penuangan endok.doc

Laporan Akhir Praktikum Peleburan dan Pembekuan Logam Kelompok 6

BAB I

PENDAHULUAN

2.1. Latar Belakang MasalahPengecoran adalah suatu proses manufaktur yang menggunakan logam cair dan cetakan untuk menghasilkan parts dengan bentuk yang mendekati bentuk geometri akhir produk jadi. Logam cair akan dituangkan atau ditekan ke dalam cetakan yang memiliki rongga sesuai dengan bentuk yang diinginkan. Setelah logam cair memenuhi rongga dan kembali ke bentuk padat, selanjutnya cetakan disingkirkan dan hasil cor dapat digunakan untuk proses sekunder.Praktikum Teknik Peleburan dan Pembekuan Logam ini dimaksudkan untuk menunjang teori yang telah didapatkan atau sedang diberikan oleh Dosen pada saat kuliah serta dimaksudkan sebagai salah satu ilmu pendukung dalam mendalami ilmu Metalurgi lebih jauh sehingga mahasiswa mampu memberikan cara alternatif di samping cara yang sudah ada, utamanya dalam mengaplikasikan di lingkungan kampus khusunya dan lingkungan masyarakat pada umumnya. Praktikum Teknik Peleburan dan Pembekuan Logam ini perhitungan sistem saluran tuang, pembuatan pola cetakan dan pembuatan pola sistem saluran tuang.

Dengan adanya Praktikum Teknik Peleburan dan Pembekuan Logam ini mahasiswa diharapkan mampu berfikir dan bertindak secara ilmiah sehingga dapat mengaplikasikan ilmu yang didapatkan pada saat nanti di masyarakat baik dalam kehidupan sehari-hari maupun kebutuhan pada saat kerja kelak. Disamping itu Praktikum Teknik Peleburan dan Pembekuan Logam ini dapat menemukan metode baru, mengembangkan alat baru ataupun penemuan baru dalam bidang Pengecoran.2.2. Maksud dan Tujuan

Adapun tujuan dari Laporan Akhir Praktikum Teknik Penuangan dan Pembekuan Logam adalah sebagai berikut.

1. Mengetahui cara pembuatan cetakan dan inti.

2. Mengetahui cara pengujian Pasir cetak

3. Mengetahui cara peleburan dan pembekuan logam.

4. Mengetahui hasil analisa cacat coran.2.3. Batasan Masalah

1. BAB II MEMBUAT CETAKAN DAN INTI

Bagaimana cara membuat cetakan dan inti

2. BAB III PENGUJIAN PASIR

Bagaimana cara melakukan pengujian pasir

3. BAB IV PELEBURAN DAN PEMBEKUAN LOGAM

Bagaimana cara peleburan dan pembekuan logam

4. BAB V ANALISA CACAT CORAN

Bagaimana cara pengujian bengkok

5. BAB VI PENGUJIAN MULUR

Bagaimana cara pengujian mulur

6. BAB VII PEMERIKASAAN DYE PENETRANT Bagaimana cara pemerikasaan dye penetrant2.4. Lokasi Praktikum

Dosen Penuangan dan peleburan loagm: DR. Ing. Supono A.D

Asisten Laboratorium

: Nova Hardi Kusuma

Teknisi

: Bpk. Joko Purwanto

Tanggal

: 16 dan 17 Mei 2015

Waktu

: 10,00 selesai dan 08.00 selesai

Tempat: Laboratorium Teknik Produksi Teknik Metalurgi Universitas Jenderal Achmad Yani Bandung

Jurusan

: Teknik Metalurgi

Fakultas

: Teknik

Universitas

: Universitas Jenderal Achmad Yani

2.5. Metode Penulisan

Metode penulisan yang digunakan dalam laporan ini yaitu metode deskritif, yaitu dengan cara study pustaka dan praktikum. Penulis membaca buku dan mencari materi-materi melalui website (internet) yang berhubungan dengan materi dan praktikum, dimana informasi dalam buku dan website tersebut dapat membantu pembahasan masalah dalam laporan ini.2.6. Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan yang digunakan dalam menyusun Laporan Praktikum Teknik Peleburan dan Pembekuan Logam ini adalah sebagai berikut.

1. PENDAHULUAN

Bab ini berisi latar belakang, maksud dan tujuan penulisan, metode penulisan dan sistematika penulisan2. MODUL 1 PEMBUATAN CETAKAN DAN INTI

Bab ini berisikan tujuan praktikum, teori dasar, metodelogi praktikum, data pembahasan dan kesimpulan modul II pembuatan cetakan dan inti.

3. MODUL 2 PENGUJIAN PASIR

Bab ini berisikan tujuan praktikum, teori dasar, metodelogi praktikum, data pembahasan dan kesimpulan modul II pengujian pasir.

4. MODUL 3 PELEBURAN DAN PEMBEKUAN LOGAM

Bab ini berisikan tujuan praktikum, teori dasar, metodelogi praktikum, data pembahasan dan kesimpulan modul III peleburan dan pembekuan logam.

5. MODUL 4 ANALISA CACAT CORAN

Bab ini berisikan tujuan praktikum, teori dasar, metodelogi praktikum, data pembahasan dan kesimpulan modul IV analisa cacat coran.

BAB II

PEMBUATAN CETAKAN DAN INTI2.1 Tujuan

Mengetahui bagaimana cara membuat cetakan Mengetahui apa saja yang harus disiapkan pada proses pembuatan cetakan2.2 Teori DasarProses pengecoran meliputi: pembuatan cetakan, persiapan dan peleburan logam, penuangan logam cair ke dalam cetakan, pembersihan coran dan proses daur ulang pasir cetakan. Produk pengecoran disebut coran atau benda cor. Berat coran itu sendiri berbeda, mulai dari beberapa ratus gram sampai beberapa ton dengan komposisi yang berbeda, mulai dari beberapa ratus gram sampai beberapa ton dengan komposisi yang berbeda dan hampir semua logam atau paduan dapat dilebur dan dicor. Pembuatan cetakan merupakan salah satu tahapan proses yang penting dalam proses pengecoran logam. Pembuatan cetakan merupakan suatu kegiatan untuk mendapatkan rongga cetak kemudian siap untuk diisi logam cair. Kegiatan-kegiatan yang dilakukan dalam perencanaan cetakan adalah sebagai berikut : Transformasi gambar produk menjadi gambar pola.

Perencanaan sistem saluran (Gating System) : Sprue, Down Sprue, Base Sprue, Runner, Ingate dan Riser.

Penentuan bahan pola dan proses pembuatan pola.

Penentuan bahan cetakan dan proses pembuatan cetakan.Menurut jenis cetakan yang digunakan proses pengecoran dapat diklasifikan menjadi dua kategori :1. Pengecoran dengan cetakan sekali pakai.2. Pengecoran dengan cetakan permanen.

Pada proses pengecoran dengan cetakan sekali pakai, untuk mengeluarkan produk corannya cetakan harus dihancurkan. Jadi selalu dibutuhkan cetakan yang baru untuk setiap pengecoran baru, sehingga laju proses pengecoran akan memakan waktu yang relatif lama. Tetapi untuk beberapa bentuk geometri benda cor tersebut, cetakan pasir dapat menghasilkan coran dengan laju 400 suku cadang

perjam atau lebih.

Pada proses cetakan permanen, cetakan biasanya di buat dari bahan logam, sehingga dapat digunakan berulang-ulang. Dengan demikian laju proses pengecoran lebih cepat dibanding dengan menggunakan cetakan sekali pakai, tetapi logam coran yang digunakan harus mempunyai titik lebur yang lebih rendah dari pada titik lebur logam cetakan.Cetakan diklasifikasikan berdasarkan bahan yang digunakan:

1. Cetakan pasir basah (green-sand molds). Cetakan dibuat dari pasir cetak basah.

2. Cetakan kulit kering (Skin dried mold) 3. Cetakan pasir kering (Dry-sand molds) Cetakan dibuat dari pasir yang kasar dengan bahan pengikat

4. Cetakan lempung (Loan molds) 5. Cetakan furan (Furan molds) 6. Cetakan CO2 7. Cetakan logam. Cetakan logam terutama digunakan pada proses cetak-tekan (die casting) logam dengan suhu cair rendah.

8. Cetakan khusus Cetakan khusus dapat dibuat dari plastik, kertas, kayu semen, plaster, atau karet. Proses pembuatan cetakan yang dilakukan di pabrik-pabrik pengecoran dapat di kelompokkan sebagai berikut:

1. Pembuatan cetakan di meja (Bench molding). Dilakukan untuk benda cor yang kecil.

2. Pembuatan cetakan di lantai (Floor molding). Dilakukan untuk benda cor berukuran sedang atau besar

3. Pembuatan cetakan sumuran (pit molding)

4. Pembuatan cetakan dengan mesin (machine molding) Cetakan pasir merupakan salah satu proses pembentukan logam yang paling fleksibel, dan kita dapat mempersiapkan segala rancangan mulai dari bentuk, ukuran dan kualitas produk secara bebas sesuai dengan desain yang kita inginkan. Proses pembuatan cetakan pasir diklasifikasikan berdasarkan cara pengikatannya yaitu dikategorikan sebagai berikut: Proses Pengikatan Resin (Resin Binder Processes). Sistem pengikatannya meliputi no-bake binders (pengikat yang tidak dibakar), heat-cured binders (prosesnya yaitu pembakaran bahan pengikat pada oven) dan cold box binders.

Proses Bonded sand molds yaitu menggunakan bahan pengikat anorganik seperti proses cetakan pasir basah, cetakan pasir kering, cetakan kulit kering, dan cetakan lempung.

Proses Unbonded Sand Molds yaitu proses cetakan pasir tanpa bahan pengikat. Contohnya proses cetakan vakum dan proses buih lempung dengan menggunakan pengembangan pola-pola polystyrene.

Cetakan pasir merupakan cetakan yang paling banyak digunakan, karena memiliki keunggulan :

Dapat mencetak logam dengan titik lebur yang tinggi, seperti baja, nikel dan titanium;

Dapat mencetak benda cor dari ukuran kecil sampai dengan ukuran besar;

Jumlah produksi dari satu sampai jutaan.Sifat Fisik Cetakan

Sifat fisik pada cetakan sangat berpengaruh pada hasil produk cor, Oleh karena itu, ketika pembuatan cetakan dari pasir, maka pasir cetak harus memiliki sifat-sifat sebagai berikut:1. KuatTahan terhadap tekanan dan berat logam cair yang akan dituang ke dalam cetakan dan tidak mudah ambruk bila dipindahkan2. Memiliki permeabilitas yang baik

Cetakan mudah melewatkan gas dari dalam cetakan atau yang terlarut dalam logam cair sehingga cacat tuangan akibat gas dapat dikurangi atau dihindari 3.Memiliki flowability yang baikPasir dapat mengisi ruangan- ruangan dan cetakan dengan baik 4.Mempunyai distribusi pasir yang cocokBerhubungan dengan ukuran dan distribusi butir dalam membentuk cetakan. Sehingga dapat membentuk permeabilitas yang diinginkan dan sifat permukaan yang baik (akurasi dimensi tinggi dan permukaan halus5. Memiliki sifat adhesive yang baikCetakan tidah ambruk ataupun terlepas dari kup dan drag sebelum proses penuangan logam dan dapat juga disebut sebagai sifat pasir untuk melekat pada cetaka6. Sifat kohesiveDengan adanya sifat kohesive, diharapkan sifat mekanis cetakan meningkat. Sifat mekanis itu anatara lain :

Kekuatan basah, kekuatan karena adanya kandungan air

Kekuatan kering, kekuatan tidak mengandung air

Kekuatan panas, kekuatan menahan ekspansi panas dari logam cair

Ketahan kimia, tidak mudah bereaksi dengan logam cair Kekuatan terhadap temperature tinggi7. Memiliki colapsibilityMerupakan sifat mampu ambruk / terlepas dari cetakan (terutama cetakan inti). Sehingga dapat digunakan kembali

8. Memiliki koefisien muai rendah9. Agar ketika proses penuangan, cetakan tidak mengalami pemuaian yang berlebih

Gambar 2.1 Kurva ekspansi thermal beberapa jenis pasir

10. Bench life

Merupakan kemampuan untuk mempertahankan sifat sifat selama proses penuangan dan penyimpanan11. Memiliki sifat permukaan yang baikSifat permukaan berhubungan erat dengan permeabilitas. Permeabilitas kecil menghasilkan kulit coran yang halus Permeabilitas besar menghasilkan kulit coran kasar dan Penetrasi Perrmukaan cetakan yang halus dapat membuat hasil cor yang baik. Karena, tidak ada produk cor yang lebih baik dari kondisi cetaknnya. Tahapan pengecoran logam dengan cetakan pasir :

Dalam gambar 2.2 ditunjukkan tahapan pengecoran logam dengan menggunakan

cetakan pasir sebagai berikut :

Pembuatan pola, sesuai dengan bentuk coran yang akan dibuat;

Persiapan pasir cetak;

Pembuatan cetakan;

Pembuatan inti (bila diperlukan);

Peleburan logam;

Penuangan logam cair kedalam cetakan;

Pendinginan dan pembekuan;

Pembongkaran cetakan pasir;

Pembersihan dan pemeriksaan hasil coran;

Produk cor selesai.

Gambar 2.2 Tahapan Pengecoran dengan cetakan pasir

Catatan : Kadang-kadang diperlukan perlakuan panas terhadap produk coran untuk memperbaiki sifat-sifat metalurginya Tahapan pembuatan cetakan pasir :

1. Pemadatan pasir cetak di atas pola;

2. Pelepasan pola dari pasir cetak rongga cetak;

3. Pembuatan saluran masuk dan riser;

4. Pelapisan rongga cetak;

5. Bila coran memiliki permukaan dalam (contoh : lubang), maka dipasang inti;

6. Penyatuan cetakan;

7. Siap untuk digunakan

Cetakan dan Pembuatan Cetakan :

Pasir cetak yang sering dipakai adalah :

pasir silika (SiO2), atau

pasir silika yang dicampur dengan mineral lain (contoh: tanah lempung) atau resin organik (contoh: resin phenolik, resin turan, dsb).Ukuran butir yang kecil akan menghasilkan permukaan coran yang baik, tetapi ukuran butir yang besar akan menghasilkan permeabilitas yang baik, sehingga dapat membebaskan gas-gas dalam rongga cetak selama proses penuangan. Cetakan yang dibuat dari ukuran butir ynag tidak beraturan akan menghasilkan kekuatan yang lebih tinggi dari pada butir yang bulat, tetapi permeabilitasnya kurang baik. Beberapa indikator untuk menentukan kualitas cetakan pasir :1. Kekuatan, kemampuan cetakan untuk mempertahankan bentuknya dan tahan terhadap pengikisan oleh aliran logam cair. Hal ini tergantung pada bentuk pasir, kualitas pengikat dan faktor-faktor yang lain.2. Permeabilitas, kemampuan cetakan untuk membebaskan udara panas dan gas dari dalam cetakan selama operasi pengecoran melalui celah-celah pasir cetak.3. Stabilitas termal, kemampuan pasir pada permukaan rongga cetak untuk menahan keretakan dan pembengkokan akibat sentuhan logam cair4. Kolapsibilitas (collapsibility), kemampuan cetakan membebaskan coran untuk menyusut tanpa menyebabkan coran menjadi retak.5. Reusabilitas, kemampuan pasir (dari pecahan cetakan) untuk digunakan kembali (didaur ulang).Klarifikasi Cetakan Pasir :

Cetakan pasir basah.

Cetakan pasir kering, atau

Cetakan kulit kering. CETAKAN PASIR BASAH

Cetakan pasir basah, dibuat dari campuran pasir, lempung, dan air.

Keunggulan :

Memiliki kolapsibilitas yang baik.

Permeabilitas baik.

Reusabilitas yang baik, dan

Murah.Kelemahan :

Uap lembab dalam pasir dapat menyebabkan kerusakan pada berberapa coran, tergantung pada logam dan geometri coran. CETAKAN PASIR KERING

Cetakan pasir kering, dibuat dengan menggunakan bahan pengikat organik, dan kemudian cetakan dibakar dalam sebuah oven dengan temperatur berkisar antara 2040 C sampai 3160 C. Pembakaran dalam oven dapat memperkuat cetakan dan mengeraskan permukaan rongga cetakan.

Keunggulan :

Dimensi produk cetak lebih baik.

Kelemahan :

Lebih mahal dibandingkan dengan cetakan pasir basah;

Laju produksi lebih rendah karena dibutuhkan waktu pengeringan;

Pemakaian terbatas untuk coran yang medium dan besar dalam laju produksi rendah medium. CETAKAN KULIT KERING (INVESTMENT CASTING)

Cetakan kulit kering, diperoleh dengan mengeringkan permukaan pasir basah dengan kedalaman 1,2 cm sampai dengan 2,5 cm pada permukaan rongga cetakan. Bahan perekat khusus harus ditambahkan pada campuran pasir untuk memperkuat permukaan rongga cetak.

Klasifikasi cetakan yang telah dibahas merupakan klasifikasi konvensional. Saat ini telah dikembangkan cetakan yang menggunakan pengikat bahan kimia. Beberapa bahan pengikat yang tidak menggunakan proses pembakaran, seperti antara lain resin turan, penolik, minyak alkyd.Cetakan tanpa pembakaran ini memiliki kendali dimensi yang baik dalam aplikasi produksi yang tinggi.Pola merupakan gambaran dari bentuk produk yang akan dibuat. Pola dapat dibuat dari kayu, plastic/polimer atau logam. Pemilihan material pola tergantung pada bentuk dan ukuran produk cor, akurasi dimensi, jumlah produk cor dan jenis proses pengecoran yang digunakan.

Jenis-jenis pola:1. Pola tunggal (one pice pattern / solid pattern)

Biasanya digunakan untuk bentuk produk yang sederhana dan jumlah produk sedikit. Pola ini dibuat dari kayu dan tentunya tidak mahal.

0. Pola terpisah (spilt pattern)

Terdiri dari dua buah pola yang terpisah sehingga akan diperoleh rongga cetak dari masing-masing pola. Dengan pola ini, bentukproduk yang dapat dihasilkan rumit dari pola tunggal.

0. Match-piate pattern

Jenis ini popular yang digunakan di industri. Pola terpasang jadi satu dengan suatu bidang datar dimana dua buah pola atas dan bawah dipasang berlawanan arah pada suatu pelat datar. Jenis pola ini sering digunakan bersama-sama dengan mesin pembuatan cetakan dan dapat menghasilkan laju produksi yang tinggi untuk produk-produk kecil.

Gambar 2.4 Match-piate pattern

Inti

Untuk produk cor yang memiliki lubang/rongga seperti pada blok mesin kendaraan atau katup-katup biasanya diperlukan inti. Inti ditempatkan dalam rongga cetak sebelum penuangan untuk membentuk permukaan bagian dalam produk dan akan dibongkar setelah cetakan membeku dan dingin. Seperti cetakan, inti harus kuat, permeabilitas baik, tahan panas dan tidak mudah hancur (tidak rapuh).

Agar inti tidak mudah bergeser pada saat penuangan logam cair, diperlukan dudukan inti (core prints). Dudukan inti biasanya dibuatkan pada cetakan seperti pada gambar 8. pembuatan inti serupa dengan pembuatan cetakan pasir yaitu menggunakan no-bake, cold-box dan shell. Untuk membuat cetakan diperlukan pola sedangkan untuk membuat inti dibutuhkan kotak inti.

Gambar 2.5 Pembuatan intiE. Operasi Pengecoran Cetakan PasirOperasi pengecoran dengan cetakan pasir melibatkan tahapan proses perancangan produk cor, pembuatan pola dan inti, pembuatan cetakan, penuangan logam cair dan pembongkaran produk cor. Tahapan lebih rinci terlihat pada gambar Dibawah ini :

Gambar 2.6 Operasi Pengecoran cetakan pasir

Setelah proses perancangan produk cor yang menghasilkan gambar teknik produk (a) dilanjutkan dengan tahapan-tahapan berikutnya :

b.Menyiapkan bidang dasar datar atau pelat datar dan meletakan pola atas (cope) yang sudah ada dudukan inti dipermukaan pelat datar tadi.

c.Seperti pada langkah c, untuk cetakan bagian bawah (drag) beserta sistemsaluran.

d.Menyiapkan koak inti (untuk pembuatan inti)

e.Inti yang telah jadi disatukan (inti yang dibuat berupa inti setengah atau paroan inti)

f.Pola atas yang ada dipermukaan pelat datar ditutupi oleh rangka cetak atas (cope) dan ditambahkan system saluran seperti saluran masuk dan saluran tambahan (riser). Selanjutnya diisi dengan pasir cetak.

g.Setelah diisi pasir cetak dan dipadatkan, pola dan system saluran dilepaskan dari cetakan

h.Giliran drag diisi pasir cetak setelah menempatkan rangka cetak diatas pola dan pelat datar.

i.Setelah disi pasir cetak dan dipadatkan, pola dilepaskan dari cetakan

j.Inti ditempatkan pada dudukan inti yang ada pada drag.

k.Cope dipasangkan pada drag dan dikunci kemudian dituangkan logam cair.

l.Setelah membeku dan dingin, cetakan dibongkar dan produk cor dibersihkan dari sisa-sisa pasir cetakan.

m.Sistem saluran dihilangkan dari produk cor dengan berbagai metoda dan produk cor siap untuk diperlakukan lebih lanjut.

Dalam teknik pengecoran logam fluiditas tidak diartikan sebagai kebalikan dari viskositas, akan tetapi berarti kemampuan logam cair untuk mengisi ruang-ruang dalam rongga cetak. Fluiditas tidak dapat dikaitkan secara langsung dengan sifat-sifat fisik secaraindividu, karena besaran ini diperoleh dari pengujian yang merupakan karakteristik rata-rata dari bebrapa sifat-sifat fisik dari logam cair.

Adadua faktor yang mempengaruhi fluiditas logam cair, yaitu temperatur dan komposisi unsur.Temperatur penuangan secara teoritis harus sama atau diatas garis liquidus. Jika temperatur penuangan lebih rendah, kemungkinan besar terjadi solidifikasi didalam gating sistem dan rongga cetakan tidak terisi penuh. Cacat ini disebut juga dengan nama misrun. Cacat lain yang bisa terjadijika temperatur penuangan terlalu rendah adalah laps dan seams. Yaitu benda cor yang dihasilkan seakan-akan membentuk alur-alur aliran kontinu logam yang masuk kedalam rongga cetak, dimana alur satu dengan alur lai berdampingan daya ikatannya tidak begitu baik. Jikatemperatur penuangan terlalu tinggi pasir yang terdapat pada dinding gating sistem dan rongga cetakan mudah lepas sewaktu bersentuhan dengan logam cair dan permukaanya menjadi kasar. Terjadi reaksi yang cepat antara logam tuang, dengan zat padat, cair dan gas diadalam rongga cetakan. Dari pengujian ini dapat dicari daerahtemperatur penuangan yang menghasilkan produk dengan cacat yang seminim mungkin.

Keuntungan dari proses cetak sekali pakai ini meliputi :

1. Sangat tepat untuk mengecor benda-benda dalam jumlah kecil

2. Tidak memerlukan pemesinan lagi

3. Menghemat bahan coran

4. Permukaan mulus

5. Tidak diperlukan pembuatan pola belahan kayu yang rumit

6. Tidak diperlukan inti atau kotak inti

7. Pengecoran jauh lebih sederhana

Kerugiannya adalah :

1. Pola rusak sewaktu dilakukan pengecoran

2. Pola lebih mudah rusak, oleh karena itu memerlukan penangangan yang lebih sederhana.

3. Pada pembuatan pola tidak dapat digunakan mesin mekanik

4. Tidak ada kemungkinan untuk memeriksa keadaan rongga cetakan2.3 Metodologi Praktikum

2.3.1 Skema Proses

Gambar 2.13 Skema Proses Pembuatan Cetakan

2.3.2 Penjelasan Skema Proses1. Persaiapkan alat dan bahan yang akan digunakan2. Pembuatan rangka cetak cope dan drag dari bahan kayu menyesuaikan dengan pola yang sudah ada

3. Menghitung bahan cetakan pasir yang dibutuhkan seperti pasir silika, bentonit, gula tetes dan air Campuran pasir baru (60%) dan pasir bekas (40%) : 84 % Bentonit

: 10 % Air

: 4 % Gula tetes

: 2 % 4. Mixing bahan cetakan pasir yang telah ditimbang dalam alat sand mixing5. Masukan pasir cetak pada rangga cetak untuk membuat cetakan pasir dengan tahapan :a) Penyusunan (Copepoladrag)b) Isi terlebih dahulu bagian drag, taburi pola dengan talk dan masukan pasir cetak (5 cm pertama pasir diayak)c) Lakukan pemadatan dangan penumbukan sampai memenuhi rangka cetakd) Setelah bagian drag terisi penuh, balikan bagian drag e) Pasangkan sprue dan pouring basin, ulangi langkah b) dan c) untuk bagian cope f) Ambil pola dan pasangkan cetakan bagian cope dan drag6. Mengamati hasil rongga yang dihasilkan pada proses pembutan cetakan 7. Menganalisa hasil cetakan yang sudah jadi8. Mengambil kesimpulan2.4 Alat dan Bahan

2.4.1 Alat Gergaji kayu

- Gelas beker

Gergaji besi

- Timbangan digital

Penggaris 30 cm

- Timbangan manual

Meteran

- Mesin Mixer

Spidol

- Sekop kecil

Palu karet & Palu besi

- Peralatan safety- Kalkulator

Penumbuk pasir

- Kikir Mesin gerinda

- Bor listrik Gergaji Mesin

- Ragum Pengayak Pasir2.4.2 Bahan Papan Kayu

- Pasir silika baru Lem Kayu

- Pasir silika bekas Paku

- Bentonit Talk

- Gula tetes Kertas Amplas

- Air

2.5 Pengumpulan dan Pengolahan Data

2.5.1 Pengumpulan DataTabel 2.1 Komposisi Bahan Cetakan

Komposisi Bahan Cetakan Pasir

BahanBerat (kg)

Pasir SilikaBaru31.25052

Bekas20.8368

Bentonit6.2005

Air2.4802

Gula Tetes1.2041

Total bahan62.005

2.5.2 Pengolahan Data Ukuran drag dan copePanjang : 30 cm

Lebar

: 26 cm

Tinggi

: 15 cm

Volume drag dan copeV = p x l x t = 30 x 26 x 15 = 11700 cm3Vdrag: 11700 cm3Vcope: 11700 cm3 Pasir yang dibutukan

Drag: 11700 x 2.65 = 31005 gram 31.005 kg

Cope: 11700 x 2.65 = 31005 gram 31.005 kg

a. Pasir silica (84%)

Pasir baru (60%) = 52,0842 x (75/100) = 31,25052 kg

Pasir bekas (40%) = 52,0842 x (75/100) =20,83368 kgb. Bentonit (10%)

c. Air (4%)

d. Gula tetes (2%)

2.6 Analisa dan PembahasanPada pratikum ini hal yang pertama dilakukan adalah pembuatan cetakan. Pembuatan Cetakan yaitu suatu kegiatan untuk mendapatkan rongga cetak tempat logam cair untuk membentuk produk. Pada pratikum kali ini bahan yang digunakan untuk membuat rangka cetak adalah kayu, alasan penggunaan bahan ini adalah mudah dalam pembuatannya, bahannya mudah didapat dan harganya pun murah. Kegiatan kegiatan yang dilakukan dalam perencanaan cetakan adalah transformasi gambar produk menjadi gambar pola, perencanaan gating system (sprue, down sprue, base sprue, runner, ingate dan riser), penentuan bahan pola dan proses pembuatan pola, dan yang terakhir yaitu penentuan bahan cetakan dan proses pembuatan cetakan.Pasir yang digunakan dalam pratikum adalah pasir green sand atau cetakan basah, alasan penggunaan pasir ini adalah mudah pembuatannya, dapat langsung dipakai setelah selesai dibuat, kemudian biayanya relatif murah. Hal pertama yang dilakukan adalah pengukuran pola karena dengan mengetahui ukurannya kita dapat menentukan ukuran dari cetakan tersebut, rangka cetak dibagi menjadi 2 bagian yaitu cope and drag. Ukuran dimensi dari rangka cetak cope dan drag yaitu Panjang : 30 cm, Lebar : 26 cm, Tinggi : 15 cm dan pengunci berbentuk V dengan ketinggian 30 cm.

Efek dari cope and drag yaitu rentan terjadi tidak presisi ketika cope and drag disatukan, biasanya terdapat ketimpangan, terdapat celah atau rongga bila keduanya disatukan. Hal ini akan terlihat ketika cetakan di isi oleh logam cair yang memiliki suhu tinggi, apabila cetakan terdapat rongga maka logam cair tersebut akan keluar melalui celah/lubang dan akan karena bahan yang digunakan adalah kayu maka cetakan nya pun akan terbakar. Belajar dari pegalaman dari kelompok lain yang mengalami kegagalan, maka pada saat penuangan logam cair cetakan tersebut diberi beban pada bagian cope, tujuannya adalah untuk menghindari hal hal yang tidak di inginkan. Dan hal tersebut terbukti sangat efektif, dibuktikan dengan hasil dari produk milik kelompok kami yang bagus.Baban maksimun mesin ini adalah 12 kg sehingga pencampuran dilakukan beberapa tahap. Tahapan pencampuran yaitu pasir silika bentonit gula tetes air dilakukan sampai homogen. Komposisi bahan cetakan adalah campuran antara pasir silika (85%), bentonit 10%, air 4% dan gula tetes 2%. Pasir silika yang digunakan adalah paduan antara pasir silika baru dan bekas dengan perbandingan (60:40). Pasir silika yang di maksud adalah pasir gunung, pasir pantai dan pasir sungai. Bentonit berfungsi untuk meningkatkan mampu bentuk dari pasir cetak. Gula tetes berfungsi sebagai bahan tambahan untuk membantu meningkatkan kekuatan pasir cetak dan air berfungsi sabagai bahan pengikat untuk kekuatan pasir. Setelah pasir selesai di mixing kemudian lakukan penyaringan untuk mendapatkan pasir yang lebih halus. Pasir yang halus ini biasanya di tempatkan pada bagian yang bersentuhan langsung dengan permukaan pola atau dengan ketinggian sekitar 5 cm, namun untuk bagian lainnya tidak memerlukan pasir yang halus. Proses penumbukan dilakukan secara bertahap dengan ketinggian tertentu, kemudian tumbuk sampai merata dan kepadatannya pun merata tujuannya agar kepadatan nya merata. Bagian pertama yang di beri pasir adalah bagian drag dengan terlebih dahulu di beri talk atau bedak dengan tujuan pada saat pelepasan produk tidak menempel sehingga mudah dikeluarkan. Bagian yang ke dua di beri penumbukan adalah bagian cope dengan terlebih dahulu memasangkan saluran turun dan cawan tuang diatas permukaan well pada pola dan permukaan pola ditaburi talk tujuannya sama seperti pada bagian sebelumnya, ketika pengisian pasir pouring basin harus dipegang agar tidak berubah posisinya karena proses penumbukan akan menimbulkan getaran maka pouring basin akan berubah posisinya. Penumbukan harus dilakukan secara hati hati agar bagian drag tidak hancur.2.7 Kesimpulan

2.7.1 Kesimpulan Cetakan pasir basah merupakan cetakan sekali pakai. Setiap komposisi dan proses yang dilakukan untuk menghasilkan bagian tertentu dari pembuatan pasir cetak ataupun rangka cetak harus sama/seragam, agar didapat hasil yang seragam pula.

Pemadatan pasir cetak saat dimasukan ke rangka cetak harus sama setiap titiknya. Ukuran rangka cetak dilebihkan 5 cm dari ukuran pola, tujuannya untuk memberikan laju perpindahan panas yang sama pada tiap dinding Ukuran rangka cetak yang dibuat pada cope dan drag Panjang 30 cm, Lebar 26 cm,Tinggi 15 cm Untuk bagian yang mengenai permukaan pola, menggunakan pasir yang halus hasil pengayakan Hasil penambahan gula tetes berlebih menghasilkan rongga cetak yang tahan terhadap erosi Penggunaan talk pada permukaan pola bertujuan untuk memudahkan pelepasan pola dari cetakan

2.7.2 SaranPerlu perhitungan yang tepat untuk menetukan bahan cetakan yang akan digunakan

BAB III

PENGUJIAN PASIR3.1 Tujuan Menentukan kadar air dan kadar lempung pasir cetak.

Untuk mengetahui dan menentukan ukuran kehalusan rata-rata dari pasir cetak.

Untuk menyatakan angka perbandingan terhadap pasir cetak yang mempunyai distribusi ukuran sama. Mengetahui kekuatan dari pasir cetak

3.2 Teori DasarSaat ini pasir cetak masih banyak dipakai pada industri-industri pengecoran. Hal ini dikarenakan pasir cetak memiliki beberapa keunggulan, antara lain:1. Mudah didapat dan murah (sebagai faktor ekonomis).2. Dapat digunakan kembali (dengan catatan harus diganti dengan pasir barusebanding 20 %).3. Mempunyai kekuatan yang cukup tinggi4. Dapat digunakan untuk penuangan benda-benda besar diatas 50 kg5. Memiliki refraktori dan ketahanan kimia yang baikInterface antara cairan logam dengan cetakan logam dan cetakan pasir bahwa penggunaan cetakan pasir juga akan memiliki keuntungan dalam kontrol laju pendinginan bila dibandingkan dengan penggunaan cetakan logam konvensional yang cenderung lebih cepat dan dapat menimbulkan beberapa kerugian pada produk hasil pengecorannya. Berbagai jenis cetakan diketahui bahwa penggunaan pasir cetak akan membutuhkan modal awal (untukn die maupun perlengkapan pendukung) dan tenaga kerja yang lebih sedikit . Walaupun kapasitas produksinya lebih kecil namun,penggunaan metode sand casting amat cocok untuk industri manufaktur kecil. Karena keunggulan-keunggulan tersebut maka pasir lebih banyak digunakan untuk membuat cetakan dibandingkan dengan bahan lainnya (keramik dan logam). Syarat Pasir Cetak Pasir cetak yang baik untuk pembuatan cetakan perlu memenuhi persyaratan berikut ini: a. Mempunyai sifat mampu bentuk sehingga mudah dalam pembuatan cetakan dengan kekuatan yang cocok sehingga tidak rusak jika dipindah-pindah letaknya dan mampu menahan logam cair saat dituang kedalam rongga cetak. b. Permeabilitas pasir cetak yang cocok. Permeabilitas berhubungan erat dengan keadaan permukaan coran. Pada prinsipnya, permeabilitas akan menentukan seberapa besar gas-gas dari cetakan atau logam cair mampu melepaskan diri selama waktu penuangan. Nilai permeabilitas yang rendah menyebabkan kulit coran lebih halus dan terjadilah gelembung udara terperangkap didalam cetakan akan mengahasikan cacat permukaan pada coran. c. Distribusi besar butir yang sesuai mengingat dua hal diatas terpenuhinya sifat mampu bentuk yang baik dan mudahnya gas-gas keluar dari cetakan. d. Tahan terhadap temperatur logam cair selama penuangan. Pasir dan bahan pengikat harus tahan api sehingga dinding dalam cetakan tidak rontok selama penuangan logam cair. e. Komposisi yang cocok antara bahan baku pasir dengan bahan tambah lainnya.

f. Agar ekonomis usahakan pasir dapat digunakan lagi.

Macam Pasir Cetak Pasir cetak yang umum digunakan adalah pasir gunung, pasir pantai, pasir sungai dan pasir silika (pasir kuarsa). Beberapa dari pasir tersebut ada yang langsung dapat dipakai tetapi ada yang harus dipecah-pecah dulu sehingga ukuran butirannya sesuai. Jika kadar tanah liatnya kurang mencukupi, pada pasir biasanya ditambahkan bahan pengikat seperti bentonit, ter, grafit maupun resin (furan maupun fenol) sehingga daya pengikatnya lebih baik.Pasir gunung yang umumnya mengandung lempung dan kebanyakan dapat dipakai setelah dicampur air. Pasir dengan kadar lempung 10-20 % dapat dipakai begitu saja. Pasir pantai diambil dari pantai dan pasir kali diambil dari kali. Pasir pantai, pasir kali, pasir silika alam, dan pasir silika buatan tidak melekat dengan sendirinya, oleh karena itu dibutuhkan pengikat untuk mengikat butir-butirnya satu sama lain dan baru dipakai setelah pencampuran.Susunan Pasir Cetak a. Bahan baku pasir Pasir cetak yang paling lazim dipergunakan adalah pasir gunung berasal dari gunung berwarna cenderung hitam, pasir pantai berasal dari pantai laut berwarna coklat agak kehitaman, pasir sungai berasal dari sungai berwarna kehitaman, dan pasir silika berasal dari persediaan alam berwarna kekuningan. Dalam praktik bahan-bahan pasir tersebut dipilih dengan ukuran yang cocok sehingga dapat langsung dipakai begitu saja. Bentuk butir pasir ada yang bulat, sebagian bersudut, bersudut, dan berkristal. Lihat bentuk butir-butir pasir pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Bentuk butir-butir pasir cetak

Pasir dengan butiran yang bulat baik sebagai bahan pasir cetak, karena diperlukan jumlah bahan pengikat yang sedikit untuk memperoleh kekuatan dan permeabilitas tertentu serta memiliki sifat alir yang baik sekali. Sebaliknya pasir berbutir kristal kurang baik karena ketahanan api dan permeabilitasnya buruk.b. Bahan Tambah Selain pasir sebagai bahan baku jumlahnya banyak dibutuhkan (sampai 85 %) untuk pembuatan cetakan, juga diperlukan bahan tambah lainnya seperti tanah liat/lempung dengan ukuran butir antara 0,005 mm s.d 0,02 mm yang berfungsi sebagai pelekat pasir mencapai maksimum 16%. Bentonit sejenis tanah liat sangat baik sebagai pelekat pasir silika mencapai 10%.

Biasanya campuran pasir cetak ditambah pula bahan pengikat tambahan seperti; air (1,5 8 %) , tetes gula (8 10 %), dekstrin/kanji (1%), semen (10%), resin (4-7%), dan atau tepung grafit (1%). Tidak ada ketentuan pasti mengenai komposisi campuran pasir cetak, dikarenakan banyak variabel lain yang sangat berkaitan satu dan lainnya.

c. Bahan Pengikat Untuk mengikat butiran pasir cetak satu dengan lainnya digunakan bahan pengikat Beberapa macam bahan penikat cetakan pasir antara lain: 1. Cetakan pasir dengan pengikat lempung. Jenis lempung yang umum dipakai adalah bentonit. Komposisi campurannya adalah: Pasir kuarsa, Bentonit 7,5 9,1 %, Air 3,7 4,5 %. Kadang ditambahkan bahan khusus seperti bubuk arang, tepung ter, jelaga kokas, atau tepung grafit sekitar 1 %, agar permukaan benda tuangan menjadi halus dan pembongkaran mudah. Cetakan pasir ini banyak digunakan pada industri pengecoran tradisionil, seperti di Ceper, Klaten, Jawa Tengah. 2. Pasir cetak berpengikat semen adalah bahan pasir cetakan yang dapat mengeras sendiri dengan komposisi: Pasir kuarsa (dapat menggunakan pasir bekas) 85 88 %, Semen 6 12 %, Air 4 8 %. Dapat pula ditambahkan bahan pengeras seperti gula tetes atau kalsium khlorida sebanyak 50 100 % dari jumlah semen. Pasir cetak jenis ini biasanya digunakan pada pembuatan benda berukuran cukup besar. Pemadatannya cukup menggunakan tangan. 3. Pasir cetak dengan pengikat air kaca dengan metode pengerasan C02. Komposisi: Pasir kuarsa, Air kaca 3 7 %, Bahan tambah seperti: serbuk aspal atau grafit untuk memperbaiki permukaan benda, sedang bubuk ter 0,5 2 % dan bubuk kayu 0,5 1,5 % berfungsi untuk memperbaiki mampu hancur pasir cetak. Setelah semua bahan dicampur dengan baik, kemudian cetakan dibuat dari campuran ini dengan tangan atau mesin. Gas CO2 ditiupkan ke dalam cetakan pada tekanan 1- 1,5 kg/cm2, maka cetakan akan mengeras dalam waktu singkat. Cara ini dikenal juga dengan pembuatan cetakan dengan cara CO2. Pada pemakaian pasir cetak ini, pola harus dilapisi dengan bahan tahan alkali, sebab pasir cetak bersifat alkali yang kuat.

Gambar 3.2 Proses pembuatan inti dengan CO2

4. Pasir cetak dengan pengikat resin furan atau fenol komposisinya adalah: Pasir kuarsa 90 %, Resin Furan atau Fenol 0,8 1,2 %, dengan bahan pengeras (hardener) untuk resin furan asam fosfat (H3PO4) sedang pengeras untuk resin fenol biasanya asam Tolualsulfon (PTS). Pasir cetak akan segera mengeras dengan sendirinya jika resin bertemu dengan pengeras, oleh karena itu biasanya pengeras dicampurkan dengan cara ditaburkan setelah campuran pasir cetak dan resin dimasukkan ke dalam rangka cetak. Jika pengeras telah dicampurkan ke adukan pasir cetak dan resin, maka harus segera dimasukkan ke dalam rangka cetak sebelum pasir mengeras.

5. Pasir cetak berpengikat resin dengan metode kotak dingin memiliki komposisi campuran: Pasir kuarsa 90 %, bahan pengikat terdiri dari resin fenol dan polisosianat (M.D.I) sejumlah 2 3 % dari jumlah pasir, dengan perbandingan 1:1. Kemudian gas amin (Trimethylamin atau Dimethylamin) 0,05 0,2 % sebagai katalisator dihembuskan ke pasir cetak. Gas-gas ini dikenal juga sebagai gas amin.

Gambar 3.3 Pembuatan Cetakan metoda kotak dingin

6. Pasir cetak berpengikat resin dengan metode kotak panas. Komposisinya adalah: Pasir kuarsa 90 %, Resin furan atau fenol 1,5 2 %, sedangkan pengerasnya 0,2 0,5 %. Pengeras pada resin fenol adalah larutan amonium nitrat atau asam sulfon yang dilunakkan untuk benda coran baja tuang. Sedangkan untuk resin furan pengerasnya antara lain: asam semut, asam fosfat, campuran amoniumurea (Co(NH2)2) dengan perbandingan 1:1, atau pengeras seperti pada resin fenol. Untuk pembuatan inti, biasanya dipakai kotak yang terbuat dari besi cor sebagai kotak inti. Kotak ini dipanaskan mula pada suhu 200 2500C, kemudian pasir diisikan ke dalamnya (dapat menggunakan mekanisme pengisian peniupan), maka pasir akan segera mengeras karena panas dari kotak inti. Pada inti yang tebal, bagian dalamnya tidak mengeras, tapi bila dibiarkan dalam kondisi demikian pasir akan mengeras sampai dalam. Biasanya diikuti dengan pemanasan kedua pada suhu 150 1800C.

Sifat-sifat Pasir Cetak a. Sifat pasir cetak basah Sifat pasir dalam keadaan basah berhubungan dengan kemudahan daam pembuatan cetakan. Sifat pasir cetak basah sangat dipengaruhi bahan pengikat dan kadar air yang terkandung di dalamnya. Dalam pembuatan cetakan kadar air harus tepat agar cetakan yang dibuat tidak mudah pecah. Kadar air yang ada dalam pasir cetak akan mempengaruhi permeabilitas cetakan. Pengaruh kadar air dan kadar lempung pada pasir cetak dapat dilihat pada gambar 3.4.

Gambar 3.4 Pengaruh kadar air dan kadar lempung terhadap kekuatan pasir cetakDemikian juga cetakan pasir dengan pengikat bentonit. Pengaruh kadar air dan bentonit terhadap kekuatan pasir cetak dapat dilihat pada gambar 3.5.

Gambar 3.5 Pengaruh kadar air dan bentonit pada kekuatan pasir cetakb. Sifat pasir cetak kering Sifat pasir cetak kering berkitan dengan kekuatan pasir cetak setelah cetakan dikeringkan. Hal ini diperlukan untuk mendapatkankekuatan pasir cetak setelah kering. Sifat-sifat-sifat tersebut dipengauhi oleh komposisi cetakan pada saat dibuat. Dalam kasus ini kadar air dan bahan pengikat akan mempengaruhi kekuatan pasir cetak saat kering. c. Sifat penguatan oleh udara Perubahan kekuatan pasir cetak selama pengeringan dari kondisi pasir cetak basah menjadi kering disebut dengan sifat penguatan oleh udara. Penguatan ini diarenakan adanya penguapan dan pergerakan air dalam pasir cetak.

d. Sifat-sifat panas Kemampuan pasir cetak untuk menahan cairan logam panas saat dituangkan disebut sebagai sifat-sifat panas cetakan pasir. Sifat-sifat ini meliputi : sifat muai pasir, ketahanan pasir menahan benturan logam cair, dan sifat pasir yang tidak berubah pada saat dikenai logam panas.e. Sifat-sifat sisa Sifat-sifat sisa pasir cetak berhubungan dengan sifat pasir setelah penuangan. Pada saat pembongkaran pasir sebaiknya memiliki sifat ambruk yang baik sehingga mudah untuk dibersihkan dari proses pembersihan. Selain itu untuk menghemat penggunaan pasir hendaknya dapat diolah untuk digunakan kembali.

Gambar 3.6 Sifat pemuaian panas pasir cetak

Gambar 3.7. Sifat kekuatan tekan dan deformasi pasir cetakPengolahan Pasir Cetak Cetakan pasir dapat dibuat dengan menggunakan pasir baru atau pasir daur ulang. Sebelum pembuatan cetakan maka pasir disiapkan terlebih dahulu. Penyiapan pasir dicetak dilakukan dengan mengolah pasir dengan perlakuan-perlakuan seperti : penggilingan pasir, penyampuran pasir, pengayaan pasir, pemisahan dari sisa coran, dan pendinginan. a. Penggilingan pasir Pasir alam atau pasir sisa pengecoran masih berbentuk gumpalan-gumpalan. Untuk menghancurkan gumpalan menjadi butiran pisah dilakukan penggilingan. Untuk proses penggilingan digunakan alat bantu mesin giling. Penggilingan dilakukan hingga semua butiran pasir terpisah. Bentuk mesin penggiling pasir dapat dilihat pada gambar 3.8.

Gambar 3.8. Mesin penggiling pasir

b. Penyampuran pasir Untuk menjaga kualitas pasir cetak biasanya pasir sisa di campur dengan pasir baru. Untuk penyampuran pasir ini digunakan mesin penyampur pasir seperti terlihat pada gambar 3.9.

Gambar 3.9. Mesin pencampur pasir

c. Pengayakan pasir Pengayakan ini dilakukan untuk memisahkan gumpalan-gumpalan pasir yang masih tersisa serta kotoran-kotoran yang ada pada pasir cetak. Mesin pengayak pasir dapat dilihat pada gambar 3.10

Gambar 3,10. Mesin pengayak pasir

d. Pemisahan dari coran sisa Pasir cetak sisa masih banyak mengandung serpihan-serpihan logam coran sisa. Serpihan-serpihan ini harus dipisahkan dari pasir cetak. Untuk memisahkan serpihan-serpihan logam besi digunakan pemisah magnet. e. Pendinginan pasir Pendinginan pasir dilakukan pada pasir sisa yang mana temperaturnya relative tinggi. Pendinginan dilakukan dengan mengangin-anginkan pasir agar dapat didinginkan oleh udara. Alat pendingin pasir dapat dilihat pada gambar 3.11.

Gambar 3.11. Alat pendingin pasir tegak

Pengujian Pasir Cetak

Uji kualitas terhadap pasir cetak perlu dilakukan secara berkala dan rutin untuk mengetahui dan menjaga kualitas bahan pasir dan bahan tambah lainnya. Pengujian laboratorium untuk bahan pasir harus mengikuti prosedur operasi standar dan pedoman/buku manual penggunan alat uji yang digunakan. Berikut ini beberapa macam cara pengujian pasir cetak yang sering dilakukan untuk kepentingan persiapan pembuatan cetakan pada proses pengecoran logam. Pengujian pasir cetak yang telah dicampur dapat dilakukan antara lain meliputi; Uji kadar air, Uji kadar lempung, Uji permeabilitas, Uji kekerasan, Uji kekuatan (tekan, shear/ potong , tarik, bengkok), dan. Uji distribusi besar butir.a. Uji Kadar Air.Untuk uji kadar air dibutuhkan peralatan penguji kadar air seperti pada gambar 5.12. Alat bantu lainnya adalah timbangan berat. Kadar air dalam pasir cetak kering antara 2 12 %. Prosedur pengujian kadar air dari pasir cetak adalah sbb. : 1) Timbang campuran pasir awal 50 gram; 2) Keringkan spesimen dalam tungku pengering pada suhu 110 C selama 1 jam; 3) Kemudian spesimen didinginkan dengan desikator; 4) Timbang kembali berat campuran pasir; 5) Hitung perbedaan berat awal dan akhir dalam satuan prosentase sebagai kadar air bebas dalam pasir cetak.

Kadar air dihitung dengan rumus sebagai berikut:

b. Uji Kadar Lempung.Untuk menguji kadar lempung dibutuhkan peralatan pencuci pasir. Rendahnya kadar lempung pada pasir cetak menyebabkan turunnya kekuatan kering cetakan. Jika berlebihan menyebabkan buruknya permeabilitas dan membentuk gumpalan pasir serta kekuatan sisa yang tinggi hasil cetakan menjadi sulit dibongkar.Spesifikasi kadar lempung pada kekuatan tekan kering dan basah yang baik untuk pasir kasar dan halus antara 6 16 %. Prosedur pengujian kadar lempung pada campuran pasir cetak adalah sebagai berikut. : 1) Ambil dan timbang pasir cetak seberat 100 gram; 2) Keringkan segera pada suhu 110 C (sampai beratnya tetap); 3) Kemudian dinginkan pasir pada temperatur kamar; 4) Ambil dan timbang 50 gram secara teliti dari pasir cetak kering itu; 5) Kemudian masukkan ke dalam larutan soda koustik konsentrasi 0,1 %;6) Larutan diputar dan dikocok dengan alat pencuci berputar, lempung akan terpisah sendiri; 7) Pasir yang tertinggal dikeringkan, kemudian didinginkan sampai temperatur kamar; 8) Timbang pasir cetak yang telah kering dan dingin; 9) Hitung perbedaan berat awal (50 gram) dan akhir spesimen dalam satuan prosentase sebagai kadar lempung dalam pasir cetak.

Kadar lempung dihitung dengan rumus sebagai berikut:

c. Uji Permeabilitas. Kondisi ruang porous antara butir-butir pasir adalah penting untuk cetakan agar gas-gas dalam cetakan atau yang keluar dari logam cair dapat melepaskan diri selama penuangan. Uji ini menggunakan sampel yang masih berada di dalam silinder/tabung benda uji. Pemadatan pasir dengan alat pemadat pasir standar seperti gambar 5.12, sedang untuk menguji permeabilitas dengan alat seperti gambar 5.13.

Gambar 3.12 Alat pemadat pasir standar

Gambar 3.13 Alat uji permeabilitas

Prosedur pengujian permeabilitas umumnya dilakukan sbb : 1) Buat spesimen berukuran 50 mm x 50 mm dengan memadatkan pasir dalam silinder pemadat ukuran tertentu sebanyak tiga kali dengan alat pemadat standar (seperti gambar 3.13) 2) Pasang spesimen tersebut pada alat uji permeabilitas3) Lakukan pengujian dengan mengamati dan mencatat perbedaan tekanan dan waktu yang diperlukan untuk melewatkan 2000 cm3 melewati spesimen standar diatas.

Nilai permeabilitas dihitung dengan rumus berikut.

di mana : P = Nilai permeabilitas pasir Q = Volume udara yang melewati spesimen = 2000 cm3 L = Panjang spesimen uji = 5 cm A = Luas penampang spesimen uji = 19,625 cm3 p = Tekanan udara (cm water) dibaca dari Manometer saat penunjuk pada angka 1000. T = Waktu yang diperlukan untuk melewatkan volume udara Q melalui spesimen (menit) Harga permeabiltas pasir cetak yang baik antara 50 170 Cm3/ menit. d. Uji Kekerasan Pasir Cetak. Alat Uji kekerasan pasir cetak diperlihatkan pada gambar 5.14. Sedangkan uji kekerasan pada bahan spesimen inti dengan alat khusus. Kekerasan permukaan pasir cetak yang telah dipadatkan dapat ditentukan langsung dengan menggunakan alat tersebut. Fungsi pengujian kekerasan adalah untuk mengetahui apakah pasir cetak yang telah dipadatkan oleh pekerja telah memiliki kekerasan atau kepadatan yang mencukupi.Cara operasional alat uji kekerasan sbb:1) Siapkan spesimen dari pasir cetak yang telah dipadatkan dengan alat pemadat standar; 2) Posisikan ujung dengan bola baja alat tersebut secara tegak lurus terhadap permukaan yang diuji; 3) Tekankan bola baja pada permukaan spesimen sehingga bola baja menekan kedalam permukaan; 4) Selanjutnya hasilnya akan terbaca pada skala penunjuk kekerasanPada permukaan cetakan yang semakin keras atau padat, penusukan bola baja semakin sedikit dan lebih banyak mendorong skala penunjuk sehingga akan menunjuk angka yang semakin besar.

e. Uji Kekuatan Pasir Cetak.Untuk persiapan pengujian kekuatan, pasir sebagai sampel cukup dipadatkan dalam tabung berukuran 50 mm x 50 mm dengan alat pemadat pasir standar. Selanjutnya specimen diuji kekuatannya dengan menggunakan Mesin Uji Universal seperti terlihat pada gambar 5.17.. Pengujian kekuatan yag dilakukan meliputi uji tekan uji tarik dan uji geser.. Kekuatan pasir cetak dapat menggunakan spesimen basah, dan atau kondisi dikeringkan sesuai keperluan jenis pengujiannya. Untuk jenis uji kekuatan kering spesimen harus dikeringkan dahulu dengan alat pengering pada temperatur antara 105 - 110 C. Setelah spesimen disiapkan menurut jenis pengujiannya, maka prosedur pengujian kekuatan harus mengikuti petunjuk operasional mesin uji sesuai buku manualnya masing-masing. Kekuatan cetakan besarnya berbeda-beda dan ditentukan oleh variabel jenis dan jumlah bahan pengikat serta kadar air. Pada kekuatan yang kurang cukup akan menyebabkan cetakan mudah pecah. Sedang pada kekuatan yang berlebihan akan mencegah adanya cacat retak akibat susut coran dan pembongkarannya sulit. Kekuatan tekan basah cetakan 0 1,0 kg/cm2. . Sedang kekuatan kering cetakan 0 10 kg/cm2.

3.3 Metodologi Praktikum

3.3.1 Skema Proses

Gambar 3.8 Skema Proses3.3.2 Penjelasan Skema Proses1. Persiapkan alat dan bahan yang akan digunakan

2. Melakukan pengujian pasir cetaka. Pengujian kadar air b. Pengujian kadar lempung menggunakan pasir hasil pengujian kadar airc. Pengujian distribusi besar butir pasir mengguanakan mesin pengayak pasird. Pengujian kekuatan pasir meliputi : kekeuatan tekan dan kekuatan geser3. Mengamati proses dan hasil pengujian yang dilakukan 4. Menganalisa hasil pengujian 5. Membuat kesimpulan3.4 Alat Dan Bahan

3.4.1 Alat

Timbangan digital Oven Mesin Pengayak Pasir (Ro-Tap) Gelas kimia Pengaduk kaca Sendok Kater Kertas saring Penggaris Universal Strength Machine

Timer

3.4.2 Bahan Pasir silica

Bentonit

Air

Gula tetes NaOH 3% Alumunium foil

3.5 Pengumpulan Dan Pengolahan Data

3.5.1 Pengumpulan Data

Pengujian Kekuatan

Tabel 2.1 Perbandingan Kekuatan Geser dan Kekuatan Tekan

Kekuatan GeserKekuatan Tekan

TumbukanNilai (kg/cm2)TumbukanNilai (kg/cm2)

31.331.45

51.4551.75

71.773.1

101.8105.9

Pengujian Kadar AirBerat awal pasir 50,01 grTabel 2.2 Pengamatan Presentase Kadar AirPengujian KeBerat (gr)Waktu (menit)Presentase (%)Temperatur (oC)

149,93400,15125

249,74600,53

349,72800,57

449,68950,66

549,681100,66

Pengujian Kadar lempung Berat awal pasir 49,68 grLarutan Berat (gr)Waktu Pemanasan

(menit)Persentase (%)Temperatur

(oC)

NaOH 3 %46,23106,94200

Tabel 2.3 Pengamatan Presentase Kadar Lempung Pengujian Distribusi Besar butir

Tabel 2.4 Data Pengamatan Distribusi Besar ButirNo PengayakFraksi ButirPengali (Sn)Wn x Sn

Berat gr (Wn)Presentase (%)

1,40,420,9362,52

10,761,6996,84

0,715,7912,881586,85

0,59,9122,0525247,75

0,33511,3325,2135396,55

0,259,5221,1845428,4

0,183,527,8360211,2

0,1253,287,2981265,68

0,090,40,8911847,2

Bag. Dasar0,060,1327516,5

Total44,941006691709,49

Gambar 3.9 Kurva Kekuatan Tekan dan Geser3.5.2 Pengolahan Data Perhitungan persen kadar air

% Kadar air = x 100%

% Kadar air = x 100%

= 0,15 %

% Kadar air = x 100%

% Kadar air = x 100%

= 0,53%

% Kadar air = x 100%

% Kadar air = x 100%

= 0,57 %

% Kadar air = x 100%

% Kadar air = x 100%

= 0,66 Perhitungan persen kadar lempung

% Kadar air = x 100%

% Kadar air = x 100%

= 6,94 %

Perhitungan Nomor Kehalusan Butir

GFN =

GFN = (1709,49/44,94)

GFN = 38,039

3.6 Analisa dan Pembahasan

Faktor yang melatarbelakangi pengujian pasir ini adalah mengetahui suatu apakah pasir tersebut memmiliki sifat ketahanan terhadap temperatur tinggi baik karena tidak mengalami penguraian, ukuran besar butir yang beragam, koefisien muai tinggi dan lain-lain. Pasir yang baik adalah pasir yang tidak terlalu basah dan tidak terlalu kering karena bila terlalu basah maka permeabilitasnya ( daya salur udara ) kurang baik dan bila terlalu kering daya rekat dari pasir tersebut lemah dimana bila daya rekat pasir tersebut lemah akan mudah rontok pada saat pengangkatan cetakan atau pada pelepasan produk dari cetakannya. Untuk itu diperlukan pengujian pasir antara lain pengujian kekuatan, pengujian kekuatan pasir kekuatan yang tidak cukup akan menyebabkan cetakan mudah pecah dan kekuatan yang berlebihan akan mencegah penyusutan coran namun menyebabkan pembongakaran cetakan yang sulit, pengujian kekuatan geser, pengujian kekuatan geser dimana bila kekuatan geser dari pasir tersebut baik maka terhindar dari erosi atau kerontokan pasir dan mempermudah saat pembongkaran atau pelepasan produk dari cetakan.

Pengujian kadar air dimana telah disebutkan kadar air semakin banyak maka permeabilitasnya kurang baik dan kekuatan berkurang dan semakin rendah kadar air membuat komponen kurang tercampur, pengujian kadar lempung dimana telah disebutkan, fungsi dari kadar lempung pada pasir adalah untuk menambah daya rekat antar pasir tersebut dan nilai dari kadar lempungnya adalah sebanyak 6,94 %, pengujian distribusi pasir, pengujian distribusi pasir berfungsi untuk meyeragamkan butir pasir dimana butir pasir yang besar memiliki daya rekat yang kurang namun permebailitas yang baik dan butir pasir yang kecil memiliki permebailitas kurang namun daya rekat yang baik untuk itu dilakukan pengujian distribusi pasir untuk meyeimbangkan dan butir butir pasir tersebut dimana dinyatakan dengan GFN (Grain Fineness Number) didapat nomor kehalusan butir sebesar 38,039 nomor kehalusan butir ada hubungannya dengan permukaan butir dan harga yang besar dari luas permukaan butir berarti pasir berbutir halus.3.7 Kesimpulan dan Saran

3.7.1 Kesimpulan Pasir cetak yang telah diuji memiliki bentuk butir yang beragam.

Semakin banyak tumbukan, maka semakin tinggi kekuatan pasir cetak. Kadar air yang berlebihan akan menurunkan kekuatan dan permeabilitas pasir cetak, membuat pasir cetak mudah ambruk.

Kadar lempung yang berlebihan akan menurunkan permeabilitas pasir cetak.

Kadar air dan kadar lempung yang didapat melebihi nilai optimum.

Kadar air hasil pengujian yaitu 0,66%, hal ini menyatakan bahwa pasir mengalami kekurangan air atau tidak sesuai standar (1,5-8%)

Kadar lempung pada pasir yang digunakan sudah memenuhi standar dengan presentse masing 6,94%

Nomor kehalusan butir (GFN) sebesar 38,039

3.7.2 Saran

Sebaiknya pengujian kadar air menggunakan pasir hasil mixing sehingga diperoleh data sesuai praktikum yang dilakukan BAB IV

PELEBURAN DAN PEMBEKUAN LOGAM4.1 Tujuan

Mempelajari cara kerja tungku peleburan krusibel untuk logam-logam non ferro

Mengetahui cara operasi untuk berbagai proses peleburan dan pengecoran logam non ferro Mengetahui besaran-besaran atau parameter proses yang terlibat dan berpengaruh terhadap produk coran yang dibuat

4.2 Teori Dasar Peleburan logam merupakan aspek terpenting dalam operasi-operasi pengecoran karena berpengaruh langsung pada kualitas produk cor. Pada proses peleburan, mula-mula muatan yang terdiri dari logam, unsur-unsur paduan dan material lainnya seperti fluks dan unsur pembentuk terak dimasukkan kedalam tungku. Fluks adalah senyawa inorganic yang dapat membersihkan logam cair dengan menghilangkan gas-gas yang ikut terlarut dan juga unsur-unsur pengotor (impurities). Fluks memiliki beberapa kegunaan yang tergantung pada logam yang dicairkan, seperti pada paduan alumunium terdapat cover fluxes (yang menghalangi oksidasi dipermukaan alumunium cair), cleaning fluxes, drossing fluxes, refining fluxes dan wall cleaning fluxesDalam suatu industri pengecoran, tungku peleburan merupakan suatu komponen penting karena dapat menentukan tahapan proses produksi selanjutnya. Disamping itu penanganan terhadap logam juga merupakan hal yang cukup penting dalam suatu proses produksi. Logam cair dalam keadaan ideal, kualitas hasil proses pengecoran akan sangat tergantung pada teknik pencetakandan perlakuan terhadap logam cair tersebut serta tergantung pula pada jenis tungku yang dipergunakan, selain itu tungku tersebut juga akan mempengaruhi kecepatan dan kapasitas peleburan.Penggunaan jenis tungku dengan gangguan pada permukaan logam cair seminimum mungkin akan sangat disukai, oleh karena itu jenis tungku dengan terjadinya kontak langsung hasil pembakaran dan logam cairnya harus dihindari. Disamping itu, jenis tungku yang dilengkapi dengan system control temperature juga penting, karena dengan semakin tingginya temperature logam cair, maka kelarutangas dan reaksi oksidasi akan semakin besar yang akan berpengaruh terhadap terbentuknya cacat-cacat coran.Tungku adalah sebuah peralatan yang digunakan untuk mencairkan logam pada proses pengecoran atau untuk memanaskan dalam proses perlakuan panas. Karena gas buang dari bahan bakar berkontak langsung dengan bahan baku, maka jenis bahan bakar yang dipilih menjadi penting. Sebagai contoh, beberapa bahan tidak akan mentolelir sulfur dalam bahan bakar. Bahan bakar padat akan menghasilkan bahan partikulat yang akan mengganggu bahan baku yang ditempatkan di dalam tungku. Untuk alasan ini, maka : Hampir seluruh tungku menggunakan bahan bakar cair, bahan bakar gas atau listrik sebagai masukan energinya.

Tungku induksi dan busur (arc) menggunakan listrik untuk melelehkan baja dan besi tuang.

Tungku pelelehan untuk bahan baku bukan besi mengguanakan bahan bakar minyak.

Tungku yang dibakar dengan minyak bakar hamper seluruhnya menggunakan minyak tungku, terutama untuk pemanasan kembali dan perlakuan panas bahan.

Minyak Diesel Ringan (LDO) digunakan dalam tungku bila tidak dikehendaki adanya sulfur

Tungku secara luas dibagi menjadi dua jenis berdasarkan berdasarkan metoda pembangkitan panasnya: tungku pembakaran yang menggunakan bahan bakar dan tungku listrik yang meggunakan listrik. Tungku pembakaran dapat digolongkan menjadi beberapa bagian seperti ditunjukkan pada tabel di bawah iniTabel 4.1 Klasifikasi Tungku

Metoda KlasifikasiJenis dan Contoh

Jenis bahan bakar yang digunakanDibakar dengan minyak

Dibakar dengan gas

Dibakar dengan batubara

Berselang (Intermenten) atau batch

Cara

pengisian bahanBerkala:

Penempaan

Pengecoran ulang

Pot

Kontinyu:

Pusher

Balok berjalan

Perapian berjalan

Tungku bogie dengan sirkulasi ulang kontinyu

Tungku perapian berputar/rotary heart furnace

Cara perpindahan panasRadiasi (tempat perapian terbuka)

Konveksi (pemanasan melalui media)

Cara pemanfaatan kembaliRekuperatif

Limbah panasRegeneratif

Pemilihan tungku yang digunakan pada proses peleburan tergantung pada beberapa faktor, seperti :

1. Paduan logam yang akan dicor

2. Temperature lebur dan temperature penuangan

3. Kapasitas tungku yang dibutuhkan

4. Biaya investasi, pengoperasian, dan pemeliharaan

Jenis-jenis tungku

Beberapa jenis tungku peleburan yang sering digunakan dalam proses peleburan adalah:

a. Kupola

Kupola adalah tungku yang digunakan untuk melebur besi tuang. Tungku ini berbentuk silindrik tegak, terbuat dari baja dan bagian dalamnya dilapisi dengan batu tahan api. Sebagai bahan bakar digunakan kokas (coke) dan batu kapur digunakan sebagai fluks, sedang bahan bakunya adalah besi bekas dan seringkali ditambahkan besi kasar.Pengisiaan dilakukan melalui charging door bergantian antara kokas dan besi. Dimana pembakaran terjadi disekitar pipa hembus sehingga di daerah ini akan terjadi percairan besi dan fluks akan bereaksi dengan abu kokas dan impuritas lainnya membentuk terak. Terak akan mengapung di atas besi cair dan berfungsi sebagai pelindung hingga tidak bereaksi dengan lingkungan di dalam kupola.Cairan akan dikeluarkan secara berkala bila jumlah cairan sudah cukup banyak. Penambahan bahan baku juga dilakukan secara berkala dan dapur dapat bekerja secara kontinyu.

Gambar 4.1 Kupola yang digunakan untuk peleburan besi tuangb. Tungku pembakaran langsung (direct fuel-fired furnance)

Tungku pembakaran langsung terdiri dari tungku kecil yang terbuka. Logam yang akan dilebur ditempatkan di dalam tungku tersebut dan dipanaskan dengan pembakar (burner) yang ditempatkan disebelah tungku. Atap tungku membantu pemanasan dengan memantulkan bunga api ke dalam tungku peleburan. Bahan bakar yang digunakan adalah gas alam. Dibagian bawah tungku terdapat lubang saluran untuk mengalirkan logam cair hasil peleburan. tungku jenis ini biasanya digunakan untuk melebur logam non-besi seperti paduan tembaga dan aluminium.c. Tungku krusibel (crusibel furnance)Dapur ini melebur logam tanpa berhubungan lagsung dengan bahan pembakaran tidak langsung (indirect fuel-fired furnance).

Gambar 4.2 Jenis tungku krusibel

Dalam gambar di atas ditunjukkan 3 jenis tungku krusibel yang biasa digunakan yaitu: Krusibel angkat (lift-out crucible)Krusibel ditempatkan di dalam tungku dan dipanaskan hingga logam mencair. Sebagai bahan bakar digunakan minyak, gas dan serbuk batubaru. Bila logam telah melebur, krusibel diangkat dari tungku dan digunakan sebagai ladel penuangan.Krusibel yang dipergunakan harus selalu menggunakan jenis refraktori yang memiliki kapasitas maksimum 50 kg Al. kerugian dari jenis tungku ini adalah keterbatasan dalam menghasilkan produktivitas dalam jumlah yang tinggi, memerlukan jumlah tenaga kerja yang banyak dan buruknya kondisi kerja, tetapi keperluan biaya perlengkapannya paling murah. Pot tetap (stationary pot)

Tungku jenis stationary adalah jenis tingku dengan krusibel yang ditempatkan secara permanen, kapasitas peleburannya berkisar antara 150-450 kg Al dan jenis krusibel refraktori maupun besi cor dapat digunakan dalam tungku jenis ini, tetapi krusibel jenis besi cor perlu selalu dilapis ulang dengan bahan refraktori secara periodik. Keuntungan dari jenis tungku ini adalah terletak pada kecocokannya untuk beralih dari peleburan satu jenis ke jenis paduan lainnya dan tungku jenis stationary inisangat baik untuk pemurnian aluminium serta biaya instalasi yang diperlukan relative tinggi.

Tungku tukik (tilting-pot furnance)

Tungku krusibel digunakan untuk peleburan logam non-besi seperti perunggu, kuningan, paduan seng dan aluminium. Kapasitas tungku umumnya terbatas hanya beberapa ratus pound saja.

Efisiensi panas/peleburan dari tungku jenis krusibel adalah berkisar antara 15-30%, rendahnya efisiensi tersebut karena tingginya panas yang hilang melalui saluran gas buang. Struktur utama kontruksi tungku jenis krusibel terdiri atas: krusibel, lapisan refraktori, system pembangkit panas, dan alat pengukur temperature.

d. Tungku busur listrik (electrical-arc furnance)Peleburan logam menggunakan tungku ini dilakukan dengan menggunakan energy yang berasal dari listrik berupa arc atau busur yang dapat mencairkan logam. Tungku jenis busur listrik ini biasanya digunakan untuk proses pengecoran baja.Dalam jenis tungku ini, bahan baku dilebur dengan panas yang dihasilkan dari suatu busur listrik. Biasanya menggunakan dua atau tiga elektrode. Konsumsi daya tinggi, tetapi dapur ini dapat dirancang kapasitas lebur tinggi (25 s/d 50 ton/jam) dan biasanya digunakan untuk pengecoran baja.

Gambar 4.3 Tungku busur listrik

e. Tungku induksi (induction furnance)Pada tungku induksi menggunakan arus bolak-balik yang dialirkan ke suatu kumparan untuk menghasilkan medan magnit dalam logam dan dihasilkan arus induksi sehingga terjadi pemanasan dan peleburan logam yang sangat cepat. Logam cair di dalam tungku harus dihindarkan dari kontak langsung terhadap koil. Oleh karena itu material tahan temperature tinggi pada lining tungku harus memiliki ketebalan yang cukup untuk menahan beban logam cair di dalamnya. Setelah logam pengisi telah mengalami pencairan maka tungku induksi ini telah dilengkapi dengan suatu pengendali untukmelakukan penuangan (titling) kedalam suatu ladle yang lebih kecil yang dibawa hook crane atau ladle yang dibawa oleh dua operator pouring ke cetakan.

Gambar 4.4 Tungku induksi

Keuntungan tungku induksi ini yaitu:

1. pemanasan dan peleburan sangat cepat,2. medan gaya elektromagnetik menyebabkan terjadinya pencampuran logam cair 3. Logam cair homogen, karena tidak terjadi kontak dengan elemen pemanas, maka kondisi lingkungan peleburan dapat dikontrol dengan baik,

4. Logam cair yang dihasilkan memiliki kualitas dan kemurnian yang tinggi.

f. Tungku conventerConverter ialah sebuah tabung baja dengan dinding berlapis dan tahan terhadap temperature tinggi serta ditempatkan pada sebuah dudukan yang dibentuk sedemikian rupa agar posisinya dapat diubah secara vertical maupun secara horizontal dengan posisi mulut berada di samping atau di atas bahkan di bawah. Posisi-posisi ini diperlukan untuk pengisian, penghembusan karbon dioksida dan penuangan hasil pemurnian.Proses pemurnian ini dilakukan dengan terlebih dahulu mencairkan besi mentah ke dalam converter yang berada pada posisi horizontal kemudian converter diubah posisinya pada posisi vertical dan pada posisi ini udara bertekanan 140 KN/m2 dihembuskan melalui dasar converter kedalam besi mentah cair, dengan demikian maka unsur karbon akan bersenyawa dengan oksigen menjadi karbon dioxide (CO2) dan mengikat unsur-unsur lainnya.

Gambar 4.5 Tungku Converter

g. Tungku Thomas and BassemerThomas dan Bessemer melakukan proses permunian besi kasar dalam pembuatan baja ini pada prinsipnya sama yakni menggunakan converter, namun bessemer menggunakan converter dengan dinding yang dilapisi dengan flourite dan kwarsa sehinggan dinding converter menjadi sangat keras kuat dan tahan terhadap temperatur tinggi, akan tetapi dinding converter ini menjadi bersifat asam sehinggga tidak dapat mereduksi unsur posfor, oleh karena itu dapur bessemer hanya cocok hanya digunakan dalam proses permunian besi kasar dan bijih besi yang rendah posfor (Low-Posphorus Iron Ores).Sedangkan thomas menyempurnakannya dengan memberikan lapisan batu kapur (limestone) atau dolomite sehingga dinding converter menjadi basa dan mamapu mereduksi kelebihan unsur posfor dengan mengeluarkannya bersama terak. linz-donawitz (LD-Processes), salah satu proses permunian besi dengan sistem convertering ini pertmama dikembangkan di austria,proses dengan hembusan udara bertekanan hingga 12 bar di atas converter dengan posisi vertical, setelah besi mentah (pig iron) bersama dengan dimasukan kemudian dibakar,udara yang dihembuskan menghasilkan pembakaran dengan unsur karbon, belerang dan posfor yang terkandung di dalam besi mentah tersebut, hal ini terjadi pada saat converter dalam posisi miring.

Gambar 4.6 Tungku Thomas

Gambar 4.7 Tungku BassemerProses laku cair pada alumuniumPada proses pencairan aluminium, pembentukan oksida dan pengotornon metalik sering terjadi. Pengotor bisa berbentuk cair dan padat yangterbentuk selama proses pencairan sampai kecetakan. Penyebab kotoran dapat berasal dari peralatan yang kotor, runtuhan pasir dari cetakan, pelumas dankorosi. Ada empat prinsip pemberian flux pada logam aluminium, yaitu Covering Fluxes, Cleaning fluxes, Drossing-off fluxes, dan degassing fluxes.1. Covering fluxes, biasa digunakan pada tungku kecil ( pot, crusible) yang berfungsi melindungi logam cair dari oksidasi, mengurangi terbentuknya dross dan sebagai cleanser (pembersih).

2. Cleaning fluxes, biasanya mengandung senyawa chlorida yang tinggi dan itu memudahkan pemisahan oksida dari logam cair.

3. Degassing fluxes, ditambahkan pada logam cair untuk mengeluarkan gas yang terperangkap didalam logam cair.

4. Drossing fluxes, berguna untuk memisahkan logam berharga yang terdapat atau terperangkap didalam dross4.3 Metodologi Praktikum

4.3.1 Skema Proses

Gambar 4.6 Skema Proses4.3.2 Penjelasan Skema Proses

1. Mempersiapkan alat dan bahan yang akan digunakan.2. Memanaskan tungku krusibel jenis lift out.3. Memasukan bahan-bahan tadi ke dalam tungku kemudian nyalakan tungku dan tunggu hingga mencair.4. Melakukan pengecekan temperature pouring sebelum dituangkan ke cetakan, pastikan temperature pouring diatas temperature melting.5. Melakukan pencatatan data stiap tahap atau urutan kerja yang dilakukan serta mencatat nilai hasil dari pengamatan proses peleburan dan melakukan pembahasan dari data yang telah didapatkan.6. Membuat kesimpulan dari data dan pembahasan yang telah dibuat.4.4 Alat dan Bahan

4.4.1 Alat

Tungku krusibel (lift out) Termocouple tipe K Timbangan Sarung tangan Ladle 4.4.2 Bahan

Rangka Cetak

Boraks Scrap Alumunium

4.5 Data PengamatanTabel 4.1 Data Pengamatan

AspekKeterangan

Berat Muatan yang dilebur2 kg

Jenis Muatan yang dileburScrap Alumunium

Temperatur Melting660 oC

Temperatur Pouring 730oC

Waktu Pouring20:02 detik

Waktu Peleburan15 menit

Penambahan FluxNaCL Dan Boraks

Bahan Bakar Gas LPG

4.6 Analisa dan PembahasanPada pratikum peleburan dan penuangan logam tungku yang digunakan adalah tungku krusibel jenis lift out. Krusibel ditempatkan di dalam tungku, setalah logam mencair maka krusibel dikeluarkan dari dalam tungku. Krusibel yang digunakan harus selalu menggunakan jenis refraktori dengan kapasitas maksimum 50 kg alumunium. Kerugian dari jenis tungku ini adalah keterbatasan dalam menghasilkan produktivitas dalam jumlah yang tinggi, memerlukan jumlah tenaga kerja yang banyak, dan buruknya kondisi kerja. Keuntungan dari tungku ini adalah biaya perlengkapan nya yang relatif lebih murah.Alat yang digunakan untuk mengukur suhu pada tungku ini adalah thermocouple tipe K. Alasan penggunaan thermocouple tipe K karena jenis ini tersusun atas paduan chromel ( Ni Cr alloy ) dan allumel ( Ni Al alloy ), keberadaan paduan allumel ( Al alloy ) sesuai dengan muatan yang dilebur yaitu scrab aluminium, sehingga koefisien muai panas nya akan sesuai selain itu thermocouple ini dapat mengukur suhu mulai dari ( -2000 C ~ 12000 C ) sehingga bisa mengukur pada temperatur melting maupun temperatur pouring Alumunium.

Bahan yang ditambahkan adalah scrap alumunium, kemudian ditambahkan fluxs yang berfungsi untuk mengangkat pengotor yang terdapat pada cairan logam alumunium. Waktu yang digunakan untuk melebur logam jenis ini adalah sekitar 15 menit, suhu yang digunakan sampai mencapai 750 0C. Namun ketika pada saat penuangan suhu harus berada pada temperatur 720 0C , hal ini bertujuan untuk mengantisipasi pembekuan dini logam cair. Untuk mengantisipasi hal yang tidak diinginkan yaitu kebocoran pada rangka cetakan, atau pergeseran pada rangka cetakan maka cetakan tersebut diberi beban. Ketika penuangan logam cair pada cetakan harus diperhatikan laju penuangannya karena apabila terlalu lambat maka akan cepat membeku, namun apabila terlalu cepat dikawatirkan terjadinya turbulensi yaitu aliran fluida yang tidak menentu, selain itu dapat mengakibatkan erosi pada dinding rongga cetak. Tunggu beberapa saat sampai logam cair dalam cetakan kering dengan merata, kemudian bongkar cetakan dengan hati hati agar tidak terjadi kerusakan pada produk tersebut.4.7 Kesimpulan4.7.1 Kesimpulan

Tungku Krusibel hanya dapat digunakan untuk melebur logam non ferrous.

Waktu penuangan logam cair harus konstan, untuk menghindari terjadinya kebocoran ataupun pembekuan dini.

Jumlah flux yang ditambahkan ke muatan harus sesuai dengan jumlah muatan agar penghilangan oksida yang terjadi optimal. Pengukuran temperatur pada saat proses peleburan dilakukan dengan thermocouple tipe K Penuangan logam cair jangan terlalu cepat untuk menghindari terjadinya turbulensi yaitu aliran fluida yang tidak menentu.4.7.2 Saran

Tidak ada saran

BAB V

ANALISA CACAT CORAN5.1. Tujuan

Dapat mengetahui dan mempelajari jenis-jenis cacat pada coran.

Mengetahui penyebab terjadinya cacat coran.

Mengetahui langkah-langkah pencegahan terbentuknya cacat pada coran.5.2. Teori DasarProses pengecoran dilakukan dengan beberapa tahapan mulai dari pembuatan cetakan, proses peleburan, penuangan dan pembongkaran. Untuk menghasilkan coran yang baik maka semuanya harus direncanakan dan dilakukan dengan sebaik-baiknya. Namun hasil coran sering terjadi ketidak sempurnaan atau cacat. Cacat yang terjadi pada coran dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu : 1) Desain pengecoran dan pola

2) Pasir cetak dan desain cetakan dan inti

3) Komposisi muatan logam

4) Proses peleburan dan penuangan

5) Sistim saluran masuk dan penambah. Cacat coran adalah kerusakan atau kesalahan yang terjadi pada benda cor yang menyebabkan ditolaknya benda cor tersebut oleh konsumen (reject). Adanya defect ini dalam produksi tidak dapat dihindari tapi harus diminimalisir. Untuk proses foundry nilai reject yang baik adalah dengan angka yang berkisar 2,0-5,0 %. Ada dua istilah yang mengacu pada cacat sebuah logam, yang pertama cacat yang didefinisikan dapat ditolerir atau masih dalam batas toleransi ukurannya dan masih dalam tahap dapat diperbaiki yang disebut discontinuity. Sedangkan yang kedua yaitu cacat yang tidak dapat diperbaiki (reject) disebut defect.

Gambar 5.1 fishbone cacat coran

Macam-macam Cacat Coran Komisi pengecoran internasional telah membuat penggolongan cacat-cacat coran dan dibagi menjadi 9 macam, yaitu : 1) Ekor tikus tak menentu atau kekasaran yang meluas 2) Lubang-lubang 3) Retakan 4) Permukaan kasar 5) Salah alir 6) Kesalahan ukuran 7) Inklusi dan struktur tak seragam 8) Deformasi 9) Cacat-cacat tak nampak

1. Cacat ekor tikus tak menentu atau kekasaran yang meluas. Cacat ekor tikus merupakan cacat dibagian luar yang dapat dilihat dengan mata. Bentuk cacat ini mirip seperti ekor tikus, yang diakibatkan dari pasir permukaan cetakan yang mengembang dan logam masuk kepermukaan tersebut. Kekasaran yang meluas merupakan cacat pada permukaan yang diakibatkan oleh pasir cetak yang tererosi. Bentuk cacat ekor tikus dan kekasaran yang meluas dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 5.2 Cacat ekor tikus dan kekasaran meluas

Penyebab cacat ekor tikus atau kekasaran yang meluas disebabkan oleh :

Kecepatan penuangan terlalu lambat

Temperatur penuangan terlalu tinggi

Ketahanan panas pasir cetak rendah

Terjadi pemanasan setempat akibat letak saluran turun yang salah

Pasir cetak banyak mengandung unsure kental atau lumpur

Perbaikan cetakan yang tidak sempurna

Pelapisan cetakan yang terlalu tebal

Kepadatan cetakan pasir yang kurang

Lubang angin pada cetakan kurang Untuk mencegah timbulnya cacat di atas dapat dilakukan dengan merencanakan pembuatan cetakan, peleburan dan penuangan yang baik. Langkah-langkah yang dapat dilakukan adalah :

Menggunakan pasir cetak yang berkualitas, tahan panas dan tidak benyak mengandung unsur lumpur.

Pembuatan cetakan yang teliti baik pemadatan yang cukup, lubang angin yang cukup dan pelapisan tipis yang merata.

Membuat saluran turun yang tepat, sesuai bentuk coran,

Mengecek temperature logam sebelum penuangan, tempertur tuang harus sesuai yang disyaratkan.

Melakukan penuangan dengan kecepatan yang cukup dan kontinyu

2. Cacat lubang-lubang Cacat lubang-lubang memiliki bentuk dan akibat yang beragam. Bentuk cacat lubang-lubang dapat dibedakan menjadi : a. Rongga udara, b. Lubang jarum, c. Rongga gas oleh cil, d. Penyusutan dalam, e. Penyusutan luar dan f. Rongga penyusutan

Bentuk , penyebab dan pencegahan cacat lubang-lubang dapat dilihat pada table 5.1 berikut.

Tabel 5.1. Cacat lubang-lubang penyebab dan pencegahan

Bentuk cacat lubang

PenyebabPencegahan

a. Rongga Udara

Logam cair teroksidasi

Saluran cerat dan ladel tidak cukup kering

Temperatur penuangan terlalu rendah

Penuangan terlalu lambat

Cetakan kurang kering

Permeabilitas pasir cetak kurang sempurna

Terlalu banyak yang keluar dari cetakan

Lubang angin kurang memadai

Tekanan di atas terlalu rendah

Logam cair teroksidasi

Temperatur penuangan terlalu rendah

Bahan muatan logam banyak kotoran dan berkarat

Perencanaan dan peletakan penambah tidak sempurna

Tinggi penambah terlalu rendah

Cetakan membengkak

Cetakan pasir membentuk sudut-sudut tajam

Radius coran yang terlalu kecil

Pengisian yang sulit dari penambah karena perubahan yang mendadak

Diusahakan pada saat pencairan alas kokas dijaga agar logam tidak berada di daerah oksidasi.

Temperature tuang logam sebelum penuangan, dipastikan sudah sesuai dan penuangan dengan cepat.

Pembuatan cetakan yang teliti baik permeabilitas, pemadatan yang cukup, lubang angin yang cukup

Diusahakan tekanan di atas dibuat tinggi

Diusahakan pada saat pencairan alas kokas dijaga agar logam tidak berada di daerah oksidasi.

Temperature tuang logam sebelum penuangan, dipastikan sudah sesuai dan penuangan dengan cepat.

Perencanaan dan peletakan penambah yang teliti.

Menghilangkan sudut-sudut tajam pada cetaan

Mendsain coran dengan radius yang cukup

Merencanakan sisitim saluran yang teliti

b. Lubang Jarum

c. Penyusutan dalam

d. Penyusutan luar

e. Rongga Penyusutan

f. Rongga gas karna cil Penguapan bahan cil

Bahan cil berkarat

Permukaan cil mengembun

Menggunakan bahan cil yang tidak menguap

Menghilangkan karat pada bahan cil

Memastikan permukaan cil betul-betul kering sebelum penuanga

3. Cacat Retakan Cacat retakan dapat disebabkan oleh penyusutan atau akibat tegangan sisa. Keduanya dikarenakan proses pendingan yang tidak seimbang selama pembekuan. Bentuk cacat retakan dapat dilihat pada gambar dibawah ini

.Gambar 5.3 Cacat RetakanPenyebab cacat retakan adalah : Perencanaan coran yang tidak memperhitungkan proses pembekuan, seperti perbedaan tebal dinding coran yang tidak seragam Pemuaian cetakan, dan inti menahan pemuaian dari coran. Ukuran saluran turun da penambah yang tidak memadahi.

Upaya untuk mencegah cacat retakan adalah sebagai berikut: Menyeragamkan proses pembekuan logam dengan memanfaatkan cil bila perlu.

Pengisian logam cair dari beberapa tempat Waktu penuangan harus sesingkat mungkin Menghindakan coran yang memiliki sudut-sudut tajam Menghindarkan perubahan mendadak pada dinding coran. 4. Cacat Permukaan Kasar Cacat permukaan kasar menghasilkan coran yang permukaannya kasar. Cacat ini dikarenakan oleh beberapa factor seperti : cetakan rontok, kup terdorong ke atas, pelekat, penyinteran dan penetrasi logam. Bentuk, penyebab dan pencegahan cacat permukaan kasar dapat dilihat pada tabel 5.2.Tabel 5.2. Bentuk, penyebab dan pencegahan cacat permukaan kasar

Bentuk cacat permukaan kasarPenyebab

Pencegahan

a. Cetakan Rontok Bagian cetakan yang lemah runtuh

Cetakan runtuh.saat penarikan pola

Kemiringan pola tidak cukup

Cetakan kurang padat

Kekuatan pasir cetak kurang

Cermat dan teliti saat pembuatan cetakan

b. Cop Terdorong keatas Bagian yang cembung dari cetakan rontok dan pecahan pasir jatuh dalam cetakan

Kedua permukaan pisah harus rata dan betul-betul rapat

Pemeriksaan bagian dalam cetakan sebelum penuangan

c. Pelekat Pasir melekat pada pola

Pasir panas, kadar air dan lempung yang kurang

Pemdatan cetakan yang tidak memadahi

Bubuk pemisah yang tdak baik

Kemiringan pola tidak cukup

Getaran yang kurang saat penarikan pola

Cetakan tidak diperbaiki saat pasir cetak melekat pada pola saat ditarik

Pasir harus cukup dingin

Pola logam harus dipanaskan mula

Menggunakan pasir yang kekuatannya cukup

Menggunakan bubuk pemisah yang baik

Kemiringan pola harus sesuai

Menarik pola dengan getaran yang cukup.

Memperbaiki cetakan yang tidak sempurna

d. Penyinteran Logam cair memiliki tegangan permukaan yang kecil

Logam cair memiliki tekanan static dan dinamik yang berlebihan

Temperatur tuang yang terlalu tinggi

Pasir terlalu kasar

Pemadatan pasir kurang

Bahan pengikat terlalu banyak

Tahanan panas pasir kurang

Menggunakan pasir yang tahanan panasnya tinggi

Oksida besi harus dicampur baik ke dalam pasir

Pemadatan pasir harus cukup

Menggunakan distribusi kekasaran pasir yang sesuai.

e. Penetrasi Logam Logam cair memiliki tekanan static dan dinamik yang berlebihan

Pemadatan pasir kurang

Tahanan panas pasir kurang

Menggunakan pasir yang tahanan panasnya tinggi

Pemadatan pasir harus cukup

Memperhitungkan tumbukan aliran logam.

5. Cacat salah alir Cacat salah alir dikarenakan logam cair tidak cukup mengisi rongga cetakan. Umumnya terjadi penyumbatan akibat logam cair terburu membeku sebelum mengisi rongga cetak secara keseluruhan. Bentuk cacat salah alir dapat dilihat pada gambar dibawah ini

Gambar 5.4 Cacat salah AlirPenyebab cacat salah alir yaitu : Coran terlalu tipis Temperature penuangan terlalu rendah

Laju penuangan terlalu lambat Aliran logam cair tidak seragam akibat sistim saluran yang jelek. Lubang angin pada cetakan kurang Sistim penambah yang tidak sempurna

Pencegahannya adalah sebagai berikut : Temperatur tuang harus cukup tinggi Kecepatan penuangan harus cukup tinggi Perencanaan sistim saluran yang baik Lubang angin harus ditambah Menyempurnakan sistim penambah

6. Cacat kesalahan ukuran Cacat kesalahan ukuran terjadi akibat kesalahan dalam pembuatan pola. Pola yang dibuat untuk memuat cetakan ukuranya tidak sesuai dengan ukuran coran yang diharapkan. Selain itu kesalahan ukuran dapat terjadi akibat cetakan yang mengembang atau penyusutan logam yang tinggi saat pembekuan. Pencegahan kesalahan ukuran adalah membuat pola dengan teliti dan cermat. Menjaga cetakan tidak mengembang dan memperhitungkan penyusutan logam dengan cermat, sehingga penambahan ukuran pola sesuai dengan penyuutan logam yang terjadi saat pembekuan.

7. Cacat Inklusi dan struktur tak seragam Cacat inklusi terjadi karena masuknya terak atau bahan bukan logam ke dalam cairan logam akibat reaksi kimia selama peleburan, penuangan atau pembekuan. Cacat struktur tidak seragam akan membentuk sebagian struktur coran berupa struktur cil. Bentuk, penyebab dan pencegahan cacat inklusi dan struktur tidak seragam dapat.Gas dan porositas pada logam coran merupakan salah satu cacat coran, yang disebatkan oleh gas hidrogen dan menyebatkan coran itu tidak terpakai. Hal ini akan dibahas hubungan konsentrasi gas hidogen dan pengaruhnya terhadap sifat coran. Secara makroskopik terbentuknya coran selalu ada penyusutan, hal ini disebabkan karena pengisisaan yang kurang. Lubang pori-pori (rongga) yang besar mencakup banyak struktur dendrit yang terbentuk, yang dapat dianggap penyusutan sebagai basis ukuran. Penyusutan lubang pori-pori yang lebih besar pada coran, biasanyaberbentuk penyusutan pipa, porositas dapat pula terjadi pada daerah permukaancoran (Pinhole porositity). Pada umumnya micro porositas yang ditemukan dalam coran adalah kombinasi gas dan penyusutan jenis rongga yang terjadi di antara struktur dendrit, merupakan bagian dari struktur padat. Porositas yang terjadi pada daerah pembekuan ditunjukkan kelarutan gas hidrogen yang menyusut yaitu :a. Rongga penyusutan yang ditemui pada b. Rongga gas pada paduan hasil coran. Al 8%Sic. Mikroporositas gas dan penyusutan Bentuk porositas dalam coran paduan aluminium. Proses Laku Cair pada aluminium Pada proses pencairan aluminium, pembentukan oksida dan pengotornon metalik sering terjadi. Pengotor bisa berbentuk cair dan padat yang terbentuk selama proses pencairan sampai kecetakan. Penyebab kotoran dapat berasal dari peralatan yang kotor, runtuhan pasir dari cetakan, pelumas dankorosi. Ada empat prinsip pemberian flux pada logam aluminium, yaitu Covering Fluxes, Cleaning Fluxes, Drossing-Off Fluxes, dan Degassing Fluxes. ( Covering fluxes, biasa digunakan pada tungku kecil ( pot, crusible) yang berfungsi melindungi logam cair dari oksidasi, mengurangi terbentuknya dross dan sebagai cleaner (pembersih). ( Cleaning fluxes, biasanya mengandung senyawa chlorida yang tinggi dan itu memudahkan pemisahan oksida dari logam cair. ( Degassing fluxes, ditambahkan pada logam cair untuk mengeluarkan gas yang terperangkap didalam logam cair. ( Drossing fluxes, berguna untuk memisahkan logam berharga yang terdapat atau terperangkap didalam dross.5.3 Metodologi Praktikum

5.3.1 Skema Proses

Gambar 5.3 Skema Proses5.3.2 Penjelasan Skema Proses

Persiapakan produk hasil pengecoran

Lakukan identifikasi untuk mengetahui cacat yang terjadi

Melakukan analisa dari cacat coran yang dihasilkan

Mengambil kesimpulan

5.4 Alat dan Bahan

5.4.1 Alat

Spidol

Kamera

5.4.2 Bahan

Produk cor alumunium

5.5 Pengumpulan DataNoNama Cacat Foto Cacat

1Porositas

2penyusustan

3Kesalahan Ukuran

4Flus (sirip)

5Cacat Rontok

6Cacat Permukaan Kasar

5.6 Analisa dan Pemabahasan

Produk yang dihasilkan oleh kelompok kami adalah Cable Holder. Pada produk kami terdapat beberapa cacat yaitu cacat porositas, penyusutan, cacat akibat cetakan, dan cacat akibat penuangan. Cacat penyusutan bisa disebabkan karena tidak adanya pembesaran ukuran pola yang bertujuan untuk mengkompensasi penyusutan saat logam mengeras atau membeku. Indikasi cacat ini adalah perbedaan bentuk yang tidak seragam.

Cacat porositas yaitu pembentukan gelembung udara yang terjebak dalam proses pengecoran logam membeku. Penyebab cacat ini adalah pada proses pengecoran banyak gas gas yang terlarut dalam logam cair (biasanya nitrogen, oksigen, dan hidrogen) dan pada saat proses pembekuan gas tersebut terjebak dan membentuk porosity. Indikasi cacat ini adalah terlihat banyak pori pori atau lubang pada produk coran. Cacat akibat cetakan yaitu cacat yang disebabkan pada saat pembuatan cetakan antara cope and drag tidak simetris. Akibatnya produk coran biasanya tidak sesuai dengan pola.Cacat akibat penuangan yaitu permukaan cetakan rontok, hal ini diakibatkan ketidakmampuan pasir cetak menahan aliran logam cair sehingga terjadi pengikisan cetakan pasir. Hal ini dapat dicegah dengan cara menambah gula tetes pada saat pembuatan pasir cetak sehingga dapat meningkatkan kekuatan pasir cetak, tetapi resiko lain akibat penambahan bentonit terlalu banyak dapat menimbulkan masalah lain yaitu menurunnya kemampuan permeabilitas dan dapat mengakibatkan cacat porositas.Kekasaran erosi pada bagian produk dibagian cope yang disebabkan karena kekuatan geser dari pasir cetak yang kurang, kekasaran erosi dapat dicegah dengan penambahan kekuatan pasir cetak, khususnya kekuatan geser. Besarnya kekuatan pasir cetak tergantung pada komposisi pasir cetak yang pertama kali dihitung, dimana pasir cetak yang digunakan memiliki kadar air dan lempung yang berlebih sehingga kekuatannya rendah. 5.7 Kesimpulan

5.7.1 Kesimpulan Pembuatan rangka cetak dan cetakan sangat mempengaruhi hasil produk coran Bahan produk dari scrap alumunium

Cacat yang dihasilkan yaitu, cacat porositas, cacat penyusustan, cacat akibat cetak, dan cacat akibat penuangan.

Cara menghindari cacar sebelum penuangan yaitu pengayakan pasir, mangatur komposisi bentonit, membuat ventilasi udara, penambahan fluks dan lain lain.5.7.2 SaranMengunakan pasir silika baru agar mengurangi cacat yang dihasilkan

Persiapan Alat dan Bahan

Pengujian Pasir

Kesimpulan

Analisa dan Pembahasan

Distribusi Besar Butir

Kekeuatan

(Geser dan tekan)

Data Pengamatan

Kadar Air

Kadar Lempung Lempung

Kesimpulan

Data dan Pembahasan

Mempersiapkan Alat Dan Bahan

Proses Peleburan Aluminium

Proses penuangan dan Pembekuan

Produk Coran

Identifikasi Cacat Coran

Analisa dan Pembahasan

Kesimpulan

EMBED PBrush

Laboratorium Teknik Produksi TA 2014/201514