BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pendahuluan Pengecoran logam merupakan salah satu proses pembentukan logam dengan menggunakan cetakan yang kemudian diisi dengan logam cair. Pada proses pengecoran logam bahan baku dicairkan dengan cara memanaskannya hingga mencapai titik lebur, kemudian cairan logam ini dituang ke dalam rongga cetakan yang telah disediakan sebelumnya. Logam cair dibekukan dengan cara membiarkannya selama waktu tertentu sampai logam cair seluruhnya membeku kemudian dilakukan pembongkaran cetakan. Banyak material yang dihasilkan dengan proses pengecoran logam terutama untuk produk-produk industri manufaktur misalnya roda gigi, sproket conveyor, worm screw press, roda kereta api, dan komponen-komponen dari sarung tangan dan lain sebagainya seperti terlihat pada gambar 2.1.

Gambar 2.1 Jenis produk yang dihasilkan

Universitas Sumatera Utara

Sproket conveyor ini terdapat pada mesin pembuat sarung tangan medis di PT. Mahakarya Inti Buana. Fungsi dari sproket conveyor adalah untuk mentransmisikan daya dan putaran dari motor penggerak ke gear box kemudian diturunkan putarannya di sproket 1 dan 2 kemudian ditransmisikan putarannya di sproket conveyor penggerak model yang digerakan melalui sebuah rantai, sehingga model sarung tangan dapat dipindahkan dari satu tempat ke tempat yang lain searah pergerakkan rantai. Berikut ini adalah gambar dari sproket conveyor seperti terlihat pada gambar 2.2.

Gambar 2.2 Sproket conveyor Dalam proses pengecoran sproket conveyor menggunakan cetakan pasir, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu : pemilihan material, pembuatan dimensi sproket, pembuatan pola, sistem rencana pengecoran (saluran turun, cawan tuang, pengalir, saluran masuk dan penambah), pasir cetak, peleburan, penuangan, pengujian. Sproket conveyor yang digunakan terbuat dari bahan baja cor yaitu baja paduan. Baja merupakan paduan yang terbuat dari besi, karbon dan unsur lain. Karbon merupakan salah satu unsur terpenting karena dapat meningkatkan


kekerasan dan kekuatan baja. Kandungan karbon didalam baja sekitar (0,2 – 0,7) %, sedangkan unsur lain dibatasi persentasenya. Unsur paduan yang bercampur di dalam lapisan baja untuk membuat baja bereaksi terhadap pengerjaan panas atau menghasilkan sifat-sifat khusus.

Baja merupakan logam yang paling banyak

digunakan dalam bidang keteknikan seperti pembentukan plat, lembaran, pipa, batang, profil dan sebagainya. Unsur karbon adalah unsur campuran yang sangat penting dalam pembentukan baja, jumlah persentase dan bentuknya membawa pengaruh yang besar terhadap sifatnya. Tujuan penambahan unsur campuran lain ke dalam baja adalah untuk mengubah pengaruh unsur karbon. Apabila dibandingkan dengan kandungan karbonnya maka dibutuhkan sejumlah besar unsur campuran lain yang menghasilkan sifat yang dikehendaki pada baja. Unsur-unsur campuran itu yaitu Posfor (P), Sulfur (S), Mangan (Mn), Molibden (Mb), Nikel (N) dan Chrom (Cr).

2.2 Diagram Keseimbangan Paduan dan Diagram Waktu dan Temperatur Transformasi (TTT Diagram)

2.2.1 Pernyataan dengan diagram keseimbangan Suatu paduan terdiri dari larutan padat, senyawa antar-logam dan logam murni. Dalam diagram ini ditunjukkan ketergantungan dari perubahan-perubahan fasa terhadap temperatur komposisi (perbandingan antara unsur-unsur penyusun), dalam satu diagram yang disebut diagram keseimbangan. Diagram ini sangat berguna untuk mengetahui sifat-sifat paduan. Paduan antara dua unsur disebut paduan biner, paduan tiga unsur disebut paduan terner. Tiap paduan tersebut


mempunyai diagram keseimbangan sendiri tetapi diagram keseimbangan paduan terner lebih sulit. Karena itu disini hanya dibahas paduan biner saja. Perunggu adalah suatu paduan antara tembaga dan timah, dan besi cor atau baja cor, adalah paduan antara besi dan karbon, yang sesungguhnya masingmasing masih mengandung unsur-unsur lain, tetapi unsur-unsur tersebut tidak memberikan pengaruh banyak terhadap sifat-sifat utamanya. Oleh karena itu paduan-paduan tersebut dapatlah dianggap sebagai paduan biner. Tentunya apabila kandungan unsur-unsur lain memberikan pengaruh besar pada sifat paduan, maka harus dianggap sebagai paduan terner atau kwarter. Pada diagram keseimbangan paduan biner, ordinatnya adalah temperatur dan absisnya dalah komposisi dari paduan, dimana titik A dan B masing-masing merupakan logam murni A dan B, seperti ditunjukkan dalam Gambar 2.3. Titik P antara A dan B berarti paduan yang mengandung A dan B masing-masing dalam perbandingan

PB AP dan . Ini disebut hubungan tuas, sebab sama seperti tuas AB AB

pada timbangan, kalau diumpamakan bahwa logam murni A dan B digantung pada titik A dan B pada perbandingan berat

PB AP dan . Ttitik Q menyatakan AB AB

keadaan paduan dari komposisi P pada temperatur T.

Gambar 2.3 Penjelasan diagram keseimbangan dari paduan biner


2.2.2 Proses pertumbuhan struktur besi cor Struktur besi cor ditentukan oleh komposisi dari besi dan karbon. Gambar 2.4 adalah diagram keseimbangan besi-karbon. Dari diagram ini dapat dipelajari bagaimana fasa berubah dan struktur apa yang timbul kalau besi cor yang mengandung 3 % karbon membeku dan didinginkan sampai temperatur kamar. Pembekuan paduan mulai pada titik a dan berakhir pada titik b yang berarti bahwa ada daerah temperatur pembekuan dimana temperatur berubah selama pembekuan paduan itu. Struktur pada titik m selama majunya pembekuan ditunjukkan dalam gambar (a), dimana kristal-kristal dendrit berada dalam cairan. Fasa padat dalam keadaan ini adalah larutan padat  , yang mempunyai kandungan karbon pada titik e. Larutan padat  disebut austenit, dan berbentuk seperti cabang-cabang sebuah pohon. Kristal-kristal ini mula-mula muncul selama pembekuan, oleh karena itu disebut kristal-kristal mula. Kandungan karbon dari austenit ini ada pada titik e, sehingga kandungan karbon dari fasa cair dipekatkan yang ditunjukkan oleh titik f. Selanjutnya apabila pembekuan berlanjut ke titik b, kandungan karbon dari austenit ada pada E dan kepekatan dari cairan ada pada C. Kemudian cairan yang tinggal mulai membeku. Butir-butir kristal dari pembekuan larutan sisa ini adalah campuran potonganpotongan halus dari grafit dan austenit seperti ditunjukkan pada gambar (b). Ini disebut kristal eutektik dan tiap butir eutektik yang timbul sedikit demi sedikit dalam larutan disebut sel eutektik. Sel eutektik ini makin besar dan bersentuhan


dengan tetangganya pada akhir pembekuan. Selama proses ini temperatur tetap (kira-kira 1.145°C). Struktur eutektik terbentuk sedemikian sehingga paduan membeku serempak dari fasa cair dan membentuk dua fasa yang tercampur halus. Tetapi, seperti pada besi cor, cabang-cabang grafit tumbuh radial bersama-sama dengan pertumbuhan sel eutektik, dan dendrit austenit menjadi tidak jelas, sehingga akhirnya struktur menjadi austenit dengan grafit yang tersebar, seperti ditunjukkan pada gambar (c). Ketika temperatur turun ke 720°C setelah seluruhnya menjadi beku, larutan padat  terurai menjadi dua fasa yaitu larutan padat  dan karbid besi. Gejala ini disebut transformasi eutektoid dan khususnya disebut tansformasi A 1 untuk paduan besi karbon. Larutan padat  dari transformasi ini disebut ferit, dan karbida besi Fe 3 C disebut sementit. Keduanya membentuk lapisan-lapisan tipis tertumpuk bergantian. Struktur ini disebut perlit. Kalau laju pendinginan diperkecil, larutan padat  terurai menjadi larutan padat  dan grafit. Baja pada dasarnya ialah besi (Fe) dengan tambahan unsur karbon (C) sampai dengan 1,67% (maksimal). Bila kadar unsur karbon (C) lebih dari 1,67%, maka material tersebut biasanya disebut sebagai besi cor (Cast Iron). Makin tinggi kadar karbon dalam baja, maka akan mengakibatkan hal- hal sbb : a. Kuat leleh dan kuat baja akan naik. b. Keliatan / elongasi baja berkurang. c. Semakin sukar di las.


oleh karena itu adalah penting agar kita dapat menekan kandungan karbon pada kadar serendah mungkin untuk dapat mengantisipasi berkurangnya keliatan dan sifat sulit dilas diatas, tetapi sifat kuat leleh dan kuat tariknya tetap tinggi. Penambahan unsur – unsur ini dikombinasikan dengan proses heat treatment akan menghasilkan kuat tekan yang lebih tinggi, tetapi keuletan dan keliatan, dan kemampuan khusus lainnya tetap baik. Unsur – unsur tersebut antara lain: Mangan (Mn), Chromium (Cr), Molybdenum (Mo), Nikel (Ni) dan tembaga (Cu). Sifat fisik dari berbagai jenis baja dan paduannya pada temperatur tertentu tergantung dari kadar karbon dan bagaimana proses distribusinya. Sebelum dikeraskan dengan proses heat treatment, baja umumnya memiliki struktur: ferit, perlit, dan sementit. 1. Fasa Ferit Ferit terbentuk dibawah temperatur 910°C. Struktur BCC dapat timbul pada temperatur diatas 723°C dan bersifat non magnetik pada temperatur antara 771°C – 910°C. Ferit adalah larutan padat karbon (C) di dalam besi alpha. Merupakan komponen terlunak dari baja dan sangat lunak dan ulet. Disebut juga besi murni, dimana larutan karbon (C) 0,025%, dapat bersifat fero magnetik dibawah 90°C. 2. Fasa Sementit Sementit adalah komponen terkeras dan paling rapuh dari baja. Disaat kandungan karbonnya 6,67%, terjadi kombinasi ferit dan perlit. Sementit ini disebut juga besi karbida, terjadi dibawah temperatur 1400°C, dan berstruktur kristal orthorhombic. 3. Fasa Perlit


Merupakan campuran ferit dan sementit yang stabil pada temperatur kamar dibawah 723°C dan persentase karbon 0,83%. Memiliki sifat fisik seperti yang terdapat pada sementit (sangat keras) dan ferit (sangat lunak). Pembentukan perlit hanya terjadi pada saat karbon dengan persentase 0,83% dengan pasti mengisi kebutuhan sementit. Jika tidak terdapat jumlah karbon yang cukup, atau kurang dari 0,83% karbon, maka karbon dan besi akan bergabung membentuk sementit sampai seluruh karbon dapat terkonsumsi. Ketangguhan dan kekerasan baja tidak terlalu tergantung oleh heat treatment, tetapi tergantung sama tiga komposisi utama tersebut. Jika kandungan karbon meningkat, maka jumlah ferit berkurang dan jumlah perlit meningkat sampai baja mengandung 0,8% karbon, keseluruhannya merupakan komposisi perlit. Baja dengan karbon lebih dari 0,8% karbon merupakan campuran perlit dan sementit. Pada saat meningkatnya temperatur maka akan mengalami perubahan ferit dan perlit menjadi bentuk allotropic dari paduan iron-carbon (austenit), yang memiliki sifat kelarutan semua karbon bebas dalam logam. Jika baja didinginkan secara lambat, austenit menjadi ferit dan perlit, tapi jika pendinginan cepat austenit “membeku” atau berubah menjadi martensit, yang sangat keras.


Gambar 2.4 Diagram keseimbangan besi-karbida besi

2.2.3

Diagram waktu dan temperatur transformasi

TTT Diagram merupakan salah satu jenis dari diagram material yang bisa digunakan untuk memprediksi hasil akhir dari suatu transformasi. TTT diagram lebih sederhana daripada Fe 3 C diagram. Banyak ahli metalurgi berpendapat bahwa waktu dan temperatur transformasi austenite mempunyai pengaruh yang besar terhadap produk hasil transformasi dan properties baja. Karena austenit tidak stabil di bawah temperatur kritis bawah, sangat penting untuk diketahui berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk austenit selesai bertransformasi, dan bertransformasi menjadi apa pada akhirnya austenit


tersebut pada temperatur konstan dibawah temperatur kritis bawah. Proses transformasi tersebut dinamakan Transformation Temperature Time (TTT). Kalau baja diaustenitkan, kemudian dicelup dingin pada temperatur di bawah titik transformasi dan dibiarkan, untuk sementara waktu austenit berada dalam keadaan metastabil, dan setelah waktu inkubasi tertentu terjadi transformasi. Dengan merubah-rubah keadaan di atas transformasi dibiarkan pada temperatur tetap, maka diagram transformasi waktu temperatur. Seperti ditunjukkan dalam Gambar 2.5, proses dimana struktur martensit didapat dengan pencelupan dingin tiba-tiba setelah dibiarkan berada sebagai austenit yang metastabil, proses ini disebut austenit (ausforming) Martensit yang dibuat dengan olah austenit, dibandingkan dengan martensit yang didapat dengan proses biasa, mempunyai struktur mikro yang halus, cacat kisinya yang sangat banyak, dan kekuatan yang sangat tinggi. Jadi kalau baja di temper, akan didapat kekuatan, keliatan dan keuletan yang tidak bisa dicapai oleh proses pengerasan dan penemperan baja yang biasa. Untuk mendapatkan sifat-sifat yang sangat baik perlu pemilihan baja, yaitu yang mempunyai waktu permulaan transformasi yang lebih lama dari perlit dan bainit, suau daerah austenit metastabil di dalam S, dan yang akan menjadi fasa martensit karena pencelupan dingin. Bentuk diagram tergantung dengan komposisi kimia terutama kadar karbon dalam baja. Untuk baja dengan kadar karbon kurang dari 0.83% yang ditahan suhunya dititik tertentu, akan menghasilkan struktur perlit dan ferit. Bila ditahan suhunya pada titik tertentu tapi masih disisi sebelah atas garis horizontal, maka akan mendapatkan struktur mikro bainit (lebih keras dari perlit). Bila ditahan


suhunya pada titik tertentu dibawah garis horizontal, maka akan mendapat struktur martensit (sangat keras dan getas). Ukuran butir sangat dipengaruhi oleh tingginya suhu pemanasan, lamanya pemanasan dan semakin lama pemanasannya akan timbul butiran yang lebih besar. Semakin cepat pendinginan akan menghasilkan ukuran butir yang lebih kecil.

Keterangan : Ms = martensit start M 50 = 50 % austenit ketika ditemper, bertransformasi menjadi martensit. M 90 = 90 % austenit ketika ditemper, bertransformasi menjadi martensit %

A U S T E N IT + P E R L IT + C A R B ID A M A R T E N S IT D A N A U S T E N IT M A R T E N S IT B A IN IT D A N M A R T E N S IT P E R L IT A U S T E N IT S T A B IL

Gambar 2.5 Diagram Waktu dan Temperatur Transformasi


2.3 Sifat – Sifat Logam Cair Logam cair pada umumnya mempunyai sifat yang sama dengan air. Tetapi ada hal – hal yang membedakannya yaitu : a. Cairnya suatu logam dipengaruhi oleh temperatur dan akan cair seluruhnya pada temperatur tinggi, sedangkan pada temperatur rendah berbeda dengan air karena pada temperatur rendah terdapat inti – inti kristal. b. Berat jenis logam cair lebih besar daripada berat jenis air, sehingga menyebabkan perbedaan aliran pada logam dimana aliran logam cair mempunyai kelembaman dan gaya tumbuk yang besar. c. Air dapat menyebabkan permukaan dinding wadah basah, sedangkan logam cair tidak. Oleh karena itu apabila logam cair mengalir diatas permukaan cetakan pasir, ia tidak meresap ke dalam cetakan pasir asalkan jarak antara partikel - partikel pasir cukup kecil. Kekentalan dari logam cair sangat berpengaruh terhadap aliran logam cair yang nantinya akan digunakan proses pengecoran. Kekentalan ini juga tergantung pada temperatur dimana pada temperatur tinggi kekentalan menjadi rendah dan juga sebaliknya yaitu kekentalan tinggi pada temperatur rendah. Oleh karena itu apabila kekentalan tinggi, maka akan menyebabkan logam cair sukar mengalir atau kehilangan mampu air.

2.3.1 Pembagian Bahan Coran Setiap produk harus berhubungan dengan bahan (material) dasar. Hal ini bertujuan untuk mencapai sifat – sifat yang diinginkan pada produk tersebut. Untuk itu kita harus mengetahui bahan yang seharusnya kita pakai dan bagaimana


sifat dari bahan tersebut. Dalam menentukan pilihan, perancang harus memperhatikan sifat – sifat material antara lain : kekuatan, konduktivitas (listrik), daya hantar panas, berat jenis, dan lain – lain. Pada gambar 2.6 akan ditunjukkan penggolongan bahan coran. Besi Kelabu Besi cor mutu tinggi Besi cor Kelabu paduan

Coran besi cor Besi cor bergrafit bulat Besi cor mampu tempa Besi cor dicil

CORAN

Coran baja

Baja cor karbon Baja cor paduan

Coran Paduan tembaga

Brons Kuningan Coran paduan aluminium Coran paduan magnesium Coran paduan seng

Coran Paduan lain

Coran paduan nikel Coran paduan timbal Coran paduan tin Lain-lain

Gambar 2.6 Penggolongan bahan coran

2.4 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 menengah (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 15000C. Baja cor paduan adalah baja cor yang ditambah unsur-unsur paduan. Salah satu atau beberapa dari unsur-unsur paduan seperti mangan, khrom, molibdenum


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.

2.5 Baja Paduan Baja paduan didefenisikan sebagai suatu baja yang dicampur dengan satu atau lebih unsur campuran seperti nikel, kromium, molibdenum, 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

di dalam 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 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 menambah unsur campuran seperti nikel, mangan, dalam jumlah yang kecil ke dalam 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


4. Kekerasan dan kekuatan baja karbon akan mulai turun bila temperatur mencapai 2500C. 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 cenderung 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 molibdenum. 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.


2.6 Struktur Dan Sifat-Sifat Baja Cor

2.6.1 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% C. Sebagai unsur-unsur tambahan selain karbon, baja cor mengandung 0,20 sampai 0,70% Si, 0,5 sampai 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. Gambar 2.7 menunjukkan struktur mikro dari baja cor karbon yang mempunyai kadar karbon 0,2% pada pembesaran 100X, yang didinginkan di dalam tungku dari 950°C, setelah pengecoran. Bagian hitam ialah perlit dan bagian putih ialah ferit. Gambar 2.8 menunjukkan struktur mikro dari baja cor karbon berkadar karbon 0,8% pada pembesaran 400X yang didinginkan dalam tungku dari 900°C, disini struktur perlit terlihat sangat baik.

Gambar 2.7 Baja cor karbon 0,2%

Gambar 2.8 Baja cor karbon 0,8%


pembesaran 100X.

pembesaran 400X

2.6.2 Sifat-sifat coran baja karbon Kalau kadar karbon dari baja cor bertambah, kekuatannya 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. 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 2.9 menunjukkan pengaruh kadar karbon dan keadaan pengolah-panasan kepada sifat-sifat mekanis dari coran baja karbon. Gambar 2.10 menunjukkan hasil pengujian tarik dari baja karbon yang dinormalkan pada berbagai temperatur. Kekuatan baja karbon sangat turun, diatas kira-kira 3000C. Perpanjangan dan pengecilan luas turun kalau temperatur meningkat sampai 2000C dan naik diatas 2000C.


Keterangan : P e lu n a k a n P e n o r m a la n P e n o r m a la n d a n p e n e m p e r a n

Gambar 2.9 Pengaruh kandungan karbon dan perlakuan panas pada sifat-sifat mekanik

Gambar 2.10 Data pengujian tarik panas dari baja cor karbon yang dinormalkan

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.

2.7 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 silisium 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.

2.7.1 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. Gambar 2.11 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.


Gambar 2.11 Kadar karbon dan kekerasan maksimum baja setelah dicelup dingin. 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. 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.


2.7.2 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 mengendap secara terpisah. Oleh karena itu baja cor ini dipakai


setelah menjadi austenit seluruhnya dan kemudian didinginkan dalam air setelah dipanaskan pada temperatur 10000C-11000C. 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.

2.7.3 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 6500C. 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 : 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. 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.

2.7.4 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 karbid mengendap pada batas butir austenit, sedangkan struktur yang dicelup dingin dalam air dari 10000C menjadi austenit seluruhnya dan keuletannya menjadi lebih baik. Kekerasan baja ini kirakira 200 HB. Tetapi dapat dikeraskan sampai kira-kira 550 HB dengan penempatan berulang-ulang dan pengerjaan dingin. Oleh karena itu baja cor mangan tinggi mempunyai tahanan tinggi terhadap keausan dibawah beban lentur, dengan demikian dapat dipakai sebagai bahan penghancur, lapisan dari gilingan bola silangan rel dan seterusnya.

2.8 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. 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, permukaaan pisah yang terIalu banyak akan menghabiskan terlalu banyak waktu dalam proses.

2.8.1 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: a. Pola tunggal. Bentuknya serupa dengan corannya, disamping itu kecuali tambahan penyusutan, tambahan penyelesaian mesin dan kemiringan pola kadang kadang dibuat menjadi satu dengan telapak ini. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar 2.12.

Gambar 2.12 Pola tunggal.


b. Pola belahan. Pola ini dibelah ditengah untuk memudahkan pembuatan cetakan. Permukaan pisahnya kalau mungkin dibuat satu bidang. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar 2.13.

Gambar 2.13 Pola belahan. c. Pola setengah. Pola ini dibuat untuk membuat cetakan dimana kup dan dragnya simetri terhadap permukaan pisah. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar 2.14.

Gambar 2.14 Pola setengah. d. Pola belahan banyak. Pola dibagi menjadi tiga atau lebih untuk memudahkan penarikan dari cetakan dan penyederhanaan pemasangan inti. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar 2.15.

Gambar 2.15 Pola belahan banyak.


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 atau plastik. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar 2.16.

Gambar 2.16 Pola pelat pasangan. 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. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar 2.17.

Gambar 2.17 Pola pelat kup dan drag. Setelah melihat berbagai macam-macam bentuk pola maka penulis mengambil kesimpulan, Pola yang digunakan untuk pembuatan sproket conveyor untuk kebutuhan di PT. Mahakarya Inti Buana adalah pola setengah.


2.8.2 Penentuan Penambahan Penyusutan Karena coran menyusut pada waktu pembekuan dan pendinginan, maka pembuat pola perlu mempergunakan mistar susut yang telah diperpanjang sebelumnya sebanyak tambahan penyusutan pada ukuran pola. Tabel. 2.1 Tambahan Penyusutan yang Disarankan. Tambahan Penyusutan

Bahan

8/1000

Besi cor, baja cor

9/1000

Besi cor, baja cor tipis yang banyak menyusut

10/1000

Sama dengan atas & aluminium

12/1000

Paduan aluminium, brons, baja cor (table 5-7 mm)

14/1000

Kuningan kekuatan tinggi, baja cor

16/1000

Baja cor (tebal lebih dari 10 mm)

20/1000

Coran baja yang besar

25/1000

Coran baja besar dan tebal

(Sumber : Chijiiwa Kenji, Prof. Ir. Tata Surdia M. S. Met. E, Teknik Pengecoran Logam, Cetakan Kesembilan, PT. Pradnya Paramita, Jakarta 2006, hal 52)

2.8.3 Telapak Inti Inti biasanya mempunyai telapak inti yang digunakan untuk: 1. Maksud dari telapak inti. a. Menempatkan inti, membawa dan menentukan letak dari inti. Pada dasarnya dibuat dengan menyisipkan bagian dari inti. b. Menyalurkan udara dan gas-gas dari cetakan yang keluar melalui inti. c. Memegang inti, mencegah bergesernya inti dan menahan inti terhadap gaya apung dari logam cair.


2. Macam dari telapak inti. Berdasarkan bentuknya telapak inti dapat digolongkan menjadi : a. Telapak inti mendatar berinti dua. Dalam hal ini inti dipasang mendatar dan ditumpu pada kedua ujungnya. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar 2.18.

Gambar 2.18 Telapak inti bertumpu dua mendatar. b. Telapak inti dasar tegak, Inti ditahan tegak oleh telapak inti pada alasnya yang cukup menstabilkan inti. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar 2.19.

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. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar 2.20.

Gambar 2.20 Telapak inti tegak bertumpu dua.


d. Telapak inti untuk penghalang (sebagian). Pola ini tidak dapat ditarik kearah tegak lurus pada permukaan pisah karena ada tonjolan yang jauh dari permukaan pisah. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar 2.21.

Gambar 2.21 Telapak inti untuk penghalang (sebagian). Setelah melihat macam-macam dari telapak inti maka penulis dapat mengambil kesimpulan, telapak inti yang digunakan untuk pembuatan sproket conveyor untuk kebutuhan di PT. Mahakarya Inti Buana adalah telapak inti tegak bertumpu dua.

2.9 Rencana Pengecoran

2.9.1 Istilah – Istilah Dan Fungsi Dari Sistem Saluran. Sistem saluran adalah jalan masuk cairan logam yang dituangkan ke dalam rongga cetakan. Cawan tuang merupakan penerima cairan logam langsung dari ladel. Saluran turun adalah saluran yang pertama membawa cairan logam dari cawan tuang ke dalam 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 ke dalam rongga cetakan. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar 2.22.


Gambar 2.22 Sistem pengisian.

2.9.2 Bentuk Dan Bagian–Bagian Sistem Saluran 1. Saluran Turun. Saluran turun dibuat lurus dan tegak dan irisan berupa lingkaran. Kadangkadang 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. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar 2.23.


Gambar 2.23 Ukuran cawan tuang. 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 di bawahnya kemudian masuk ke saluran turun. 3. Pengalir Pengalir biasanya mempunyai irisan seperti trapesium atau setengah lingkaran, sebab irisan demikian mudah dibuat pada permukan 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. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar 2.24. Ada beberapa cara untuk membuang kotoran tersebut yaitu sebagai berikut : a. Perpanjangan pemisah dibuat pada ujung saluran pengalir. b. Membuat kolam putaran dibawah saluran turun. c. Membuat saluran turun bantu.


d. Membuat penyaring.

Gambar 2.24 Perpanjangan pengalir. 4. Saluran masuk Saluran masuk dibuat dengan irisan yang lebih kecil daripada irisan pengalir, agar dapat mencegah kotoran masuk ke dalam rongga cetakan. Bentuk irisan yang membesar kearah rongga cetakan untuk mencegah terkikisnya cetakan. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar 2.25.

Gambar 2.25 Bentuk saluran masuk.

2.9.3. 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. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar 2.26.

Gambar 2.26 Penambah samping dan penambah atas.

2.10 Pasir Cetak 2.10.1 Syarat- syarat pasir cetak Pasir cetak yang baik harus memenuhi syarat – syarat sebagai berikut : 1. Mempunyai sifat mampu bentuk sehingga mudah dalam pembuatan dengan kekuatan yang cocok , sehingga cetakan yang dihasilkan tidak rusak karena digeser, tahan menahan logam cair yang dituang ke dalamnya. 2. Permeabilitas yang cocok. Udara dalam cetakan waktu penuangan harus dikeluarkan melalui rongga-rongga diantara butiran pasir.


3. Distribusi besar butir yang cocok. Permukaan coran diperhalus kalau coran dibuat dalam cetakan yang berbutir halus. Tetapi kalau putiran pasir terlalu halus, gas dicegah keluar dan membuat cacat, yaitu gelembung udara. Distribusi besar butir harus cocok mengingat dua syarat yang tersebut di atas. 4. Tahan terhadap temperatur logam yang dituang. 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 tercampur yang mungkin menghasilkan gas atau larut dalam logam adalah tidak dikehendaki. 6. Mampu dipakai kembali. 7. Pasir harus murah. Temperatur penuangan beberapa logam dapat dilihat dalam tabel berikut: Tabel 2.2 Temperatur penuangan untuk beberapa coran. Macam Coran

Temperatur Tuang (0C)

Paduan ringan

650 – 750

Brons

1100 – 1250

Kuningan

950 – 1100

Besi Cor

1250 – 1450

Baja Cor

1500 – 1550

(Sumber : Chijiiwa Kenji, Prof. Ir. Tata Surdia M. S. Met. E, Teknik Pengecoran Logam, Cetakan Kesembilan, PT. Pradnya Paramita, Jakarta 2006, hal 109)


2.10.2 Macam- Macam Pasir Cetak Pasir cetak yang paling lazim dipakai adalah pasir gunung, pasir pantai, pasir sungai, dan pasir silica yuang 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 dipakai, dan bersifat adhesi maka pasir tersebut hanya dipakai begitu saja, sedangkan kalau sifat adhesinya kurang, maka perlu ditambah lempung kepada pasir tersebut.

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 silika (SiO2) merupakan pasir yang terbaik karena dapat menahan temperatur tinggi tanpa terurai atau leleh. Pasir silika harganya murah dan mempunyai umur yang panjang untuk berbagai pengecoran. 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 silika dapat juga dipakai pasir zirkon (ZrSiO2) yang berwarna kuning gading dan kegunaaan utama adalah untuk coran 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 dicapaipun 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. Pasir yang digunakan untuk pengecoran sproket conveyor untuk kebutuhan di PT. Mahakarya Inti Buana adalah pasir silika (SiO2) seperti terlihat pada gambar 2.27.

Gambar 2.27 Pasir silika (SiO2).

2.10.3 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


2. Tanah lempung terdiri dari kaolinit, ilit dan monmorilonit, juga kwarsa jika ditambah air akan menjadi lengket. Ukuran butir dari tanah lempung 0,005 – 0,02 mm, kadangkadang dibutuhkan bentonit yaitu merupakan sejenis dari tanah lempung dengan besar butiran 0,01 – 10 μm dan fasa penyusunnya adalah monmorilonit (Al2O3, 4SiO2, H2O) 3. Pengikat lain Inti sering dibuat dari pasir yang dibubuhi minyak nabati pengering 1,5 – 3 % dan dipanaskan pada temperatur 200 – 250 0C. Berikut ini adalah gambar dari beberapa inti seperti terlihat pada gambar 2.28.

Gambar 2.28 Beberapa inti yang sudah dipanaskan. Selain dari itu, resin, air kaca, atau semen digunakan sebagai pengikat khusus. Berikut ini adalah gambar dari air kaca sebagai pengikat khusus inti, seperti terlihat pada gambar 2.29..


Gambar 2.29 Pengikat khusus inti (resin dan air kaca).

2.11 Peleburan Logam

2.11.1 Dapur Induksi CV. Baja Pertiwi 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 mengunakan arus liar yang kuat yang dialirkan ke dalam cairan baja untuk dirubah menjadi panas, sehingga panas yang dihasilkan dapat digunakan untuk melebur baja. Kesukaran yang timbul dalam menggunakan 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 muatan 1 ton terbuat dari kayu berlapis asbes atau bahan non magnet yang tidak panas karena arus listrik. Dapur ini dilengkapi dengan mekanik pengungkit agar mudah mengeluarkan isi dapur setelah selesai proses pembuatan baja.


Cara kerja dapur induksi sebagai berikut. Pertama sekali dilakukan pengisian dapur dengan baja rongsokan 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 lililtan primer sehingga didapat arus liar yang kuat dan seterusnya dialirkan kemuatan/ bahan yang akan menimbulkan panas karena tahanan di dalam dapur. Panas yang timbul di dalam dapur digunakan untuk melebur logam dan setelah terjadi pencairan di dalam dapur, pemanasan tetap dilakukan sampai pada temperatur yang diinginkan untuk pengeluaran baja yang diproses yang digunakan untuk dioksida cairan baja. Sewaktu pencairan baja terjadi terak cair dan bahan-bahan non metal berada disebelah atas (timbul ke bagian atas cairan) dan terak cair dan non metal cair yang timbul ke atas dikeluarkan dari dalam dapur. Di dalam dapur ini terak cair tidak dapat diyakini (tidak sempurna) menutupi cairan sehingga kemungkinan dapat timbul oksidasi pada cairan. Untuk mencegah terjadinya oksidasi pada cairan baja didalam dapur, maka pada permukaan cairan dimasukkan gas reduksi. Setelah proses di dalam dapur selesai, maka baja cair dikeluarkan dari dalam dapur yang ditampung oleh ladel untuk dibawa ke tempat penyelesaian selanjutnya. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar 2.30.


Gambar 2.30 Tanur induksi jenis krus.

2.12 Penuangan Logam Cair Cairan logam yang dikeluarkan dari tanur diterima dalam ladel dan dituangkan ke dalam 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 api agalmatolit yang mempunyai pori pori kecil, penyusutan kecil dan homogen. Nozel dibuat cukup panjang agar membentuk tumpahan yang halus tanpa cipratan. Ladel harus dikeringkan lebih dahulu oleh burner minyak residu sebelum dipakai. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar 2.31.


Gambar 2.31 Ladel jenis penyumbat. 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 2.30. Kecepatan penuangan yang rendah menyebabkan ke cairan yang buruk, kandungan gas, oksidasi karena udara, dan ketelitian permukaan yang buruk.

Gambar 2.32 Temperatur penuangan yang disarankan.


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. Daripada 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.

2.13 Waktu Tuang Waktu tuang (t) dapat ditentukan dengan rumus :

t

W ............................................................................ (Literatur 1, hal 71) Q.

Dimana : Q = Volume penuangan per satuan waktu (

m3 ) det

W= berat tuang (kgf) γ = berat jenis logam (

kgf ) m3

Besarnya V ditentukan dengan rumus : V  C 2.g .h .................................................................. (Literatur 1, hal 71)

Dimana : C = koefisien aliran (0,5 - 0,6) dan untuk saluran sederhana 0,9 -1,0 g = percepatan grafitasi bumi ( 9,81

m ) s2

h = tinggi saluran turun (m)


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents