YOU ARE DOWNLOADING DOCUMENT

Please tick the box to continue:

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.