Transcript
LABORATORIUM METALURGI PROSES
DEPARTEMEN METALURGI DAN
MATERIAL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS INDONESIA
LAPORAN AWAL PRAKTIKUM COR
NPM/ KELOMPOK : 1206226955 / KELOMPOK 17
TANGGAL DIKUMPULKAN : 20 APRIL 2015
TANGGAL DITERIMA : 20 APRIL 2015
KETERANGAN :
I. Tujuan Praktikum
1. Memahami perancangan sistem saluran dan penambah
yang sesuai dengan dimensi logam yang akan dicor
2. Memahami cara-cara pembuatan cetakan pasir yang
baik yang sesuai dengan rancangan pola yang ada
3. Memahami cara-cara pembuatan inti sesuai dengan
bentuk benda cor
4. Memahami tahap-tahap persiapan dapur peleburan
5. Memahami tahap-tahap peleburan logam
6. Memahami cara penuangan logam cair ke dalam
cetakan pasir yang telah dibuat
7. Memahami jenis-jenis cacat yang dapat terjadi pada
logam hasil penuangan serta cara-cara pencegahannya
8. Memahami sifat-sifat logam hasil coran sesuai dengan
komposisi paduan yang digunakan
II. Dasar Teori
Pengecoran logam
Pengecoran (casting) adalah suatu proses penuangan
materi cair seperti logam atau plastik yang dimasukkan ke
dalam cetakan, kemudian dibiarkan membeku di dalam
cetakan tersebut, dan kemudian dikeluarkan atau di pecah-
pecah untuk dijadikan komponen mesin. Pengecoran loham
memiliki beberapa kelebihan, yaitu :
- Membuat produk satuan hingga produk dalam jumlah
banyak
- Membuat bentuk produk mulai dari yang sederhana hingga
rumit dan berongga
- Membuat produk dengan tingkat presisi longgar hingga
yang sangat ketat
- Membuat produk dengan berat beberapa gram hingga ton
Namun, pengecoran juga memiliki beberapa
kekurangan, yaitu :
- Pada beberapa proses, diperlukan proses heat treatment
untuk memperbaiki sifat mekanis
- Kecacatan lubang halus dapat berpengaruh besar pada sifat
mekanis
- Kekuatan produk kurang
- Diperlukan keterampilan khusus pada proses foundry untuk
mendapatkan hasil cor yang baik
Proses pengecoran logam dimulai dengan melakukan
proses pencairan logam, kemudian proses penuangan logam ke
dalam cetak, proses pembekuan/solidifikasi logam dalam
cetakan, dan selanjutnya proses pelepasan produk coran dari
cetakan. Setelah dilakukan peleburan pada dapur lebur dan
penuangan aluminium cair ke dalam cetakan, maka proses
selanjutnya ialah pembekuan (solidifikasi). Ketika mulai
membeku, kristal-kristal mulai tumbuh dalam fasa liquid.
Waktu saat kristal mulai tumbuh dikenal dengan nama nukleasi
dan titik terjadinya disebut titik nukleasi. Proses solidifikasi ini
sangat penting untuk mendapatkan produk tanpa cacat (reject),
tidak ada penyusutan (shrinkage) dan menghasilkan butir-butir
yang halus sehingga dihasilkan produk cor dengan sifat
mekanis yang baik.
II.1. Peleburan Aluminium
Sebagian besar logam yang dicetak dari proses manufaktur
di dunia datang dari keluarga aluminium dan alloy-nya.
Aluminium memiliki beberapa kelebihan, diantaranya yaitu
berat jenis rendah (2,7 gr/Cm3), hanya 1/3 dari baja, sehingga
merupakan logam yang ringan. Temperatur lebur nya rendah
yaitu 660 OC, konduktifitas termal yang tinggi, tahan terhadap
korosi, konduktifitas listrik yang tinggi, serta mudah dicor
dengan permukaan akhir yang baik.
dengan permukaan akhir yang baik.
Namun, aluminum juga memiliki kekurangan, diataranya
adalah:
Berat jenis rendah, sehingga mudah tercampur dengan pengotor (dross) oksida, misal Al2O3 (berat jenisnya 2.1
gr/mm3 ) dengan Aluminium Cair (berat jenisnya 2.3
gr/mm3)
Mengalami penyusutan (shrinkage) yang cukup tinggi 3.5 8.5 % (rata-rata 6 %)
Sangat mudah mengikat gas Hidrogen dalam kondisi cair
3H2O + 2 [AL] ---- 6 [H] + (AL2O3)
Unsur paduan diberikan pada proses pengecoran
aluminium dengan tujuan untuk memperbaiki sifat mampu cor
tanpa menghilangkan sifat aslinya. Penambahan paduan yang
berbeda akan memberikan sifat yang berbeda-beda pada benda
hasil pengecoran.
Penambahan unsur Si dapat meningkatkan sifat castability
sehingga menghasilkan permukaan benda cor yang baik. Unsur
Si juga dapat memperkecil kemungkinan terjadinya shrinkage.
Sedangkan, unsur Mg memberikan efek ketahanan korosi yang
baik serta meningkatkan kekuatan dan kekerasan dalam
perlakuan panas melalui mekanisme penguatan precipitation
hardening. Unsur Mn akan memperkuat aluminium dan unsur
Cu menghasilkan produk coran dengan sifat mampu mesin
(machinability) yang baik
Dalam proses peleburan aluminium, terdapat beberapa
treatment pada saat peleburan. Treatment itu antara lain melting,
alloying, fluxing, degassing, modifikasi dan grain refining.
Proses peleburan aluminium pada dapur krusibel memiliki
langkah-langkah sebagai berikut:
1. Charging material saat furnace dingin atau panas secara
bertahap.
2. Saat mulai pencairan, taburkan cover flux yang bertujuan
untuk mencegah gas H2 masuk kedalam aluminium cair.
3. Lakukan treatment pada aluminium cair, modifier atau
grain refiner.
4. Taburkan bubuk degasser atau semprot dengan gas inert.
5. Tutup dengan cover flux.
Tahapan setelah proses peleburan adalah proses penuangan.
Pada tahap ini, suhu penuangan harus diperhatikan. Hal ini
disebabkan suhu tuang yang tidak terkontrol dengan baik akan
menyebabkan inklusi-inklusi oksida dan porositas yang
disebabkan oleh gas terlarut dan cacat lainnya. Proses
penuangan logam cair ke cetakan tergantung pada titik beku dan
ketebalan produk casting yang akan dibuat. Secara umum
temperatur peleburan dibuat 100-150oC di atas temperatur lebur
logam. Sedangkan untuk aluminium, temperature penuangan
dilakukan 25o C di atas temperatur lebur.
Pada peleburan aluminium diperlukan adanya pemberian
fluks. Jenis-jenis fluks yang akan digunakan tergantung dari
tujuan penggunaannya. Macam-macam fluks adalah sebagai
berikut :
1. Cover Flux
Digunakan untuk melindungi permukaan logam cair dan
meminimalisasi oksidasi serta larutnya gas hidrogen.
2. Cleaning Flux
Digunakan untuk membersihkan pengotor oksida dan
senyawa intermetalik lain dari logam cair. Fluks jenis ini
membutuhkan kontak yang baik dengan logam. Contohnya
adalah fluks jenis chlorine yang dapat membersihkan gas
hidrogen dari logam cair.
3. Exothermic Flux
Fluks jenis ini digunakan untuk mengambil logam dari dross
Fluks jenis ini digunakan untuk mengambil logam dari dross
sehingga dihasilkan dross yang kering. Proses ini akan
meningkatkan efisiensi dari logam yang digunakan sehingga
tidak terbuan
Penaburan cover flux pada aluminium cair tidak
menjamin aluminium cair bebas dari udara sehingga perlu
dilakukan proses degassing. Proses degassing dapat
dilakukan dengan beberapa cara, antara lain menggunakan
tablet (chlorine atau nitrogen) atau gas bubble flotation (gas
nitrogen atau argon)
II.2. Pembekuan
Setelah dilebur dan dimasukan kedalam cetakan tahap
selanjutnya ialah pembekuan logam. Apabila material
logam/non-logam dalam kondisi cair diturunkan suhunya,
maka energi kinetik rata-ratanya akan turun dan menyebabkan
membekunya material logam tersebut.
Pembekuan benda cor dimulai dari bagian logam yang
bersentuhan dengan cetakan, yaitu ketika panas dari logam cair
diambil oleh cetakan sehingga bagian logam yang bersentuhan
dengan cetakan itu mendingin sampai titik beku. Pada proses
ini, inti-inti kristal akan tumbuh. Bagian dalam coran
mendingin lebih lambat daripada bagian luarnya sehingga
kristal-kristal tumbuh dari mengarah ke bagian dalam coran
dan butir-butir kristal tersebut berbentuk panjang-panjang
seperti kolom (columnar). Sedangkan bagian paling dalam
akan terbentuk equiaxed.
Gambar 1. Skema Pembekuan Logam
II.3. Cacat pada Hasil Pengecoran
Cacat adalah beberapa karakteristik yang menghasilkan
diefisiensi dan ketidaksempurnaan terhadap kualitas spesifikasi
coran yang telah didisain sebelumnya. Adanya cacat pada
pengecoran alumunium ini tidak dapat dihindari secara
sempurna. Cacat-cacat yang ada tersebut hanya dapat
diminimalisasikan. Cacat cacat ini dapat di toleransi apabila tidak mengganggu fungsi benda coran. Kerusakan atau
kesalahan pada benda cor tersebut dapat menyebabkan
ditolaknya benda cor tersebut oleh konsumen (reject). Nilai
reject yang baik adalah dengan angka yang berkisar 2,0 5,0 %. Dengan nilai > 10 % termasuk tidak efisien, sedangkan dengan
nilai > 20 % secara ekonomis tidak layak.
Secara umum, cacat-cacat yang mungkin terjadi pada
pengecoran aluminium adalah :
a. Gas porosity
Pororsitas gas adalah terperangkapnya gas dalam logam
cair pada waktu proses pengecoran dan pembekuan sehingga
pada benda cor terdapat lubang-lubang. Cacat porositas gas
dapat disebabkan karena terperangkapnya gas hidrogen dalam
cairan Aluminium. Gas hidrogen dapat berasal dari scrap
basah, temperatur leleh dan temperatur tuang yang terlalu
tinggi, serta dari fluks dan cetakan yang basah. Porositas gas
juga bias terjadi karena terperangkapnya udara pada sistem
pengecoran (gating system) yang salah.d. Cacat Akibat Dros
(Slag/Kotoran).
Cacat porositas gas dapat dicegah dengan cara :
- Mencegah logam cair kontak langsung dengan atmosfir
yang terlalu lama
- Memberikan gas inert (Nitrogn/Argon) ke cairan logam
- Perencanaan cetakan yang tidak menyebabkan turbulen pada aliran logam cair
- Atur Pemakaian jumlah resin pada pasir agar sesuai (tidak kekurangan/ berlebihan)
- Sistem ventilasi dari cetakan yang baik
b. Shrinkage (penyusutan)
Cacat shrinkage (penyusutan) terjadi pada daerah hot
spot (terakhir membeku). Logam Aluminium umumnya
mengalami penyusutan sekitar 36 % tergantung pada paduannya ketika membeku dari keadaan cair menjadi padat.
Sebaiknya penyusutan ini terjadi bukan didalam produk. Biasanya jika terjadi didalam produk penyebabnya akibat casting
design (gating sistem) yang kurang sempurna. Karenanya,
casting design harus dibuat sedemiakian rupa agar penyusutan (shrinkage) ini tidak terjadi pada produk cor melainkan diluar
produk cor. Penyebab dari penyusutan ini adalah:
- Perbedaan ketebalan benda cor yang terlalu besar
- Terdapatnya bagian tebal yang tidak dapat dialiri logam cair
secara utuh
- Saluran masuk dan penambah yang kurang banyak atau
terlalu kecil
- Saluran masuk dan penambah yang salah dalam
peletakannya
Shrinkage dapat dicegah dengan beberapa cara, yaitu :
- Usahakan pembekuan serentak, baik bagian yang lebih tebal
atau yang lebih tipis
- Penggunaan cil yang dimaksudkan agar terjadi pembekuan
terarah
- Fungsikan Riser (penambah) secara efektif
- Logam cair sebersih mungkin karena inklusi dapat
menyebabkan pembekuan menjadi tak terarah dan
menyebabkan tempat berkumpulnya gas
Dalam banyak kasus, cacat yang terjadi dapat dalam
bentuk gabungan keduanya (gas and shrinkage porosity).
Shrinkage porositas gas
gas and shrinkage porosity
c. Misrun
Misruns merupakan suatu cacat yang terjadi karena
logam cair tidak mengisi seluruh rongga cetakan, sehingga
LABORATORIUM METALURGI PROSES
DEPARTEMEN METALURGI DAN
MATERIAL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS INDONESIA
LAPORAN AWAL PRAKTIKUM COR
NPM/ KELOMPOK : 1206226955 / KELOMPOK 17
TANGGAL DIKUMPULKAN : 20 APRIL 2015
TANGGAL DITERIMA : 20 APRIL 2015
KETERANGAN :
logam cair tidak mengisi seluruh rongga cetakan, sehingga
benda cor menjadi tidak lengkap atau ada bagian yang hilang.
Penyebab terjadinya cacat misrun adalah :
- Kualitas dari logam cair.
- Sistem gating kurang baik.
- Filling ratio yang rendah.
- Temperatur cetakan rendah.
Cacat misrun
Cacat misrun dapat dicegah dengan beberapa caya,
yaitu :
- Cairan Aluminium bersih dari inklusi
- Penuangan yang dilakukan pada temperatur tinggi (optimal)
- Kecepatan penuangan yang tinggi (optimal)
- Jumlah saluran harus ditambah dan logam cair harus
diisikan dari beberapa tempat pada cetakan
- Lubang angin (ventilasi) harus ditambah
d. Cacat Akibat Dros (Slag/Kotoran)
Logam cair dari paduan aluminium mudah teroksidasi,
sehingga oksida dalam logam cair atau yang dihasilkan pada
waktu penuangan terkumpul sebagai dros. Penyebab dari cacat
ini adalah :
- Pembentukan oksida yang meningkat dengan
meningkatnya temperatur logam cair dan waktu holding
yang terlalu lama
- pemakaian scrap terlalu banyak.
- Kelembaban udara.
e. Hot Cracking (Hot Tears)
Tearing/ Hot Cracking (biasa juga disebut Hot
Shortness) terjadi selama solidifikasi jika sejumlah besar
shrinkage terjadi. Hot Cracking dapat dicegah dengan :
- Alloy Selection
- Part & Mold Design (Hindari bentuk bersudut dan runcing)
III. Alat dan Bahan
a. Alat
- Dapur induksi
- Gerinda
- Dapur krusibel
- Kuas
- Ladel
- Helm
- Gelas ukur
- Kacamata
- Rammer
- Tools cor
- Flask
- Masker
- Kape
- Mangkok kecil
- Cangkul
- Burner
- Linggis
- Timbangan
- Mixer
- Baskom
- Sarung tangan
- Kompresor
- Gergaji besi
b. Bahan
- Pasir silika
- Logam Al
- Pasir resin
- Fluks
- Bentonit/clay
- Degasser
- Air
- Thermal
coating
- Gula tetes
- Gas Elpiji
- Serbuk arang
- Solar
IV. Flowchart Prosedur
IV.1. Persiapan Cetakan
IV.2. Persiapan Dapur
IV.3. Pembuatan Cetakan
IV. 4. Peleburan dengan Dapur Krusibel
= +
100%
IV.5. Penuangan Dapur Krusibel
IV.6. Pembongkaran Cetakan
IV.7. Pemeriksaan Benda Cor
V. Referensi
Bambang, Suharno. 2015. Materi Kuliah Pengecoran
Logam Cetakan Logam. Departemen Metalurgi dan
Material FTUI : Depok.
Laboratorium Metalurgi Proses Departemen Metatlurgi dan
Material FTUI. 2015. Modul Praktikum Pasir Cetak.
Laboratorium Metalurgi Proses Departemen
Metalurgi dan Material FTUI : Depok.
top related