Final Report Casting Practice

2
LABORATORIUM METALURGI PROSES DEPT. METALURGI DAN MATERIAL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM PENGECORAN LOGAM NPM / KELOMPOK : 0806331683 / KELOMPOK 12 TANGGAL DIKUMPULKAN : 2 MEI 2011 TANGGAL DITERIMA : 2 MEI 2011 KETERANGAN : I. Tujuan percobaan 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. Data dan Gambar Benda Cor II.1 Tabel Data Data yang diperoleh pada praktikum pengecoran logam ini adalah sebagai berikut: Tabel II.1 Spesifikasi Praktikum Cor Kelompok 12 Nama Produk Kunci Jenis Pola Pola belah kayu dengan inti Komposisi Material Al-Si-Mg Komposisi Pasir Cetak Pasir Muka: -Pasir Silika -Bentonit -Gula Tetes -Air -Serbuk arang Total 5040 gr (84%) 420 gr (7%) 300 gr (5%) 180 gr (3%) 60 gr (1%) + 6000 gr (100%) Jenis Dapur Dapur krusibel Temperatur Tuang ± 750C Waktu Tuang 15 detik Berat Benda Cor Ditambah Gating System dan Riser 2029,6 gr Berat Benda Cor 1635,2 gr Tinggi Sprue 101 mm Yield 80,57% Casting Defects Inklusi pasir, sirip dan shrinkage II.2 Gambar Produk Cor (terlampir di A4) III. Analisa III.1 Proses Pembuatan Pasir Pada pembuatan cetakan pasir, digunakan dua macam jenis pasir, yaitu pasir muka (facing sand) dan pasir pendukung (backing sand). Pasir muka merupakan pasir yang mempunyai kualitas yang sangat baik dan digunakan pasir baru. Hal ini dikarenakan pasir ini langsung berhadapan atau tempat kontak pertama dengan logam cair sehingga pasir muka menentukan hasil permukaan logam yang akan dihasilkan. Pada praktikum ini, pasir muka dibuat dengan komposisi sebagai berikut: pasir silika 5040 gr, bentonit 420 gr, serbuk arang 60 gr, gula tetes 300 gr dan air 180 gr. Bahan-bahan tersebut diaduk dengan tangan sampai merata. Seteleh campuran sudah cukup liat, maka pasir muka sudah siap untuk digunakan. Pasir pendukung (backing sand) merupakan pasir yang digunakan untuk mengisi dan melapisi seluruh bagian rongga pada cup dan drag setelah pola ditutup permukaannya oleh pasir muka. Pembuatan pasir pendukung ini menggunakan pasir reklamasi yang merupakan pasir yang telah dipergunakan pada praktikum pengecoran logam sebelumnya. Pasir reklamasi tersebut dipisahkan dari pasir yang lebih keras (pasir yang telah terbakar) dan kotoran yang terdapat di dalamnya. Pasir yang dipilih ialah pasir yang masih baik serta memiliki tingkat collapsibility yang baik sehingga pada proses pengadukan, mesin yang digunakan tidak rusak atau terhambat. Pasir pendukung ini ditambahkan sedikit air dan bentonit untuk menambah daya ikat pasir. Setelah proses pencampuran pasir, dilakukan proses pelapisan pola kayu dan sistem saluran dengan lilin. Pola kayu harus dilapisi lilin agar mudah dilepas dari cetakan pasir setelah proses ramming. Proses pertama adalah pembuatan drag atau bagian bawah cetakan. Pola belah bagian bawah beserta runner, sprue base dan ingate diletakkan ditengah drag yang sebelumnya telah diberi bedak. Tujuan pemberian bedak agar pola kayu mudah dilepas dari cetakan. Setelah itu, pasir dimasukkan ke dalam drag secara bertahap. Setelah dirasa seluruh pasir muka telah menutupi semua permukaan pola, dilakukan proses ramming dengan menggunakan alat rammer dan palu. Proses ini perlu dilakukan secara hati-hati agar pola tidak rusak dan bergeser. Setelah terbentuk satu lapisan yang padat, diberi guratan pada pasir agar terjadi ikatan mekanik antara lapisan yang lama dengan lapisan yang baru dan berguna untuk mencegah cetakan ambruk atau hancur saat diangkat. Proses selanjutnya adalah pembalikan drag dan pemasangan pola untuk cup, yaitu riser, sprue, dan pola belah yang letaknya disesuaikan dengan pola pada drag. Pemasangan pola benda dan sistem saluran dilakukan dengan memasangakan paku atau pin yang telah dibuat dengan lubangnya pada pola di bagian drag yang telah tertimbun pasir. Lalu proses pembuatan pasir cetak yang sama pada drag dilakukan pula untuk cup. Setelah cup dan drag memadat, kami melakukan proses pelepasan riser dan sprue dari bagian cup dengan bantuan asisten. Selanjutnya dilakukan proses pemisahan cup dan drag. Untuk mempermudah proses pengeluaran pola, diberikan goresan-goresan pada pinggir-pinggir pola. Selain itu, pola juga diketuk berulang kali dengan palu kecil untuk mengendurkan pola kayu agar terlepas dari cetakan. Kami memasang paku ulir sebagai alat untuk membantu mengangkat pola dari cetakan. Pada bagian drag, kami melepaskan pola belah bawah bersamaan dengan runner dan ingate. Hal ini dikarenakan pola belah kami yang menyatu dengan runner dan ingate. Kesulitan terjadi pada saat pelepasan bagian depan pola kayu kunci. Hal ini dikarenakan pada bagian ujung kunci terdapat mata kunci yang cukup tipis dan sulit diangkat. Setelah berkali-kali digores dan diketuk, ternyata bagian depan tersebut ikut terangkat bersama pola kayu. Ikut terangkatnya pasir bersama pola kayu disebabkan karena terlalu tipisnya celah pada pola sehingga pada saat penggoresan tidak terlalu efektif untuk mencegah terangkatnya pasir. Proses pelepasan pola dari cetakan yang sama juga dilakukan pada bagian cup. Proses selanjutnya adalah pembersihan cetakan pasir yang terbentuk dengan kuas dan alat compressor untuk mencegah adanya pasir yang ikut masuk ke dalam logam cair. Cetakan kelompok kami tidak dilakukan proses coating, melainkan langsung dibakar agar cetakan pasir tersebut kering dan kuat. Langkah terakhir dalam pembuatan cetakan pasir adalah menyatukan cetakan cup dan drag. III.2 Proses Peleburan Proses peleburan aluminium dilakukan di dapur krusibel dengan bahan bakar briket. Keunggulan dari dapur ini adalah bahan bakar yang ekonomis dan proses yang sederhana [2] . Kekurangan dapur ini adalah kita tidak dapat mengatur suhu peleburan aluminium cair sehingga kita tidak mengetahui apakah suhu peleburan yang digunakan terlalu rendah atau terlalu tinggi. Proses peleburan diawali dengan persiapan dapur peleburan dan peralatan pendukung yang digunakan selama proses peleburan. Pengotor yang terdapat pada permukaan kowi dan wadah pengangkat logam cair dibersihkan terlebih dahulu. Setelah bersih, selanjutnya kowi, wadah pengangkat logam dan casting tools dilapisi dengan suatu lapisan coating. Kemudian peralatan tersebut dikeringkan hingga lapisan coating tersebut kering. Tujuan pemanasan ini agar coating menutup peralatan dengan sempurna dan menghilangkan kotoran yang ada seperti uap air. Setelah itu, scrap dari aluminium dimasukkan ke dalam kowi. Komposisi dari scrap aluminium tersebut adalah suatu paduan Al-Mg-Si. Pemasukan umpan aluminium dilakukan secara bertahap. Saat dilakukan pemanasan batangan aluminium, dilakukan juga pemanasan terhadap laddle dan alat pengaduk yang keduanya sudah di-coating terlebih dulu. Hal ini dilakukan untuk menutup permukaan yang sudah di- coating dengan baik dan menghilangkan air yang menempel serta menghindari terjadinya thermal shock [2] . Pada saat proses peleburan, umpan briket batu bara dikontrol secara konstan agar suplai panas ke dalam dapur peleburan tetap berjalan. Pada praktikum pengecoran logam ini, proses peleburan logam yang akan dicor tidak melibatkan proses pendukung seperti proses degassing, proses grain refining ataupun proses modifikasi. Setelah seluruh scrap aluminium telah melebur secara sempurna maka tahapan selanjutnya adalah tahapan pengecoran logam pada cetakan yang telah dibakar sebelumnya. III.3 Material Cetakan Pasir yang digunakan pada praktikum kali ini adalah pasir silika yang terdiri atas pasir muka (facing sand) dan pasir pendukung (backing sand). Kualitas pasir muka yang digunakan pada praktikum ini memiliki butir pasir yang digunakan relatif agak kasar. Hal ini dapat menyebabkan permukaan produk hasil coran tidak halus karena ukuran butir pasir sangat mempengaruhi kehalusan permukaan produk cor [5] . Semua komponen atau bahan yang digunakan pada pembuatan pasir muka ini semuanya berada dalam keadaan baru. Komposisi dari setiap bahan pembuatan pasir muka ini juga telah dihitung dan ditimbang dengan tepat sehingga diharapkan dapat menghasilkan kualitas pasir muka yang optimal. Proses pembuatan pasir muka juga sudah berjalan dengan baik di mana proses pencampuran dan pengadukan seluruh bahan pembuat pasir muka telah dilakukan dengan baik sehingga kekuatan dan keliatan dari pasir muka sudah cukup baik. Pasir cetak yang kami gunakan pada praktikum ini memiliki komposisi seperti terlihat pada tabel II.1, yaitu 84% pasir silika, 7% bentonit, 5% gula tetes, 3% air, dan 1% serbuk arang. Bahan-bahan tersebut memiliki berat total sebesar 6000 gr. Pasir silika adalah komponen utama karena jumlahnya yang melimpah dan harganya yang murah [5] . Pasir silika juga punya keunggulan karena sifat refractory (tahan apinya) yang sangat baik pada temperatur mencapai 1700°C. Butir pasir yang relatif bulat sangat disukai karena akan memberikan kondisi optimal dalam pemakaian pengikat (binder). Bentonit digunakan sebagai pengikat (binder) karena merupakan tanah liat (clay) yang mampu menyerap air sehingga membentuk ikatan yang kuat antar pasir. Penambahan bentonit akan meningkatkan kekuatan tekan baik basah maupun kering [5] . Akan tetapi bentonit yang berlebih akan menurunkan permeability dari cetakan pasir. Air dipakai agar terjadi ikatan antara bahan-bahan yang digunakan sehingga terbentuk ikatan yang kuat. Penggunaan air harus tepat karena jika berlebih maka akan menurunkan kekuatan tekan, baik basah maupun kering serta dapat menurunkan permeability [5] . Hal ini dikarenakan air yang berlebih akan mengisi celah-celah antar pasir sehingga mengurangi jalan keluar gas. Air yang terperangkap juga akan menguap jika terkena panas sehingga dapat menurunkan kekuatan tekan keringnya. Serbuk arang digunakan untuk mendapatkan sifat mampu ambruk (collapsibility) yang baik dan juga untuk menghasilkan permukaan benda cor yang halus [5] . Serbuk arang dapat meningkatkan sifat mampu ambruk dari cetakan pasir karena serbuk arang akan terbakar ketika logam cair mengenai cetakan sehingga meninggalkan pori-pori kecil yang menjadikan cetakan mudah dihancurkan. Selain menggunakan pasir muka, praktikum ini juga menggunakan pasir pendukung (backing sand). Pasir ini biasanya memiliki kualitas yang lebih rendah daripada pasir muka. Pasir pendukung ini menggunakan pasir reklamasi yang merupakan pasir yang telah dipergunakan pada praktikum pengecoran logam sebelumnya. Pasir yang dipilih adalah pasir yang masih baik serta memiliki tingkat collapsibility yang baik sehingga pada proses pengadukan, mesin yang digunakan tidak rusak atau terhambat. Pasir pendukung ini ditambahkan sedikit air dan bentonit untuk menambah daya ikat pasir. III.4 Material Cor Bahan baku benda cor yang digunakan berupa scrap karena logam aluminium yang murni memiliki kekuatan yang rendah, harga mahal, titik lebur tinggi, dan penyusutannya mencapai 6% sehingga tidak bisa digunakan. Material scrap ini adalah suatu paduan Al-Mg- Si. Jumlah keseluruhan alumunium yang digunakan berasal dari scrap sehingga perbandingan komposisi aluminium ingot dan scrap adalah 0:100. Hal ini akan menyebabkan timbulnya inklusi, dross yang banyak dan membuat gas mudah masuk [2] . Penggunaan scrap dalam jumlah banyak, dimaksudkan untuk menghemat biaya karena ini hanya suatu simulasi percobaan. Sifat dari benda cor tentunya didasari oleh sifat dari alumunium sebagai komposisi utamanya (base metal). Karakteristik dari alumunium yaitu berat jenis yang ringan (2,7 gr/cm 3 ), titik leburnya yang rendah (660C) sehingga

Transcript of Final Report Casting Practice

Page 1: Final Report Casting Practice

LABORATORIUM METALURGI PROSES

DEPT. METALURGI DAN MATERIAL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM PENGECORAN LOGAM

NPM / KELOMPOK : 0806331683 / KELOMPOK 12

TANGGAL DIKUMPULKAN : 2 MEI 2011

TANGGAL DITERIMA : 2 MEI 2011

KETERANGAN :

I. Tujuan percobaan

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. Data dan Gambar Benda Cor

II.1 Tabel Data

Data yang diperoleh pada praktikum pengecoran logam ini

adalah sebagai berikut:

Tabel II.1 Spesifikasi Praktikum Cor Kelompok 12

Nama Produk Kunci

Jenis Pola Pola belah kayu dengan inti

Komposisi

Material Al-Si-Mg

Komposisi

Pasir Cetak

Pasir Muka:

-Pasir Silika

-Bentonit

-Gula Tetes

-Air

-Serbuk arang

Total

5040 gr (84%)

420 gr (7%)

300 gr (5%)

180 gr (3%)

60 gr (1%) +

6000 gr (100%)

Jenis Dapur Dapur krusibel

Temperatur

Tuang ± 750C

Waktu Tuang 15 detik

Berat Benda

Cor Ditambah

Gating System

dan Riser

2029,6 gr

Berat Benda

Cor 1635,2 gr

Tinggi Sprue 101 mm

Yield 80,57%

Casting

Defects Inklusi pasir, sirip dan shrinkage

II.2 Gambar Produk Cor (terlampir di A4)

III. Analisa

III.1 Proses Pembuatan Pasir

Pada pembuatan cetakan pasir, digunakan dua macam

jenis pasir, yaitu pasir muka (facing sand) dan pasir

pendukung (backing sand). Pasir muka merupakan pasir yang

mempunyai kualitas yang sangat baik dan digunakan pasir

baru. Hal ini dikarenakan pasir ini langsung berhadapan atau

tempat kontak pertama dengan logam cair sehingga pasir

muka menentukan hasil permukaan logam yang akan

dihasilkan. Pada praktikum ini, pasir muka dibuat dengan

komposisi sebagai berikut: pasir silika 5040 gr, bentonit 420

gr, serbuk arang 60 gr, gula tetes 300 gr dan air 180 gr.

Bahan-bahan tersebut diaduk dengan tangan sampai merata.

Seteleh campuran sudah cukup liat, maka pasir muka sudah

siap untuk digunakan.

Pasir pendukung (backing sand) merupakan pasir yang

digunakan untuk mengisi dan melapisi seluruh bagian

rongga pada cup dan drag setelah pola ditutup permukaannya

oleh pasir muka. Pembuatan pasir pendukung ini

menggunakan pasir reklamasi yang merupakan pasir yang

telah dipergunakan pada praktikum pengecoran logam

sebelumnya. Pasir reklamasi tersebut dipisahkan dari pasir

yang lebih keras (pasir yang telah terbakar) dan kotoran yang

terdapat di dalamnya. Pasir yang dipilih ialah pasir yang

masih baik serta memiliki tingkat collapsibility yang baik

sehingga pada proses pengadukan, mesin yang digunakan

tidak rusak atau terhambat. Pasir pendukung ini ditambahkan

sedikit air dan bentonit untuk menambah daya ikat pasir.

Setelah proses pencampuran pasir, dilakukan proses

pelapisan pola kayu dan sistem saluran dengan lilin. Pola

kayu harus dilapisi lilin agar mudah dilepas dari cetakan pasir

setelah proses ramming. Proses pertama adalah pembuatan

drag atau bagian bawah cetakan. Pola belah bagian bawah

beserta runner, sprue base dan ingate diletakkan ditengah

drag yang sebelumnya telah diberi bedak. Tujuan pemberian

bedak agar pola kayu mudah dilepas dari cetakan. Setelah itu,

pasir dimasukkan ke dalam drag secara bertahap. Setelah

dirasa seluruh pasir muka telah menutupi semua permukaan

pola, dilakukan proses ramming dengan menggunakan alat

rammer dan palu. Proses ini perlu dilakukan secara hati-hati

agar pola tidak rusak dan bergeser. Setelah terbentuk satu

lapisan yang padat, diberi guratan pada pasir agar terjadi

ikatan mekanik antara lapisan yang lama dengan lapisan yang

baru dan berguna untuk mencegah cetakan ambruk atau

hancur saat diangkat.

Proses selanjutnya adalah pembalikan drag dan

pemasangan pola untuk cup, yaitu riser, sprue, dan pola

belah yang letaknya disesuaikan dengan pola pada drag.

Pemasangan pola benda dan sistem saluran dilakukan dengan

memasangakan paku atau pin yang telah dibuat dengan

lubangnya pada pola di bagian drag yang telah tertimbun

pasir. Lalu proses pembuatan pasir cetak yang sama pada

drag dilakukan pula untuk cup. Setelah cup dan drag

memadat, kami melakukan proses pelepasan riser dan sprue

dari bagian cup dengan bantuan asisten. Selanjutnya

dilakukan proses pemisahan cup dan drag.

Untuk mempermudah proses pengeluaran pola, diberikan

goresan-goresan pada pinggir-pinggir pola. Selain itu, pola

juga diketuk berulang kali dengan palu kecil untuk

mengendurkan pola kayu agar terlepas dari cetakan. Kami

memasang paku ulir sebagai alat untuk membantu

mengangkat pola dari cetakan.

Pada bagian drag, kami melepaskan pola belah bawah

bersamaan dengan runner dan ingate. Hal ini dikarenakan

pola belah kami yang menyatu dengan runner dan ingate.

Kesulitan terjadi pada saat pelepasan bagian depan pola kayu

kunci. Hal ini dikarenakan pada bagian ujung kunci terdapat

mata kunci yang cukup tipis dan sulit diangkat. Setelah

berkali-kali digores dan diketuk, ternyata bagian depan

tersebut ikut terangkat bersama pola kayu. Ikut terangkatnya

pasir bersama pola kayu disebabkan karena terlalu tipisnya

celah pada pola sehingga pada saat penggoresan tidak terlalu

efektif untuk mencegah terangkatnya pasir. Proses pelepasan

pola dari cetakan yang sama juga dilakukan pada bagian cup.

Proses selanjutnya adalah pembersihan cetakan pasir yang

terbentuk dengan kuas dan alat compressor untuk mencegah

adanya pasir yang ikut masuk ke dalam logam cair. Cetakan

kelompok kami tidak dilakukan proses coating, melainkan

langsung dibakar agar cetakan pasir tersebut kering dan kuat.

Langkah terakhir dalam pembuatan cetakan pasir adalah

menyatukan cetakan cup dan drag.

III.2 Proses Peleburan

Proses peleburan aluminium dilakukan di dapur krusibel

dengan bahan bakar briket. Keunggulan dari dapur ini adalah

bahan bakar yang ekonomis dan proses yang sederhana[2]

.

Kekurangan dapur ini adalah kita tidak dapat mengatur suhu

peleburan aluminium cair sehingga kita tidak mengetahui

apakah suhu peleburan yang digunakan terlalu rendah atau

terlalu tinggi.

Proses peleburan diawali dengan persiapan dapur

peleburan dan peralatan pendukung yang digunakan selama

proses peleburan. Pengotor yang terdapat pada permukaan

kowi dan wadah pengangkat logam cair dibersihkan terlebih

dahulu. Setelah bersih, selanjutnya kowi, wadah pengangkat

logam dan casting tools dilapisi dengan suatu lapisan coating.

Kemudian peralatan tersebut dikeringkan hingga lapisan

coating tersebut kering. Tujuan pemanasan ini agar coating

menutup peralatan dengan sempurna dan menghilangkan

kotoran yang ada seperti uap air.

Setelah itu, scrap dari aluminium dimasukkan ke dalam

kowi. Komposisi dari scrap aluminium tersebut adalah suatu

paduan Al-Mg-Si. Pemasukan umpan aluminium dilakukan

secara bertahap. Saat dilakukan pemanasan batangan

aluminium, dilakukan juga pemanasan terhadap laddle dan

alat pengaduk yang keduanya sudah di-coating terlebih dulu.

Hal ini dilakukan untuk menutup permukaan yang sudah di-

coating dengan baik dan menghilangkan air yang menempel

serta menghindari terjadinya thermal shock[2]

.

Pada saat proses peleburan, umpan briket batu bara

dikontrol secara konstan agar suplai panas ke dalam dapur

peleburan tetap berjalan. Pada praktikum pengecoran logam

ini, proses peleburan logam yang akan dicor tidak melibatkan

proses pendukung seperti proses degassing, proses grain

refining ataupun proses modifikasi. Setelah seluruh scrap

aluminium telah melebur secara sempurna maka tahapan

selanjutnya adalah tahapan pengecoran logam pada cetakan

yang telah dibakar sebelumnya.

III.3 Material Cetakan

Pasir yang digunakan pada praktikum kali ini adalah

pasir silika yang terdiri atas pasir muka (facing sand) dan

pasir pendukung (backing sand). Kualitas pasir muka yang

digunakan pada praktikum ini memiliki butir pasir yang

digunakan relatif agak kasar. Hal ini dapat menyebabkan

permukaan produk hasil coran tidak halus karena ukuran

butir pasir sangat mempengaruhi kehalusan permukaan

produk cor[5]

. Semua komponen atau bahan yang digunakan

pada pembuatan pasir muka ini semuanya berada dalam

keadaan baru. Komposisi dari setiap bahan pembuatan pasir

muka ini juga telah dihitung dan ditimbang dengan tepat

sehingga diharapkan dapat menghasilkan kualitas pasir

muka yang optimal. Proses pembuatan pasir muka juga

sudah berjalan dengan baik di mana proses pencampuran

dan pengadukan seluruh bahan pembuat pasir muka telah

dilakukan dengan baik sehingga kekuatan dan keliatan dari

pasir muka sudah cukup baik. Pasir cetak yang kami

gunakan pada praktikum ini memiliki komposisi seperti

terlihat pada tabel II.1, yaitu 84% pasir silika, 7% bentonit,

5% gula tetes, 3% air, dan 1% serbuk arang. Bahan-bahan

tersebut memiliki berat total sebesar 6000 gr.

Pasir silika adalah komponen utama karena jumlahnya

yang melimpah dan harganya yang murah[5]

. Pasir silika

juga punya keunggulan karena sifat refractory (tahan

apinya) yang sangat baik pada temperatur mencapai 1700°C.

Butir pasir yang relatif bulat sangat disukai karena akan

memberikan kondisi optimal dalam pemakaian pengikat

(binder).

Bentonit digunakan sebagai pengikat (binder) karena

merupakan tanah liat (clay) yang mampu menyerap air

sehingga membentuk ikatan yang kuat antar pasir.

Penambahan bentonit akan meningkatkan kekuatan tekan

baik basah maupun kering[5]

. Akan tetapi bentonit yang

berlebih akan menurunkan permeability dari cetakan pasir.

Air dipakai agar terjadi ikatan antara bahan-bahan yang

digunakan sehingga terbentuk ikatan yang kuat. Penggunaan

air harus tepat karena jika berlebih maka akan menurunkan

kekuatan tekan, baik basah maupun kering serta dapat

menurunkan permeability[5]

. Hal ini dikarenakan air yang

berlebih akan mengisi celah-celah antar pasir sehingga

mengurangi jalan keluar gas. Air yang terperangkap juga

akan menguap jika terkena panas sehingga dapat

menurunkan kekuatan tekan keringnya.

Serbuk arang digunakan untuk mendapatkan sifat

mampu ambruk (collapsibility) yang baik dan juga untuk

menghasilkan permukaan benda cor yang halus[5]

. Serbuk

arang dapat meningkatkan sifat mampu ambruk dari cetakan

pasir karena serbuk arang akan terbakar ketika logam cair

mengenai cetakan sehingga meninggalkan pori-pori kecil

yang menjadikan cetakan mudah dihancurkan.

Selain menggunakan pasir muka, praktikum ini juga

menggunakan pasir pendukung (backing sand). Pasir ini

biasanya memiliki kualitas yang lebih rendah daripada pasir

muka. Pasir pendukung ini menggunakan pasir reklamasi

yang merupakan pasir yang telah dipergunakan pada

praktikum pengecoran logam sebelumnya. Pasir yang dipilih

adalah pasir yang masih baik serta memiliki tingkat

collapsibility yang baik sehingga pada proses pengadukan,

mesin yang digunakan tidak rusak atau terhambat. Pasir

pendukung ini ditambahkan sedikit air dan bentonit untuk

menambah daya ikat pasir.

III.4 Material Cor

Bahan baku benda cor yang digunakan berupa scrap

karena logam aluminium yang murni memiliki kekuatan

yang rendah, harga mahal, titik lebur tinggi, dan

penyusutannya mencapai 6% sehingga tidak bisa

digunakan. Material scrap ini adalah suatu paduan Al-Mg-

Si. Jumlah keseluruhan alumunium yang digunakan berasal

dari scrap sehingga perbandingan komposisi aluminium

ingot dan scrap adalah 0:100. Hal ini akan menyebabkan

timbulnya inklusi, dross yang banyak dan membuat gas

mudah masuk[2]

. Penggunaan scrap dalam jumlah banyak,

dimaksudkan untuk menghemat biaya karena ini hanya

suatu simulasi percobaan.

Sifat dari benda cor tentunya didasari oleh sifat dari

alumunium sebagai komposisi utamanya (base metal).

Karakteristik dari alumunium yaitu berat jenis yang ringan

(2,7 gr/cm3), titik leburnya yang rendah (660C) sehingga

Page 2: Final Report Casting Practice

tidak membutuhkan energi peleburan yang tinggi, daya

hantar panasnya 2,5 kali lebih besar dari baja, mudah

dipadu (alloying), hasil permukaan cor yang halus, dan

tahan terhadap korosi karena dapat membentuk lapisan

oksida yang tipis dan rapat sehingga melindungi

aluminium[2]

. Dalam bentuk murninya aluminium memiliki

sifat mampu cor dan sifat mekanis yang jelek. Oleh karena

itu, digunakan paduan alumunium karena sifat-sifat

mekanisnya akan diperbaiki dengan menambahkan

paduannya.

Penambahan paduan Mg memiliki efek yaitu

meningkatkan kekerasan dan kekuatan dengan mekanisme

precipitation hardening, serta meningkatkan ketahanan

korosi. Sedangkan Si memberikan efek peningkatan sifat

castability. Setelah paduan diperoleh (Al-Si-Mg), sifat

benda yang didapatkan menjadi kuat tetapi ringan, tahan

terhadap korosi, ketahanan terhadap asam maupun basa,

dan mudah dilakukan machining.

III.5 Teori Pembekuan

Setelah dilakukan proses peleburan dan penuangan ke

dalam cetakan, proses selanjutnya adalah proses pembekuan

atau solidifikasi. Apabila material dalam kondisi cair

diturunkan temperaturnya, maka energi kinetik rata-ratanya

turun dan molekul lebih banyak yang bersatu sehingga

menyebabkan membekunya material tersebut. 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.

Pada proses pengecoran, pembekuan dimulai dari bagian

permukaan cetakan karena panas dari logam cair akan

langsung diserap oleh dinding cetakan. Pada bagian ini,

seluruh struktur kristal akan berbentuk bulat (equiaxed).

Setelah penuangan logam cair, maka gradien temperatur dari

dinding cetakan akan menurun dan kristal yang terdapat

pada outer chill zone akan tumbuh membentuk struktur

kristal dendritik sesuai dengan arah kristalografinya[1]

. Hal

ini akan mendorong terbentuknya butir columnar pada arah

kristalografi tersebut. Setelah itu akan terbentuk central

equiaxed zone yang terdiri atas butir yang berbentuk bulat

(equiaxed). Pembentukan equiaxed grain diawali oleh

pelelehan dari pinggiran lengan dendrit. Jika temperatur di

sekitar dendrit meningkat maka bagian pinggir dari lengan

dendrit tersebut akan meleleh dan terlepas dari induknya.

Proses ini dibantu oleh adanya arus konveksi turbulen pada

lelehan yang diakibatkan oleh perbedaan temperatur yang

akan membawa lengan dendrit yang telah meleleh tersebut

membentuk dendrit baru dengan bentuk bulat (equiaxed) [1]

.

Aluminium cair yang dituang ke dalam cetakan memiliki

laju pendinginan yang cukup besar. Mekanisme yang terjadi

selama proses pembekuan logam dapat dijelaskan seperti

gambar di bawah ini:

Gambar III.1 Mekanisme Pembekuan Logam

III.6 Diagram Fasa Biner Al-Si

Gambar III.2 Diagram Fasa Al-Si

Titik eutektik paduan Al-Si terdapat pada komposisi

12,6% Si pada suhu 577°C. Daerah eutektik atau di

bawahnya merupakan daerah penting pada paduan Al-Si

karena titik leburnya yang rendah sehingga mudah untuk

proses pengecoran[2]

. Umumnya pada paduan Al-Si eutektik

memiliki fluiditas yang baik karena tidak melalui fasa semi

solid namun penyusutan logamnya sangat tinggi. Struktur

yang terbentuk pada daerah tersebut adalah campuran Al-Si

eutektik dan aluminium primer yang berbentuk dendrit[2]

.

Paduan Al-Si dengan Si lebih besar dari 12,6%

membentuk struktur silikon primer yang bersifat keras dan

getas sehingga sulit dilakukan proses permesinan. Silikon

primer yang terbentuk ini tidak seragam dan tidak

terdistribusi secara merata. Untuk memperbaikinya,

dilakukan modifikasi silikon primer dengan modifier P atau

Sb[2]

. Penambahan modifier P mengubah struktur Si yang

berbentuk jarum dan balok menjadi lebih bulat.

III.7 Diagram Fasa Ternary Al-Si-Mg

Gambar III.3 Diagram Fasa Ternary Al-Si-Mg

Aluminum yang dipakai oleh kelompok 12 pada

praktikum pengecoran ialah scrap aluminum yang terdiri dari

paduan Mg dan Si. Tujuan utama penambahan paduan Mg

dan Si adalah untuk membentuk Mg2Si yang merupakan

endapan fasa kedua yang dapat meningkatkan sifat mekanis

paduan Al[2]

. Pada saat larut di dalam aluminium, magnesium

dan silikon cenderung untuk terkonsentrasi dan membentuk

senyawa Mg2Si. Solid solubility dari senyawa tersebut turun

sedikit jika ada jumlah silikon yang berlebih. Tetapi jika

magnesium yang berlebih maka kelarutan akan turun dengan

cukup signifikan. Secara umum, senyawa Mg2Si cukup stabil

dalam aluminium, hal ini dapat dilihat dari diagram fasa yang

menunjukkan adanya quasibinary line Al – Mg2Si.

III.8 Mekanisme Penguatan

Mekanisme penguatan dari paduan Al-Mg-Si dapat terjadi

dengan dua cara, yaitu precipitation hardening dan solid

solution strengthening. Untuk prakteknya, penguatan dengan

precipitation hardening tidak mungkin terjadi karena logam

perlu adanya heat treatment (proses ageing) [4]

. Oleh karena

itu, mekanisme yang terjadi pada saat ditambahkan paduan

adalah solid solution strengthening. Solid solution

strengthening merupakan mekanisme penguatan logam

dengan cara menghambat pergerakan dislokasi dengan

adanya atom impurities yang berada di antara atom dasar[3]

.

Atom impurities tersebut masuk ke dalam atom dasar baik

sebagai substitusi ataupun sebagai interstisi solid solution.

Paduan yang dihasilkan lebih kuat dari logam induk

karena adanya atom impurities yang masuk ke dalam solid

solution ketika berinteraksi dengan logam induk. Interaksi ini

akan meningkatkan regangan kisi di sekitar atom-atom logam

induk sehingga menyebabkan terbentuknya suatu medan

regangan atau tegangan antar kisi[3]

. Hal ini akan

menghambat pergerakan dislokasi sehingga meningkatkan

kekuatan dari paduan yang dihasilkan.

III.9 Pengaruh Hidrogen

Kelarutan gas hidrogen pada aluminium cair akan

memberi efek yang kurang baik terhadap hasil coran. Jika

terdapat banyak hidrogen akan menyebabkan cacat porositas

gas. Hal ini mengakibatkan benda cor memiliki kekuatan

yang rendah dan ketahanan fatik yang rendah. Kelarutan

hidragen akan meningkat seiring dengan peningkatan

temperatur[2]

. Hal ini dikarenakan semakin tinggi temperatur,

maka gas H2 semakin mudah berdifusi kedalam logam cair.

Hal ini dapat dilihat dari grafik di bawah ini:

Gambar III.4 Grafik Hubungan Kelarutan Gas H2 dengan Temperatur

Gas hidrogen dapat berasal dari atmosfer yang kontak

langsung dengan logam aluminum cair, flux yang bersifat

higroskopis sehingga mudah menyerap air, krusibel yang

basah, bahan bakar briket yang tidak terbakar sempurna,

peralatan yang basah, scrap yang basah, kotor, dan

berminyak[2]

.

III.10 Perhitungan Yield

Yield merupakan suatu parameter yang dipertimbangkan

dalam pengecoran logam. Yield didefinisikan sebagai

efisiensi produk cor. Persamaan (3.1) menunjukkan

penghitungan efisiensi dari proses pengecoran yang

dilakukan dengan Mb adalah massa benda dan Mg adalah

massa gating system.

……………..... (3.1)

Berdasarkan praktikum pengecoran yang telah dilakukan,

nilai yield yang diperoleh oleh kelompok kami ialah 80,57%.

Hasil ini menunjukan bahwa pengecoran dan desain gating

system dari produk cor kami efisien karena semakin sedikit

material yang terbuang sebagai gating system.

IV. Cacat-cacat Pengecoran

Cacat yang terjadi berdasarkan pengamatan terhadap produk

cor hasil praktikum kami adalah:

1. Inklusi pasir, cacat ini terjadi akibat pasir terbawa

dalam coran dan terjadi pada permukaan atau di dalam

coran (gambar 1 pada lampiran). Cacat ini biasanya

disebabkan oleh permukaan cetakan yang kurang baik,

waktu penuangan yang terlalu lama, perancangan gating

system yang salah dan pembersihan yang kurang baik[2]

.

2. Penyusutan (Shrinkage), adalah cacat pencekungan

permukaan logam akibat pembekuan yang tidak merata.

Penyebabnya adalah perencanaan riser kurang sempurna,

letak riser kurang tepat, logam cair teroksidasi terlalu

besar sehingga terjadi penyusutan yang besar[2]

. Hal ini

dapat dilihat pada gambar 2 di bagian lampiran.

3. Sirip (Fin), disebabkan oleh ikatan antara cup dan drag

kurang kuat sehingga terjadi rongga antara pola dan

ketidakrataaan permukaan kup dan drag. Pada cacat ini

terjadi pelebaran benda cor pada sisi permukaan antara

cup dan drag seperti ditunjukkan Gambar 3 pada

lampiran.

V. Kesimpulan

1. Perancangan saluran dan penambah harus sesuai dengan

dimensi dan benda cor. Hal ini bertujuan untuk

mendapatkan produk cor yang baik dan bebas cacat.

Sistem saluran terdiri dari sprue, sprue base, runner,

ingate, dan riser.

2. Pembuatan cetakan pasir yang baik menghasilkan

produk cor yang baik pula. Pola diletakkan dalam cup

dan drag kemudian ditimbun dengan kedua pasir lalu

dipadatkan dengan cara ramming.

3. Pembuatan inti diperlukan karena terdapat lubang pada

produk cor kami. Inti terbuat dari pasir yang sama dengan

pasir muka.

4. Sebelum digunakan, dapur peleburan harus dibersihkan

dan di-coating agar peleburan aluminium dapat terhindar

dari pengotor.

5. Tahap-tahap peleburan logam ialah dengan memasukkan

aluminium batangan ke dalam kowi yang ada dalam

dapur krusibel.

6. Penuangan logam cair harus dilakukan secara efisien,

baik temperatur, waktu dan kecepatan. Temperatur yang

digunakan adalah sekitar 750 0C dengan waktu 15 detik.

7. Cacat yang terjadi pada logam hasil penuangan berupa

inklusi pasir, shrinkage dan sirip.

8. Sifat-sifat logam hasil coran dengan paduan Si dan Mg

memiliki sifat mekanik dan ketahanan korosi yang baik.

VI. Referensi 1. Akhmad Herman Yuwono. 2010. Materi Kuliah

Metalurgi Fisik II. Departemen Metalurgi dan Material

FTUI : Depok.

2. Bambang Suharno. 2011. Materi Kuliah Pengecoran

Logam Cetakan Logam. Departemen Metalurgi dan

Material FTUI : Depok.

3. Bondan Tiara Sofyan. 2009. Materi Kuliah Metalurgi

Fisik I. Departemen Metalurgi dan Material FTUI :

Depok.

4. Callister,William D. An Introduction Materials Science

and Engineering,7th ed.2007.

5. Laboratorium Metalurgi Proses Departemen Metatlurgi

dan Material FTUI. 2011. Modul Praktikum Pasir Cetak.

Laboratorium Metalurgi Proses Departemen Metalurgi

dan Material FTUI : Depok.

MgMb

MbYield

%57,80%1006,2029

2,1635 xYield