BAB II LANDASAN TEORI

Landasan teori

BAB II LANDASAN TEORI

2.1. Besi Cor Kelabu Besi cor kelabu adalah salah satu jenis besi cor yang memiliki bentuk grafit serpih (Flake atau lamellare) diantara matrik besi, yang memiliki warna patahan kelabu. Besi cor adalah logam paduan dari besi dengan unsur karbon dengan kandungan 2% atau lebih, Daerah komposisi kimia besi cor ditetapkan dalam diagram keseimbangan Fe-C pada batas kelarutan karbon pada besi γ. Gambar 2.1 berikut ini adalah diagram keseimbangan Fe-C. Besi cor kelabu adalah logam paduan antara unsur besi, karbon dan silikon serta unsur lain dalam jumlah kecil. Meskipun demikian besi cor kelabu memilki sifat–sifat fisik dan mekanik yang beragam. Secara metallurgi besi cor kelabu merupakan paduan yang sangat komplek karena memiliki banyak faktor yang mempengaruhi pada saat pembekuan maupun urutan pembekuannya. Walaupun sangat

komplek,

besi

cor

kelabu

memiliki

beberapa

kunggulan

yang

menguntungkan seperti mampu cor yang baik, mudah permesinannya, ekonomis, dan memiliki sifat – sifat yang unik.

Fakultas Teknologi Industri Teknik Mesin 5

Saprudin/41306120010

Landassan teori

Gambar 2.1. 2 Diagra am Keseimb bangan Fe-C. Sumbe er: Ref 6

2.2. Metalllurgi Besi Cor Kelabu Ha al terpenting g untuk me engetahui proses produ uksi, sifat – sifat, dan aplikasi besi cor kelabu ada alah denga an mempela ajari metalllurgi dari b besi cor ke elabu itu sendiri. Namun haru us diingat bahwa b dalam m mempela ajarinya harus tetap mengacu m pada dasa ar metallurg gi paduan be esi - karbon n diatas.

2.2.1. Kom mposisi Kim mia Pa ada dasarnyya komposisi kimia da ari besi co or kelabu dapat dikelo ompokan menjadi tiga katagorii yaitu elem men utama, elemen min nor dan ele emen residu ( trace element )..

Fakultas T Teknologi IIndustri Teknik Meesin 6

Saprud din/413061 120010

Landasan teori 2.2.1.1. Elemen Utama Besi Cor Kelabu Seperti sudah di sebutkan diatas bahwa besi cor kelabu merupakan logam paduan dari unsur besi, karbon dan silikon. Ketiga unsur tersabut merupakan elemen utama dari besi cor kelabu. Tabel berikut ini adalah persentase jumlah karbon dan silikon yang sudah dipergunakan secara luas di industri.

Tabel 2.1 Komposisi Kimia Besi Cor Kelabu, Sumber: Ref 1 Type Of Iron Total Carbon, %

Silicon, %

Class 20

3.40 - 3.60

2.30 - 2.50

Class 30

3.10 - 3.30

2.10 - 2.30

Class 40

2.95 - 3.15

1.70 - 2.00

Class 50

2.70 - 3.00

1.70 - 2.00

Class 60

2.50 - 2.85

1.90 - 2.10

Komposisi kimia besi cor kelabu untuk pembuatan besi cor nodular atau besi cor paduan khusus lainnya yaitu total karbon 3.0 sampai 3.5% dan silikon 1.8 – 2.4%. Besi cor kelabu secara normal diperlihatkan sebagai paduan terner besikarbon-silikon.

Gambar

2.2

berikut

ini

adalah

salah

satu

diagram

fasa

keseimbangan yaitu pada 2.5% Si. Pada diagram tersebut dapat terlihat pembekuan material pada keadaan eutektik dan transformasi eutektoid.



Landassan teori

Gam mbar 2.2. Diagram D fas sa besi-karrbon pada 2.5% 2 Si. Su umber: Reff 1

Ad da dua fakttor yang sangat s men ndominasi sifat metallurgi dari besi b cor kelabu. kedua k fakto or tersebutt adalah unsur u karbo on dan sillikon yang sangat berpengarruh pada hasil corran. Oleh karena ittu sangat beralasan n untuk mengemb bangkan sattu pendekattan tentang pengaruhn nya terhada ap pembeku uan. Dan dari hasil pengemba angan telah h diketahuii sebuah konsep k yaittu karbon ekivalen (CE). Den ngan pendekatan ini, CE C dikalkulasikan sebag gi berikut.

( Pers. 1 )

Ata au agar leb bih presisi lagi , yaitu u dengan memperhitu ungkan jug ga unsur phosfor. Sehingga S pe ersamaan menjadi m seb bagai berikut.


Saprud din/413061 120010

Landassan teori

( Pers. 2 )

unakan perrsamaan sa atu dan pe ersamaan d dua memun ngkinkan Dengan menggu untuk men nautkan efe ek dari karb bon, silikon dan phosfo or ke dalam m sistem bin nari besikarbon. Dimana D besi cor denga an karbon ekivalen e 3.4 4 memiliki komposisi eutectic. Kebanyakkan besi corr kelabu me emiliki komp posisi hypoe eutektik , ya aitu CE < 4..3, untuk saat ini, semua s sifat – sifat mekanik dan fisik f besi co or kelabu diidentikan terhadap t harga CE..

or Besi Co or Kelabu 2.1.1.2. Elemen Mino Eleme en minor adalah ele emen paduan dengan n jumlah yyang renda ah yang berpengarruh terhada ap proses pembekuan n besi cor. Elemen - elemen itu u adalah phosfor, mangan dan sulfur. Ketiga elemen ini, seperti ka arbon dan silikon, keberadaa annya sang gat penting dalam pem mbuatan bessi cor kelabu. pengontrrolannya perlu dila akukan untuk menjag ga kesetabilan produk. Persentasenya be ervareasi tergantung g pada aplikkasi dan va arable prose es pengecorran itu send diri. Unsurr phospor dijumpai pa ada semua a jenis besii cor kelabu. unsur in ni jarang ditambahkkan secara a sengaja, namun bia asanya terkkandung da alam pig irron atau scrap. Da alam jumlah h tertentu phospor dap pat meningkkatkan kem mpuan cor dari d besi cor. Phosspor di dalam besi cor kelabu berb bentuk stea adite. Dalam m jumlah yan ng tinggi phospor dapat d menyyebabkan susut s prosiitas, namun n dalam ju umlah yang g sangat sedikit dapat mening gkatkan kem mampuan penetrasi log gam terhad dap cetakan n. Dalam kebanyaka an coran jumlah phosp par antara 0,02% 0 samp pai 0,10%.


Saprud din/413061 120010

Landasan teori Besarnya unsur sulfur dalam besi cor kelabu sangat penting. Sejumlah peneliti menunjukan bahwa sulfur berperan penting dalam pembentukan inti grafit dalam besi cor kelabu. pengaruh sulfur terhadap jumlah sel dan ketebalan cil dalam besi cor kelabu dapat dilihat pada gambar 2.3 untuk besi cor kelabu tanpa inokulasi dan dengan inokulasi. Untuk hasil maksimal kandungan sulfur didalam besi cor kelabu antara 0.05 sampai 0.12%.

Gambar 2.3. Efect Sulfur terhadap jumlah sel eutektik dan ketebalan cil. Sumber: Ref 1

Unsur mangan dan sulfur dialam besi cor akan membentuk sulfida mangan. Rumus sederhana untuk menghitung kebutuhan mangan dalam peleburan adalah sebagai berikut:

%Mn ≥ 1.7% S + 0.3%



Landasan teori 0.3% merupakan mangan rest. Namun akhir – akhir ini pada beberapa pabrik pengecoran penambahan mangan rest hanya 0.2% saja.

2.1.1.3. Elemen Residu ( Trace Element ) Banyak sekali elemen - elemen dalam jumlah kecil yang berpengaruh terhadap sifat-sifat besi cor kelabu. pada tabel 2.2 di bawah ini menunjukan efek dari elemen residu dan kemungkinan material pembawanya. Beberapa dapat saja ditambahkan secara sengaja, dengan alasan untuk mendapatkan sifat-sifat tertentu dari besi cor. Misalnya saja Tin dan Tembaga sering ditambahkan untuk mendapatkan struktur perlit.

Tabel 2.2 Efek, persentase, dan sumber dari beberapa elemen residu. Ref 2 Element

Aluminum

Antimony

Arsenic

Bismuth

Trace level, %

Effect

Source sengaja ditambahkan, paduan ferro, bahan inokulasi, scrap yang terkontaminasi aluminium scrap yang memiliki lapisan email mengkilap, steel scrap, rumah bearing (logam putih), sengaja ditambahkan

≤ 0.03

Pembentuk pinhole hidrogen, khususnya ketika menggunakan cetakan green sand pada level dibawah 0.05%. Netralisasi nitrogen

≤ 0.02

Pembentuk Perlite, penembahan 0.01% dapat mereduksi jumlah ferrit yang kadang - kadang ditemukan berdekatan dengan permukaan inti

≤ 0.05

pembentuk pearlite, penambahan 0.05% dapat mereduksi jumlah ferrit yang kadang-kadang ditemukan berdekatan dengn permukaan inti.

Pig iron, steel scrap

≤ 0.02

Pembentuk karbida dan membentuk grafit yang tidak diinginkan yang dapat mengurangi kekutan tarik besi cor.

sengaja ditambahkan, cetakan yang mengandung bismuth dan coating inti.



Landasan teori Tabel 2.2 Efek, persentase, dan sumber dari beberapa elemen residu. Ref 2 (Lanjutan) Element

Trace level, %

Effect

Source sengaja ditambahkan, scrap yang memliki email mengkilap Paduan baja, plat chromium, beberapa refined pig iron. kawat tembaga, paduan non-ferro, scrap baja, beberapa refined pig iron.

Boron

≤ 0.01

Pembentuk karbida, efeknya menjadi signifikan diatas 0.001%

Chromium

≤ 0.2

Pembentuk cil pada coran tipis

Copper

≤ 0.3

dalam jumlah sedikit tidak memilki pengaruh yang signifikan dan dapat diabaikan

≤ 0.0004

Membentuk pinhole dan mengakibatkan retakan pada pertemuan keteblan casting. Pembentuk cil ringan. Pencegah terjadinya cil bila terdapat mangan yang cukup, pembentuk grafit kasar.

Bahan refraktori, materail cetakan dan paduan yang lembab.

Lead

≤ 0.005

Menghasilkan widwanstatten dan “Spiky” grafit, khususnya pada bagian tebal dengan kandungan hidrogen yang tinggi. Dapat menurunkan kempuan tarik sampai 50%. Pada kadar rendah (≥0.0004%). Pembentuk pearlit.

Beberapa bahan yang mengandung lapisan email yang mengkilat, cat, freecutting steel, paduan non-ferro, terne plate, logam putih, solder, beberapa pig iron.

Molybdenum

≤ 0.05

Pembentuk pearlit

Beberapa refined pig iron, baja scrap.

Nickel

≤ 0.01

Dalam jumlah yang sedikit tidak memiliki pengaruh yang besar dan dapat diabaikan.

Refined pig iron, baja scrap.

≤ 0.02

Membentuk grafit menjadi rapat dan meningkatkan kemampuan tarik. Pembentuk pearlit. Meningkatkan jumlah cil. Dapat mengakibatkan pinhole dan cacat retak. Dapat di netralisir oleh aluminum dan titanium

Kokas, carburizer, zat pengikat cetakan dan inti, beberapa paduan ferro, baja scrap

≤ 0.003

Biasanya tidak ditemukan, namun merupakan pembentuk karbida yang potensial

Free-cutting brasses, coating cetakan dan inti, sengaja ditambahkan

Hydrogen

Nitrogen

Tellurium



Landasan teori Tabel 2.2 Efek, persentase, dan sumber dari beberapa elemen residu. Ref 2 (Lanjutan) Element

Trace level, %

Effect

Source

≤ 0.15

Pembentuk pearlit yang dominan, kadang-kadang sengaja ditambahkan untuk mendapatkan struktur pearlit

Titanium

≤ 0.15

Pembentuk undercooled grafit, pembentuk hidrogen pinhole jika terdapat aluminum. Dipadukan dengan nitrogen untuk menetralisasi efeknya

Solder, baja scrap, paduan non-ferro, refined pig iron, sengaja ditambahkan Beberapa pig iron, baja scrap, beberapa bahan yang memiliki bahan email yang mengkilat dan cat, sengaja ditambahkan

Tungsten

≤ 0.05

Pembentuk perlite

Tool steel

Vanadium

≤ 0.08

Membentuk karbida, pembentuk pearlit

Baja scrap, beberapa pig iron

Tin

2.2.2. Proses Pembekuan Kebanyakan besi cor kelabu membeku di daerah hipoeutektik, yaitu dengan nilai CE<4.3 dan sebagian hipereutektik. urutan pembekuan besi cor

dapat

dipelajari melalui diagram fasa terner sederhana besi-carbon-silikon pada 2% Si. Lihat gambar 2.4.

Gambar 2.4 Diagram fasa terner sederhana besi-carbon-silikon pada 2% Si. Sumber: Ref 1



Landasan teori Pada suhu diatas titik 1 pada gambar 2.4, besi cor semuanya dalam keadaan cair. Ketika suhu turun dan melewati garis liquidus, pembekuan primer di mulai dengan terbentuknya formasi butiran austenit proeutektik. Butiran ini membesar sesuai dengan menurunnya suhu, proses ini terjadi pada titik 1 dan 2. ukuran butiran eutektik tergantung pada carbon ekivalen dan kecepatan pendinginan. Karbon ekivalen yang rendah akan menghasilkan ukuran butiran yang lebih besar dibandingkan dengan besi cor yang memiliki carbon ekivalen yang besar karena memiliki interval suhu antara garis liquidus dan garis eutektik lebih lebar. Semakin cepat laju pendinginan akan menghasilkan butiran yang lebih halus. Ketika terjadi pembentukan butiran austenit, karbon terlepas kedalam sisa cairan. Kadar karbon dalam sisa cairan meningkat sampai pada komposisi eutektik yaitu 4.3%. ketika dalam sisa cairan mencapai komposisi eutektik, sisa cairan membeku dan akhirnya dihasilkan dua bentuk pembekuan. Hal ini terjadi pada titik 2 dan 3. bentuk pembekuan ini sangat tergantung pada keadaan pembekuan yaitu reaksi eutektik pada keadaan metastabil atau keadaan stabil. Pada keadaan metastabil akan dihasilkan karbida besi dan austenite dan pada keadaan stabil akan di hasilkan grafit dan austenit. Ketika proses pembekuan eutektik selesai maka tidak ada lagi sisa cairan. Reaksi selanjutnya terjadi pada keadaan beku. Meski tidak nampak pada gambar 2.4, pada interval suhu antara transformasi eutektik dan eutektoid, yaitu pada titik 3 dan 4, dimana karbon dari austenit memisakan diri bergabung dengan grafit, sehingga austenit mendapatkan komposisi yang tepat untuk transformasi eutektoid. ini terjadi antara titik 4 dan 5, pada transformasi ini dihasilkan pearlit atau pearlit plus ferrit, tergantung pada beberapa faktor diantaranya kecepatan pendinginan dan paduan pada besi cor. Sehingga pada suhu kamar struktur yang dihasilkan adalah grafit dan pearlit (atau plus ferrit).



Landassan teori Se ecara skema atik proses pembekuan besi cor diperlihatka d an pada gam mbar 2.5 berikut ini.

mbar 2.5 Sk kema pemb bekuan struktur besi cor kelabu u Gam ( H. Morrog gh: J.Iron Steel S Inst. 26 2 (1968), 1 1). Ref 8

afit 2.2.3. Morrpologi Gra Siffat – sifat mekanis dan d fisik be esi cor kela abu sangat dipengaru uhi oleh bentuk, ukuran, u jum mlah, dan distribusi grafit serrpih. Sebuah metode e untuk mengevaluasi penye ebaran graffit serpih da an ukuran di standarkkan oleh American A foundry so ociety ( AFS S ). Pa ada gambarr 2.6 menu unjukan dis stribusi dari serpih gra afit dalam besi cor menurut klasifikasi k A AFS (ASTM M A247). A adalah sttruktur yang paling disenangi karena be esi cor ini menunjuka an serpih grafit g yang mempunya ai panjang medium terdistribusi sembara ang. B bia asanya terdapat dipe ermukaan ccoran dima ana laju pendinginan agak ce epat, di sin ni pusat da ari sel eutektik menye ebabkan bu utir grafit


Sapru udin/41306 6120010

Landassan teori yang halus karena pe endinginan super dan di d sekeliling gnya dilanju utkan denga an serpih grafit. Struktur ini dinamakan struktur s bergrafit bung ga ros. Pa ada C grafit primer mengkristal secara kasar dala am hal hipe ereutektik akan mem mberikan siffat- sifat mekanis yang renda ah. Pada D disebabkan karena pe endinginan lanjut yang g sangat lama pada a waktu pembekuan sehingga s se emua grafit menjadi ha alus. Ini din namakan grafit eutkktik atau gra afit panas la anjut, sehin ngga besi cor c mempun nyai kekuattan yang tinggi teta api kurang ulet. E biasanya tim mbul kalau kadar karrbon kurang, grafit terdistribusi di antara a austenit primer yang tumbuh be esar – besar, keuletnya a sangat rendah se eperti halnya a B.

Gambar 2.6 Pen nyebaran grafit g serpih h ( AFS: AS STM, A247 (1941)). Re ef 8

m itu terutam ma di peng garuhi oleh adanya ko omponen Disstribusi gafiit semacam lain selain n dari pada a karbon se erta oleh la aju pendingiinan pada waktu pem mbekuan. Selanjutnyya struktur matriks ya aitu ferit dan perlit ada a pada p perbandinga an yang berbeda-b beda tergan ntung pada a laju pend dinginan pa ada waktu melalui tem mperatur transforma asi eutektoiid dan juga a tergantung g pada kandungan unssur lain, ya ang yang juga mem mberikan pe engaruh ke epada berbagai sifat besi b cor. G Gambar 2.7 7 adalah diagram Meurer M yang g menunjukan hubunga an antara C dan Si dalam persenttase dan struktur be esi cor pada a laju pendinginan yan ng tetap, se edangakan Gambar 2.8 8 adalah digram struktur Greiner-Klingesstein yang menunjukan hubungan antara C dan Si dalam perrsentase de engan berba agai ketebalan besi corr.


Sapru udin/41306 6120010

Landassan teori

Gambarr 2.7 Diagra am Meurer untuk bes si cor (E.Maurerr: Stahl u.E Eisen 44 (19 924), 1522). Ref 8

( (I-II: Menu urut Gamb bar 2.7)

Gambar 2.8 2 Diagram m Greiner-K Klingenste ein untuk b besi cor. (T. Klin ngenstein: Giesserei-Ztg., 23 (19 926), 680). Ref 8

uktur Matriik 2.2.4. Stru Dengan etsa 2% % nital dapatt diketahui struktur s mattrik dari bessi cor kelabu. selain grafit dida alam besi co or kelabu dittemukan jug ga ferrit, se ementit, dan n pearlit. Ferrit pada dasa arnya memilliki sifat lunak, merupa akan α-Fe kkarbon rend dah yang memiliki kekuatan k ta arik yang rendah r teta api memilikki keuletan yang tingg gi. Ferrit


Sapru udin/41306 6120010

Landasan teori terbentuk oleh salah satunya yaitu kandungan silikon sebagai pendorong terbentuknya grafit maupun dikarenakan oleh kecepatan pendinginan, struktur ferrit biasanya ditemukan pada dareah yang tebal atau pada coran dengan grafit undercooling. Gambar 2.9 berikut ini adalah contoh ferrit yang ditemukan pada coran yang memiliki grafit undercooling. Ferrit pada suhu kamar memiliki struktur kristal BCC ( Body Centered Cubic ), lihat gambar 2.10.

Gambar 2.9 ferrit pada coran grafit undercooling (etsa 2%nital, 100X). Ref 1

Gambar 2.10 Struktur kristal Body Centered Cubic ( BCC )

Sementit ( Fe3C ) atau karbida eutektik atau karbida besi memiliki sifat keras, biasannya terjadi pada daerah yang mengalami pendinginan cepat, seperti pada coran tipis, pojokan, dan pada permukaan coran. Besi cor dengan karbon ekivalen rendah, terutama dengan kandungan silikon rendah, biasanya terdapat sementit.



Landasan teori Pada gambar 2.11 merupakan contoh struktur matrik dari sementit yang ditemukan pada besi cor motel ( mottled ). Sementit memiliki struktur kristal yang sangat rumit yang dikenal dengan Hexagonal Closed packed ( HCP ), lihat gambar 2.12.

Gambar 2.11 Sementit pada besi cor motel ( etsa 4% picral , 50X ). Ref 1

Gambar 2.12 Struktur kristal Hexagonal Closed Packed ( HCP )

Pearlit dihasilkan dari transformasi eutektoid dan pada besi cor terdiri dari ferrit dan cemetit yang berbentuk seperti lapisan. Pearlit memiliki kekerasan yang lebih besar dibanding ferrit namun memiliki keuletan yang lebih rendah.



Landasan teori Struktur mikro lainya juga dapat terbentuk pada besi cor dikarenakan perubahan laju pembekuan atau dengan penambahan paduan. Struktur mikro tersebut diantaranya steadit, sulfida mangan, dan karbida titanium.

2.3. Penyusutan Ketika logam cair dingin dan membeku kemudian terbentuk sebuah coran. Pada umumnya semua logam mengalami tiga tahapan kontraksi volume atau penyusutan ( shrinkage ). Secara skematik ditunjukan pada gambar 2.13, ketiga tahapan tersebut adalah (Ref 1): 

Liquid shrinkage, logam cair mengalami perubahan volume dari keadaan panas berlebih dan mengalami pendinginan sampai pada suhu solidus logam tersebut.



Solidification shrinkage, logam membeku dari kadaan cair berubah mejadi padatan yang memiliki berat jenis terbesar. Untuk logam murni, kontraksi ini akan terjadi serentak pada suhu yang sama, tetapi pada logam paduan memiliki beberapa batasan suhu atau interval pembekuan.



Solid shrinkage, dimana logam cair yang sudah menjadi coran mengalami perubahan suhu dari suhu pembekuan sampai pada suhu kamar.

Gambar 2.13 Skematik Penyusutan Baja Karbon Rendah. Ref 1



Landasan teori Pada proses pengecoran, solid shrinkage diatasi dengan membuat pola lebih besar dari ukuran coran yang diinginkan. Sedangkan untuk liquid shrinkage dan solidification shrinkage diatasi dengan menggunakan penambah. Gambar 2.14 berikut ini adalah skematik penyusutan dengan langkah yang berbeda yang terjadi pada sebuah besi kubus tanpa adanya penambah. (a) Logam cair. (b) solid skin dan formasi ruang kosong ( void ). (c) internal shrinkage. (d) coran dengan internal shrinkage dan deformasi permukaan. (e) coran dengan di bawah permukaannya keropos.

Gambar 2.14 Skematik Penyusutan Pada Besi Kubus. Ref 1

2.3.1. Jenis Susut Pada Besi Cor Jenis susut yang sering ditemukan pada coran yaitu penyusutan dalam, penyusutan luar dan rongga penyusutan (Ref 7). Penyusutan dalam adalah lubang cacat yang disebabkan pengecilan yang terjadi ketika logam membeku. Bagian dalamya biasanya dikelilingi oleh kristal – kristal dendrit dan cacat ini tidak tampak dipermukaan. Pada besi cor, warna



Landasan teori permukaan dalamnya adalah biru. Contoh penyusutan dalam seperti pada gambar 2.15 berikut ini.

Gambar 2.15 Penyusutan Dalam

Penyusutan luar memberikan lubang pada permukaan luar dari coran, yang disebabkan penyusutan pada permukaan logam cair. Contoh penyusutan luar seperti pada gambar 2.16 berikut ini.

Gambar 2.16 Penyusutan Luar

Rongga penyusutan mempunyai sebab – sebab yang sama seperti pada penyusutan dalam dan luar, dan dapat terjadi pada bagian yang tebal yang terakhir membeku. Cacat ini terdiri dari lubang – lubang kecil dengan permukaan dalam berkristal dendrit kasar yang bisa timbul pada bagian tebal, bagian pertemuan, cekungan filet dan sebagainya. Contoh rongga penyusutan seperti pada gambar 2.17 berikut ini.



Landasan teori

Gambar 2.17 Rongga penyusutan

2.3.2. Sebab – Sebab Susut Pada Besi Cor Penyusutan dalam, penyusutan luar dan rongga penyusutan dapat terjadi karena sebab – sebab yang sama. Ketika logam membeku, tiap bagian coran yang berbeda bentuknya mempunyai kecepatan pembekuan yang berlainan, sehingga cacat tersebut mudah terjadi pada bagian yang paling lambat membeku. Selama pembekuan besi cor mengalami penyusutan rata – rata 2.0%. Tetapi besi cor mengembang sesuai dengan bertambahnya tebal irisan dan berubah menjadi penyusutan apabila tebal irisannya berkurang. Besi cor yang berkadar karbon 3.4% mengalami pemuaian pada ketebalan 25 mm, tetapi kalau kadar karbon lebih kecil akan mengalami penyusutan. Berikut ini adalah sebab – sebab penyusutan secara terperinci (Ref 7): 1. Temperatur penuangan terlalu rendah menyebakan penambah membeku lebih dulu, karena itu pengisisan menjadi lebih sukar. 2. Tinggi penambah yang terlalu rendah dan selanjutnya penuangan tambahan tidak dilakukan. 3. Bahan – bahan muatan mempunyai banyak karat dan kotoran. 4. Perencanaan dan pembuatan penambah yang kurang sempurna. 5. Logam cair yang dioksidasi menyebabkan perbandingan penyusutan yang besar. 6. Suhu penuangan yang rendah, dan oksidasi logam cair disebabkan karena alas kokas yang terlalu rendah.



Landasan teori 7. Ukuran leher panambah yang tidak cukup. 8. Tempat penambah yang tidak tepat atau jarak isi yang kurang. 9. Cetakan membengkak karena tekanan dari logam cair ditempat yang kurang mampat. 10. Cetakan pasir degan sudut – sudut tajam dan inti yang tipis dikelilingi logam cair. Bagian tersebut terpanaskan lebih dan terjadi tempat panas yang menyebabkan rongga penyusutan. 11. Pengisian yang sukar dari penambah karena perubahan yang mendadak dari tebal irisan. 12. Bagian coran yang cekung terlalu tajam atau terlalu kecil (radius terlalu kecil). Dalam literatur lain disebutkan bahwa sebab – sebab penyusutan diantaranya adalah (Ref 1): 1. Cetakan kurang padat. 2. Komposisi kimia logam cair yang tidak stabil. 3. Suhu tuang yang tidak tepat. 4. Derajat pengintian yang tinggi.

2.3.3. Cara Pencegahan Penyusutan Berikut ini adalah beberapa cara pencegahan penyusutan yang biasa digunakan pada pengecoran dengan sistem saluran yang sederhana (Ref 7): 1. Digunakan pembekuan mengarah sehingga penambah dapat bekerja secara efektif.



Landasan teori

Gambar 2.18 Penyusutan Mengarah Bagian pertama yang terisi oleh logam cair adalah bagian yang bertemperature terendah dan yang terakhir diisi adalah yang bertemperatur tertinggi. Oleh karena

itu

penting

sekali

menempatkan

penambah

di

tempat

yang

bertemperatur tinggi. 2. Penggunaan cil. Cil dipergunakan agar terjadi pembekuan mengarah dan pengaruh penambah meningkat. 3. Daerah pengisian yang efektif dari penambah. Daerah pengisian yang efektif dari penambah berbeda menurut bahan coran, cara penuangan, dan ketebalan irisan. Dalam pengecoran besi, daerah pengisian efektif harus delapan kali coran.

2.4. Analisa Thermal Analisa thermal merupakan metode klasik untuk menentukan diagram fasa. Yaitu dengan mencairakan dan mendinginkan sebuah padauan yang memiliki komposisi tertentu dan kemudian dibentuk kurva penurunan suhu terhadap waktu dengan demikian dapat diketahui suhu liquidus dari padauan tersebut. Pada gambar 2.19 diperlihatkan hubungan ilustrasi antara kurva pendinginan dengan diagram fasa padauan A-B . Pada gambar 2.20 kurva pendinginan hasil experimen paduan besi – karbon dengan 3.2% C (Ref 1).



Landasan teori

Gambar 2.19 Hubungan Antara Kurva Pendinginan dan diagram fasa padauan A-B.

Gambar 2.20 Kurva pendinginan paduan besi – karbon dengan 3.2% C.



BAB II LANDASAN TEORI

Recommend Documents