Tugas Teknik Pengecoran

7/23/2019 Tugas Teknik Pengecoran

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-teknik-pengecoran 1/8

Jurnal Kompetensi Teknik Vol.1, No. 2, Mei 2010 49

Analisis Coran Kuningan dari Limbah Rosokan dan Gram-Gram

Sisa Permesinan untuk Komponen Permesinan

SupriyantoJurusan Teknik Mesin, Universitas Janabadra Yogyakarta

Abstrak: Kuningan adalah logam yang cukup banyak digunakan dalam kebutuhan rumah tanggamaupun dalam industri, tetapi penggunaannya sebagian besar untuk peralatan dan aksesorisrumah tangga. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui karakteristik paduan dari bahan dasarrosokan dan gram-gram kuningan sisa permesinan yang dilebur dengan dapur peleburan kowi.Hasil coran ini dianalisis apakah bisa langsung dimanfaatkan untuk komponen-komponenpermesinan sesuai standar yang berlaku dengan pengujian sifat-sifat fisis dan mekanis.Hasil pengujian komposisi kimia paduan kuningan mengandung unsur utama yaitu Tembaga (Cu)sebesar 65,493 % dan seng (Zn) sebesar 34,506 % serta unsur-unsur lainnya. Kekuatan tariknya

adalah 19.3055 kg/mm2

. Kekerasannya adalah HB 110.44 kg/mm2

. Bahan ini termasuk jeniskuningan CuZn 4D lunak Dari pengujian tersebut hasil coran ini belum layak untuk bahan dasarkomponen permesinan.

Kata kunci : Gram, permesinan, coran

1. Latar Belakang

Teknologi bahan sekarang ini mengalamiperkembangan yang cukup bagus,kebutuhan akan material yang kuat, ringandan murah sangat diperlukan dalam prosespermesinan, sehingga daya saing harga jual dari suatu produk permesinan dituntutsangat kompetitif tanpa mengurangikualitasnya. Para produsen berlomba-lomba mengembangkan inovasi materialdengan berbagai macam metode, mulai darikomposisinya sampai bermacam perlakuanpanas pada material tersebut. Teknik

pembuatan material juga mengalamibermacam perkembangan, termasuk teknikpengecoran atau penuangan logam.Berbagai teknik dalam pengecoran logamtersebut dikembangkan untuk mengurangiatau memperkecil terjadinya cacat-cacathasil coran.

Industri kecil menengah bersekala industrirumahan masih banyak menggunakanteknologi pengecoran konvensional.Dengan teknologi sederhana ini dapatmenghasilkan produk-produk kebutuhanrumah tangga dengan bahan baku rosokankuningan dan gram-gram sisa permesinan.

Hasil coran ini perlu dianalisa lebih lanjutkualitasnya apakah dapat digunakan untuk

berbagai produk-produk atau komponenpermesinan yang sifat fisis danmekanisnya sesuai standar yang berlaku.

2. Rumusan Masalah

Dari bahan dasar rosokan kuningan danbram kuningan sisa-sisa permesinan yangdilebur dengan dapur peleburan kowi,apakah dapat diperoleh komponen-komponen untuk permesinan dengan

melalui pengujian sifat-sifat fisis danmekanismenya sesuai standar yang berlaku

3. Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah untukmenganalisa hasil pengecoran kuningandari bahan dasar rosokan kuningan dangram kuningan sisa permesinan yangbiasanya untuk produk-produk rumahtangga dan meubeller, apa bisa digunakanuntuk bahan teknik permesinan sesuaidengan standar yang berlaku.



50 Jurnal Kompetensi Teknik Vol.1, No. 2, Mei 2010

4. Dasar-dasar Pengecoran

Setiap Logam baik itu fero maupun nonferoakan mencair bila dipanaskan pada suhutinggi. Logam cair mempunyai sifat yangmirip dengan air dalam beberapa hal, tetapidalam hal berat jenis, kekentalan dantemperatur yang mempengaruhinya sangatberbeda. Sedangkan kekentalan logam cairakan semakin rendah pada temperaturyang semakin tinggi. Berat jenis dantemperatur lebur untuk berbagai jenis logamakan berbeda dengan jenis lainnya. Hal inimempengaruhi teknik penuangan untuk tiap jenis logam yang disesuaikan dengan

karakteristik logam cair tersebut. Padaumumnya dalam setiap pengecoranmelewati beberapa tahap antara lain; paternmaking (pembuatan pola cetakan),coremaking (pembuatan inti), molding (pembuatan cetakan), melting and pouring (pencairan dan penuangan logam), dancleaning (pembongkaran cetakan)kemudian membersihkan coran.

5. Kuningan (brass)

Kuningan pada dasarnya adalah paduantembaga dengan seng sebagai unsurpaduan utama. Diagram kesetimbanganCu–Zn dapat dilihat pada Gambar 2.1.Larutan padat alpha (α, fcc) dapatmelarutkan seng hampir 39% padatemperatur 9500C dan sedikit menurunpada temperatur yang lebih rendah. Padalarutan padat α, dengan kenaikan kadarseng kekuatan akan baik, juga keuletannya.

Larutan padat α ini mencapai kombinasikekuatan-keuletan paling baik padakomposisi 70Cu–30Zn. Dengan kadar senglebih tinggi (>38%) akan tampak adanyastruktur baru yaitu fase β yang mengalamiordering menjadi β1. Fase β1 ini lebih kerasdan getas, sehingga sulit dideformasidingin.

Menurut strukturnya kuningan dapatdikelompokkan menjadi alpha brass danalpha + beta brass. Karakteristik struktur

dan perilaku mekanik paduan industri yangdisebut kuningan ini dapat dijelaskan

dengan menggunakan ujung kaya-tembagapada diagram tersebut.

Gambar 1. Diagram fasa Cu–Zn(Tata Surdia, 1999, Pengetahuan Bahan

Teknik, Hal. 124)

Tembaga melarutkan seng hingga 40% danpendinginan paduan ini menghasilkansejumlah besar larutan padat primer (fcc-α).Sebaliknya, larutan padat primer (η) sangatterbatas. Ciri khas diagram fasa ini adalahkehadiran empat fasa intermedit (β, γ, δ, ε).

Masing-masing terbentuk selamapembekuan dengan reaksi peritektik danmemiliki rentang komposisi tertentu. Ciri lainadalah transformasi tertata tak tertata (orderdisorder ) yang terjadi pada paduan dengankadar Seng sekitar 50%, pada selangtemperatur ini terdapat fasa β-bcc sebagailarutan padat tak-tertata. Pada temperaturlebih rendah, atom Seng terdistribusimerata di dalam kisi bcc: fasa tertata inidisebut β1.

Jenis-jenis Kuningan adalah sebagi berikut:

5.1. Alpha Brass

Alpha brass, kuningan dengan fase tunggallarutan padat α dengan kadar Znmaksimum 35 %. Dikenal memiliki sifattahan korosi yang cukup baik dan mudahdideformasi dingin (cold worked ). Warnanyabervariasi mulai dari kemerahan (padakadar Zn rendah) sampai kekuningan (pada

kadar Zn yang lebih tinggi), Karena itualpha brass dapat dibagi menjadi yellowαlpha brass dan red brass.




5.2. Yellow Alpha Brass

Yellow alpha brass mengandung 20-36%Zn, memiliki kombinasi kekuatan dan

keuletan yang bagus. Sangat baik untukbarang-barang yang harus mengalamitingkat cold-work yang tinggi pada saatpembuatannya. Sifat tahan korosinya agakkurang baik bila dibandingkan dengan redbrass yang mengandung lebih sedikit seng.Yellow αlpha brass cenderung akanmengalami season cracking (stresscorrostion cracking ) yaitu retak yang terjadiakibat korosi yang terjadi karena adanyategangan sisa (residual stress). Tegangansisa ini terjadi setelah mengalami deformasi

dingin pada proses pengerjaan. Karena ituuntuk mencegah timbulnya seasoncracking , setelah dideformasi dingin harusdiikuti dengan dipanaskan kembali sekitar600C untuk menghilangkan tegangan sisa(stress relief annealing ).

5.3. Red Brass

Kandungan Sengnya lebih sedikit (5-20%),keuletan cukup tinggi, sifat tahan korosinyalebih baik, tidak ada kecenderungan

terjadinya season cracking , dandezincification. Hanya saja agak sulitdimachining , dan harganya lebih mahal daripada yellow alpha brass.Gilding metal (5%Zn) dapat digunakanuntuk koin, mendali, emblem, plaket, dll,terutama yang akan dipolesi halus dandilapisi emas.Commercial bronze (10%Zn) berwarnamirip perunggu, mudah dicold work maupundihot-work , digunakan untuk sekrup,keeling, benda tempaan, dan lain-lain.

Red brass (15%Zn) mempunyai sifat tahankorosi yang terbaik diantara semuakuningan dan sangat baik untuk alat-alatyang berhubungan dengan air sadah,karena banyak dipakai untuk pipa-piparadiator, kondensator dan lain-lain.

Low brass (20%Zn) banyak digunakanuntuk benda-banda hiasan, alat musik, pipafleksibel dan bebagai benda yang dibuat

dengan deep drawing .

5.4. Alpha Plus Beta Brass

Kuningan ini mengandung 38-46 % Zn,terdiri dari dua fase α dan β1, β1 ini lebih

keras dang getas sehingga kuningan inisulit dicold work , tetapi pada temperaturyang agak tinggi β1 berubah menjadi β yangsangat plastik, sehingga mudah dihot work ,terutama bila dipanaskan mencapai derahfase tunggal β.

Yang banyak digunakan adalah Munixmetal (60Cu-40Zn), yang mempunyaikekuatan tinggi dan sangat baik untukdihotwork . Bila didinginkan cepat daridaerah β maka α tidak sempat terbentuk,

sehingga struktur pada temperatur kamartetap β. Dengan pemanasan kembali padatemperatur yang lebih rendah akan adasedikit α yang keluar. Dengan demikiandimungkinkan untuk melakukan Heattreatment terhadap kuningan ini. Kuninganini banyak digunakan untuk Condenserhead and tube, valve dll. Sifat machinabilitynya dapat diperbaiki dengan menambahkansedikit timah hitam. Free cutting brass (61,5Cu-35,5Zn-3Pb) mempunyai sifatmachinability yang paling baik.

Penambahan timah putih akan menaikkansifat tahan korosi terhadap air laut. Navalbrass (60Cu-39,25Zn-0,75Sn) banyakdigunakan untuk pelat kondensor, porospropeller, batang katup dll. Penambahansedikit timah hitam juga akan memperbaikimachinability . Manganase brass (58,5Cu-39Zn-1,4Fe-1Sn-0,1Mn) memiliki kekuatanyang tinggi dikombinasikan dengan sifattahan aus yang sangat baik, banyakdigunakan untuk pelat kopling, poros,batang katup, pompa, kawat las dan lain-lain.




6. Diagram Alir penelitian

Gambar 2. Diagram Alir Penelitian

7. Bahan Penelitian dan Cetakan

7.1. Bahan Penelitian

Bahan yang akan dilebur berasal darirosokan kuningan dan gram kuningan sisa-sisa permesinan. Bahan yang diambildengan pertimbangan komposisi yangmasih belum diketahui secara pastikandungannya tanpa memperhitungkan

rosokan kuningan berasal.

Gambar 3. Rosokan kuningan

Gambar 4. Bram kuningan sisa-sisapermesinan

7.2. Cetakan

Pemilihan cetakan dipilih menggunakanpasir cetak, lebih spesifiknya memilih pasirgunung dan pasir silika untuk membuatcetakan. Pasir cetak yang dipilih harusmemenuhi sifat-sifat persyaratan sebagaiberikut:- Mempunyai sifat mampu bentuk- Permeabilitas yang cocok- Distribusi besar butir yang merata- Tahan panas terhadap temperatur logam

yang dituang.- Mampu dipakai lagi- Pasir harus murah.

8. Peleburan dan Penuangan

8.1. Persiapan Peleburan

Bahan-bahan yang dipersiapkan sebelumproses peleburan antara lain:

- Bahan baku yang terdiri dari:

• Kuningan bekas, merupakan bahanbaku yang paling umum dipakai.

• Gram kuningan sisa-sisa permesinan.

- Bahan bakar, yang berupa minyak tanah.

- Batang karbon, pemberian batangkarbon dimaksudkan agar terak dapatmudah terangkat sehingga kuningan cairbenar-benar bersih sewaktu akan

dituang.




8.2. Penyalaan dan Peleburan

Penyalaan disiapkan kira-kira 5 sampai 6 jam sebelum dilakukan penuangan. Dalam

peleburan kuningan ini, campuran terdiridari rosokan kuningan dan gram kuningansisa-sisa permesinan dimasukkan kedalamDapur Kowi. Setelah mencair barudilakukan penambahan batang karbon.

Pada Temperatur cairan yang terlalu tinggidapat menyebabkan kehilangan Sengkarena penguapan sedangkan padatemperatur yang terlalu rendahmenyebabkan penghilangan gas yang tidakcukup. Titik cair dari berbagai paduankuningan cor seperti pada Tabel 1.

Tabel 1. Titik cair paduan kuningan cor

Bahan Titik Cair

85% Cu – 15% Zn70% Cu – 30% Zn60% Cu – 40% Zn

1.150 – 1.2000C1.080 – 1.1300C1.030 – 1.0800C

(Tata Surdia, 1982, Teknik Pengecoran Logam, Hal. 169)

Pada penelitian ini pengukuran temperaturdiabaikan, yaiu dengan menggunakanteknik pengamatan warna logam cair dantingkat kekentalan yang dihasilkan selamaproses peleburan, pengamatan Temperaturoptimal dalam peleburan kuningan iniadalah bila tampak warna nyala api yangterang dan jernih.

Gambar 5. Peleburan

9. Penuangan Logam Cair

Dalam penuangan logam cair, selain

temperaturnya dijaga agar tidak terlalutinggi, kuningan cair harus benar-benarbersih dari terak-terak yang terkandung didalamnya. Oleh karena itu sebelum dituangkuningan cair diberi batang karbon dari batubaterai secukupnya. Hal ini bertujuan agarterak-terak yang terkandung dapat denganmudah terangkat ke atas sehinggapengambilannya mudah.

Penuangan dilaksanakan dengan manualsecara kontinyu dan tidak terputus sampaivolume penuangan penuh. Jika penuanganterputus maka proses pembekuannya tidaksempurna karena adanya perbedaan suhu

pada logam cair, hal ini akan menyebabkanterjadinya cacat.

Gambar 6. Penuangan

10. Hasil Pengujian Komposisi Kimia

Hasil pengujian komposisi kimia terlihatpada Tabel 2.

Table 2. Hasil Uji Komposisi Kimia

Unsur Berat %

Sn 0.06374

Pb 0.45838

Zn 34.5060

Al 0.72241

Mn 0.08388

Ni 0.05578

Sb 0.01248

Cu 65.4930

Hasil pengujian Komposisi bahwa coranKuningan ini mengandung unsur utama




yaitu Tembaga (Cu) sebesar 65,493 %,Seng (Zn) sebesar 34,506 % serta unsur-unsur paduan Timah (Sn) sebesar 0,06374%, Timbal (Pb) sebesar 0,45838 %, Nikel(Ni) sebesar 0,05578 %, Aluminium (Al)sebesar 0,72241 %, dan unsur Submit (Sb)0.01248 %, paduan Kuningan inikecenderungannya membentuk fasa αmurni (Gambar 1. Diagram Fasa Cu-Zn).

11. Hasil Pengujian TeganganRegangan

Tabel 3. Hubungan tegangan regangan

Gambar 7. Grafik Hubungan Tegangan –Regangan

Pada pengujian tarik, Kekuatan tarikmaksimum-nya 19.3055 kg/mm2 dan bendauji mengalami deformasi (regangan) 2.833

%. Coran Kuningan ini termasuk logamyang memiliki keuletan yang kurang baik(getas).. Hal ini dapat diperbaiki denganpenambahan unsur Aluminium (AL) untukmemperbaiki keuletannya, unsur Seng (Zn)memperbaiki kekuatannya sertameningkatkan mampu bentuk.. PaduanNikel (Ni) juga memberikan sumbanganpada kekuatan, walau beberapa sifatlarutan padat nikel yaitu ulet, kuat dantahan korosi.

12. Hasil Pengujian Kekerasan Bahan

Table 4. Hasil Uji Kekerasan Brinel

NoKekerasan Brinell

HB (Kg/mm2

)1 108.66

2 110

3 112.66

Rata-rata

110.33

Gambar 8. Grafik Nilai Kekerasan Rata-rata

Dari hasil pengujian Kekerasan, terlihatpada Tabel 4 bahwa didapatkan

Kekerasannya adalah 110.44 kg/mm2.

Halini dipengaruhi kandungan unsur Seng34.5%, mampu meningkatkan kekerasandan kekuatannya, begitu juga unsurMangan (Mn) mampu memperbaikiKekuatan tarik dan Ketahanan ausnya.Semakin besar kadar Mangan-nya akanbertambah keras paduan yang dibentuk dankeuletannya berkurang

13. Hasil Gambar Struktur Mikro

Gambar 9. Struktur mikro kuningan

perbesaran 100x




Dari Struktur mikro pada Gambar 9, terlihatfasa β seperti garis yang tak beraturan danfasa α penyebarannya lebih mendominasi.Penyebarannya fasa α dan fasa β yanghampir seimbang. Fasa β yang didominasioleh unsur Seng dengan bentuk garis takberaturan tersebut kecenderungannyamempunyai sifat meningkatkan Kekuatantarik sedangkan pengaruh unsur Timbal(Pb) dalam Kuningan dapat mengendapdalam batas butir, didalam butirterdispersikan secara halus, hal ini akanmemperbaiki mampu mesin dan membuat

permukaan yang halus, juga memperbaikisifat gesek.

Dari Tabel 5. terlihat bahwa hasil penelitianini termasuk logam jenis Kuningan CuZn4D lembek. Hasil Coran ini Tegangan Tarikdan Regangannya kurang dari yangdiijinkan. Sedangkan Kekerasanya beradapada daerah yang dijinkan. Maka dapatdiambil kesimpulan bahwa Logam hasilcoran ini kurang memenuhi syarat untukkomponen permesinan.

Tabel 5. Beberapa Sifat Mekanis dari Logam-logam yang banyak Dipakai

(Sumber : Van Vliet, Teknologi Untuk Bangunan Mesin Bahan–Bahan 1 )

14. Kesimpulan

1) Hasil pengujian komposisi kimiamenunjukkan bahwa Kuningan rosokanmengandung unsur utama yaituTembaga (Cu) sebesar 65,493 % danseng (Zn) sebesar 34,506 % serta

unsur-unsur paduan lainnya, kuninganini baik digunakan pada pengerjaandingin.

2) Kekuatan Tarik maksimumnya adalah19.3055 kg/mm2 sedangkanKekerasan adalah HB 110.44 kg/mm2. logam ini termsuk jenis Kuningan CuZn4D lembek. Maka dapat diambilkesimpulan bahwa Logam hasil coranini kurang memenuhi syarat untuk

komponen permesinan.




15. Saran

Untuk meningkatkan Kekuatan tarik danketangguhannya maka perlu ditambahkansedikit unsur Aluminium dan Antimon

Daftar Pustaka

Amstead, B.H., 1997, Teknologi MekanikJilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.

Alfred Jensen, 1991, Kekuatan BahanTerapan, Penerbit Erlangga, Jakarta

Bishop R.J., 2000, Metalurgi Fisik Moderndan Rekayasa Material , PenerbitErlangga, Jakarta

Dieter G. E., 1988, Metalurgi Mekanik ,Penerbit Erlangga, Jakarta

JIS HAND BOOK, 1972, Ferrous Metal andMetallurgy.

Sumanto, 1994, Pengetahuan Bahan UntukMesin dan Listrik , Penerbit AndiOffset, Yogyakarta

Tata Surdia, 1982, Teknik PengecoranLogam, PT Pradnya Paramita,Jakarta.

Tata Surdia, 1999, Pengetahuan BahanTeknik , PT Pradnya Paramita,

Jakarta.Van Vlack, L.H., 1991, Ilmu Dan TeknologiBahan, Penerbit Erlangga, Jakarta.

Van Vliet, G.L.J., 1984, Teknologi UntukBangunan Mesin Bahan–Bahan 1,Penerbit Erlangga, Jakarta.

Tugas Teknik Pengecoran

Documents

Transcript of Tugas Teknik Pengecoran