Bab 4 Pengecoran Logam

20
PENGECORAN LOGAM SEJARAH PENGECORAN LOGAM Bag 1 a. Mencairkan Logam Coran dibuat dari logam yang dicairkan, dituang ke dalam cetakan, kemudian di biarkan mendingin dan membeku. Oleh karena itu sejarah pengecoran dimulai ketika orang mengetahui bagaimana mencairkan logam dan bagaimana membuat cetakan. Hal itu terjadi kira-kira tahun 4.000 SM, sedangkan tahun yang lebih tepat tidak diketahui orang. Awal penggunaan logam oleh orang ialah ketika orang membuat perhiasan dari emas atau perak tempaan, dan kemudian membuat senjata atau mata bajak dengan menempa tembaga, hal itu di mungkinkan karena logam-logam ini terdapat di alam dalam keadaan murni, sehingga dengan mudah orang dapat menempanya. Kemudian secara kebetulan orang menemukan tembaga mencair, selanjutnya mengetahui cara untuk menuang logam cair ke dalam cetakan, dengan demikian untuk pertama kalinya orang dapat membuat coran yang berbentuk rumit, umpamanya perabot rumah, perhiasan atau hiasan makan. Coran tersebut dibuat dari perunggu yaitu suatu paduan tembaga, timah dan timbal yang titik cairnya lebih rendah dari titik cair tembaga. Pengecoran perunggu dilakukan pertama di Mesopotamia kira-kira 3.000 tahun SM, teknik ini di teruskan ke Asia Tengah, India, China. Penerusan ke China kira-kira 2.000 tahun SM, dan dalam zaman China kuno semasa Yin, yaitu kira-kira 1.500-1.000 tahun SM. Pada masa itu tangki-tangki besar yang halus buatannya dibuat dengan jalan pengecoran. Sementara itu teknik pengecoran Mesopotamia di teruskan juga ke Eropa, dan dalam tahun 1.500-1.400 SM, barang-barang seperti mata bajak, pedang, mata tombak, perhiasan, tangki, dan perhiasan makan di buat di Spanyol, Swiss, Jerman, Ustria, Norwegia, Denmark, Swedia, Inggris dan Perancis. Teknik pengecoran perunggu di India dan China diteruskan ke Jepang dan Asia Tenggara, sehingga di Jepang banyak arca-arca Budha dibuat antara tahun 600 dan 800. Penggunaan besi di mulai dengan penempaan, sama halnya dengan tembaga. Orang- Orang Asiria dan Mesir mempergunakan perkakas besi dalam tahun 2.800-2.700 tahun SM. Kemudian di China dalam tahun 800-700 SM, ditemukan cara membuat coran dari besi kasar yang mempunyai titik cair rendah dan mengandung fosfor tinggi dengan mempergunakan tanur beralas datar.

description

bahan kuliah

Transcript of Bab 4 Pengecoran Logam

Page 1: Bab 4 Pengecoran Logam

PENGECORAN LOGAM

SEJARAH PENGECORAN LOGAM Bag 1

a. Mencairkan Logam

Coran dibuat dari logam yang dicairkan, dituang ke dalam cetakan, kemudian di biarkan

mendingin dan membeku. Oleh karena itu sejarah pengecoran dimulai ketika

orang mengetahui bagaimana mencairkan logam dan bagaimana membuat cetakan.

Hal itu terjadi kira-kira tahun 4.000 SM, sedangkan tahun yang lebih tepat tidak diketahui

orang.

Awal penggunaan logam oleh orang ialah ketika orang membuat perhiasan dari

emas atau perak tempaan, dan kemudian membuat senjata atau mata bajak dengan

menempa tembaga, hal itu di mungkinkan karena logam-logam ini terdapat di alam

dalam keadaan murni, sehingga dengan mudah orang dapat menempanya.

Kemudian secara kebetulan orang menemukan tembaga mencair, selanjutnya

mengetahui cara untuk menuang logam cair ke dalam cetakan, dengan demikian untuk

pertama kalinya orang dapat membuat coran yang berbentuk rumit, umpamanya perabot

rumah, perhiasan atau hiasan makan. Coran tersebut dibuat dari perunggu yaitu

suatu paduan tembaga, timah dan timbal yang titik cairnya lebih rendah dari titik cair

tembaga.

Pengecoran perunggu dilakukan pertama di Mesopotamia kira-kira 3.000 tahun SM,

teknik ini di teruskan ke Asia Tengah, India, China. Penerusan ke China

kira-kira 2.000 tahun SM, dan dalam zaman China kuno semasa Yin, yaitu kira-kira

1.500-1.000 tahun SM. Pada masa itu tangki-tangki besar yang halus buatannya dibuat

dengan jalan pengecoran.

Sementara itu teknik pengecoran Mesopotamia di teruskan juga ke Eropa, dan

dalam tahun 1.500-1.400 SM, barang-barang seperti mata bajak, pedang, mata tombak,

perhiasan, tangki, dan perhiasan makan di buat di Spanyol, Swiss, Jerman, Ustria,

Norwegia, Denmark, Swedia, Inggris dan Perancis.

Teknik pengecoran perunggu di India dan China diteruskan ke Jepang dan Asia

Tenggara, sehingga di Jepang banyak arca-arca Budha dibuat antara tahun 600 dan 800.

Penggunaan besi di mulai dengan penempaan, sama halnya dengan tembaga. Orang-

Orang Asiria dan Mesir mempergunakan perkakas besi dalam tahun 2.800-2.700 tahun

SM. Kemudian di China dalam tahun 800-700 SM, ditemukan cara membuat coran dari

besi kasar yang mempunyai titik cair rendah dan mengandung fosfor tinggi dengan

mempergunakan tanur beralas datar.

Page 2: Bab 4 Pengecoran Logam

Teknik produksi ini kemudian diteruskan ke negara-negara disekitar Laut Tengah, di

Yunani, 600 tahun SM,arca-arca raksasa Epaminondas atau Hercules, berbagai senjata,

dan perkakas dibuat dengan jalan pengecoran. Di India di zaman itu, pengecoran besi

kasar dilakukan dan di ekspor ke Mesir dan Eropa. Walaupun demikian baru pada abad

ke 14 saja pengecoran besi kasar di lakukan

secara besar-besaran yaitu ketika Jerman dan Italia meningkatkan tanur beralas datar

yang primitip itu menjadi tanur tiup berbentuk silinder, di mana pencairan dilakukan

dengan jalan meletakkan bijih besi dan arang batu berselang-seling. Produk-produk yang

dihasilkan pada waktu itu ialah : meriam, peluru meriam, tungku, pipa dan lain-lain.

Cara pengecoran pada zaman itu ialah menuangkan secara langsung logam cair

yang didapat dari bijih besi, ke dalam cetakan, jadi tidak dengan jalan mencairkan

kembali besi kasar seperti cara kita sekarang.

Kokas ditemukan di Inggris di abad 18, yang kemudian di Perancis diikhtiarkan

agar kokas dapat dipakai untuk mencairkan kembali besi kasar dalam tanur kecil

dalam usaha membuat coran. Kemudian tanur yang serupa dengan tanur kupola yang

ada sekarang, dibuat di Inggris, dan cara pencairan besi kasar yang dilakukan

kira-kira sama dengan cara yang dilakukan orang sekarang.

Walaupun sejak masa kuno baja dipakai dalam bentuk tempaan, namun hanyalah sejak

H. Bessemer atau W. Siemens sajalah telah diusahakan untuk membuat baja dari

besi kasar, dan coran baja diproduksi pada akhir pertengahan abad 19.

Coran paduan alumunium dibuat pada akhir abad 19 setelah cara pemurnian dengan

elektrolisa ditemukan.

Page 3: Bab 4 Pengecoran Logam

PROSES-PROSES DASAR PEMBENTUKAN LOGAM

Benda benda dari logam yang sering kita lihat tidaklah ditemukan dalam bentuknya

seperti itu, akan tetapi sudah mengalami proses pembentukan. Pada mulanya logam

logam tersebut ditemukan di alam dalam bentuk biji-biji logam yang ditambang,

selanjutnya di olah dan dipisahkan dari kandungan lain untuk didapatkan logam yang

diinginkan, kemudian diproduksi dalam bentuk benda setengah jadi maupun benda jadi.

Pada kebanyakan benda-benda jadi yang kita lihat sudah melalui beberapa tahapan

pekerjaan pembentukan logam.

Gambar 2.1 Cotoh berbagai benda kerja

2.1 Proses Pengecoran

Didalam teknik pembentukan logam untuk mendapatkan benda kerja yang diinginkan

dengan cara pengecoran dilakukan dengan mengikuti proses-proses secara umum yang

akan dijelaskan pada uraian dibawah ini. Akan tetapi kebanyakan benda kerja hasil

pengecoran masih membutuhkan pekerjaan pekerjaan lanjutan.

Page 4: Bab 4 Pengecoran Logam

Gambar 2.2 Contoh benda kerja

2.1.1 Proses Peleburan

Proses peleburan adalah proses pencairan logam baik dari biji-biji logam maupun

benda logam setengah jadi, dari bentuk padat menjadi bentuk cair agar mudah untuk

dituang kedalam cetakan. Proses ini dilakukan dengan memanaskan logam tersebut

dengan temperatur sesuai temperatur cair dari masing-masing logam yang akan dicor

atau dituang kedalam cetakan, hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan dapur tinggi

atau tungku-tungku pengecoran.

Gambar 2.3 Contoh tungku peleburan

Page 5: Bab 4 Pengecoran Logam

2.1.2 Pembuatan Cetakan

Untuk membentuk logam sesuai dengan bentuk yang diinginkan dengan cara dicor

atau dituang diperlukan cetakan. Dalam pembuatan cetakan diperlukan beberapa

langkah pekerjaan sebagai berikutnya:

2.1.2.1 Pembuatan Model

Model adalah benda tiruan yang dibuat menyerupai benda aslinya, sebagai tiruan

yang dibuat dari bahan-bahan yang mudah dibentuk dan tidak mudah berubah bentuk,

sesuai dengan ukuran yang ada pada gambar kerja. Biasanya dibuat dari bahan kayu

atau bahan-bahan lain. Fungsi dari model ini digunakan pada saat membuat cetakan dari

pasir cetak.

Gambar 2.4 Penuangan dalam cetakan

2.1.2.2 Pembuatan Inti

Inti dibuat manakala benda jadi yang diinginkan mempunyai rongga di dalamnya. Inti

biasanya dibuat dari bahan yang mudah dihancurkan, sehingga mudah dalam proses

mengeluarkan pada saat selesai proses pengecoran. Inti ini sifatnya hanya sekali pakai,

sehingga akan selalu dibuat inti baru manakala akan dilakukan pengecoran benda kerja

yang berongga.

Page 6: Bab 4 Pengecoran Logam

Gambar 2.5 Pembuatan inti

2.1.2.3 Pembuatan Cetakan

Berdasarkan dari model dan inti yang ada dibuatlah cetakan. Cetakan sekali pakai

biasanya dibuat dari pasir cetak, sedangkan cetakan yang dipakai berulang-ulang

biasanya terbuat dari logam yang mempunyai titik lebur lebih tinggi daripada logam-

logam yang akan dicor atau di tuang, sehingga cetakan tidak ikut lebur dan tidak cepat

rusak.

Gambar 2.6 Pemasangan cetakan

Page 7: Bab 4 Pengecoran Logam

2.1.3 Proses pengecoran

Setelah logam sudah cair dan cetakan sudah disiapkan, maka proses selanjutnya

adalah pengecoran, yaitu penuangan bahan logam cair ke dalam cetakan. Logam dalam

bentuk cair dituangkan kedalam cetakan melalui lubang pengisian, selanjutnya

didinginkan. Setelah dingin cetakan dibuka atau dihancurkan maka benda kerja sudah

jadi siap untuk dikerjakan lebih lanjut yang merupakan pekerjaan lanjutan.

Gambar 2.7 Proses pengecoran

2.2 Proses Pembentukan

Untuk mendapatkan benda kerja yang diinginkan tidak cukup hanya dengan proses

pengecoran, akan tetapi diperlukan beberapa pekerjaan tambahan, sehingga benda kerja

dapat betul-betul sesuai dengan yang diinginkan baik dari sisi bentuk maupun ketepatan

ukuran sesuai dengan perencanaan dalam gambar kerja. Adapun teknik-teknik

pembentukan logam dapat dilaksanakan sebagai berikut:

Page 8: Bab 4 Pengecoran Logam

Gambar 2.8 Benda kerja yang sudah di finishing

2. DASAR-DASAR PENGECORAN LOGAM

Definisi :

Pengecoran (casting) adalah proses penuangan logam cair dengan gaya gravitasi

atau gaya lain ke dalam suatu cetakan, kemudian dibiarkan membeku, sehingga

terbentuk logam padat sesuai dengan bentuk cetakannya.

Keuntungan pembentukan dengan pengecoran :

(1) Dapat mencetak bentuk kompleks, baik bentuk bagian luar maupun bentuk

bagian dalam;

(2) Beberapa proses dapat membuat bagian (part) dalam bentuk jaringan; (3) Dapat mencetak produk yang sangat besar, lebih berat dari 100 ton;

(4) Dapat digunakan untuk berbagai macam logam;

(5) Beberapa metode pencetakan sangat sesuai untuk keperluan produksi

massal.

Kerugian :

Setiap metode pengecoran memiliki kelemahan sendiri-sendiri, tetapi secara umum

dapat disebutkan sebagai berikut :

(1) Keterbatasan sifat mekanik;

(2) Sering terjadi porositas;

Page 9: Bab 4 Pengecoran Logam

(3) Dimensi benda cetak kurang akurat;

(4) Permukaan benda cetak kurang halus;

(5) Bahaya pada saat penuangan logam panas;

(6) Masalah lingkungan.

Beberapa contoh produk cor :

- perhiasan, - penggorengan,

- patung, - pipa,

- blok mesin, - roda kereta,

- rangka mesin, - pompa, dan lain-lainnya.

Proses pengecoran :

(1) Pembuatan cetakan;

(2) Persiapan dan peleburan logam;

(3) Penuangan logam cair ke dalam cetakan :

a) untuk cetakan terbuka (lihat gambar 2.1.a) logam cair hanya dituang hingga

memenuhi rongga yang terbuka,

b) untuk cetakan tertutup (lihat gambar 2.1.b) logam cair dituang hingga

memenuhi sistem saluran masuk;

Gambar 2.1 Dua macam bentuk cetakan (a) cetakan terbuka, (b) cetakan tertutup

(4) Setelah dingin benda cor dilepaskan dari cetakannya;

Page 10: Bab 4 Pengecoran Logam

(5) Untuk beberapa metode pengecoran diperlukan proses pengerjaan lanjut :

• memotong logam yang berlebihan,

• membersihkan permukaan,

• memeriksa produk cor,

• memperbaiki sifat mekanik dengan perlakuan panas (heat treatment), • menyesuaikan ukuran dengan proses pemesinan.

Bahan cetakan :

- pasir, - keramik, dan

- plaster, - logam.

Hal-hal penting yang perlu diperhatikan dalam pembuatan suatu cetakan :

- Rongga cetakan harus dirancang lebih besar daripada produk cor yang akan

dibuat, untuk mengimbangi penyusutan logam;

- Setiap logam memiliki koefisien susut yang berbeda-beda (dalam merancang

suatu cetakan biasanya digunakan mistar susut).

Jenis cetakan :

(1) Cetakan tidak permanen (expendable mold); hanya dapat digunakan satu kali

saja.

Contoh : - cetakan pasir (sand casting),

- cetakan kulit (shell mold casting),

- cetakan presisi (precisian casting).

(2) Cetakan permanen (permanent mold); dapat digunakan berulang-ulang

(biasanya dibuat dari logam).

Contoh : - gravity permanent mold casting,

- pressure die casting,

Page 11: Bab 4 Pengecoran Logam

- centrifugal die casting.

Cetakan pasir :

Bagian-bagian cetakan pasir dapat dilihat dalam gambar 2.1.b, yaitu :

- bagian atas cetakan (cope), - bagian bawah cetakan (drag), - kotak cetakan (flask), - sistem saluran masuk (gating system), terdiri dari : cawan tuang (pouring cup),

saluran turun (down sprue), dan saluran masuk/pengalir (runner),

- penambah (riser), - inti (core).

Pemanasan dan Penuangan (Heating and Pouring) :

Dalam operasi pengecoran, logam harus dipanaskan sampai temperatur tertentu di

atas titik leburnya dan kemudian dituangkan ke dalam rongga cetakan hingga

menjadi beku.

Pemanasan logam :

Logam dipanaskan di dalam tungku peleburan hingga mencapai temperatur lebur

yang cukup untuk penuangan.

Energi panas yang dibutuhkan adalah jumlah dari :

(1) panas untuk mencapai titik lebur (logam masih dalam keadaan padat),

(2) panas untuk merubah dari padat menjadi cair,

(3) panas untuk mencapai temperatur penuangan yang diinginkan.

Energi panas dapat ditunjukkan dengan persamaan berikut ini :

H = ρV {Cs (Tm – To) + Hf + Cl (Tp – Tm)}

dimana : H = jumlah panas yang dibutuhkan untuk mencapai temperatur

penuangan; Btu (J) Cs = weight specific heat untuk logam padat; Btu/lbm –

OF (J/g - OC)

Tm = temperatur lebur logam; OF (OC)

To = temperatur awal, biasanya temperatur ruang; OF (OC)

Hf = panas fusi/lebur; Btu/lbm (J/g)

Cl = weight specific heat untuk logam cair; Btu/lbm – OF (J/g - OC) Tp = temperatur penuangan;

OF (OC)

Page 12: Bab 4 Pengecoran Logam

V = volume logam yang dipanaskan; in3 (cm3)

ρ = densitas logam; lbm/in3 (g/cm3)

Contoh soal :

1 ft3 paduan eutektik akan dipanaskan dalam krusibel dari temperatur kamar hingga

200 OF di atas titik leburnya. Paduan tersebut memiliki densitas = 0,15 lbm/in3,

temperatur lebur = 1300 OF, specific heat logam padat = 0,082 Btu/lbm – OF, specific heat logam cair = 0,071 Btu/lbm– OF, dan panas lebur = 72 Btu/lbm. Berapa jumlah energi panas yang ditambahkan untuk mencapai pemanasan tersebut, anggap

tidak ada panas yang hilang.

Jawab :

Anggap temperatur dalam ruang foundary = 80 OF dan densitas logam dalam

keadaan padat dan cair sama, dan sebagai catatan 1 ft3= 1728 in3.

H = (0,15)(1728){0,082 (1300 – 80) + 72 + 0,071 (1500 – 1300)}

= 48.273,4 Btu.

Penuangan logam cair

Setelah pemanasan, logam siap untuk dituangkan melalui sistem saluran masuk ke

dalam rongga cetakan. Hal ini merupakan suatu tahapan yang keritis dalam proses

penuangan. Agar tahapan ini berhasil, logam cair harus mengalir ke semua bagian

dari rongga cetakan.

Beberapa faktor yang berpengaruh dalam operasi penuangan adalah :

(1) Temperatur penuangan (pouring temperatur) adalah temperatur logam cair pada saat dituangkan ke dalam cetakan. Hal penting yang perlu diperhatikan disini

adalah perbedaan temperatur antara temperatur penuangan dengan temperatur

pada saat logam cair mulai membeku (titik lebur untuk logam murni dan

temperatur liquidus untuk logam paduan/alloy). Perbedaan temperatur tersebut dikenal dengan istilah superheat. Istilah superheat juga digunakan untuk menyatakan jumlah panas yang harus dihilangkan dari logam cair antara

penuangan hingga pembekuan mulai terjadi.

(2) Laju penuangan (pouring rate) adalah volume logam yang dituangkan ke dalam cetakan dalam waktu tertentu.

Bila laju penuangan terlalu rendah maka logam akan menjadi dingin dan membeku

sebelum pengisian seluruh rongga cetak selesai; dan sebaliknya bila laju

penuangan terlalu tinggi maka akan terjadi turbulensi.

Page 13: Bab 4 Pengecoran Logam

(3) Turbulensi dalam aliran cairan adalah kecepatan aliran cairan yang tidak

menentu arah dan besar (magnitude)-nya Turbukensi harus dihindarkan karena :

- dapat mempercepat pembentukan oksida logam, yang dapat mengganggu

proses pembekuan sehingga kualitas coran kurang baik;

- dapat menyebabkan terjadinya pengikisan pada cetakan karena adanya

benturan aliran logam cair, sehingga hasil coran kurang baik.

Analisa dalam Proses Penuangan ; untuk menganalisa logam cair yang mengalir

melalui sistem saluran masuk menuju cetakan digunakan teori Bernoilli.

Teori Bernoulli menyatakan bahwa jumlah energi pada dua titik dalam cairan adalah

sama.

2

222

21

211

1 F2g

v

ρ

PhF

2g

v

ρ

Ph +++=+++

dimana : h = ketinggian, cm (in)

P = tekanan pada cairan, N/cm2 (lb/in

2)

Page 14: Bab 4 Pengecoran Logam

ρρρρ = berat jenis, g/cm3 (lbm/in

3)

v = kecepatan aliran, cm/sec (in/sec)

g = konstante percepatan gravitasi = 981 cm/sec2 (386 in/sec

2)

F = kehilangan ketinggian akibat gesekan, cm (in).

Bila kehilangan ketinggian akibat gesekan diabaikan dan tekanan dianggap

tetap, maka persamaan dapat disederhanakan menjadi :

g

vh

g

vh

22

22

2

21

1 +=+

Bila titik 1 adalah ujung atas saluran turun (sprue) dan titik 2 adalah dasar

cetakan digunakan sebagai titik referensi maka h2 = 0 dan v1 = 0, sehingga

persamaan dapat disederhanakan menjadi :

g

vh

2

22

1 = atau ghv 2=

Hubungan lain yang penting selama penuangan adalah hukum kuntinuitas, yang

menyatakan bahwa volume rate of flow dalam proses penuangan logam cair ke

dalam cetakan adalah konstan :

Q = v1 A1 = v2 A2

dimana : Q = volumetric flow rate, cm3/sec (in

3/s)

v = kecepatan aliran, cm/sec (in/s)

A = luas penampang cairan cm2 (in

2)

Estimasi waktu pengisian rongga cetak :

QV

MFT =

Page 15: Bab 4 Pengecoran Logam

dimana : MFT = waktu pengisian cetakan, sec.

V = volume rongga cetakan, cm3 (in

3)

Contoh soal :

Sebuah cetakan memiliki saluran turun dengan panjang (h) 8,0 in dan luas penampang pada dasar saluran (A) adalah 0,4 in.2. Saluran tersebut dihubungkan dengan saluran masuk horisontal menuju rongga cetak yang volumenya (V) adalah 100 in.3.

Tentukan : a) kecepatan alir logam cair pada dasar saluran (v), b) laju alir volumetrik (Q),

c) waktu pengisian cetakan (MFT).

Jawab :

a) Kecepatan alir logam cair pada dasar saluran :

78,59,0)2.(386).(82. === g.hv in/sec.

b) Laju alir volumetrik :

31,4,4)(79,59).(0 ===v.AQ in3/sec.

c) Waktu yang dibutuhkan untuk pengisian rongga cetak :

3,231,4

100===

QV

MFT sec.

Fluiditas :

Fluiditas adalah kemampuan suatu logam cair untuk mengalir masuk ke dalam

cetakan, sebelum membeku.

Fluiditas merupakan kebalikan dari viskositas, bila viskositas naik, maka

fluiditas turun, dan sebaliknya.

Page 16: Bab 4 Pengecoran Logam

Faktor-faktor yang mempengaruhi fluiditas :

- temperatur penuangan,

- komposisi logam (mempengaruhi panas lebur/heat of fusion dari logam) ,

- viskositas logam cair,

- panas yang diserap oleh lingkungan disekitarnya.

Catatan : yang dimaksud dengan heat of fusion adalah jumlah panas yang dibutuhkan untuk mengubah logam cair menjadi padat.

Untuk mengukur fluiditas digunakan cetakan spiral seperti ditunjukkan dalam

gambar 2.2, dimana fluiditas ditentukan dengan mengukur panjang logam padat

dalam saluran spiral.

Gambar 2.2 Cetakan spiral untuk pengujian fluiditas logam cair

Karakteristik Pembekuan :

Pembekuan (solidifikasi) adalah transformasi logam cair kembali ke bentuk

padatnya.

Solidifikasi logam murni; logam murni membeku pada temperatur konstan yaitu

sama dengan temperatur pembekuannya/temperatur leburnya, seperti ditunjukkan

dalam gambar 2.3.

Page 17: Bab 4 Pengecoran Logam

Gambar 2.3 Solidifikasi logam murni

Beberapa istilah waktu dalam proses solidifikasi logam murni :

- Waktu solidifikasi lokal adalah waktu pembekuan sebenarnya;

- Waktu solidifikasi total adalah waktu antara penuangan sampai proses

pembekuan berakhir. Setelah pembekuan berakhir temperatur turun hingga

temperatur kamar.

Solidifikasi logam paduan (alloy); logam paduan umumnya membeku pada daerah

temperatur tertentu, seperti ditunjukkan dalam gambar 2.4.

Gambar 2.4 Solidifikasi logam paduan

Page 18: Bab 4 Pengecoran Logam

Garis awal terjadinya pembekuan disebut garis liquidus, dan garis akhir pembekuan

disebut garis solidus.

Suatu paduan dengan komposisi tertentu bila didinginkan dalam waktu yang

sangat lambat, maka pembekuan akan mulai terjadi pada saat temperatur

mencapai garis liquidus, dan pembekuan berakhir bila telah mencapai garis

solidus. Setelah itu pendinginan akan berjalan terus hingga mencapai

temperatur kamar.

Solidifikasi logam paduan eutektik; suatu paduan yang memiliki komposisi

tertentu (komposisi eutektik) bila mengalami pendinginan sangat lambat, maka

pembekuan akan berlangsung pada temperatur konstan (sama seperti logam

murni).

Beberapa istilah penting dalam proses solidifikasi :

- Shrinkage adalah penyusutan pada daerah tertentu yang dapat

menimbulkan cacat coran berupa rongga-rongga atau retak.

Tahapan terjadinya rongga-rongga akibat penyusutan (shrinkage cavity)

ditunjukkan dalam gambar 2.5 berikut ini.

(0) Level awal logam cair sesaat setelah dituangkan;

(1) Penyusutan yang terjadi selama pendinginan fase cair (sebelum terjadi

solidifikasi);

(2) Penyusutan yang terjadi pada saat perubahan fase cair ke fase padat;

(3) Penyusutan yang terjadi selama pendinginan fase padat sampai temperatur

kamar.

- Solidifikasi terarah :

Untuk mengurangi pengaruh shrinkage dapat dilakukan dengan mengarahkan

proses solidifikasi pada daerah tertentu, dengan cara :

Page 19: Bab 4 Pengecoran Logam

(a) Memasang riser (lihat gambar 2.1.b)

Riser (penambah) merupakan cadangan logam cair pada cetakan yang

berfungsi untuk mengimbangi penyusutan (shrinkage) dalam pembekuan

coran. Dengan memasang riser, maka daerah yang mengalami

solidifikasi awal berada jauh dari sumber logam cair, sehingga shrinkage

yang mungkin terjadi berada pada riser itu sendiri.

Menurut hokum Chvorinov, riser harus diletakkan pada bagian/daerah yang

memiliki rasio volume terhadap luas rendah, karena pada daerah tersebut

akan mengalami solidifikasi paling cepat. Dengan menambahkan riser pada

daerah tersebut, maka solidifikasi dapat diperlambat sehingga cacat coran

akibat terjadinya shrinkage pada benda cor dapat dihindarkan.

Gambar 2.5 Tahapan terjadinya shrinkage

Page 20: Bab 4 Pengecoran Logam

(b) Memasang cil (chill)

Cil adalah benda (terutama logam) yang diletakkan pada bagian cetakan

untuk mencegah shrinkage dengan mempercepat pendinginan dan

pembekuan dari bagian yang mendapatkan panas paling tinggi sehingga

bagian tersebut akan membeku pada waktu yang sama dengan bagian

lainnya. Panas tertinggi dapat terjadi pada bagian tebal atau pada

bagian-bagian yang mengalami konsentrasi aliran panas yang paling

tinggi.

Dalam gambar 2.6.a ditunjukkan contoh pemasangan cil pada daerah yang

mengalami konsentrasi panas tertinggi, sehingga terjadinya cacat akibat

shrinkage dapat dihindarkan, sedang dalam gambar 2.6.b dapat dilihat

adanya cacat (rongga) akibat pengecoran dilakukan tanpa pemasangan cil.

Gambar 2.6 (a) Pemasangan cil luar, (b) tanpa cil menyebabkan adanya cacat