PANDANGAN UMUM LOGAM CORAN DAN PADUANNYA · PDF fileBesi tuang ini memiliki sifat cor yang...

PANDANGAN UMUM LOGAM CORAN DAN PADUANNYA

Pada industri permesinan dipergunakan benda-bendacoran dari baja tuang, besi tuang, logam paduanmaupun logam berwarna. Coran baja pada umumnyadari baja dengan komposisi karbon antara 0,15%hingga 0,45% dengan unsur-unsur pengiring seperti :

MANGAN (Mn) = 0,5%

SILIKON (Si) = 0,25%

FOSFOR = maksimum 0,05%

SULFUR = maksimum 0,05%

klasifikasi logam paduan berdasarkan besarnya prosentase unsur

paduannya sebagai berikut :

Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met , Bab 5 : Hal

Unsur-unsur paduan yang sering menjadi kombinasi dari beberapa unsur untuk satu bahan coran, sering kali berupa kombinasi berikut ini :

Paduan Cr Mn – Cr ; Mn – Cr – V

Paduan Mo Cr – Mo – Cr – Mo – V ; Cr – Mo – W – V

Paduan Ni Cr – Bi ; Ni – V ; Cr – Bi – Mo ; Cr – Ni – W – V

Paduan Al Al – Ni ; Al – Ni – Co ;

Dan masih ada lagi paduan-paduan lain seperti dengan unsur-unsur : Ti, Si, Bi, Te, Mg, Ce, dll

Besi Tuang Besi tuang ini memiliki sifat cor yang baik sekali dan biaya produknya lebih murah dibanding produk-produk dari baja. Dengan proses yang khusus besi tuang ini dapat dibentuk menjadi beberapa macam besi tuang seperti :

1. Besi tuang kelabu

2. Besi tuang putih

3. Besi Temper

4. Besi tuang bergrafit bulat

5. Besi martensit

6. Besi austenit

Logam berwarna untuk coran dibagi atas tiga keluarga besar

yaitu :

Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met , Bab 5 : Hal 108

PADUAN BESI UNTUK BENDA CORAN

Dalam memilih bahan coran, sering disesuaikandengan konstruksi, terlebih apabila bentuknya cukupsulit dan menghendaki sifat mekanis yang khusus.Untuk itu banyak dipergunakan bahan coran daripanduan besi. Benda-benda coran itu dapat memilikibahan berupa : baja coran, besi cor kelabu, besi tuangmodular atau besi mampu tempa.

Besi Tuang KelabuKuat tarik merupakan ukuran kualitas bahan logam yang diutamakan. Karena itu Besi Tuang Kelabu(BTK) dalam Standar Industri Indonesia (SII), maupun dalam standar Industryi negara lainklasifikasinya didasarkan kuat tariknya. Besi tuang kelabu diklasifikasikan dalam 7 kelas yaitu :

BTK 10 BTK 30BTK 15 BTK 35BTK 20 BTK 40BTK 25

Dimana bilangan menyatakan kuat tariknya minimum Kg/mm2.1. Coran dari bahan BTK, apabila dinding coran tipis, dipergunakan komposisi dengan batas tertinggi

untuk unsur C dan Si. 2. Coran dari bahan BTK, apabila dinding coran tebal, diperlukan komposisi kimia dengan batas

terendah untuk unsur C dan Si. 3. Komposisi kimia pada ketentuan di atas sesuai dengan SII ditetapkan sebagai berikut :

BTK 10 -------------------------------- Maksimum C (3,2 – 3,8) % Maksimum Si (2,2 – 2,6) %

BTK 40 -------------------------------- Minimum C (2,5 – 3,0) % Minimum Si (1,2 – 2,2) %

Dengan bahan ini dapat dicor berbagai peralatan dari segala jenis produk-produk industri. Bahkan dengan suatu proses metalurgi, bahan ini dapat dirubah menjadi bahan lain yang sejenis, tetapi dengan sifat-sifat mekanis yang berbeda seperti terlihat pada diagram di atas perbedaan sifat itu dapat terlihat pada halaman lain dengan menampilkan beberapa contoh struktur mikro logam.

Besi Tuang Putih ( White Cast Iron) Benda cor dengan logam ini (BTP) memiliki permukaan yang keras, kekerasanberada pada bagian paling luar benda coran tetapi lebih kedalam tetap akanmemiliki kekerasan lebih kecil. Tujuan dari pada pembuatan besi tuang putih iniadalah agar dapat memproduksi alat-alat dengan tuntutan sifat mekanis tertentuseperti peralatan: mesin giling, poros engkol dll.

Teori tentang kristalisasi logam menyatakan, bahwa BTP adalah besi karbondengan beberapa unsur mengiring lainnya yang mengkristal secara metastabilsesuai dengan diagram Fe, Fe3C dalam struktur cementit.

Komposisi besi tuang ini seperti komposisi besi tuang kelabu, tetapi memilikiprosentase Si lebih kecil, yaitu antara (0,5 – 1,2) prosen saja. Mikro strukturnyaberbentuk: perlit dan cementit. Kerena cementit inilah sehingga berpengaruh padakekerasan yang dapat mencapai 400 HB hingga 500 HB, keras rapuh dan hanyadapat digerinda. Kegunaan utama dari Besi Tuang Putih ini ialah, bahwa melaluiproses perlakuan panas (Heat Treatment) dapat dihasilkan Besi Mampu Tempayang sering disebut sebagai Besi Temper

Besi TemperBesi ini ulet dan kenyal serta mudah dibubut. Seperti telah disinggungsebelumnya, bahwa terbentuknya besi ini adalah apabila terhadap perlakuanpanas, terjadi peristiwa runtuhnya cementit dan proses metastabil berubah keproses stabil dengan munculnya grafit. Berdasarkan macamnya prosesperlakuan panas ini, maka dibedakan terjadinya 3 macam bentuk Besi Temper,yaitu:

1. Besi Temper Berpatahan Putih (BTPP) 2. Besi Temper Berpatahan Hitam (BTPH) 3. Besi Temper Perlitik (BTPR)

Proses perlakuan panas terhadap Besi Tuang Putih yang menghasilkan Besi Temper dilaksanakan dalam bilik pemanas dengan berbagai bentuk dan ukuran. Demikian pula dalam hal sifat lingkungan bilik pemanas itu berbeda beda serta dengan kecermatan proses perlakuan yang beraneka ragam pula. Tetapi semua usaha itu semata mata hanya demi berlangsungnya perubahan struktur disesuaikan dengan tuntutan kualitas mekanis yang diharapkan produsen.

Struktur Mikro Besi Temper

Besi Temper Berpatahan Hitam (BTPH) Besi Temper Berpatahan Putih (BTPP)

Besi Temper Perlitik (BTPR)


Besi Tuang Bergrafit Bulat/Besi Tuang Nodular/Ductile

Besi Tuang ini disebut paling muda, karena penemuannya baru terjadipada tahun 1946. Bentuk granuladegrafit yang menguntungkan inidapat memberikan kelebihan sifat-sifat mekanis seperti kuat tarikyang dapat mencapai 20% lebih tinggi dan elongation yangmemberikan sifat kekenyalan sampai 30J/cm2. Dibandingkan denganBTK memang besi tuang ini mempunyai prosentase karbon (C) dansilikon (Si) lebih tinggi, tetapi justru karena ini maka akan mempunyaisifat cor yang baik serta mempertinggi kuat tariknya. Prosespembentukan Besi Tuang Ductile ini dipengaruhi oleh komposisikimia, kecepatan kristalisasi dan oleh pengerjaan lanjut, akibat inisemua, maka dapat terbentuk 3 macam dengan struktur sebagaiberikut:

1. Besi Tuang Nodular Feritik 2. Besi Tuang Nodular Feritik-Perlitik 3. Besi Tuang Nodular Perlitik


Besi tuang Nodular grafit bentuk bulat

Struktur Mikro Besi Tuang Nodular Feritik-Perlitik-Nital

Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met , Bab 5 : Hal 118-119

Penggunaan bahan Ductile dalam permesinan memegang peranan yang cukup penting, hal-hal yang berhubungan dengan sifat mekanisnya terpenuhi dengan baik. Disamping kekerasan dan tahan gesekan, maka sifat yang penting adalah ia memiliki sifat plastisitas bagaikan baja.

Berbagai suku cadang dapat dihasilkan dan diproduksi dengan bahan ductile seperti : piston, roda gigi, poros, engkol, pompa dan banyak lagi lainnya.

Sifat-Sifat Mekanis yang dimiliki Besi Tuang Nodular :

- Sifat plastisitas yang tinggi

- Kekerasan yang tangguh terhadap beban

- Nilai regangan yang baik

STRUKTUR MIKRO PEMBENTUKAN GRAFIT-FERIT-PERLIT-CEMENTIT

Dibawah ini ditunjukkan beberapa contoh struktur mikro dari

beberapa macam logam besi, baja paduan dan lain.

Karena pengaruh pendingin timbul grafit. Bentuk grafit : Lamilar – Nital –100x

Bentuk grafit : Lamilar tersusun Nital -100 x

Grafit karena pengaruh pendinginan lanjut membeku. Nital –100 x

Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met , Bab 5 : Hal 119-120

Dalam penelitian ternyata, bahwa penambahan prosentase karbon(C) dalamlarutan akan mengakibatkan tumbuhnya besi perlit dan penurunan besi ferit.Kemudian makin kecil/sedikit karbonnya, akan jelas timbulnya perlit yangmembentuk sebagai parit-parit yang memanjang, dibawah ini terdapatpengaruh karbon pada struktur.

Gambar a : Struktur mikro baja karbon Prosentase : 0,1 % C

Gambar b : Prosentase : 0,3 % C Gambar c : Prosentase : 0,6 % C Gambar d : Prosentase : 0,8 % C


Strukur Mikro Bainit Atas Struktur Mikro Bainit Bawah


LOGAM NON FERROSecara garis besar logam nonferro atau yang disebut sebagai logamberwarna di bagi atas keluarga besar yaitu:

1. PADUAN TEMBAGA - Brons - Kuningan - Kuningan tegangan tinggi - Perunggu - Dan paduan lain : Zn, Al, Sb, Sn

2. LOGAM RINGAN - Paduan Aluminium - Paduan Magnesium - Paduan pada (1) dan mengandung unsure-unsur : Si, Zn, Cu

3. PADUAN LAINNYA - Paduan Sn-Pb - Paduan Sn-Pb-Sb - Paduan dengan logam alkali Na, Ca.

Pada pembahasan tentang logam non ferro, peranan sebagai unsure pemadu sangat memerlukan perhatian dan di bawah ini klasifikasi paduan logam di tampilkan sebbagai berikut:

1. Paduan rendah. Unsure pemadu tidak lebih dari 5%

2. Paduan sedang. Memiliki unsure pemadu antara 5%-10%

3. Paduan tinggi. Unsure pemadunya dapat mencapai cukup tinggi antara 10%-40%

Dalam fungsinya sebagai unsure pemadu, maka logam nonferro sering dipergunakan dalam bentukkombinasi dengan logam nonferro lainnya, seperti contoh-contoh berikut ini:

1. Paduan Cr (Mn-Cr, Mn-Cr-V) 2. Paduan Mo (Cr-Mo, Cr-Mo-V, Cr-Mo-W) 3. Paduan Ni (Cr-Ni, V-Ni, Cr-Ni-Mo, Cr-Ni-V-W) 4. Paduan Al (Al-Ni, Al-Ni-Co) 5. Dan masih terdapat paduan-paduan lain seperti dengan unsur-unsur: Si, Bi, Te, Mg,

Ce, dll.

BATANG DAN KAWAT ALUMINIUM DAN PADUAN ALUMINIUM UNTUK PAKU KELING

DEFINISI Kawat adalah dibuat dari batang yang diameter atau jarak permukaanya yang sejajar sampai dengan

10.000 mm. Istilah batang dan kawat keeling untuk keperluan paku keling dari bahan-bahan aluminium selanjutnya dalam standar ini disebut bahan-bahan pengelingan.

Batang (rods) adalah batang yang pejal penampangnya yang lebih kecil dibandingkan dengan panjangnya serta untuk penampang yang bundar.

KLASIFIKASIBerdasarkan komposisi kimia, bahan-bahan pengeling diklasifikasikan menjadi 10 kelas. Notasiyang di pakai adalah system 4 angka sesuai dengan SII 0887-83 “Sistem penamaan paduan dan temper Aluminium”

SYARAT Sifat Tampak

Bahan-bahan pengeling harus mempunyai profil akhir yang baik dan bebas cacat yang mengganggu penggunaanya.

Komposisi Kimia Komposisi kimia bahan-bahan pengelingan

Sifat Mekanik Sifat mekanik bahan-bahan pengelingan (kuat tarik dan regangan) harus sesuai dengan ketentuan dan bahan-bahan pengeling yang telah mengalami penyelesaian pengerjaan panas sesuai dengan ketentuan

Diameter bahan-bahan pengelingan harus sesuai dengan Toleransi dan Dimensi

Peleburan logam adalah proses

mencairkan logam pada temperatur tertentu dengan

menggunakan energi panas yang di hasilkan oleh

tungku.

Tungku adalah sebuah peralatan yang

digunakan untuk melelehkan logam untuk pembuatan

bagian mesin (casting) atau untuk memanaskan

bahan serta mengubah bentuknya (misalnya

rolling/penggulungan, penempaan) atau merubah

sifat-sifatnya (perlakuan panas)

DefinisiDefinisi

TUNGKU YANG PALING BANYAK DIGUNAKAN

DALAM PENGECORAN LOGAM ANTARA LAIN

1. Dapur Kupola

Dapur yang digunakan untuk melebur besi tuang. Dapur

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 besi kasar.

Penggolongan Daerah Dalam Kupola

Dapur Kupola menjadi beberapa daerah seperti disebut di

bawah ini, sesuai keadaan bahan baku dalam kupola.

A.Daerah pemanasan mula : bagian dari pintu

pengisian sampai di tempat dimana logam mulai cair.

Selama turun di daerah ini, logam mengalami pemanasan

mula.

B.Daerah lebur : bagian atas dari alas kokas dimana

logam mencair.

C. Daerah panas lanjut : bagian bawah daerah lebur sampai

rata tuyer. Logam cair dipanaskan lanjut selama turun melalui

daerah ini.

D. Daerah krus : bagian dari tuyer sampai dasar kupola. Logam

cair dan sebagian kecil terak ditampung di daerah ini.

Daerah oksidasi : dimulai dari tuyer sampai rata

tengah-tengah alas kokas. Dalam daerah ini kokas

dioksidasi oleh udara yang ditiupkan melalul tuyer.

Daerah reduksi : Bagian atas dari daerah oksidasi,

dimana gas CO2 yang timbul di daerah oksidasi, direduksi oleh

kokas.

bagian dalam kupola dibagi menjadi daerah oksidasi dan daerah reduksi, tergantung pada reaksi antara kokas dan gas.

CIRI UMUM DAPUR KUPOLA

Terdiri dari suatu aluran/bejana baja vertikal yang

didalamnya terdapat susunan bata tahan api

Muatan terdiri dari susunan atau lapisan logam, kokas

dan fluks.

Dapat beroperasi secara kontinu, menghasilkan logam

cair dalam jumlah besar dan peleburan tinggi.

2. TUNGKU KRUSIBEL

Tungku menggunakan wadah tahan api yang

berisi muatan logam. Tungku dipanaskan

melalui konduksi panas melalui dinding wadah

tersebut. Bahan bakar pemanas biasanya coke,

gas alam, minyak atau listrik.

merupakan salah satu jenis tertua dan palingsederhana dari unit mencair digunakan dalampengecoran.

3 JENIS DAPUR KRUSIBEL YANG BIASA DIGUNAKAN :

a. Krusibel Angkat :

Krusibel ditempatkan didalam dapur dan

dipanaskan hingga logam mencair.

b. Dapur Pot Tetap :

Dapur tidak dapat dipindah, logam cair diambil

dari kontainer dengan ladel.

c. Dapur Tukik :

Dapat ditukik untuk menuangkan logam cair.

3. TUNGKU BUSUR LISTRIK

Ciri-ciri dari proses peleburan logam dengan

menggunakan metode tungku busur listrik.

- Laju peleburan tinggi

- Laju produksi tinggi

- Polusi lebih rendah dibandingkan tungku-tungku

lain

- Memiliki kemampuan menahan logam cair pada

temperatur tertentu untuk jangka waktu lama

untuk tujuan pemaduan

3. TUNGKU INDUKSI

Digunakan pada industri pengecoran kecil

Mampu mengatur komposisi kimia pada skala

peleburan kecil

Digunakan pada industri pengecoran logam-logam

non-ferro

Secara khusus dapat digunakan untuk keperluan

superheating ( memanaskan logam cair diatas

temperatur cair normal untuk memperbaiki mampu

alir), penahanan temperatur.

Syarat – syarat yang di minta dari peleburan logam :

Sebelum melakukan proses kerja yang pertama harus di

perhatikan yaitu K3 (kesehatan dan keselamatan kerja)

Membaca buku panduan, apa yang harus di perhatikan

dan apa yang tidak boleh dilakukan.

Memeriksa bagian bagian lokasi kerja, alat dan bahan

yang di gunakan sebelum kerja.

Tanur yang digunakan dalam proses peleburan logam,

harus sesuai standar pada proses pengecoran logam.

Logam yang di gunakan dalam proses peleburan harus

bersih dari zat zat pengotor.

Tungku yang di gunakan harus memenuhi syarat, Tahan

terhadap suhu tinggi, Perubahan suhu yang mendadak,

lelehan terak logam, kaca, gas panas, dll, beban pada

kondisi perbaikan, Tahan terhadap beban dan gaya

abrasi.

Fungsi Peleburan logam dalam pengecoran adalah proses

mecairkan logam untuk di buat benda coran dengan

menggunakan tungku dimana tungku yang di gunakan

menghasilkan energi panas.

MATERIAL PEMBENTUK TUNGKU

1. Batu Tahan Api

digunakan untuk dapur peleburan jenis crucible

adalah batu tahan api yang memiliki sifat-sifat :

- Tidak melebur pada suhu yang relatif tinggi

- Sanggup menahan lanjutan panas yang tiba-tiba ketika terjadi

pembebanan suhu

- Tidak hancur di bawah pengaruh tekanan yang tinggi ketika

digunakan pada suhu yang tinggi

- Mempunyai koefisien thermal yang rendah sehingga dapat

memperkecil panas yang terbuang

- Memiliki tekanan listrik tinggi jika digunakan untuk dapur listrik

bahan-bahan dari batu tahan api

a. Bahan Tahan Api Jenis Asam Biasanya terdiri dari pasir silika dan tanah liat tahan api (fire clay).

Silika adalah bentuk murni melebur pada suhu 1710°C. bahan tahan

api ini terdiri dari hidrat alumunia silika (Al2O3, 2SiO2, 2H2O).

b. Bahan Tahan Api Jenis Basa

terdiri dari magnesia, clionie magnesia, dan dolomite magnesia.

Bahan ini mempunyai titki lebur tinggi dan baik untuk mencegah

korosi, bahan-bahan ini terdiri dari 20-30% MgO dan 70-80% Cliromite

dolomite yang terdiri dari kalsium karbonat dan magnesia (CaCO3,

MgCO3), Dolomite stabil yang terdiri dari CaCO3, SiO3, dan MgO

adalah batu tahan api yang lebih baik dari pada dolomite biasa

sehingga lebih tidak mudah retak.

c. Bahan Tahan Api Jenis Netral

Terdiri dari karbon, grafit, cliromite, dan

silimanite. Bahan tahan api ini tidak membentuk

phasa cair pada pemanasan penyimpanan

kekutan pada suhu tinggi.

Jenis cliromite terbuat dari biji cliromite yang

komposisinya terdiri dari 32% FeO dan 68%

CrO3 dan mempunyai titik cair sekitar 21890C,

dan silimite terdiri dari 63% Al2O3 dan 37%

SiO2 dan memiliki titik cair sekitar 19000C.

Semen Tahan ApiSemen Tahan Api

Semen merupakan salah satu bahan perekat yang

jika dicampur dengan air mampu mengikat bahan-bahan

padat seperti pasir dan batu menjadi suatu kesatuan.

Sifat pengikatan semen ditentukan oleh susunan kimia

yang dikandungnya.

Adapun bahan utama yang dikandung semen

adalah kapur (CaO), silikat (SiO2), alumunia (Al2O3),

ferro oksida (Fe2O3), magnesit (MgO), serta oksida lain

dalam jumlah kecil.

1.Sifat fisis, mekanik, dan sifat lain tidak sesuai dengan standar yang

kita inginkan sehingga hasil coran tidak sempurna, pada logam yang

telah cair masih ada yang berbentuk padat dan tidak melebur.

2.Bentuk dari hasil coran bisa rusak dan mengalami cacat.

3.Kerugian yang sangat besar, karena proses peleburan logam adalah

proses yang pengerjaanya mengunakan alat-alat yang berbahaya.

4.Waktu yang terbuang, uang yang telah dikeluarkan, logam yang telah

di lebur, pola yang sudah di buat dan lain lain.

Dampak yang ditimbulkan pada pengecoran, bila

peleburan logam tidak ditangani dengan baik

Proses Sand Casting

Permanent Mold Gravity Process

Hot Chamber Die Casting Process

Dies Casting Process

PANDANGAN UMUM LOGAM CORAN DAN PADUANNYA · PDF fileBesi tuang ini memiliki sifat cor yang...

Documents

Transcript of PANDANGAN UMUM LOGAM CORAN DAN PADUANNYA · PDF fileBesi tuang ini memiliki sifat cor yang...