pengecoran 9. pengolahan logam cair

20
Pengolahan Logam Cair Pertemuan 9

Upload: mohamad-fajar-ramadhan

Post on 17-Sep-2015

273 views

Category:

Documents


11 download

DESCRIPTION

good stuff

TRANSCRIPT

  • PengolahanLogam Cair

    Pertemuan 9

  • LOGOOutline

    Kontrol Komposisi Penambahan Paduan Pemurnian Logam

    Gas dalam Logam Cair

    Reaksi Pembentukan Inklusi

    Kontrol Komposisi Penambahan Paduan Pemurnian Logam

    Gas dalam Logam Cair

    Reaksi Pembentukan Inklusi

  • LOGOPengaturan Komposisi

    Kontrol/Pengaturan Komposisi logam pengecorandapat dilakukan pada 2 area :

    1. Penambahan Paduan2. Memurnikan lelehan logam

    Diperlukan Pengamatansecara fisika dan Kimia

    Kontrol/Pengaturan Komposisi logam pengecorandapat dilakukan pada 2 area :

    1. Penambahan Paduan2. Memurnikan lelehan logam

  • LOGOKelarutan Paduan logam

    Kinetika kelarutan paduan pada bath metal

  • LOGOPaduan Solid pada temperatur bath

    Inkubasi Dissolution

    Heat TransferHeat Transfer

    t0 = Paduan logam sesaat setelah dimasukan padalogam leleh

    t1 = Terbentuk lapisan base metal beku pada permukaan.t2 = Lapisan base metal beku semakin tebal, tetapi

    permukaan paduan mulai meleburt3 = Seiiring bagian dalam semakin panas, lapisan base

    metal kembali larut.t4 tm= Kelarutan paduan sudah sempurna

    Inkubasi Dissolution

  • LOGO

    Heat TransferHeat TransferHeat Fluks

    Kecepatan kelarutan alloy dipengaruhi :1. Temperatur Superheat2. Ukuran partikel alloy yang ditambahkan3. Konditifitas panas logam alloy

    TemperatureSuperheatKecepatan kelarutan alloy dipengaruhi :

    1. Temperatur Superheat2. Ukuran partikel alloy yang ditambahkan3. Konditifitas panas logam alloy

    Temperatur SuperheatPeriode Inkubasi < Periode Dissolution

    Periode Inkubasi :=> Superheat baja dan Al < T superheat Cast IronPeriode Dissolution :Superheat temperatur >>> dengan naiknya T meltingSehingga Laju pelarutan Al

  • LOGO

    Superheat temperatur >>> dengan naiknya T meltingT melting

    Dengan :

    tm = Temperatur Melting

    H = Panas yang diberikan pada 1 gram alloy saat melebur0 = Densitas AlloyV0 = Volume Alloy

    A0 = Luas Area Alloy

    Dengan :

    tm = Temperatur Melting

    H = Panas yang diberikan pada 1 gram alloy saat melebur0 = Densitas AlloyV0 = Volume Alloy

    A0 = Luas Area Alloy

  • LOGOPaduan Liquid pada temperatur bath

    t0 = Paduan logam (alloy) sesaat setelah dimasukan padalogam leleh

    t1 = Terbentuk lapisan base metal beku pada permukaan.t2 = Lapisan base metal beku semakin tebalt3 = Seiiring bagian dalam semakin panas, lapisan base metal

    kembali larut.t4= lapisan base metal beku larut seluruhnyat5= Seluruh alloy larut sempurna

    MassTransfer

    MassTransferHeat TransferHeat Transfer

    t0 = Paduan logam (alloy) sesaat setelah dimasukan padalogam leleh

    t1 = Terbentuk lapisan base metal beku pada permukaan.t2 = Lapisan base metal beku semakin tebalt3 = Seiiring bagian dalam semakin panas, lapisan base metal

    kembali larut.t4= lapisan base metal beku larut seluruhnyat5= Seluruh alloy larut sempurna

  • LOGO

    Periode Inkubasi

    Periode Disolusi

    Heat TransferHeat Transfer

    Dikontrol oleh

    Dikontrol olehMass TransferMass TransferMass Transfer

    Dipengaruhi :a. Temperatur leleh alloyb. Dinamika fluida

    Fluks Massa Profil konsentrasi kelarutankarbon dalam lelehan Fe-C

  • LOGO

    Dengan :

    tm = Temperatur Melting

    Cs = Konsentasi aloy pada base metal

    = Densitas Liquid Ironr = Densitas alloy solid

    Temperatur melting

    Dengan :

    tm = Temperatur Melting

    Cs = Konsentasi aloy pada base metal

    = Densitas Liquid Ironr = Densitas alloy solid

  • LOGOPemurnian Logam

    Struktur & Sifat (properties)Cast metal Sensitif thd beberapa Impurietis

    Pemurnian dilakukan untuk membersihkan element elemen yang sulit dihindari dari bahan baku (Scrap/Bijihlogam)

    Contohnya : Sulfur, Oksigen, Unsur Alkali

    Pemurnian dilakukan untuk membersihkan element elemen yang sulit dihindari dari bahan baku (Scrap/Bijihlogam)

    Contohnya : Sulfur, Oksigen, Unsur Alkali

  • LOGOContoh Purifikasi/Pemurnian

    Pemurnian Sulfur dari pembuatan cast irondan baja (Desulfurisasi)

    **Desulfurisasi pada BajaMengurangi tingkat inklusiMeningkatkan ketangguhan dan kekuatan

    baja

    **Desulfurisasi pada cast IronMembentuk struktur morfologi grafit bulatMeningkatkan ketangguhan ductile iron

    Pemurnian Sulfur dari pembuatan cast irondan baja (Desulfurisasi)

    **Desulfurisasi pada BajaMengurangi tingkat inklusiMeningkatkan ketangguhan dan kekuatan

    baja

    **Desulfurisasi pada cast IronMembentuk struktur morfologi grafit bulatMeningkatkan ketangguhan ductile iron

  • LOGO

    Sulfur dikurangi dari logam cair : 0,006 -0,010% S+ Kalsium yang paling umum digunakan

    @ CaSi, CaO, CaC2@ CaO + S = CaS + O@ Konstanta Keseimbangan

    + Magnesium+ Sodium+ Elemen Tanah Jarang

    Sulfur dikurangi dari logam cair : 0,006 -0,010% S+ Kalsium yang paling umum digunakan

    @ CaSi, CaO, CaC2@ CaO + S = CaS + O@ Konstanta Keseimbangan

    + Magnesium+ Sodium+ Elemen Tanah Jarang

  • LOGO

    Proses Desulfurisasi tergantung pada 3 faktor :1. Konsentrasi Sulfur Awal2. Jumlah desulfurized yang digunakan thd logam3. Efektifitas desulfurized yang diukur mengunakan Rasio

    Desulfurisasi (DR)

    Mass balance Sulfur yang memperhitungkan 3 faktorMass balance Sulfur yang memperhitungkan 3 faktor

    Nilai DR (Desulfurisation Ratio):

    Kapasitas Slag Sulfida (Cs) :

  • LOGOKelarutan Gas dalam Logam cair

    Kelarutan Gasdalam Logam cair

    Poros dalam bendacasting

    Sumber Gas dalam logam cair :

    Reaksi antara pasir cetak/mold dengan logamContoh : H2O dalam pasir + C/Si/Mn/Fe/AlH2O + 2Al = Al2O3 + 3H2 H = negatifH2O + C = CO + 3H2 H = negatif

    Gas yang terlalut saat solidifikasi

    Sumber Gas dalam logam cair :

    Reaksi antara pasir cetak/mold dengan logamContoh : H2O dalam pasir + C/Si/Mn/Fe/AlH2O + 2Al = Al2O3 + 3H2 H = negatifH2O + C = CO + 3H2 H = negatif

    Gas yang terlalut saat solidifikasi

  • LOGOReaksi Pembentukan Inklusi

    Inklusi : Fasa Nonmetalik/Intermetalik yang terikat dalammatrik logam.

    Bentuk Inklusi*Oksida *Sulfida *Nitrida

    Merusak properties cast iron

    Klasifikasi Inklusi :Exogenous : berasal dari sebab eksternalIndigenous : berasal dari sebab internal/berhubungandengan proses treatment

  • LOGO

    Contoh segregasi dalam benda coran

  • LOGO

    Secara ThermokimiaPrinsipnya : semua reaksi akan berjalan jika tingkat energiproduk lebih rendah dari reaktannya.Contoh

    Lelehan Fe pada temperatur 1600C mengandungOksigen terlarut. Dan di tambahkan alumuniumsehingga reaksi kimia dari alumunium dan oksigenterlarut menjadi

    2Al + 3O Al2O3 (S) G=negatif

    Secara ThermokimiaPrinsipnya : semua reaksi akan berjalan jika tingkat energiproduk lebih rendah dari reaktannya.Contoh

    Lelehan Fe pada temperatur 1600C mengandungOksigen terlarut. Dan di tambahkan alumuniumsehingga reaksi kimia dari alumunium dan oksigenterlarut menjadi

    2Al + 3O Al2O3 (S) G=negatifDalam bentuk padatanTm = 2072C

  • LOGO

    Pada temperatur 1600C, Al2O3 masih dalambentuk padat dan menjadi inklusi yangterjebak dalam produk coran.

    Secara KinetikSecara kinetika reaksi pembentukan inklusi umumnya terjaditidak sempurna Disebabkan :

    1. Tidak semua unsur berdifusi dengan laju yang sama2. Energi bebas yang sangat bergantung pada temperatur3. Energi permukaan unsur berubah thd temperatur

    sehingga mempengaruhi inklusimengambang/tenggelam

    4. Reaksi produk pada permukaan inklusi yang menghalagi

    Secara KinetikSecara kinetika reaksi pembentukan inklusi umumnya terjaditidak sempurna Disebabkan :

    1. Tidak semua unsur berdifusi dengan laju yang sama2. Energi bebas yang sangat bergantung pada temperatur3. Energi permukaan unsur berubah thd temperatur

    sehingga mempengaruhi inklusimengambang/tenggelam

    4. Reaksi produk pada permukaan inklusi yang menghalagi

  • LOGOPengaturan pembentukan Inklusi

    Pengaturan Komposisi alloyPengawasan antarmuka mold dengan

    logam/ pengawasan dengan refraktorifurnace peleburan

    Metode Pemisahan Metode Gating

    Pengaturan Komposisi alloyPengawasan antarmuka mold dengan

    logam/ pengawasan dengan refraktorifurnace peleburan

    Metode Pemisahan Metode Gating