pasir cetak
DESCRIPTION
laporan praktikum pasir cetakTRANSCRIPT
8
BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang Masalah
Pasir cetak merupakan salah satu jenis cetakan yang dapat digunakan pada proses pengecoran logam. Namun pasir cetak merupakan cetakan yang paling sering dan banyak digunakan masyarakat luas. Sebelum digunakan pasir cetak harus terlebih dahulu dipersiapkan sedemikian hingga agar pada proses pengecoran nanti diperoleh cetakan yang diharapkan. Proses pembuatan cetakan ini juga harus melewati beberapa pengujian, pada penelitian yang dilakukan di laboratorium metalurgi, pasir cetak yang dibuat akan mengalami beberapa persiapan dan pengujian yang meliputi; proses pengayakan, pencetakan dan pengujian permeabilitas. Pengujian permeabilitas dilakukan untuk mengetahui kemampuan aliran udara atau gas untuk dapat keluar cetakan pada saat penuangan logam cair. Dengan mengetahui permeabilitas ini mahasiswa mampu menganalisa ukuran butir yang dapat digunakan. Pada dasarnya semua persiapan dan pengujian dilakukan untuk mempersiapkan sebuah cetakan pasir pada proses pengecoran.
1.2 Tujuan Praktikum
Tujuan dari percobaan pasir cetak adalah agar mahasiswa mengetahui proses persiapan dan pengujian pasir cetak, meliputi pengayakan atau pemisahan berdasarkan fraksi ukuran dan pengujian permeabilitas pasir cetak.
1.3 Batasan masalah
1 (1)Batasan masalah pada percobaan ini adalah pertama melakukan pengayakan dengan ukuran ayakan 18# dan 60#. Bahan yang digunakan untuk percobaan pasir cetak adalah pasir kuarsa dan bahan pengikat yang digunakan adalah solobon. Setelah itu dilakukan pengujian permeabilitas yang berguna untuk mendapatkan permukaan coran yang baik.
1.4 Sistematika Penulisan
Penulisan laporan ini dibagi menjadi lima bab. Pada Bab I menjelaskan mengenai latar belakang, tujuan percobaan, batasan masalah dan sistematika penulisan. Bab II menjelaskan mengenai tinjauan pustaka yang berisi mengenai teori singkat dari percobaan yang dilakukan praktikan. Bab III menjelaskan mengenai metode percobaan yang berupa diagram alir percobaan, alat dan bahan serta prosedur percobaan. Bab IV menjelaskan mengenai hasil dan pembahasan yang berupa tabel hasil percobaan dan grafik hasil percobaan. Bab V menjelaskan mengenai kesimpulan dan saran dari percobaan. Selain itu di akhir laporan terdapat lampiran yang memuat contoh perhitungan, jawaban pertanyaan dan tugas khusus serta terdapat blanko percoban.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1Pasir Cetak
Untuk mendapatkan hasil pengecoran yang baik, cetakan yang digunakan haruslah memiliki karakteristik yang baik pula. Cetakan pun ada berbagai macam namun yang sering digunakan adalah cetakan pasir. Pasir yang digunakan untuk cetakan haruslah memiliki sifat-sifat yang memenuhi syarat. Persyaratan yang harus dipenhi oleh pasir cetak adalah sebagai berikut:
1. Mempunyai sifat mampu bentuk sehingga mudah dalam pembuatan cetakan dengan kekuatan yang cocok. Cetakan yang dihasilkan harus kuat sehingga tidak rusak karena dipindah-pindah dan dapat menahan logam cair pada saat dituang kedalmnya. Karena itu kekuatannya pada temperatur kamar dan kekuatan panasnya sangat diperlukan.
2. Permeabilitas yang cocok, dikhawatirkan bahwa hasil coran mempunyai cacat seperti rongga penyusutan, gelembung gas atau kekerasan permukaan, kecuali jika udara atau gas yang terjadi dalam cetakan waktu penuangan disalurkan melalui rongga-rongga di antara butir-butir pasir keluar dari cetakan dengan kecepatan yang cocok.
3. Distribusi besar butir yang cocok. Permukaan coran diperhalus kalau coran dibuat di dalam cetakan yang berbutir halus. Tetapi kalau butir pasir terlalu halus, gas dicegah keluar dan membuat cacat, yaitu gelombang udara. Distribusi besar butir harus cocok mengingat dua syarat yang disebut di atas.
4. (3)Tahan terhadap temperatur logam yang dituang. Temperatur penuangan yang biasa untuk bermacam-macam coran dinyatakan dalam tabel 2.1. Butir pasir dan pengikat harus mempunyai derajat tahan api tertentu terhadap temperatur tinggi, kalau logam cair dengan temperatur tinggi ini dituang ke dalam cetakan.
5. 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 bercampur yang mungkin menghasilkan gas yang larut dalam logam adalah tidak dikehendaki.
6. Mampu dipakai lagi. Pasir harus dapat dipakai berulang-ulang supaya ekonomis
7. Pasir harus murah
2.2Sifat-sifat Pasir Cetak
Berikut ini adalah beberapa sifat-sifat dari pasir cetak [Tata Surdia, 1991].
1. Sifat-sifat pasir cetak basah
Kadar air mempengaruhi kekuatan dan permebilitas dari pasir. Kalau kadar air bertambah, kekuatan dan permebilitas naik. Tetapi kekuatan dan permebilitas akan menurun jika terjadi kelebihan kadar air karena ruangan antar butir pasir ditempati oleh lempung yang berlebihan pasir.
2. Sifat penguatan oleh udara.
Sifat-sifat cetakan yang berubah selama antara pembuatan cetakan dan penuangan disebut sifat penguatan oleh udara. Umumnya disebabkan oleh penggerakan air dalam cetakan dan penguapan air dari permukaan cetakan.
3. Sifat-sifat kering
Pasir dengan pengikat lempung yang dikeringkan mempunyai permebilitas dan kekuatan yang mengikat dibandingkan dengan dalam keadaan basah, karena air bebas dan air yang diadsorpsi pada permukaan butir tanah lempung dihilangkan.
4. Sifat-sifat panas
a. Permukaan panas
Permukaan panas bertambah sebanding dengan kadar air dari pasir dan menurun kalau kadar yang dapat terbakar bertambah.
b. Kekutan panas
Perubahan kekuatan panas dipengaruhi dengan adanya kadar tanah lempung, distribusi besar butir dan berat jenis.
c. Perubahan bentuk panas
Perubahan bentuk panas dapat disebut kemampuan adsorpsi pemuian panas pada penuangan logam cair kedalam cetakan dan bertambah apabila besar butir mengecil, kadar tanah lempung, tambahan khusus dan kadar air bertambah.
5. Sifat-sifat sisa
Sifat mampu ambruk berarti bahwa cetakan dengan mudah dapat rontok dan pasir cetak dapat disingkirkan dari permukaan coran.
2.3Penyusunan Pasir Cetak
Bentuk butir pasir dari pasir cetak digolongkan menjadi beberapa jenis yaitubutir pasir bundar, butir pasir sebagian bersudut, butir pasir bersudut, butir pasir kristal dan sebagainya. Jenis butir pasir bulat baik untuk digunakan sebagai pasir cetak, karena memerlukan jumlah pengikat yang lebih sedikit untuk mendapat kekuatan dan permeabilitas tertentu, serta mampu alirnya yang baik. Pasir butir berbentuk kristal kurang baik untuk pasir cetak, sebab akan pecah menjadi butir-butir kecil pada pencampuran serta memberikan ketahanan api dan permeabilitas yang buruk pada cetakan, dan selanjutnya membutuhkan pengikat dalam jumlah banyak.
Berikut ini adalah beberapa bentuk butir pasir antara lain butir pasir bundar, butir pasir sebagian bersudut, butir pasir bersudut, nutir pasir kristal.
Butir pasir bundar Butir pasir sebagian bersudut
Butir pasir bersudut Butir pasir Kristal
Gambar II.1 Jenis Bentuk Pasir
Untuk susunan pasir cetak ada beberapa susunan yang dianjurkan. Berikut ini adalah beberapa tambahan untuk susunan pasir cetak yaitu :
1. Tanah lempung
Tanah lempung terdiri dari kaolinit, ilit dan monmolinit juga kuarsa, felsfar dan mika serta kotoran-kotoran lainnya. Ukuran dari butir-butir tanah lempung adalah sekitar 0.005 mm sampai 0.02 mm.
2. Pengikat lain
Inti sering dibuat dari pasir yang dibubuhi minyak pengering nabati 1,5 3,0% seperti minyak biji rami (linseed oil), minyak kedele, atau biji kol dan dipanggang pada temperatur 200 - 250oC. Mereka disebut ini pasir minyak. Sifatnya menyerap air dan mudah ambruk pada waktu pembongkaran.
3. Tambahan khusus
Bubuk arang, tepung ter, jelaga kokas, atau tepung grafit di butuhkan kira-kira 1% kepada pasir cetak agar: permukaan coran menjadi halus, pembongkaran mudah,dan dalam beberapa hal mencegah permukaan kasar. Kelebihan tambahan, menyebabkan cacat karena gas yang terbentuk. Karena itu penting untuk menggunakannya dalam jumlah yang cocok. Mereka sering menyebabkan hasil yang bertentangan kecuali jika dipilih jumlah yang cocok.
2.3Pengujian Pasir Cetak
Berbagai pengujian dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat pasir cetak antara lain; pengujian kadar air, pengujian permeabilitas, pengujian kekuatan, pengujian kadar lempung dan pengujian distribusi besar butir. Dalam hal ini yang akan dibahas hanya untuk pengujian kadar air dan permeabilitas.
Permeabilitas dihitung dari rumus berikut:
P = Q . L
p . A . T
Di mana:
P = Permeabilitas (Lt/dtk atau cc/menit)
Q = Volume udara yang lewat melalui spesimen (Liter atau cc)
L = Panjang spesimen (cm)
p = Tekanan udara (cm)
A = luas irisan spesimen (cm2)
T = waktu yang dibutuhkan (detik atau menit)
Permeabilitas berhubungan erat dengan keadaan permukaan coran. Permeabilitas kecil menyebabkan kulit coran yang halus dan gelembung-gelembung udara, sedangkan permeabilitas yang besar menyebabkan kulit yang kasar serta penetrasi. Oleh karena itu pemilihan permeabilitas yang cocok adalah perlu.
BAB III
METODE PERCOBAAN
3.1 Diagram Alir Percobaan
Praktikum yang dilakukan pembuatan serta pengujian pasir cetak yang dijelaskan melalui percobaan sebagai berikut :
(Pasir kuarsa)
(Menyusun ayakan dengan fraksi ukuran 18# dan 60# )
(Mengayak )
(Menimbang pasir berdasarkan fraksi ukuran)
(Membuat spesimen dengan perbandingan 70% : 30% ; 50% : 50% dan 30% : 70%)
(Mencampurkan masing-masing spesimen dengan bahan pengikat (solobon))
(Memadatkan dan menguatan dengan gas CO2)
(Menguji permeabilitas)
(Mengeluarkan pasir cetak dengan menggunakan mesin press)
(8)
(Mendinginkan pasir cetakMemanaskan dalam oven sampai temperatur 1100CMenimbang pasir cetakDataPembahasanKesimpulanLiteratur)
Gambar III.1 Diagram Alir Percobaan
3.2 Alat dan Bahan
3.2.1Alat yang digunakan
1. Mesin screening
2. Ayakan pasir 10#, 18#, 40# dan 60#
3. Neraca teknis
4. Pemadat pasir
5. Alat uji permeabilitas
6. Penggaris
3.2.2Bahan yang digunakan
1. Pasir kwarsa
2. Gas CO2
3. Solobon
3.3 Prosedur Percobaan
3.3.1 Pengayakan
1. Menyiapkan pasir kuarsa.
2. Menyusun ayakan mulai dari ukuran terbesar #18 dan #60.
3. Memasukkan pasir kuarsa kedalam ayakan mulai dari ayakan teratas.
4.Melakukan pengayakan selama 3 menit kemudian timbang berdasarkan ukuran masing-masing.
5. Menyiapkan pasir kuarsa dengan ukuran #18 dan #60 untuk dilakukan proses uji permeabilitas.
3.3.2 Pengujian Permeabilitas
1. Membuat tiga spesimen dari pasir yang telah disiapkan pada ukuran #18 dan #60 dengan berat masing-masing spesimen sebesar 150 gram.
2. Mencampurkan masing-masing spesimen dengan bahan pengikat berupa solobon.
3. Memadatkan sebanyak tiga kali tumbukan.
4. Mengangkat silinder, keluarkan pasir yang telah dipadatkan kemudian keraskan dengan gas CO2.
5. Melakukan uji permeabilitas pada tiap-tiap spesimen.
3.3.3 Pengujian Kadar Air
1. Membuat tiga spesimen dari pasir yang telah disiapkan pada ukuran #18 dan #60 dengan berat masing-masing spesimen 150 gram.
2. Mencampurkan masing-masing spesimen dengan bahan pengikat berupa solobon.
3. Memadatkan sebanyak tiga kali tumbukan.
4. Mengangkat silinder, keluarkan pasir yang telah dipadatkan kemudian keraskan dengan gas CO2.
5. Melakukan uji permeabilitas pada tiap-tiap spesimen.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1Hasil Percobaan
Pada hasil percobaan data-data yang diperoleh adalah sebagai berikut:
1. Pengayakan
Tabel IV.1 Data Percobaan Pengayakan
Fraksi Ukuran
Ukuran Pertikel (m)
Berat (gram)
70% : 30%
50% : 50%
30% : 70%
60# : 18#
60# : 18#
60# : 18#
150
150
150
2. Pengujian Permeabilitas
Tabel IV.2 Data Percobaan Uji Permeabilitas
Spesimen
(X)
Volume Udara
(Liter)
Panjang
(cm)
Luas Irisan
(cm2)
Waktu (detik)
Tekanan Udara
Permeabilitas
(l/cm2.s)
1
2000
2,2
19,625
7
2,4
32,03
2
2000
5
19,625
3,8
3,8
4,459
3
2000
3
19,625
1,5
1,5
33,25
3. Pengujian Kadar Air
Tabel IV.3 Data Pengujian Kadar Air
Sampel (x)
Berat Awal (gram)
Berat Akhir (gram)
1
140,7
138
2
148
149
3
147,5
147
(11)
4.2Pembahasan
Dari hasil percobaan, maka pada percobaan pasir cetak yang dilakukan hanya dua, yaitu pengujian pengayakan atau distribusi besar butir dan pengujian permeabilitas. Pengayakan dilakukan dari ukuran butir yang paling kasar hingga halus yaitu fraksi ukuran butir yang digunakan dalam pengayakan 18# dan 60#. Setelah dilakukannya pengayakan, maka masing-masing fraksi ukuran ditimbang beratnya dan fraksi ukuran 18# dan 60# diambil dan dipisahkan untuk dijadikan sampel pengujian berikutnya yaitu permeabilitas. Dari fraksi ukuran 40# dan 60# dibuat menjadi 3 komposisi yaitu :
1. Spesimen 1= 70% 60# ; 30% 18#
Dengan komposisi yang sama maka dapat dihasilkan karakteristik hasil cetakan yang dibuat dengan nilai permeabilitas yang telah diukur yaitu sebesar 32,03 I/cm2. Dengan selisih kadar air sebelum dan sesudah dipanaskan sebesar 2,7 gram.
2. Spesimen 2 = 50 % 60# ; 50 % 18#
Dengan komposisi yang sama maka dapat dihasilkan karakteristik hasil cetakan yang dibuat dengan nilai permeabilitas yang telah diukur yaitu sebesar 4,499 I/cm2. Dengan selisih kadar air sebelum dan sesudah dipanaskan sebesar 1 gram.
3. Spesimen 3 = 30% 60# ; 70% 18#
Dengan komposisi yang sama maka dapat dihasilkan karakteristik hasil cetakan yang dibuat dengan nilai permeabilitas yang telah diukur yaitu sebesar 33,25 I/cm2. Dengan selisih kadar air sebelum dan sesudah dipanaskan sebesar 0,5 gram.
Dibuatnya spesimen menjadi 3 komposisi yaitu agar kita dapat melihat nilai permeabilitas masing-masing yang dikandung itu berbeda-beda, sehingga terlihat nilai permeabilitas yang paling tinggi dan pengaruhnya. Agar lebih jelas, data-data yang diperoleh digambarkan dalam grafik pada gambar IV.2 yang menggambarkan tentang pengaruh permeabilitas terhadap berbagai fraksi ukuran butir yang berbeda pada pasir cetak.
(Permeabilitas (l/cm2.s))
(Sampel)
Gambar IV.1 Grafik Pengaruh Permeabilitas Terhadap Ukuran Butir Pada Sampel Pasir Cetak
Berdasarkan pada gambar IV.1 terdapat grafik perbandingan antara ketiga hasil pasir cetak yang telah dibuat dengan nilai permeabilitas dari masing-masing sampel dapat dinyatakan bahwa sampel ketiga dengan fraksi 70% (18#) dan 30% (60#) memiliki kemampuan alir paling baik dibandingkan dengan sampel pertama dan kedua, dengan permeabilitas sampel ketiga yaitu 33,25 l/cm2.s. Sampel pertama dengan fraksi 70% (60#) dan 30% (18#) juga memiliki distribusi ukuran yang cukup baik karena ukuran partikel yang lebih kecil mampu menutupi poros-poros yang dihasilkan ukuran butir yang lebih besar. Hal ini dikarenakan permeabilitas berbanding terbalik dengan tekana udara dan waktu selama pengujian dilakukan. Tetapi perlu diingat bahwa jika permeabilitasnya terlalu tinggi akan mengakibatkan udara didalam cetakan akan mudah keluar pada saat proses penuangan dan akan membuat hasil coran menjadi kasar. Apabila permeabilitasnya terlalu rendah dikarenakan butir-butir pasir yang terlalu halus yang mengakibatkan gasgas yang berasal dari cairan logam sulit keluar dari rongga cetakan. Kecacatan pada logam hasil coran sangat berpengaruh pada pasir cetaknya dimana apabila hasil pengujian pasir cetak yang dibuat memiliki permeabilitas terlalu tinggi maka logam hasil coran akan terjadi inklusi dimana saat proses pengecoran berlangsung udara saat pendinginan pada logam tidak dapat mengalir keluar dengan sempurna sehingga terjebak didalam logam coran (inklusi logam) dan sedangkan apabila permeabilitas pasir cetak terlalu rendah maka akan mengakibatkan porositas yang sangat tinggi pada logam karena saat pendinginan bukan hanya udara dari dalam logam keluar akan tetapi udara dari luar terdapat kemungkinan masuk kedalam dan menyebabkan banyak poros pada surface material hasil coran.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil percobaan pengujian pengayakan dan pengujian permeabilitas pasir cetak dan pembahasan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa:
1. Pada data hasil percobaan yang telah dilakukan, yang paling cocok digunakan dalam proses pengecoran adalah pada sampel yang ketiga dengan nilai permeabilitas yang lebih besar dengan komposisi 30% (60#) dan 70% (18#) dengan nilai permeabilitas sebesar 33,25 I/cm2.
2. Pada data pengujian kadar air specimen yang mengalami selisih kadar air paling besar adalah specimen pertama yaitu sebesar 2,7 gram
5.2 Saran
Adapun saran yang dapat diberikan untuk praktikan selanjutnya untuk praktikum pasir cetak selanjutnya yaitu penggunaan solobon harus secukupnya agar dihasilkan pasir cetak yang tidak rapuh.Dan pemberian gas CO juga harus benar-benar diperhatikan saat penghembusan gas CO, karena penghembusan gas CO harus merata, serta pastikan bahwa pasir cetak telah cukup kering.
(15)
DAFTAR PUSTAKA
Laboratorium Metalurgi, Panduan Praktikum Laboratorium Metalurgi II, Cilegon :
FT. Untirta, 2014.
Tata Surdia dan Kenji Chijiwa, Teknik Pengecoran Logam, Jakarta : Pradnya
Paramitha , 1986.
T, surdia dan Chijiwa k. 1991. Teknik Pengecoran Logam. Pradya Paramita : Jakatra
(16)
LAMPIRAN
(17)
Lampiran A. Contoh Perhitungan
1. Pengujian Permeabilitas
Spesimen 1
Diketahui: Q = 2 liter
L = 2,2 cm
T = 7detik
= 1 cm
A = 19,625 cm2
Ditanya: P =.cm/dtk?
Jawab: P =
Maka, dapat dihitung nilai permeabilitas
P =
= (2 liter x 2,2 cm) / (1 cm x 19,625 cm2 x 7 detik)
= 32,03 liter/cm2
Spesimen 2
Diketahui: Q = 2 liter
L = 5 cm
T = 29,8detik
= 3,8 cm
A = 19,625 cm2
Ditanya: P =.cm/dtk?
Jawab: P =
Maka, dapat dihitung nilai permeabilitas
P =
= (2 liter x 5 cm) / (3,8 cm x 19,625 cm2 x 29,8 detik)
= 4,499 liter/cm2
Spesimen 3
Diketahui: Q = 2 liter
L = 3 cm
T = 6,13detik
= 1,5 cm
A = 19,625 cm2
Ditanya: P =.cm/dtk?
Jawab: P =
Maka, dapat dihitung nilai permeabilitas
P =
= (2 liter x 3 cm) / (1,5 cm x 19,625 cm2 x 6,13 detik)
= 33,25 liter/cm2
Lampiran B. Jawaban Pertanyaan dan Tugas Khusus
B.1 Jawaban Pertanyaam
1. Sebutkan syarat-syarat pasir cetak yang baik !
Jawab:
Syarat-syarat pasir cetak yang baik adalah sebagai berikut:
a. Mempunyai sifat mampu bentuk sehingga mudah dalam pembuatan cetakan dengan kekuatan yangt cocok. Cetakan yang dihasilkan harus kuat sehingga tidak rusak karena dipindah-pindah dan dapat menahan logam cair waktu dituang kedalamnya.
b. Permebilitas yang cocok, yakni kemampuan aliran udara dan gas keluar cetakan pada waktu penuangan.
c. Distribusi besar butir yang cocok. Permukaan coran diperhalus jika coran dibuat didalam cetakan yang berbutir halus. Tetapi kalau butir pasir terlalu halus, gas akan dicegah keluar dan membuat cacat, yaitu gelembung udara.
d. Mampu dipakai lagi. Pasir harus dapat dipakai berulang-ulang agar ekonomis.
e. Komposisi yang cocok. Bila pasir cetak berukuran kecil, maka permeabilitasnya pun kecil dan bila ukuran butir pasir cetak besar menyebabkan sifat pasir cetak rapuh. Maka komposisi pasir cetak harus cocok agar pada proses pengecoran diperoleh hasil yang diinginkan.
f. Pasir harus murah.
g. Tahan panas terhadap temperatur logam yang dituang. Butir pasir dan pengikat harus mempunyai derajat tahan api tertentu terhadap temperatur tinggi, jika logam cair dengan temperatur tinggi ini dituang kedalam cetakan maka pasir cetak tidak akan meleleh.
2. Apakah pengaruh distribusi ukuran butir pasir terhadap hasil dan proses pengecoran? Jelaskan!
Jawab :
Pengaruhnya adalah pada kulit akan menyebabkan gelembung-gelembung udara dan penetrasi. Butir yang kasar menyebabkan rongga antara batas butir menjadi lebih besar sehingga udara atau gas akan mudah untuk keluar dari cetakan dengan kata lain permeabilitasnya tinggi. Sebaliknya untuk butir yang halus mengakibatkan rongga pada batas butir sangat sempit sehingga udara atau gas sulit untuk keluar yang berarti permeabilitasnya rendah.
3. Apakah yang dimaksud dengan permeabilitas? Dan apa pengaruhnya?
Jawab :
Permeabilitas adalah kemampuan aliran udara atau gas untuk keluar dari cetakan. 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 butir-butir pasir keluar dari cetakan dengan kecepatan yang cocok.
4. Buatlah grafik hasil pengujian permeabilitas!
(Permeabilitas (l/cm2.s))Jawab :
(Sampel)
Gambar B.1 Grafik Hasil Pengujian Permeabilitas
5. Apakah fungsi pasir cetak?
Jawab :
Pasir cetak berfungsi untuk proses pengecoran dan refraktori
B.2 Tugas Khusus
1. Cari bahan refraktori EAF ?
1. Lempung (Clays)
Lempung dari berbagai kelompok material terbentuk dari proses pelapukan batuan metamorphosis atau batuan beku. Material ini umumnya sangat halus dengan ukuran partikel kurang dari 2 mikron. Material yang menarik bagi pembuat (manufaktur) refraktori adalah yang mempunyai kandungan alumino-silikat yang tinggi.Kelompok refraktori ini biasanya mempunyai ketahanan yang bagus terhadap slag asam (acid slag). Secara umum property dari kelompok ini yaitu sebagai berikut:
Bagus sebagai material insulator.
Beberapa jenis mempunyai perilaku ekspansi yang kompleks, tetapi kebanyakan hanya mempunyai ekspansi panas yang kecil.
Kekuatan yang sedang pada temperatur tinggi, mengandung fasa gelas yang bertitik lebur rendah.
Ketahanan yang bagus terhadap slag asam (acid slag).
Ketahanan yang bagus terhadap kejut panas (thermal shock)
Tidak mahal dan mudah tersedia.
Lempung adalah campuran dari beberapa mineral lempung, yang biasanya juga mengandung jumlah yang bervariasi dari mineral bukan lempung.
Lempung Cina (China Clay) atau Kaolin adalah jenis lempung yang mempunyai kandungan mineral utama berupa kaolinite. Mineral yang lain seperti kwarsa, feldspar dan mika.
Lempung Bola (Ball clays) terdiri dari mineral utama kaolinite dan illite, dan sering juga mengandung sejulah tertentu bahan-bahan organic. Ukuran butiran dari ball clays biasanya lebih kecil dari pada China clay, selain itu juga mempunyai tingkat plastilitas yang tinggi serta kekuatan yang bagus bila kering. Jumlah illite yang besar di dalam material cenderung menurunkan titik lebur dari ball clays.
Fire clay (lempung api) adalah ball clay dengan kandungan kaolinite yang tinggi dan kandungan illite yang rendah. Sebagai akibatnya, fire clay mempunyai titik lebur yang tinggi untuk jenis lempung, oleh karena itu digunakan untuk aplikasi sebagai refraktori.
Flint clays (lempung batu api) adalah lempung dengan kandungan silica yang tinggi, juga digunakan untuk aplikasi sebagai refraktori.
Bata lempung (Brick clay) mempunyai rentang komposisi yang lebar, tetapi biasanya komposisi utamanya kaolinite atau illite. Selain itu juga mengandung mineral besi yang menghasilkan warna merah ketika dibakar.
2. Alumina
Alumina untuk refraktori berasal dari deposit alami dan buatan. Sumber-sumber alami terdiri dari Bauksite dan Diaspore. Sedangkan yang buatan terdiri dari Calcined Alumina, Sintered Alumina, dan Fused Alumina.Bauksit adalah bijih yang mengandung Boehmite (Al2O3.H2O) atau Gibbsite (Al2O3.3H2O) dalam proporsi yang bervariasi. Bauksit juga mengandung oksida besi, alumino-silikat dan titania. Bauksit yang kaya akan oksida besi dan pengotor lain dapat digunkan untuk membuat Calcined Alumina melalui proses Bayer atau untuk membuat logam alumunium. Bauksit yang langsung digunakan unuk membuat refraktori harus memiliki kandungan pengotor yang rendah. Segera setelah ditambang kemudian bauksit dikalsinasi di rotary kiln untuk penyetabilan. Komponen utama adalah corundum (alumina ) dengan sedikit Mullit dan sejumlah kecil fasa glas.
Gambar B.2 Calcined Alumina
Diaspore adalah monohidrat alumina, membentuk corundum langsung selama pemanasan, sehingga hanya membutuhkan kalsinasi sebelum digunakan sebagai bahan baku refraktori.Calcined alumina dibuat dengan proses Bayer, beberapa grade tersedia dengan property yang sesuai dengan aplikasinya.Sintered Alumina dibuat dengan peletisasi (peletizing) calcined alumina, lalu disinterisasi pada temperature sangat tinggi (> 1800 C) di Rotary Kiln. Sintered pellet kemudian di remuk (crushing) yang akan menghasilkan alumina kualitas sangat tinggi dengan butiran kasar. Kadang-kadang juga disebut tabular alumina karena bentuk kristalnya yang besar menyerupai tablet. Kandungan mineral utama adalah alumina dengan hanya sejumlah kecil sangat kecil (trace) alumina (Na2O.11Al2O3).Fused Alumina dibuat dengan cara melebur calcined bauxite atau calcined alumina di electric Arc furnace (EAF). Material yang telah lebur tersebut lalu dicetak menjadi ingot dan kemudian diremuk. Terdapat beberapa jenis fused Alumina, yaitu:
Brown Fused Alumina yang terbuat dari bauksit, selama peleburan pengotor-pengotor dipisahkan sehingga akan diperoleh kandungan alumina sebesar 94-97%, pengotor yang tersisa akan memberikan warna coklat.
White Fused Alumina yang terbuat dari calcined Alumina dan mengandung alumina sebesar > 99%, material ini bersifat sangat refraktori (> 1900 C), densitasnya tinggi dan tangguh, bila warnanya pink maka mengandung oksida Khrom sekitar 2%.
Gambar B.3 White fused Alumina
Fused alumina mempunyai kristalisasi yang hamper sempurna sehingga membuatnya sangat stabil, oleh karena itu mempunyai kekuatan yang sangat bagus pada temperature tinggi dan ketahanan yang prima terhadap abrasi dan korosi.Properti umum yang dimiliki refraktori alumina adlah sebagai berikut:
Kekuatan yang tinggi pada temperatur tinggi.
Sangat keras.
Bersifat Amphoter, ketahanan korosi yang bagus terhadap berbagai variasi slag.
Konduktivitas panasnya lebih tinggi daripada kelompok alumino-silikat.
Kurang tahan terhadap kejut panas.
3. Silika
Silika membentuk sekitar 60% dari lapisan kerak bumi, sehingga bahan baku untuk refraktori silica mudah tersedia. Sumber alaminya adalah kwarsa dan tanah diatomae. Pasir silica adalah bahan baku utama. Pasir dpat berasal dari pantai, lempung pasir, atau dibuat dengan meremuk batu pasir. Sedangkan tanah diatomae atau diatomit mengandung rangka-rangka silica dari alga bersel tunggal yang disebut diatom. Rangka-rangka tersebut tersusun dari silica hidrat dan silica amorf. Setelah dikalsinasi material bersifat sangat porous dan ringan sehingga bagus digunakan sebagi material insulator.
Gambar B.4 Pasir Silika
Fused silica dibuat dengan melebur pasir murni, hampir sama dengan cara membuat fused alumina, dengan sedikit perbedaan yaitu disertai quenching terhadap material. Produknya bersifat amorf dan mempunyai ekspansi panas yang sangat rendah, sehingga volumenya sangat stabil. Akan tetapi material hanya dapat digunakan untuk periode yang panjang pada temperature sampai 1200 C, ketika itu material gelas akan melunak dan membentuk kristobalit pada 1270 C.
Silika mempunyai banyak polimorf sehingga perubahan fasa akan terjadi bila memanaskan silica, selain itu juga disertai dengan perubahan volume yang cukup berarti. Hal ini akan menyebabkan masalah jika memanaskan material yang mengandung kwarsa.
Penggunaan refraktori silica penggunaannya terus menurun, hal ini disebabkan oleh perubahan-perubahan yang terjadi pada teknologi steelmaking dimana membutuhkan refraktori yang mampu mengatasi temperature yang lebih tinggi. Selain itu juga masalah kesehatan yang berkaitan dengan handling silica (silikosis) juga turut menyumbang pada penurunan popularitasnya.
Properti umum dari refraktori silica adalah sebagai berikut:Masih dapat menanggung beban sampai mendekati titik leburnya.Hanya sedikit menyusut sampai 1600 C.
Tahan terhadap korosi leburan Fe dan slag asam
Insulator yang baik.
Sensitif terhadap kejut panas pada 600 C.
Bila terkena uap air dalam waktu yang lama dapat menyebabkan hancur (crumbling).
Debu SiO2 dapat menyebabkan maslah kesehatan (Silikosis).
Lampiran C. Gambar Alat dan Bahan
Gambar C.1 Pasir Kuarsa
Gambar C.2 Solobon
Gambar C.3 Alat Penumbuk Pasir
Gambar C.4 Ayakan
Gambar C.5 Neraca Analitis
Gambar C.6 Silinder
Gambar C.7 Oven
Gambar C.8 Mesin Press
Gambar C.9 Mesin Uji Permeabilitas
Gambar C.10 Gas CO2
Series 112332.034.498999999999999733.25Column1123Column2123Series 112332.034.498999999999999733.25Column1123Column2123
T
A
L
Q
.
.
.
r
t
A
L
Q
.
.
.
r