tertentu untuk jangka

waktu lama untuk tujuan pemaduan

2. Tungku induksi

- Khususnya digunakan pada industri pengecoran kecil

- Mampu mengatur komposisi kimia pada skala peleburan kecil

-Terdapat dua jenis tungku yaitu Coreless (frekuensi tinggi) dan core atau channel

(frekuensi rendah, sekitar 60 Hz)

- Biasanya digunakan pada industri pengecoran logam-logam non-ferro

- Secara khusus dapat digunakan untuk keperluan superheating (memanaskan logam

cair diatas temperatur cair normal untuk memperbaiki mampu alir), penahanan

temperatur (menjaga logam cair pada temperatur konstan untuk jangka waktu lama,

sehingga sangat cocok untuk aplikasi proses die-casting), dan duplexing/tungku

parallel (menggunakan dua tungku seperti pada operasi pencairan logam dalam satu

tungku dan memindahkannya ke tungku lain)

3. Tungku krusibel

- Telah digunakan secara luas disepanjang sejarah peleburan logam. Proses

pemanasan dibantu oleh pemakaian berbagai jenis bahan bakar.

- Tungku ini bias dalam keadaan diam, dimiringkan atau juga dapat dipindah-

pindahkan

- Dapat diaplikasikan pada logam-logam ferro dan non-ferro

3. Tungku kupola

- Tungku ini terdiri dari suatu saluran/bejana baja vertical yang didalamnya terdapat

susunan bata tahan api

- Muatan terdiri dari susunan atau lapisan logam, kokas dan fluks

- Kupola dapat beroperasi secara kontinu, menghasilkan logam cair dalam jumlah

besar dan laju peleburan tinggi

Muatan Kupola

- Besi kasar (20 % - 30 %)

- Skrap baja (30 % - 40 %)

Kadar karbon dan siliko yang rendah adalah menguntungkan untuk mendapat

coran dengan prosentase Carbon dan Si yang terbatas. Untuk besi cor kekuatan

tinggi ditambahkan dalam jumlah yang banyak.

- Skrap balik

Yang dimaksud skrap balik adalah coran yang cacat, bekas penambah, saluran

turun, saluran masuk atau skrap balik yang dibeli dari pabrik pengecoran.

- Paduan besi

Paduan besi seperti Fe-Si, Fe-Mn ditambahkan untuk mengatur komposisi.

Prosentase karbon berkurang karena oksidasi logam cair dalam cerobong dan

pengarbonan yang disebabkan oleh reaksi antar logam cair dengan kokas.

Prosentase karbon terutama diatur oleh perbandingan besi kasar dan skrap baja.

Tambahan harus dimasukkan dalam perhitungan untuk mengimbangi

kehilangan pada saat peleburan. Penambahan dimasukkan 10 sampai 20 %

untuk Si dan 15 sampai 30 % untuk Mn.

Prosentase steel bertambah karena pengambilan steel dari kokas. Peningkatan

kadar belerang (steel) yang diperbolehkan biasanya 0,1 %