Teknik Pegecoran€¦ · Untuk mendapat struktur ... komposisi dituangkan ke dalam cetakan pasir...

28

1 Penelaahan Dasar Mengenai Pengecoran 1.4 Struktur Mikro dan Sifat-Sifat Coran

Struktur coran besi kelabu (Lanjutan) Pengaruh-pengaruh kandungan pada struktur besi cor

Pengaruh karbon dan silikon

• Terkadang yang memberikan pengaruh besar pada bahan adalah C dan Si. Untuk mendapat struktur yang terbaik, kandungan C harus ada pada daerah yang cocok, yang berubah menurut kandungan Si.

• Si menggalakkan penggrafitan dan Si yang banyak

cenderung untuk membuat besi cor kelabu.

Gambar 1.20 Diagram Maurer

• Diagram MAURER di atas menunjukkan korelasi

antara kandungan C dan Si pada suatu diagram.

• Pada diagram di atas, struktur dari batang-batang uji yang bundar dengan ⊘ 25 mm dari berbagai komposisi dituangkan ke dalam cetakan pasir yang kering pada temperatur 1.250℃ dan didinginkan pada laju pendinginan yang tetap, digolongkan dalam 5 macam struktur.

• Daerah pengaruh I menunjukkan besi cor putih. • Daerah pengaruh IIa menunjukkan besi cor berintik

dengan sementit yang terpisah.

• Daerah pengaruh II menunjukkan besi cor perlit.

• Daerah pengaruh IIb menunjukkan besi cor dengan

ferit yang tidak mempunyai perlit dalam matriksnya dan sangat lunak.

• Diagram MAURER dibuat dengan perumpamaan

bahwa C dan Si dapat saling bertukar untuk memberikan pengaruh-pengaruh pada pembentukan struktur tak mungkin dianggap sempurna.

• Diagram di atas dipakai secara praktis, karena

bagian tengah cocok dengan kasus-kasus praktis. Selanjutnya diagram ini dibuat dalam keadaan temperatur tetap, sehingga garis-garis bergeser sesuai laju pendinginan, yaitu laju pendinginan yang cepat menggesernya ke kanan dan laju pendinginan yang pelan menggesernya ke kiri.

Sudana Artha H. Imam Syofii, S.Pd., M.Eng. Drs. Harlin, M.Pd. Edi Setiyo, S.Pd., M.Pd.T.

Handi Harsap, S.Pd., M.Pd. Drs. H. Darlius, M.M., M.Pd. Dewi Puspita Sari, S.Pd., M.Pd. Nopriyanti, S.Pd., M.Pd.

SERI MODUL DARI PENDIDIKAN TEKNIK MESIN untuk program studi PTM

Modul Teknik Pegecoran

MESIN

Seri Modul ke-1. Bahasa Indonesia

Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikana (FKIP)

FKIP-UNIVERSITAS SRIWIJAYA. Jalan Palembang – Prabumulih km 32 Indralaya, Ogan Ilir 30662 Telp. 0711-580058, 580085 Fax. 0711-580058

PD

Judul: Modul Teknik Pengecoran Penulis: Sudana Artha H. Imam Syofii, S.Pd., M.Eng. Drs. Harlin, M.Pd. Editor: Sudana Artha H. Imam Syofii, S.Pd., M.Eng. Pembimbing 1 Drs. Harlin, M.Pd. Pembimbing 2 Edi Setiyo, S.Pd., M.Pd.T. Ahli Materi Handi Harsap, S.Pd., M.Pd. Drs. H. Darlius, M.M., M.Pd. Dewi Puspita Sari, S.Pd., M.Pd. Ahli Media Nopriyanti, S.Pd., M.Pd. Desain grafik: Sudana Artha Irgi Yasir Dinara Sakina Kantor desain dari Sudana-Artha Inc., Sumatera Selatan, Indonesia Dilarang keras mengutip, menjiplak, memfotokopi sebagian atau seluruh isi modul ini serta memperjualbelikannya tanpa mendapat izin tertulis dari Sudana Artha Edisi Bahasa Indonesia Edisi ke-1 2019

1 Penelaahan Dasar Mengenai Pengecoran 27 1.4 Struktur Mikro dan Sifat-Sifat Coran

Struktur coran besi kelabu (Lanjutan) Contoh-contoh struktur mikro besi cor

Bainit dan Martensit

(a) Martensit 500x, dietsa (b) Bainit. 500x, dietsa

Gambar 1.19 Martensit dan bainit

• Menunjukkan matriks martensit didapat dengan pengerasan induksi dari besi cor bergrafit bulat.

• Bahan struktur ini sangat keras dan dipakai untuk permukaan yang mengalami gesekan dari bagian-bagian mesin yang menghendaki ketahanan aus, yang didapat dengan perlakuan panas.

• Menunjukkan struktur besi cor tak bulat yang didapat dengan menambah Nikel 0,7% agar menjadi kelabu. Kekuatan tariknya setelah dicor 35 sampai 45 kgf/mm2 dan matriksnya adalah bainit

• Di samping itu ada besi cor austenit yang mempunyai ketahanan aus dan ketahanan panas yang tinggi, didapat dengan menstabilkan austenit pada temperatur kamar dengan jalan menambahkan Ni, Cr, Mo dan sebagainya.

Pengaruh-pengaruh kandungan pada struktur besi cor

Pengaruh mangan • Mn tidak memberikan pengaruh yang besar pada

struktur kecuali untuk kandungan silisium yang rendah.

• Mangan sendiri mencegah penggarafitan dan menggalakkan kestabilan sementit dan larut di dalamnya.

• Mangan membuat butir-butir halus yang perlitis dan mencegah pengendapan perit, sehingga dikehendaki penambahan mangan untuk mendapat struktur yang hanya perlit dan grafit.

Pengaruh fosforus • P dalam besi cor terutama berbentuk stedit (kristal

eutektik dan fosfida besi), fosfor sendiri mencegah pengendapan grafit, dan kalau kandungannya lebih dari 1%, sementit kasar timbul pada ledeburit. Struktur ini tidak menjadi halus meski di bawah keadaan pendinginan yang cepat.

• Pertambahan kandungan fosfor mengurangi kelarutan karbon dan memperbanyak sementit pada kandungan karbon yang tetap, sehingga struktur menjadi keras, sementit sukar terurai.

Pengaruh belerang • Belerang mengurangi kelarutan karbon dalam besi

cair, dan dalam hal ini menggalakkan penggrafitan.

• Dalam kenyataannya, menambah belerang akan mengurangi grafit dan cenderung untuk membentuk besi cor putih. Kecuali dalam kasus adanya mangan, belerang cenderung untuk membentuk sulfida besi dan menggalakkan pembentukan besi cor putih, yang kadang-kadang menyebabkan bitnik-bintik keras atau kebalikan cil.

Pengaruh unsur-unsur lain • Selain C, Si, Mn, P dan S, unsur-unsur lain yang

menggalakkan penggrafitan adalah tembaga, nikel dan aluminium.

• Contoh unsur yang mencegah penggrafitan adalah Cr dan Mo.

PD

26 1 Penelaahan Dasar Mengenai Pengecoran 1.4 Struktur Mikro dan Sifat-Sifat Coran


Struktur luar biasa dari besi cor bergrafit bulat

(1.b) 100x, tidak dietsa (2.b) 100x, dietsa

Gambar 1.17 Struktur luar biasa dari besi cor kelabu bergrafit bulat

• Menunjukkan struktur luar biasa di mana bulatan diubah bentuk dan sementit-nya diendapkan

Stedit dan MnS (sulfida mangan)

(a) Stedit. 100x, dietsa (b) Sulfida mangan. 500x, dietsa

Gambar 1.18 Stedit dan sulfida mangan

Bintik hitam : Stedit Potongan-potongan halus kelabu

: Mangan sulfida

• Stedit disisihkan dalam bentuk luar biasa dalam matrik perlit.

• Stedit ialah sistem eutektik terner dari besi 𝛾, sementit (Fe3C) dan fosfida besi (Fe3P), yang sangat keras.

• Titik cairnya 950℃, sehingga cenderung untuk

tersisih di daerah pembekuan akhir. • Terkadang besi cor dibuat supaya mempunyai

kandungan fosfor yang tinggi, umpamanya untuk silinder motor bakar, agar mendapatkan ketahanan aus yang tinggi; tetapi biasanya kandungan fosforus yang tinggi merusak ketahanan tekanan hidrolis.

• Butir-butir halus yang kelabu dalam matriks adalah (MnS) sulfida mangan, yang sebenarnya abu-abu merah.

• Sulfida ini mempunyai titik cair 1.600℃, sehingga butir-butir MnS terjadi dalam logam cair dan terbuang sebagai kerak. Ia tidak memberikan pengaruh kepada sifat-sifat bahan meskipun ia terkandung dalam struktur.

3

Kata Pengantar Dengan diberlakukannya struktur kurikulum baru sejak tahun 2017 di Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, maka penulis menyusun modul yang sesuai dengan tuntutan tersebut. Kami bersyukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas petunjuk-Nya, kami berhasil menyusun Modul Teknik Pengecoran. Dalam modul ini akan dipelajari hal-hal dari 1 – 5, sedangkan 6 – 11 akan dimuat pada modul edisi ke-2 sebagaimana tertera di sebelah kanan. Setelah mempelajari modul ini, diharapkan peserta didik memperoleh pemahaman tentang 1. Penelaahan dasar mengenai pengecoran, 2. Pola, 3. Rencana pengecoran, 4. Cetakan pasir dan pasir cetak, 5. Cetakan pasir dengan pengikat khusus. Di dalam penyusunan modul ini tentu masih ada kekurangannya, sebagaimana tiada gading yang tak retak, maka kritik dan saran yang membangun dari semua pihak sangat ditunggu. Akhir kata, penulis ucapan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu terwujudnya modul ini. Selain itu, penulis juga mengucapkan banyak terima kasih kepada para pihak yang sumber tulisan atau gambarnya dimuat di dalam modul ini, baik dari buku, hingga situs internet. Semoga dengan hadirnya modul ini mampu menambah perbendaharaan ilmu Teknik pengecoran kita semua. Maret 2019 Penulis dan penerbit

1 Penelaahan Dasar mengenai Pengecoran

11—48 PD

2 Pola 49—65

P

3 Rencana Pengecoran 66—92

RP

4 Cetakan Pasir dan Pasir Cetak

93—127 CP

5 Cetakan Pasir dengan Pengikat Khusus

128—141 PK

6 Peleburan dan Penuangan Besi Cor

PP

7 Peleburan dan Penuangan Aneka Logam

PL

8 Finishing dan Perlakuan Panas dari Coran

FP

9 Pemeriksaan Coran

PC

10 Cacat Coran dan Pencegahannya

CC

11 Cara-cara Pengecoran Khusus

CK

PD

4

Daftar Isi Daftar Isi 1 Penelaahan Dasar Mengenai Pengecoran (PD) 9 1.1 Sifat-sifat logam cair

Perbedaan logam cair dan air………... Kekentalan logam cair………………… Aliran logam cair………………………. Tegangan permukaan logam………....

1.2 Pembekuan logam Pembekuan logam murni……………... Pembekuan paduan…………………... Pembekuan coran……………………...

1.3 Diagram keseimbangan paduan Pernyataan dengan diagram keseimbangan…………………………. Proses pertumbuhan struktur besi cor

11 11 13 13 14 14 14 17 20

1.4 Struktur mikro dan sifat coran Struktur coran besi kelabu…………… Sifat-sifat coran besi cor……………… Struktur dan sifat-sifat besi cor mampu-tempa…………………………. Struktur dan sifat-sifat baja cor………. Struktur dan sifat-sifat coran paduan tembaga………………………………... Struktur dan sifat-sifat coran paduan aluminium………………......................

1.5 Bentuk dan ukuran coran Contoh dari perbaikan dan ukuran coran……………………………………. Bentuk standar dan ukuran coran…… Ketelitian ukuran coran………………..

21 29 32 34 38 39 40 42 44

2 Pola (P) 49 2.1 Gambar untuk pengecoran

Menetapkan kup, dan permukaan pisah……………………………………. Penentuan tambahan penyusutan…... Penentuan tambahan penyelesaian mesin………………………………….... Kemiringan pola……………………….. Tambahan pelenturan………………... Telapak inti……………………………..

2.2 Jenis pola Pola……………………………………... Penggolongan kotak inti.……………...

51 51 51 52 52 53 55 58

2.3 Bahan-bahan untuk pola Kayu…………………………………….. Resin sintetis…………………………... Bahan untuk pola logam………………

61 61 61

3 Rencana Pengecoran (RP) 66 3.1 Sistem saluran

Istilah-istilah dan fungsi dari sistem saluran………………………………….. Bentuk dari bagian-bagian sistem saluran………………………………….. Penggolongan sistem saluran……….. Sistem saluran untuk coran besi cor... Sistem saluran untuk coran baja…….. Sistem saluran untuk coran bukan besi………………………………………

68 68 71 73 75 76

3.2 Penambah Istilah dari berbagai penambah dan peranannya…………………………….. Penambah untuk coran besi…………. Penambah untuk coran baja…………. Penambah untuk coran non besi…….

3.3 Cil Istilah untuk cil dan gunanya……….... Cil untuk besi cor…………………….... Cil untuk coran baja…………………… Penentuan cil untuk coran bukan besi

79 80 81 83 84 84 85 87



Struktur luar biasa besi cor

(1.a) 100x, tidak dietsa (2.a) 100x, dietsa • Struktur dengan potongan-potongan grafit tipe D,

yaitu struktur luar biasa dari hasil pendinginan-kejutan dekat kulit coran.

• struktur yang lemah dan mengandung potongan-potongan grafit halus pada matriks yang hampir seluruhnya ferit karena pengendapan grafit cepat

(1.b) 100x, tidak dietsa (2.b) 100x, dietsa

Gambar 1.16 Struktur besi cor kelabu luar biasa

• Struktur grafit tipe B yang muncul dalam bagian coran dari tebal 7 mm di mana ferit diendapkan di daerah tengah dari grafit eutektik.

Struktur luar biasa dari besi cor bergrafit bulat

(1.a) 100x, tidak dietsa (2.a) 100x, dietsa

Gambar 1.17 Struktur luar biasa dari besi cor kelabu bergrafit bulat

• Menunjukkan struktur luar biasa di mana serpih-serpih grafit mengendap

PD

24


Struktur coran besi kelabu (Lanjutan) Struktur coran cil

• Struktur dari coran cil muncul apabila logam cair yang kandungannya cocok, dicil yaitu didinginkan secara cepat, dan kristal awal dari eutektik-hiper adalah sementit, sedangkan kristal awal dari eutektik-hipo adalah austenit.

• Pembekuan eutektik membentuk ledeburit, yaitu struktur eutektik yang terdiri dari austenit dan sementit.

(a) 300x, tidak dietsa (b) 300x, tidak dietsa

Gambar 1.14 Struktur cil dari permukaan poros kam

• Titik-titik hitam menunjukkan grafit halus dan lubang kecil di antara butir kristal.

• Titik-titik pada coran cil adalah lubang-lubang halus di antara kristal-kristal dan presipitasi dari potongan-potongan grafit yang halus, yang sering menyebabkan keausan pit.

Matriks = ledeburit Dendrit hitam = perlit dari austenit proeutektik • Dendrit yang hitam adalah austenit proeutektik yang

berubah menjadi perlit pada temperatur kamar, dan matriksnya adalah ledeburit.

Contoh-contoh struktur mikro besi cor

Contoh khas struktur besi cor

(a) Besi cor kelabu. 100x, dietsa (b) Besi cor bergrafit bulat. 100x, dietsa

Gambar 1.15 Struktur khusus dari besi cor

Grafit Matriks

: :

tipe A dengan sedikit grafit tipe B. Perlit

• Bagian putih sekeliling grafit adalah ferit • Mengandung potongan-potongan grafit dibungkus

dalam endapan ferit dalam matriks yang hampir seluruhnya perlit, menunjukkan struktur grafit bulat yang baik sekali.

• Struktur dari potongan-potongan grafit dibungkus dalam endapan ferit sering muncul pada besi cor bergrafit bulat yang disebut “mata banteng”.

• Mempunyai kekuatan tarik 63 kgf/mm2 dan perpanjangan 2,6%.

• Mengandung grafit tipe A dengan sedikit grafit tipe B dalam matriks perlit. Struktur ini dipakai dalam banyak penggunaan kecuali kalau diinginkan bahan yang sangat ulet.

• Kekuatan tariknya kira-kira 25 sampai 27 kgf/mm2

Daftar Isi 5 4 Cetakan Pasir dan Pasir Cetak (CP) 93 4.1 Pembuatan cetakan dengan tangan

Pembuatan cetakan dengan kup dan drag yang umum………………………..…. Pembuatan cetakan tanah liat………..…..

4.2 Pembuatan cetakan secara mekanik Pembuatan dengan mesin guncang…….. Pembuatan dengan mesin pendesak…... Pembuatan cetakan dengan mesin guncang-desak………………………..…... Pembuatan cetakan dengan mesin tekanan tinggi…………………………...…. Pembuatan cetakan dengan mesin desak-tiup………………………………..… Pembuatan cetakan dengan pelempar pasir……………………………………..…..

4.3 Pembuatan inti Pembuatan inti dengan tangan……..…… Pembuatan inti dengan mesin…………....

95 97

98 99

99

102

102

103

105 105

4.4 Lapisan cetakan Lapisan cetakan untuk cetakan pasir basah…………………..…… Lapisan cetakan untuk cetakan pasir kering…………………..……

4.5 Perlengkapan cetakan Penyangga……………………..… Mandrel…………………………… Pemberat………………………….

4.6 Pasir cetak Syarat bagi pasir cetak………..… Ragam pasir cetak…………….… Susunan pasir cetak…………..… Sifat-sifat pasir cetak………….… Mempersiapkan pasir cetak….… Pengujian pasir cetak…………....

109 109 110 111 111 112 112 113 114 117 121

5 Cetakan Pasir dengan Pengikat Khusus (PK) 128 5.1 Cetakan kulit

Pembuatan cetakan kulit……………..…... Pasir cetak kulit………………………..…...

5.2 Cara kotak panas Ringkasan dari cara kotak panas……..… Pasir untuk cara kotak panas………….....

5.3 Cara CO2 Pembuatan cetakan dengan cara CO2…. Pasir untuk cara CO2…………………..….

130 131

131131

132 132

5.4 Cetakan mengeras sendiri Mengeras pakai pengikat organik Mengeras pakai campuran semen…………………………….. Cetakan mengeras sendiri dengan campuran air-kaca……... Cetakan pasir cair mengeras sendiri……………………………..

5.5 Cara kotak dingin Pembuatan cetakan kotak dingin Pasir untuk cara kotak inti………

5.6 Pelapis cetakan…………………

135 135 135 136 137 137 137

6 Peleburan dan Penuangan Besi Cor (PP) 6.1 Peleburan besi cor dalam kupola

Konstruksi kupola……………………..…... Teori peleburan dalam kupola………..….. Operasi kupola…………………………..… Operasi kupola masa sekarang………..…

6.2 Pencairan besi cor dengan tanur induksi frekuensi rendah Macam dan konstruksi tanur induksi frekuensi rendah……………………..……. Keistimewaan dari peleburan dalam tanur induksi frekuensi rendah………..…. Operasi dari tanur induksi frekuensi rendah…………………………………..…..

6.3 Pemeriksaan dan perlakuan besi cor cair Pemeriksaan bakal………….…... Perlakuan logam cair………….…

6.4 Pembuatan besi cor Peleburan dan pengurangan belerang……………………...…… Proses pembuatan grafit………...

6.5 Penuangan besi cor Ladel penuang………………….... Perhatian pada pekerjaan penuangan……………………..… Penuangan otomatis……………..

PD

6

Daftar Isi 7 Peleburan & Penuangan Aneka Logam (PL)

7.1 Peleburan dan penuangan besi cor mampu tempa……………………………...

7.2 Peleburan dan penuangan baja cor Peleburan…............................................... Penuangan…………………………………. Pengujian dalam pengecoran…................

7.3 Peleburan dan penuangan paduan tembaga cor Peleburan paduan kuningan cor………..... Peleburan kuningan cor paduan kekuatan tinggi………………………………………… Peleburan paduan perunggu cor…........... Peleburan perunggu-fosforus cor………… Peleburan perunggu-aluminium cor………

7.4 Peleburan paduan aluminium cor………………………………..

8 Finishing & Perlakuan Panas dari Coran (FP)

8.1 Menyingkirkan pasir dari rangka cetak Memisahkan coran dari cetakan…………. Alat-alat penyingkir pasir dan pembersih permukaan coran………………………...… Penempatan pasir yang disingkirkan…….

8.2 Penyelesaian Penyingkiran saluran turun dan penambah……………………………...…… Penyelesaian………………………………..

8.3 Perbaikan pada coran Perbaikan dengan pengelasan…………… Perbaikan secara mekanis………………... Impregnasi………………………………….. Cara-cara lain untuk perbaikan………...…

8.4 Perlakuan panas dari coran Perlakuan panas dari besi cor… Perlakuan panas untuk besi cor mampu tempa…………………... Perlakuan panas dari besi cor liat……………………………...… Perlakuan panas untuk baja cor Perlakuan panas untuk coran paduan tembaga……………..… Perlakuan panas untuk coran paduan aluminium………………

9 Pemeriksaan Coran (PC)

9.1 Tujuan dari pemeriksaan coran………...

9.1 Pemeriksaan rupa Pemeriksaan rupa………………………..... Pemeriksaan ukuran…………………...…..

9.2 Pemeriksaan cacat di dalam Pemeriksaan ketukan……………………… Pemeriksaan penetrasi……………………. Pemeriksaan magnafluks…………………. Pemeriksaan supersonik (cara pemantulan gelombang)………………...… Pemeriksaan radiografi……………………. Pengujian hidrolis dan kedap udara…...…

9.3 Pengujian bahan Pengujian kekerasan…………... Pengujian tarik………………….. Pengujian mekanis lainnya……. Pengujian analisis kimia……….. Pengujian struktur kristal……….


Struktur coran besi kelabu (Lanjutan) Bentuk-bentuk dari potongan-potongan grafit pada besi cor bergrafit bulat

I II

III IV

V VI

Gambar 1.13 Bentuk dan distribusi grafit dalam besi cor bergrafit bulat • Besi cor bergrafit bulat mempunyai berbagai bentuk

potongan-potongan grafit sesuai dengan keadaan pengkristalannya.

• Bentuk-bentuk lain selain bulat memberikan pengaruh yang sangat besar pada sifat-sifat mekanik.

• Standar umum dari besi cor bergrafit bulat

menghendaki kekuatan tarik lebih dari 55 kgf/mm2 setelah dicor, dan sebaknya grafit berbentuk bulat seluruhnya untuk mendapatkan kekuatan tersebut

PD

22


Struktur coran besi kelabu (Lanjutan)

Tipe B pengelompokan “Rosette”, orientasi sembarang

• Tipe grafit pengelompokan “Rosette” adalah salah satu dari sel eutektik, yang mempunyai potongan-potongan eutektik halus dari grafit di tengah dengan serpih-serpih grafit radial di sekitarnya.

• Kecenderungan untuk mengendap pada bagian tipis dan daerah bagian tengah eutektik berubah sesuai dengan komposisi dan keadaan pendinginan.

• Besi cor yang memerlukan kekuatan tarik 25—30 kgf/mm2, pengelompokan rosette-nya paling banyak 20—30% dengan eutektik yang sedikit

Tipe C ukuran serpih saling menumpuk, orientasi sembarang

• Struktur ini muncul pada sistem hipereutektik. • Jumlah grafit begitu banyak sehingga ferit sangat

mudah mengendap. • Pada struktur ini, kristal-kristal mula dari grafit yang

panjang dan lebar ditumpuki dan dikelilingi oleh serpih-serpih grafit yang mengkristal di daerah eutektik.

• Struktur demikian begitu lemah, disertai oleh pengendapan ferit, karenanya tidak banyak dipakai.

Tipe D penyisihan antar dendrit, orientasi sembarang

• Struktur ini mempunyai potongan-potongan grafit eutektik yang halus, yang mengkristal di antara dendrit-dendrit kristal mula dari austenit.

• Ini muncul dengan adanya dingin lanjut dalam pembekuan eutektik.

• Satu dari keadaan dingin lanjut adalah oksidasi dalam pencairan, yang juga cenderung untuk membentuk struktur tipe ini.

• Keadaan ini umumnya diperbaiki oleh inokulasi penggrafitan, walaupun perbaikan tersebut tidak begitu jelas, kalau besi cor dalam keadaan oksidasi.

Tipe E penyisihan antar-dendrit, orientasi tertentu

• Tipe grafit ini muncul kalau kandungan karbon agak rendah.

• Sangat mengurangi kekuatan karena jarak yang dekat antara potongan-potongan grafit seperti pada Tipe D.

• Kadang-kadang kekuatannya tinggi yang disebabkan kandungan karbon yang rendah dan berkurangnya pengendapan grafit.

Gambar 1.12 Bentuk khusus dari distribusi grafit dalam besi cor kelabu

Daftar Isi 7 10 Cacat Coran dan Pencegahannya (CC)

10.1 Macam cacat coran & sifat-sifatnya…

10.2 Cacat pada coran besi cor Rongga udara……………………………. Lubang jarum…………………………….. Rongga gas karena cil………………….. Penyusutan dalam………………………. Penyusutan luar…………………………. Rongga penyusutan…………………….. Struktur butir terbuka……………………. Kekasaran erosi…………………………. Ekor tikus………………………………… Rontokan cetakan……………………….. Dorongan ke atas………………………... Pelekat……………………………………. Penyinteran………………………………. Penetrasi logam…………………………. Membengkak…………………………….. Pergeseran……………………………….. Perpindahan inti…………………………. Retakan…………………………………… CIl…………………………………………. Cil terbalik……………………….............. Salah alir dan sumbat dingin….............. Inklusi terak………………………………. Inklusi pasir………………………………. Pelenturan………………………………...

10.3 Cacat pada coran dari besi cor bergrafit bulat Dros…………………………………. Struktur eutektik………………...….

10.4 Cacat-cacat dan pencegahannya pada coran baja Rongga penyusutan……...……….. Inklusi pasir…………………………

10.5 Cacat-cacat pada coran paduan tembaga Struktur butir terbuka……………… Dros………………………………….

10.6 Cacat pada coran paduan ringan Lubang jarum………………………. Dros………………………………….

11 Cara-cara Pengecoran Khusus (CK)

11.1 Perbandingan cara-cara pengecoran..

11.2 Pengecoran sentrifugal………………..

11.3 Pengecoran cetak……………………… 11.4 Pengecoran tekanan rendah………….

11.5 Pengecoran dalam cetakan logam (pengecoran gaya Tarik bumi)………………………………..

11.6 Cara pola lilin……………………... 11.7 Pengecoran cairan logam

kental………………………...……..

Lampiran Kunci Jawaban 144

PD

SURAT KETERANGAN 001/QC-SA/B/XI/2019

Dengan surat keterangan ini, Sudana-Artha Inc. menyatakan bahwa produk berupa Modul Teknik Pengecoran dengan Nomor Seri 0123456789 adalah Asli. Demikian surat keterangan ini kami buat agar dapat dipergunakan sebagaimana mestinya. Ditetapkan di : Palemraya Tanggal : 24 November 2019 Sudana Artha Direktur Utama Sudana-Artha Inc. Mohon kiranya kepada pelanggan agar melakukan hal berikut untuk verifikasi keaslian produk. 1. Pastikan nomor seri yang tercantum pada lembar ini sesuai dengan nomor materai

yang tertempel di halaman ini. 2. Pastikan materai yang tertempel dan tanda tangan yang dibubuhi asli dan bukan hasil

rekayasa. 3. Mohon kirimkan nomor seri ke akun WA (085789131187) Direktur Utama penerbit ini

untuk proses verifikasi secara langsung.

Sudana-Artha Inc. Desa Palemraya Dusun III RT 06 Nomor 06 Kec. Indralaya Utara Kab. Ogan Ilir Jalan raya Palembang—Indralaya km 28 Kode Pos 30662Telepon: 085789131187 Email: [email protected]


Struktur coran besi kelabu Struktur besi cor

• Struktur dasar besi cor terdiri dari: grafit, ferit,

sementit dan ferlit.

• Jenis besi cor yang banyak dipakai ialah besi cor kelabu, di mana grafit atau karbon bebas yang terdapat tersebar dalam bentuk serpih.

• Selain besi cor kelabu, besi cor bergrafit bulat terkadang dipakai, di mana terdapat endapan grafit yang bulat, atau juga besi cor putih di mana semua karbon terikat dalam sementit. Kecuali grafit, struktur utamanya disebut matriks, dan struktur dasar dari matriks terdiri dari ferit, sementit dan ferlit.

Perlit adalah struktur yang berbentuk lapisan dari ferlit yang liat dan sementit yang keras serta getas. • Perlit itu ulet dan baik sekali ketahanan ausnya,

sehingga untuk besi cor kelas tinggi perlu mempunyai matriks perlit.

Ferit dalam besi cor adalah ferit-silisium, yang liat tetapi kadang-kadang matriksnya diubah menjadi ferit untuk mendapat sifat liat dalam besi cor mampu tempa atau besi cor begrafit bulat. • Sementit tidak membentuk matriks sendirian tetapi

terpisah dalam matriks atau membentuk struktur eutektik dengan ferit, atau tersisihkan sebagai stedit bercampur dengan fosfida besi.

• Sementit sangat keras dan merusak mampu mesin, sehingga pengendapan sementit lebih baik dihindari kecuali untuk mendapatkan sifat tahan aus.

Struktur grafit Grafit adalah salah satu bentuk kristal karbon yang lunak dan rapuh, dengan • kekerasan Brinell HB kira-kira 1, • kekuatan tariknya kira-kira 2 kgf/mm2 dan • berat jenisnya kira-kira 2,2 g/cm3.

• Dalam struktur besi cor biasa, 85% dari kandungan

karbon berbentuk sebagai grafit. • Dalam struktur mikro, ada berbagai bentuk dan

ukuran dari potongan-potongan grafit, yaitu halus dan besar, serpih atau asteroid, bergumpal atau bulat.

• Sebagai contoh besi cor kelabu yang mengandung

3,6% karbon dan 2,1% silisium, mempunyai serpih-serpih grafit dengan kekuatan tarik 18 kgf/mm2, sedangkan besi cor bergrafit bulat yang mempunyai kandungan karbon dan silisium yang sama dan berkekuatan tarik 55 sampai 70 kgf/mm2.

• Perbedaan di atas disebabkan oleh perbedaan

bentuk dari potongan-potongan grafit, di mana serpih-serpih grafit mengalami pemusatan tegangan pada ujung-ujungnya.

Bentuk-bentuk dari potongan-potongan grafit dalam besi cor

Tipe A terbagi rata, orientasi sembarang

• Tipe A memiliki serpih-serpih grafit yang terbagi rata dan orientasinya sembarang.

• Keadaan ini timbul dalam besi cor kelas tinggi yang mempunyai matriks perlit dan ukuran grafit yang cocok.

• Potongan-potongan grafit yang bengkok memberikan kekuatan yang tertinggi pada besi cor.

• Untuk mendapat potongan-potongan grafit yang bengkok, pengendapan kristal-kristal awal harus ditingkatkan untuk membengkokkan potongan-potongan grafit tersebut sepanjang austenit proeutektik.

• Besi cor dengan kandungan karbon tinggi sukar mempunyai potongan-potongan grafit bengkok disebabkan oleh sedikitnya pengendapan kristal-kristal mula. Untuk mendapat struktur serupa itu, perlu mengatur bentuk potongan-potongan grafit dengan penghilangan oksid dan inokulasi penggrafitan dari besi cair.

Gambar 1.12 Bentuk khusus dari distribusi grafit dalam besi cor kelabu

PD

53

5 PROZESSSIMULATION ZUR BAUTEIL- UND WERKZEUGAUSLEGUNG

Simulation Formfüllung und Erstarrung

WER

KBIL

D G

EBR.

KEM

PER

GM

BH &

CO

. KG

20

1 Penelaahan Dasar Mengenai Pengecoran 1.3 Diagram Keseimbangan Paduan

Proses pertumbuhan struktur besi cor

Warna Pijar1)

℃

Kuning tahu >1300

Kuning muda 1200

Kuning 1100

Merah terang kekuningan

1000

Merah kekuningan 950

Merah cerah 900

Merah terang 850

Merah ceri muda 810

Merah ceri 780

Merah ceri tua 740

Merah gelap 680

Cokelat kemerahan

630

Cokelat tua 550

Gambar 1.11 Diagram keseimbangan besi-karbid besi

• Struktur besi cor ditentukan oleh komposisi dari besi dan karbon. Gambar di atas adalah diagram keseimbangan besi-karbon. Dari diagram ini dapat dipelajari bagaimana fasa berubah dan struktur apa yang timbul kalau besi cor yang mengandung 3% karbon membeku dan didinginkan sampai temperatur kamar. Struktur pada titik m selama majunya pembekuan ditunjukkan dalam gambar (a), di mana kristal-kristal dendrit berada dalam cairan. Fasa padat dalam keadaan ini adalah larutan padat 𝛾, yang mempunyai kandungan karbon pada titik e.

• Larutan padat 𝛾 disebut austenit, dan berbentuk seperti cabang-cabang sebuah pohon. Kristal-kristal ini mula-mula muncul selama pembekuan, oleh karena itu disebut kristal-kristal mula.

• Kandungan karbon dari austenit ini ada pada titik e, sehingga kandungan karbon dari fasa cair dipekatkan yang ditunjukkan oleh titik f. Selanjutnya apabila pembekuan berlanjut ke titik b, kandungan karbon dari austenit ada pada E dan kepekatan dari cairan ada pada C. Kemudian cairan yang tinggal mulai membeku. Butir-butir kristal dari pembekuan larutan sisa ini adalah campuran potongan-potongan halus dari grafit dan austenit seperti ditunjukkan pada gambar (b). Ini disebut kristal eutektik dan tiap butir eutektik ini makin besar dan bersentuhan dengan tetangganya pada akhir pembekuan. Selama proses ini temperatur tetap (kira-kira 1.145℃).

Struktur eutektik berbentuk sedemikian sehingga paduan membeku serempak dari fasa cair dan membentuk dua fasa yang tercampur halus. Tetapi, seperti pada besi cor, cabang-cabang grafit tumbuh radial bersama-sama dengan pertumbuhan sel eutektik, dan dendrit austenit menjadi tidak jelas, sehingga akhirnya struktur menjadi austenit dengan grafit yang tersebar, seperti ditunjukkan pada gambar (c). Ketika temperatur turun ke 720℃ setelah seluruhnya menjadi beku, larutan padat 𝛾 terurai menjadi dua fasa yaitu larutan padat α dan karbid besi. Gejala ini disebut transformasi eutektoid dan khususnya disebut transformasi A1, untuk paduan besi karbon. Larutan padat α dari transformasi ini disebut ferit, dan karbida besi Fe3C disebut sementit. Keduanya membentuk lapisan-lapisan tipis tertumpuk bergantian. Struktur ini disebut perlit. Kalau laju pendinginan diperkecil, larutan padat 𝛾 terurai menjadi larutan padat α dan grafit. Karena itu struktur besi cor kelabu pada temperatur kamar adalah: perlit dengan grafit yang tersebar, ferit dengan grafit yang tersebar atau di antaranya dari kedua struktur tersebut.

1) Warna pijar hanya memberikan nilai referensi kasar

1 Penelaahan Dasar Mengenai Pengecoran 9

Modul 1 Penelaahan dasar mengenai pengecoran Modul ini menjelaskan mengenai penelaahan dasar dari pengecoran yaitu dalam sifat-sifat logam cair, fenomena pembekuan, perubahan struktur dan fasa, struktur mikro, bentuk serta ukuran dari coran. Indikator Pembelajaran • Mahasiswa mampu menerangkan ide dasar tentang perbedaan sifat-sifat antar logam cair. • Mahasiswa mampu menerangkan ide dasar pembekuan logam murni, logam paduan dan

pembekuan coran. • Mahasiswa mampu menerangkan hal yang berkenaan dengan diagram keseimbangan logam

dan paduannya. • Mahasiswa mampu menerangkan struktur mikro dan ciri khas dari masing-masing material yang

dipakai dalam pengecoran. • Mahasiswa mampu menerangkan tentang bentuk standar dan ukuran dari masing-masing

produk coran.

PD

10

Daftar Isi 1 Penelaahan Dasar Mengenai Pengecoran

1.1 Sifat-sifat logam cair Perbedaan logam cair dan air……………………... Kekentalan logam cair……………………………… Aliran logam cair……………………………………. Tegangan permukaan logam……………………....

11 11 13 13

1.2 Pembekuan logam

Pembekuan logam murni…………………………... Pembekuan paduan………………………………... Pembekuan coran…………………………………...

14 14 14

1.3 Diagram keseimbangan paduan Pernyataan dengan diagram keseimbangan….… Proses pertumbuhan struktur besi cor……………

17 20

1.4 Struktur mikro dan sifat coran

Struktur coran besi kelabu………………………… Sifat-sifat coran besi cor…………………………… Struktur dan sifat-sifat besi cor mampu-tempa….. Struktur dan sifat-sifat baja cor……………………. Struktur dan sifat-sifat coran paduan tembaga…. Struktur dan sifat-sifat coran paduan aluminium...

21 29 32 34 38 39

1.5 Bentuk dan ukuran coran

Contoh dari perbaikan dan ukuran coran……...… Bentuk standar dan ukuran coran………………… Ketelitian ukuran coran……………………………..

40 42 44

1.6 Rangkuman 45 1.7 Evaluasi 46 1.8 Penutup dan rujukan 48

“It does not matter how slowly you go so long as you do not stop” Tidak peduli seberapa lambat kamu berjalan selama kamu tidak berhenti Confusius

1 Penelaahan Dasar Mengenai Pengecoran 19 1.3 Diagram Keseimbangan Paduan

Persyaratan dengan diagram keseimbangan (Lanjutan) Paduan dengan pengendapan senyawa logam

AmBn E F

Senyawa logam Eutektik dari AmBn Eutektik dari AmBn

Paduan dengan senyawa logam dari reaksi peritektik

AmBn HIJ

Senyawa logam Temperatur peritektik

Paduan dengan larutan padat dari reaksi peritektik

α β HIJ

Larutan padat α Larutan padat β Temperatur peritektik

Gambar 1.10 Diagram keseimbangan dari paduan biner

PD

18

1 Penelaahan Dasar Mengenai Pengecoran 1.4 Diagram Keseimbangan Paduan

Persyaratan dengan diagram keseimbangan (Lanjutan) Paduan dengan eutektik logam murni

• Titik eutektik berarti satu keadaan di mana kandungan-kandungan paduan mulai membeku serempak membentuk keadaan campuran secara mekanis.

E

Temperatur eutektik (Temperatur di mana unsur paduan A dan B membeku serempak)

Paduan dengan eutektik larutan padat

E α β

Temperatur eutektik (Eutektik dari larutan padat α dan larutan padat β ) Larutan padat α di mana logam murni B larut pada logam murni A Larutan padat β di mana logam murni A larut pada logam murni B

Larutan padat a berarti larutan padat di mana logam murni B larut dalam logam murni A, dan larutan padat b berarti larutan padat di mana A larut dalam B


1 Penelaahan Dasar Mengenai Pengecoran 11 1.1 Sifat-Sifat Logam Cair

Perbedaan antara logam cair dan air Logam cair merupakan cairan seperti air, akan tetapi memiliki perbedaan dalam beberapa hal.

Pertama Kedua Ketiga • Temperatur sangat penting

dalam mempengaruhi tingkat cairnya suatu logam.

• Logam cair mencair seluruhnya di temperatur tinggi, sedangkan pada temperatur rendah berbeda dengan air, terutama pada keadaan di mana terdapat inti-inti kristal.

• Berat jenis logam cair > berat jenis air.

• Berat jenis air ialah 1,001) kg/dm3 sedangkan besi cor 6,8 – 7,0 g/cm3; paduan aluminium 2,2 – 2,3 g/cm3 dan paduan timah 6,6 – 6,8 g/cm3, jelas bahwa dalam hal berat jenis mereka berbeda banyak dibandingkan dengan berat jenis air.

• Aliran logam mempunyai kelembaman dan gaya tumbuk yang besar.

• Air mampu menyebabkan permukaan dinding wadah menjadi basah, sedangkan logam cair tidak.

• Jika logam cair mengalir di atas permukaan cetakan pasir, ia tidak meresap ke dalam pasir, asalkan jarak antara partikel-partikel pasir cukup kecil.

Kekentalan logam cair

• Aliran logam cair dipengaruhi terutama oleh kekentalan logam cair dan oleh kekasaran permukaan cetakan.

• Kekentalan tergantung pada temperatur, di mana pada temperatur tinggi kekentalan menjadi rendah, dan pada temperatur rendah kekentalan menjadi lebih tinggi.

Gambar 1.1 Perubahan kekentalan besi cor

Besaran Simbol Unit

Hubungan Catatan Contoh pengaplikasian Nama Simbol

Densitas ϱ kilogram per meter kubik

kg/m3 1000 kg/m3 = 1 metrik t/m3 = 1 kg/m3 = 1 g/cm3 = 1 g/ml = 1 mg/mm3

Densitas = Massa suatu zat per satuan volume Untuk benda yang homogen, densitasnya dengan besaran tersendiri.

1) Air, disuling (H2O). Pada 4℃

PD

PD

12

1 Penelaahan Dasar Mengenai Pengecoran 1.1 Sifat-Sifat Logam Cair

Kekentalan logam cair (Lanjutan)

Gambar 1.2 Kekentalan paduan Pb-Sn (Pb 80,8%, Sn 19,2%)

• Jika logam didinginkan sampai terbentuk inti-inti kristal, maka kekentalan bertambah sangat cepat, tergantung pada jumlah inti-intinya.

• Kalau inti-inti kristal <20% dalam volume, kekentalan akan bertambah berbanding lurus dengan jumlah inti kristal, sedangkan kalau inti-inti >30%, harga kekentalan sangat melonjak, dapat melebihi 10x harga asal.

• Kekentalan yang tinggi menyebabkan logam sukar mengalir atau kehilangan mampu alir.

Daftar 1.1 Koefisien kekentalan dan tegangan permukaan dari logam

Bahan Titik cair (℃)

Berat jenis (g/cm3)

Koefisien kekentalan

(g/cm ∙ detik)

Koefisien kekentalan kinematik (cm2/detik)

Tegangan permukaan

(dine/cm)

Tegangan permukaan Berat jenis (cm3/detik2)

Air 0 0,9982 (20℃) 0,010046 (20℃) 0,010064 27 (20℃) 72 Air raksa (Hg) -38,9 13,56 (20℃) 0,01547 (20℃) 0,00114 465 (20℃) 34,5 Timah (Sn) 232 5,52 (232℃) 0,01100 (250℃) 0,00199 540 (247℃) 97,8 Timbal (Pb) 327 10,55 (440℃) 0,01650 (400℃) 0,00156 450 (330℃) 42,6 Seng (Zn) 420 6,21 (420℃) 0,03160 (420℃) 0,00508 750 (500℃) 120 Aluminium (Al) 660 2,35 (760℃) 0,0055 (760℃) 0,00234 520 (750℃) 220 Tembaga (Cu) 1083 7,84 (1200℃) 0,0310 (1200℃) 0,00395 581 (1200℃) 74 Besi murni (Fe) 1537 7,13 (1600℃) 0,000 (1600℃) 0,00560 970 (1600℃) 136 Besi cor 1170 6,9 (1300℃) 0,016 (1300℃) 0,0023 1150 (1300℃) 167

1 Penelaahan Dasar Mengenai Pengecoran 17 1.3 Diagram Keseimbangan Paduan

Persyaratan dengan diagram keseimbangan • Diagram keseimbangan merupakan diagram

yang menunjukkan ketergantungan dari perubahan-perubahan fasa terhadap temperatur dan komposisi (perbandingan antara unsur-unsur penyusun.

Diagram keseimbangan sangat berguna untuk mengetahui sifat-sifat paduan. • Paduan antara dua unsur disebut paduan biner • paduan tiga unsur disebut paduan terner. • Tiap paduan mempunyai diagram keseimbangan

sendiri tetapi diagram keseimbangan paduan terner lebih sulit.

• Perunggu adalah suatu paduan antara tembaga dan timah.

• Besi cor atau baja cor, adalah paduan antara besi dan karbon, yang sesungguhnya masing-masing masih mengandung unsur-unsur lain, tetapi unsur-unsur tersebut tidak memberikan pengaruh banyak terhadap sifat-sifat utamanya.

• Paduan perunggu dan besi cor dapat dianggap

sebagai paduan biner. Tentunya apabila kandungan unsur-unsur lain memberikan pengaruh besar pada sifat paduan, maka harus dianggap sebagai paduan terner atau kuarter.

• Pada diagram keseimbangan paduan biner, ordinatnya adalah temperatur dan absisnya adalah komposisi dari paduan, di mana titik A dan B masing-masing merupakan logam murni A dan B.

• Titik P antara A dan B berarti paduan yang mengandung A dan B masing-masing dalam perbandingan PB/AB dan AP/AB. Ini disebut hubungan tuas, sebab sama seperti tuas pada timbangan, kalau diumpamakan bahwa logam murni A dan B digantung pada titik A dan B pada perbandingan berat PB/AB dan AP/AB. Titik Q menyatakan keadaan paduan dari komposisi P pada temperatur T.

Gambar 1.9 Penjelasan diagram keseimbangan

dari paduan biner Paduan dari larutan padat homogen

• Kurva-kurva pada diagram keseimbangan menunjukkan daerah-daerah di mana terdapat fasa yang sama, yang didapat dari kurva-kurva pendinginan dan perubahan-perubahan fasa yang terjadi apabila cairan A dan cairan B dicampur pada berbagai perbandingan dan didinginkan perlahan-lahan, sampai membeku.

• Perubahan fasa sangat tergantung pada macam paduan, sehingga tiap paduan mempunyai diagram keseimbangan sendiri. Gbr. 1.10 adalah bentuk diagram secara umum.


PD

PD

16

1 Penelaahan Dasar Mengenai Pengecoran 1.2 Pembekuan Logam

Pembekuan coran (Lanjutan) Laju pertumbuhan lapisan beku dari suatu coran lebih cepat pada kulit dan lambat di bagian dalam, sedangkan kalau mempergunakan inti hal itu akan berubah.

Kalau intinya kecil, maka inti dipanaskan dan tidak banyak menyerap panas, sehingga pembekuan tidak maju dari kulit inti tersebut. Gambar di bawah menunjukkan ketergantungan pertumbuhan dari lapisan beku terhadap dimensi inti untuk besi cor pada pengecoran pasir cetakan kering.

⊘ Inti 20 mm dan coran 120 mm

⊘ Inti 40 mm dan ⊘ coran 120 mm

⊘ Inti 60 mm dan ⊘ coran 120 mm

Gambar 1.8 Perbedaan antara laju pembekuan dari permukaan inti dan permukaan besi cor 1.300℃, cetakan pasir kering

1 Penelaahan Dasar Mengenai Pengecoran 13 1.1 Sifat-Sifat Logam Cair

Aliran logam cair Umpamakan sesuatu cairan di dalam bejana

mengalir keluar dari satu lubang di dinding sisi bejana

Kecepatan aliran

g=9,81ms2 ≈10

ms2

C=0,97

v g C h

kecepatan aliran gravitasi koefisien kecepatan tinggi permukaan cairan

Contoh:

• Jika lubang diganti dengan pipa, timbul gaya gesek yang bekerja di permukaan bagian dalam pipa, sehingga pipa yang panjang dan berdiameter kecil menyebabkan kecepatan aliran keluar menjadi rendah.

• Kalau pipa dibengkokkan, kecepatan aliran keluar diperlambat karena terjadi desipasi energi dari cairan akibat perubahan arah aliran, yaitu bahwa harga C dari rumus berkurang.

• Harga C ini tidak berubah banyak, asalkan logam berada dalam keadaan cair seluruhnya. Tidak perlu mempertimbangkan berat jenis, dan jenis logam, sehingga dapat dipergunakan harga yang sama seperti untuk air.

Gambar 1.3 Kecepatan aliran dari cairan yang kelaur dari bejana

Satu kasus di mana cairan yang keluar dari bejana menumbuk dinding tegak lurus

Q𝛾 g v

laju aliran berat jenis cairan gravitasi gaya yang bekerja pada dinding

• Gaya P dari aliran logam > gaya yang disebabkan aliran alir, karena perbedaan berat jenis.

• Untuk membelokkan aliran yang lurus, diperlukan gaya yang berbanding lurus dengan berat jenis cairan, sehingga gaya yang bekerja pada dinding dalam aliran logam > gaya yang disebabkan aliran air. Kasus-kasus ini memerlukan penentuan dari berat jenis logam.

Gambar 1.4 Tumbukan antara cairan dengan dinding

Tegangan permukaan logam cair

Pada permukaan bebas dari setiap cairan, bekerja suatu gaya untuk membuat permukaan menjadi kecil, seperti halnya terjadi pada permukaan karet. Gaya ini yang bekerja per satuan luas disebut tegangan permukaan dari logam, yang lebih besar dari pada tegangan permukaan air1).

Logam cair lebih suka membentuk tetesan bulat, oleh karena itu kalau logam berhubungan dengan dinding cetakan maka akan bekerja gaya tahanan yang melawan penetrasi logam ke dalam dinding, hal ini berbeda dengan air yang mempunyai sifat mudah melekat dan membasahi dinding.

1)Lihat di koefisien kekentalan dan tegangan permukaan dari logam. Halaman 11

ν=C√2gh

h= 1,25 m; v=? ν = C √ 2gh =0,97 ∙ √2∙ 9,81 m/s2∙1,25 m =4,8

ms

ν'=C'√2gh

ν'<ν

P=𝛾 ∕ g∙Q∙ v

PD

PD

14

1 Penelaahan Dasar Mengenai Pengecoran 1.2 Pembekuan Logam

Pembekuan logam murni Kalau cairan logam murni perlahan-lahan didinginkan, maka pembekuan terjadi pada temperatur yang konstan. Temperatur ini disebut titik beku, yang khusus bagi logam. Umpamanya, titik beku tembaga adalah 1.083℃, perak 961℃, aluminium 660℃.

Dalam pembekuan logam cair, pada permulaan tumbulah inti-inti kristal. Kemudian kristal-kristal tumbuh sekeliling inti tersebut, dan inti lain yang baru timbul pada saat yang sama. Akhirnya seluruhnya ditutupi oleh butir kristal sampai logam cair habis. Ini mengakibatkan bahwa seluruh logam menjadi susunan kelompok-kelompok butir kristal dan batas-batasnya yang terjadi di antaranya, disebut batas butir.

1 2 3 4 5 Keadaan cair. Inti timbul. Kristal tumbuh

sekeliling inti. Inti baru timbul.

Kristal menyentuh tetangganya menghentikan pertumbuhan.

Pembekuan lengkap menjadi struktur berkristal banyak.

Gambar 1.5 Ilustrasi skematis dari pembekuan logam

Pembekuan paduan

• Kalau logam yang terdiri dari dua unsur atau lebih didinginkan dari keadaan cair, maka butir-butir kristalnya akan berbeda dengan butir-butir kristal logam murni.

Apabila satu paduan yang terdiri dari komponen A dan komponen B membeku, ada 3 hal yang terjadi yaitu: • Larutan padat adalah keadaan di mana beberapa

atom dari konfigurasi atom A digantikan oleh atom-atom B, atau atom-atom B menembus masuk ke dalam ruang bebas antar atom dari konfigurasi atom-atom A, di mana tidak merupakan campuran mekanis tetapi keadaan larut secara atom.

• Senyawa antar-logam terdiri dari ikatan A dan B dan mempunyai kisi kristal berbeda dari A dan B.

• Selain dari pada dua hal tersebut, ada hal yang jarang di mana sebagian kecil dari kedua-duanya atau salah satu dari A dan B muncul dalam keadaan murni. (Logam Murni).

• Struktur paduan dapat terdiri dari tiga macam: larutan padat, senyawa antar-logam dan logam murni: sehingga kenaikan komposisi paduan menyebabkan bertambahnya macam kristal dan struktur.

• Dalam ilmu logam, struktur yang sama disebut fasa.

• Paduan adalah susunan dari beberapa fasa: larutan

padat, senyawa antar-logam dan logam murni.

• Sebagai contoh, besi cor, komponen utama adalah besi, karbon dan silika, dan fasa-fasa yang terlihat adalah: larutan padat terutama terdiri dari besi (di mana semua silisium dan sebagian dari karbon larut dalam besi) senyawa antar-logam Fe3C (sementit), dan grafit murni.

Pembekuan coran • Pembekuan coran 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 di mana kemudian inti-inti kristal tumbuh.

• Bagian dalam dari coran mendingin lebih lambat dari pada bagian luar, sehingga kristal-kristal tumbuh dari inti asal mengarah ke bagian dalam coran dan butir-butir kristal tersebut berbentuk panjang-panjang seperti kolom, yang disebut struktur logam.

• Struktur logam muncul dengan jelas apabila gradien temperatur yang besar terjadi pada permukaan coran besar, umpamanya pada pengecoran dengan cetakan logam.

• Berbeda dari pengecoran dengan cetakan logam; pengecoran dengan cetakan pasir menyebabkan gradien temperatur yang kecil dan membentuk struktur kolom yang tidak jelas. Bagian tengah coran mempunyai gradien temperatur yang kecil sehingga merupakan susunan dari butir-butir kristal segi banyak dengan orientasi yang sembarang.

1 Penelaahan Dasar Mengenai Pengecoran 15 1.2 Pembekuan Logam

Pembekuan coran (Lanjutan) Apabila permukaan beku diperhatikan, setelah logam yang belum membeku dituang keluar dari cetakan pada waktu pendinginan, maka terdapat dua kasus bahwa permukaan itu bisa halus atau kasar. • Permukaan halus adalah kasus dari logam yang

mempunyai daerah beku (yaitu perbedaan temperatur antara mulainya dan berakhirnya membeku) yang sempit.

• Permukaan kasar adalah kasus dari logam yang mempunyai daerah beku lebar.

• Cetakan logam menyebabkan permukaan halus dan cetakan pasir menyebabkan permukaan kasar.

• Dalam kasus daerah beku yang lebar, kristal-kristal dendrit tumbuh dari inti-inti, dan akhirnya pembekuan berakhir pada keadaan bahwa dendrit-dendrit tersebut saling bertemu.

Gambar 1.6 Struktur dendrit

Apabila logam yang masih cair dituang keluar pada waktu pendinginan, akan di dapat permukaan yang kasar karena cairan di antara struktur dendrit mengalir keluar. Permukaan tersebut akan lebih kasar bagi perunggu dan besi cor putih karena mempunyai daerah beku yang lebar. Aluminium murni membeku pada temperatur tetap, tetapi panas pembekuan yang dibebaskan pada waktu membeku begitu besar sehingga permukaan bagian dalam menjadi kasar apabila dicor pada cetakan pasir, sedangkan baja karbon yang mempunyai kandungan karbon agak rendah (0,5 sampai 2,0%) mempunyai daerah beku yang sempit, sehingga permukaan tersebut di atas menjadi halus.

• Pembekuan dari suatu coran maju perlahan-lahan dari kulit ke tengah.

• Jumlah waktu pembekuan dari kulit ke tengah sebanding lurus dengan V/S, yaitu perbandingan antara volume coran V dan luas permukaan S.

• Apa pun bentuknya, umpamanya prisma, bujur sangkar, segi tiga atau silinder atau sebangsanya, jumlah waktu pembekuannya kira-kira akan sama kalau harga V/S sama pula.

9 menit 7 menit 5 menit 3 menit

Gambar 1.7 Struktur Waktu pembekuan dari berbagai jenis penampang

Sebagai contoh, perpotongan dari dua bagian coran merupakan bagian yang besar dengan luas permukaan itu, dan selanjutnya cetakan di panaskan sehingga laju penyerapan panas diperlambat. Oleh karena itu waktu pembekuan bagian tersebut menjadi lama.

Pada gambar di atas ditunjukkan ketergantungan waktu pembekuan bagian tersebut terhadap ukuran dari coran besi.

PD

PD

Teknik Pegecoran€¦ · Untuk mendapat struktur ... komposisi dituangkan ke dalam cetakan pasir...

Documents

Transcript of Teknik Pegecoran€¦ · Untuk mendapat struktur ... komposisi dituangkan ke dalam cetakan pasir...