Monday, March 24, 2008

Teknik Pengecoran Logam

1. Definisi pengecoran, Review Proses Pengecoran Pengecoran (CASTING) adalah salah satu teknik pembuatan produk dimana logam dicairkan dalam tungku peleburan kemudian di tuangkan kedalam rongga cetakan yang serupa dengan bentuk asli dari produk cor yang akan di buat

Ada 4 faktor yang berpengaruh atau merupakan cirri dari proses pengecoran,

yaitu :

1. Adanya aliran logam cair kedalam rongga cetak

2. Terjadi perpindahan panas selama pembekuan dan pendinginan dari logam dalam

cetakan

3. Pengaruh material cetakan

4. Pembekuan logam dari kondisi cair

Klasifikasi pengecoran berdasarkan umur dari cetakan, ada pengecoran

dengan sekali pakai (expendable Mold) dan ada pengecoran dengan cetakan permanent

(permanent Mold). Cetakan pasir termasuk dalam expendable mold. Karena hanya bisa

digunakan satu kali pengecoran saja, setelah itu cetakan tersebut dirusak saat

pengambilan benda coran. Dalam pembuatan cetakan, jenis-jenis pasir yang digunakan

adalah pasir silika, pasir zircon atau pasir hijau. Sedangkan perekat antar butir-butir pasir

dapat digunakan, bentonit, resin, furan atau air gelas.

1. Terminologi Pengecoran dengan Cetakan Pasir

Secara umum cetakan harus memiliki bagian-bagian utama sebagai berikut :

Cavity (rongga cetakan), merupakan ruangan tempat logam cair yang dituangkan

kedalam cetakan. Bentuk rongga ini sama dengan benda kerja yang akan dicor. Rongga

cetakan dibuat dengan menggunakan pola.

Core (inti), fungsinya adalah membuat rongga pada benda coran. Inti dibuat terpisah

dengan cetakan dan dirakit pada saat cetakan akan digunakan. Bahan inti harus tahan

menahan temperatur cair logam paling kurang bahannya dari pasir.

Gating sistem (sistem saluran masuk), merupakan saluran masuk kerongga cetakan dari

saluran turun. Gating sistem suatu cetakan dapat lebih dari satu, tergantung dengan

ukuran rongga cetakan yang akan diisi oleh logam cair.

Sprue (Saluran turun), merupakan saluran masuk dari luar dengan posisi vertikal.

Saluran ini juga dapat lebih dari satu, tergantung kecepatan penuangan yang diinginkan.

Pouring basin, merupakan lekukan pada cetakan yang fungsi utamanya adalah untuk

mengurangi kecepatan logam cair masuk langsung dari ladle ke sprue. Kecepatan aliran

logam yang tinggi dapat terjadi erosi pada sprue dan terbawanya kotoran-kotoran logam

cair yang berasal dari tungku kerongga cetakan.

Raiser (penambah), merupakan cadangan logam cair yang berguna dalam mengisi

kembali rongga cetakan bila terjadi penyusutan akibat solidifikasi.

1. Pengecoran Cetakan Pasir

Pengecoran dengan cetakan pasir melibatkan aktivitas-aktivitas seperti

menempatkan pola dalam kumpulan pasir untuk membentuk rongga cetak, membuat

sistem saluran, mengisi rongga cetak dengan logam cair, membiarkan logam cair

membeku, membongkar cetakan yang berisi produk cord an membersihkan produk cor.

Hingga sekarang, proses pengecoran dengan cetakan pasir masih menjadi andalan

industri pengecoran terutam industri-industri kecil. Tahapan yang lebih umum tentang

pengecoran cetakan pasir diperlihatkan dalam gambar dibawah ini.

A. Pasir

Kebanyakan pasir yang digunakan dalam pengecoran adalah pasir silika (SiO2). Pasir

merupakan produk dari hancurnya batu-batuan dalam jangka waktu lama. Alasan

pemakaian pasir sebagai bahan cetakan adalah karena murah dan ketahanannya terhadap

temperature tinggi. Ada dua jenis pasir yang umum digunakan yaitu naturally bonded

(banks sands) dan synthetic (lake sands). Karena komposisinya mudah diatur, pasir

sinetik lebih disukai oleh banyak industri pengecoran.

Pemilihan jenis pasir untuk cetakan melibatkan bebrapa factor penting seperti

bentuk dan ukuran pasir. Sebagai contoh , pasir halus dan bulat akan menghasilkan

permukaan produk yang mulus/halus. Untuk membuat pasir cetak selain dibutuhkan pasir

juga pengikat (bentonit atau clay/lempung) dan air. Ketiga Bahan tersebut diaduk dengan

komposisi tertentu dan siap dipakai sebagi bahan pembuat cetakan.

B. Jenis Cetakan Pasir

Ada tiga jenis cetakan pasir yaitu green sand, cold-box dan no-bake mold.

Cetakan yang banyak digunakan dan paling murah adalah jenis green sand mold (cetakan

pasir basah). Kata “basah” dalam cetakan pasir basah berati pasir cetak itu masih cukup

mengandung air atau lembab ketika logam cair dituangkan ke cetakan itu. Istilah lain

dalam cetakan pasir adalah skin dried. Cetakan ini sebelum dituangkan logam cair

terlebih dahulu permukaan dalam cetakan dipanaskan atau dikeringkan. Karena itu

kekuatan cetakan ini meningkat dan mampu untuk diterapkan pada pengecoran produk-

produk yang besar.

Dalam cetakan kotak dingin (box-cold-mold), pasir dicampur dengan pengikat yang

terbuat dari bahan organik dan in-organik dengan tujuan lebih meningkatkan kekuatan

cetakan. Akurasi dimensi lebih baik dari cetakan pasir basah dan sebagai konsekuensinya

jenis cetakan ini lebih mahal.

Dalam cetakan yang tidak dikeringkan (no-bake mold), resin sintetik cair dicampurkan

dengan pasir dan campuran itu akan mengeras pada temperatur kamar. Karena ikatan

antar pasir terjadi tanpa adanya pemanasan maka seringkali cetakan ini disebut juga cold-

setting processes. Selain diperlukan cetakan yang tinggi, beberapa sifat lain cetakan pasir

yang perlu diperhatikan adalah permeabilitas cetakan (kemampuan untuk melakukan

udara/gas).

C. Pola

Pola merupakan gambaran dari bentuk produk yang akan dibuat. Pola dapat

dibuat dari kayu, plastic/polimer atau logam. Pemilihan material pola tergantung pada

bentuk dan ukuran produk cor, akurasi dimensi, jumlah produk cor dan jenis proses

pengecoran yang digunakan.

Jenis-jenis pola :

1. Pola tunggal (one pice pattern / solid pattern)

Biasanya digunakan untuk bentuk produk yang sederhana dan jumlah produk

sedikit. Pola ini dibuat dari kayu dan tentunya tidak mahal.

2. Pola terpisah (spilt pattern)

Terdiri dari dua buah pola yang terpisah sehingga akan diperoleh rongga cetak

dari masing-masing pola. Dengan pola ini, bentukproduk yang dapat dihasilkan

rumit dari pola tunggal.

3. Match-piate pattern

Jenis ini popular yang digunakan di industri. Pola “terpasang jadi satu” dengan

suatu bidang datar dimana dua buah pola atas dan bawah dipasang berlawanan

arah pada suatu pelat datar. Jenis pola ini sering digunakan bersama-sama dengan

mesin pembuatan cetakan dan dapat menghasilkan laju produksi yang tinggi

untuk produk-produk kecil.

D. Inti

Untuk produk cor yang memiliki lubang/rongga seperti pada blok mesin

kendaraan atau katup-katup biasanya diperlukan inti. Inti ditempatkan dalam rongga

cetak sebelum penuangan untuk membentuk permukaan bagian dalam produk dan akan

dibongkar setelah cetakan membeku dan dingin. Seperti cetakan, inti harus kuat,

permeabilitas baik, tahan panas dan tidak mudah hancur (tidak rapuh).

Agar inti tidak mudah bergeser pada saat penuangan logam cair, diperlukan

dudukan inti (core prints). Dudukan inti biasanya dibuatkan pada cetakan seperti pada

gambar 8. pembuatan inti serupa dengan pembuatan cetakan pasir yaitu menggunakan

no-bake, cold-box dan shell. Untuk membuat cetakan diperlukan pola sedangkan untuk

membuat inti dibutuhkan kotak inti.

E. Operasi Pengecoran Cetakan Pasir

Operasi pengecoran dengan cetakan pasir melibatkan tahapan proses perancangan produk

cor, pembuatan pola dan inti, pembuatan cetakan, penuangan logam cair dan

pembongkaran produk cor. Tahapan lebih rinci terlihat pada gambar Dibawah ini :

Setelah proses perancangan produk cor yang menghasilkan gambar teknik produk (a)

dilanjutkan dengan tahapan-tahapan berikutnya :

b. Menyiapkan bidang dasar datar atau pelat datar dan meletakan pola atas (cope)

yang sudah ada dudukan inti dipermukaan pelat datar tadi.

c. Seperti pada langkah c, untuk cetakan bagian bawah (drag) beserta sistem saluran.

d. Menyiapkan koak inti (untuk pembuatan inti)

e. Inti yang telah jadi disatukan (inti yang dibuat berupa inti setengah atau paroan

inti)

f. Pola atas yang ada dipermukaan pelat datar ditutupi oleh rangka cetak atas (cope)

dan ditambahkan system saluran seperti saluran masuk dan saluran tambahan

(riser). Selanjutnya diisi dengan pasir cetak.

g. Setelah diisi pasir cetak dan dipadatkan, pola dan system saluran dilepaskan dari

cetakan

h. Giliran drag diisi pasir cetak setelah menempatkan rangka cetak diatas pola dan

pelat datar.

i. Setelah disi pasir cetak dan dipadatkan, pola dilepaskan dari cetakan

j. Inti ditempatkan pada dudukan inti yang ada pada drag.

k. Cope dipasangkan pada drag dan dikunci kemudian dituangkan logam cair.

l. Setelah membeku dan dingin, cetakan dibongkar dan produk cor dibersihkan dari

sisa-sisa pasir cetakan.

m. Sistem saluran dihilangkan dari produk cor dengan berbagai metoda dan produk

cor siap untuk diperlakukan lebih lanjut.

Dalam teknik pengecoran logam fluiditas tidak diartikan sebagai kebalikan

dari viskositas, akan tetapi berarti kemampuan logam cair untuk mengisi ruang-ruang

dalam rongga cetak. Fluiditas tidak dapat dikaitkan secara langsung dengan sifat-sifat

fisik secara individu, karena besaran ini diperoleh dari pengujian yang merupakan

karakteristik rata-rata dari bebrapa sifat-sifat fisik dari logam cair.

Ada dua faktor yang mempengaruhi fluiditas logam cair, yaitu temperatur dan

komposisi unsur. Temperatur penuangan secara teoritis harus sama atau diatas garis

liquidus. Jika temperatur penuangan lebih rendah, kemungkinan besar terjadi solidifikasi

didalam gating sistem dan rongga cetakan tidak terisi penuh. Cacat ini disebut juga

dengan nama misrun. Cacat lain yang bisa terjadi jika temperatur penuangan terlalu

rendah adalah laps dan seams. Yaitu benda cor yang dihasilkan seakan-akan membentuk

alur-alur aliran kontinu logam yang masuk kedalam rongga cetak, dimana alur satu

dengan alur lai berdampingan daya ikatannya tidak begitu baik. Jika temperatur

penuangan terlalu tinggi pasir yang terdapat pada dinding gating sistem dan rongga

cetakan mudah lepas sewaktu bersentuhan dengan logam cair dan permukaanya menjadi

kasar. Terjadi reaksi yang cepat antara logam tuang, dengan zat padat, cair dan gas

diadalam rongga cetakan. Dari pengujian ini dapat dicari daerah temperatur penuangan

yang menghasilkan produk dengan cacat yang seminim mungkin.

Faktor utama yang lain yang mempengaruhi besaran fluiditas adalah

komposisi paduan. Logam cair yang memiliki fluiditas yang tinggi adalah logam murni

dan alloys komposisi eutectic. Alloys yang dibentuk dari larutan padat, dan memiliki

range pembekuan yang besar memiliki fluiditas yang jelek.

Contoh Pola spiral hasil pengujian Fluiditas

Ada beberapa metoda dalam mengukur fluiditas. Metoda ini dibedakan berdasarkan bentuk rongga cetak yang digunakan untuk mengetahui mampu alir logam cair. Ada rongga cetak yanmg berbentuk spiral dan ada juga rongga cetak yang berbentuk lorong yang memanjang. Pemilihan metoda ini sangat tergantung

Beberapa bentuk cetakan untuk pengukuran Fluiditas

dari bentuk benda kerja dan bahan cetakan yang akan digunakan. Dalam melakukan

pengukuran mampu alir dipraktikum ini digunakan metode dengan rongga cetak yang

berbentuk spiral. Meskipun hasil pengukuran dengan metoda diatas dipengaruhi oleh

sifat-sifat cetakan, namun pengukuran tersebut sangat praktis, karena langsung

menggambarkan bagaimana mampu alir logam cair dalam rongga cetak dengan bahan

cetakan sebenarnya. Harga fluiditasnya dinyatakan dengan panjang (dalam mm) spiral

yang terisi logam. Atas dasar hal ini, fluiditas juga dikenal dengan istilah Fluid life.

4.Logam-logam dalam pengecoran

Besi cor

o Paduan besi yang mengandung C >: 1,7 % dan 1-3 %Si. Unsur lain dapat

ditambahkan dengan maksud untuk meningkatkan sifat-sifat seperti kekuatan,

kekerasan atau ketahanan korosi. Unsur yang umumnya ditambahkan yaitu Cr,

Cu, Mo dan Ni.

o Besi cor memiliki selang temperature cair yang relaitf lebih rendah daripada baja

dan relatif lebih “encer” ketika cair.

o Sifat mekanik besi cor tergantung pada jenis struktur mikronya yaitu bentuk dna

distribusi elemen-elemen penyusunnya. Salah satu elemen yang memiliki

pengaruh yang berarti adalah grafit. Jumlah ,ukuran dan bentuk grafit

mempengaruhi kekuatan dan keuletan besi cor. Selain grafit, matriks juga ikut

mempengaruhi sifat mekaniknya. Matris besi cor sama dengan yang terdapat pada

baja, yaitu feritik, perlitik, feritik+perlitik dan martensitik. Matriks yang terjadi

tergantung pada :

Komposisi kimia

Laju pendinginan, dan

Proses perlakuan panas

Ada lima jenis besi cor :

Besi cor kelabu (grey cast iron)

Besi cor malleable (malleable cast iron)

Besi cor putih (white cast iron)

Besi cor nodular (nodular/ductile cast iron)

Compacted graphite cast iron (memiliki struktur mikro antara besi cor

Kelabu dan besi cor nodular).

Sifat mekanik :

= 45 -75 ksi (kekuatan tarik)

= 35 – 60 ksi (kekuatan luluh)

e = 1 – 6% (perpanjangan)

Sifat matriks dan karakter grafit diperoleh dari kesetimbangan

Komposisi kimia

Derajat inokulasi

Laju pembekuan

Pengaturan laju pendinginan

Untuk mendapatkan sifat yang diinginkan, biasanya pada besi cor diterapkan

perlakuan panas karena dari kondisi hasil pengecoran (as-cast) tidak diperoleh sifat yang

diinginkan. Proses perlakuan panas yang umum diterapkan :

Annealing

Austenitizing dan Quenching

Tempering

Besi Cor Putih

Besi cor putih terbentuk ketika unsur karbon (C) tidak mengendap

sebagai grafit selama proses pembekuan, akan tetapi tetap berkaitan

dengan unsur besi (Fe), krom (Cr) atau molibden (Mo) membentuk

karbida.

Besi cor putih bersifat keras dan getas dan memiliki tampilan patahn

seperti kristal berwarna putih.

Besi Cor Kelabu

Besi cor kelabu merupakan paduan dari unsur-unsur besi (Fe), karbon ©

dan silicon (Si) yang mengandung “ karbon tak berkaitan” dalam

bentuk grafit. Nama besi cor kelabu didapat dari tampilan patahan

berwarna kelabu.

Besi cor kelabu untuk keperluan otomotif dan konstruksi umum lainnya

dibagi menjadi 10 kelas/garde yang didasarkan pada kekuatan tarik

minimumnya.

Kekuatan, kekerasan dan struktur mikro dari besi cor kelabu dipengaruhi

oleh beberapa factor seperti komposisi kimia, desain, cetakan,

karakteristik cetakan dan laju pendinginan selama dan setelah

pembekuan.

Unsur Cu, Cr, Mo dan Ni seringkali ditambahkan untuk mengatur

struktur mikro matriks dan pembentukan grafit. Selain itu bertujuan

untuk meningkatkan ketahanan korosi besi cor kelabu pada beberapa

media.

Besi cor kelabu dapat dikeraskan dengan proses quenching dan

temperature sekitar 1600˚F (menjadi getas). Kombinasi dengan proses

temper akan meningkatakan ketangguhan dan menurunkan

kekerasannya.

Besi Cor Malleable

Besi cor ini dihasilkan dari proses perlakuan panas besi cor putih yang memiliki

komposisi tertentu.

Proses terbentuknya beis cor putih akibat :

Rendahnya kandungan karbon dan silikon

Adanya unsur-unsur pembentuk karbida seperti Cr, Mo dan V

Laju pendinginan dan pembekuan yang tinggi

Pada proses pembuatan besi cor malleable, besi cor putih dipanaskan hingga

temperatur diatas temperatur eutectoid (1700oF) kemudian ditahan hingga

beberapa jam dan didinginkan dalam tungku. Proses tersebut menyebabkan

unsure karbon terlarut dalam austenit, mengendap dan membentuk grafit bulat tak

beraturan (irregular nodules of graphite) yang disebut korbon temper. Proses ini

akan menghasilkan besi cor malleable dengan matriks ferit.

Besi Cor Nodular

Besi cor nodular memiliki komposisi unsure yang sama dengan besi cor kelabu.

Unsure tersebut yaitu karbon dan silikon.

Perbedaan besi cor nodular dan kelabu terletak pada bentuk grafit (untuk

menghasilkan bentuk grafit yang berbeda, digunakan proses yang berbeda pula)

Pembulatan grafit dicapai karena ditambahkan unsure Magnesium (Mg) dan

Cerium (Ce).

Baja (Baja Cor)

Salah satu jenis baja adalah baja karbon yaitu paduan besi-karbon yang

mengandung unsure karbon kurang dari 1,7 % (beberapa literature menyebutkan

kandungan karbon maksimum 2.0 %). Sebagai tambahan selain karbon, baja cor

mengandung

- Silikon (Si) : 0.20 – 0,70 %

- Mangan (Mn) : 0,50 – 1,00 %

- Fosfor (P) : <>

- Sulfur (S) : <>

Struktur mikro baja cor yang memiliki kandungan karbon kurang dari 0,8 % (baja

hypoeutektoid) terdiri dari FERIT dan PERLIT. Kadar karbon yang lebih tinggi

menambah jumlah perlit.

Ø Struktur mikro baja cor yang memiliki kandungan karbon lebih dari 0,8 % (baja

hipereutektoid) terdiri dari SEMENTIT (Fe3C) dan PERLIT. Kadar karbon yang

lebih tinggi menambah jumlah sementit.

Ø Baja cor dengan kadar C=0,20 % diatas diperoleh dari pendinginan didalam tungku

dari temperatur 950oC setelah pengecoran. Bagian yang hitam adalah PERLIT dan

yang putih adalah FERIT. Sedangkan baja cor dengan kadar C=0,8 % didinginkan

dalam tungku 900oC struktur yang terlihat jelas yaitu PERLIT.

5. Proses Peleburan Logam

Peleburan logam merupakan aspek terpenting dalam operasi-operasi

pengecoran karena berpengaruh langsung pada kualitas produk cor. Pada proses

peleburan, mula-mula muatan yang terdiri dari logam, unsur-unsur paduan dan

material lainnya seperti fluks dan unsur pembentuk terak dimasukkan kedalam tungku.

Fluks adalah senyawa inorganic yang dapat “membersihkan” logam cair dengan

menghilangkan gas-gas yang ikut terlarut dan juga unsur-unsur pengotor (impurities).

Fluks memiliki beberpa kegunaan yang tergantung pada logam yang dicairkan, seperti

pada paduan alumunium terdapat cover fluxes (yang menghalangi oksidasi dipermukaan

alumunium cair),. Cleaning fluxes, drossing fluxes, refining fluxes, dan wall cleaning

fluxes

Tungku-tungku peleburan yang biasa digunakan dalam industri pengecoran logam adalah

tungku busur listrik, tungku induksi, tungku krusibel, dan tungku kupola. Karakteristik

masing-masing tungku peleburan adalah :

1. Tungku busur listrik

o laju peleburan tinggi laju produksi tinggi

o polusi lebih rendah dibandingkan tungku-tungku lain

o memiliki kemampuan menahan logam cair pada temperatur tertentu untuk jangka

waktu lama untuk tujuan pemaduan

1. Tungku induksi

o Khususnya digunakan pada industri pengecoran kecil

o Mampu mengatur komposisi kimia pada skala peleburan kecil

o Terdapat dua jenis tungku yaitu Coreless (frekuensi tinggi) dan core atau channel

(frekuensi rendah, sekitar 60 Hz)

o Biasanya digunakan pada industri pengecoran logam-logam non-ferro

o Secara khusus dapat digunakan untuk keperluan superheating (memanaskan logam

cair diatas temperatur cair normal untuk memperbaiki mampu alir), penahanan

temperatur (menjaga logam cair pada temperatur konstan untuk jangka waktu

lama, sehingga sangat cocok untuk aplikasi proses die-casting), dan

duplexing/tungku parallel (menggunakan dua tungku seperti pada operasi

pencairan logam dalam satu tungku dan memindahkannya ke tungku lain)

1. Tungku krusibel

o Telah digunakan secara luas disepanjang sejarah peleburan logam. Proses

pemanasan dibantu oleh pemakaian berbagai jenis bahan bakar.

o Tungku ini bias dalam keadaan diam, dimiringkan atau juga dapat dipindah-

pindahkan

o Dapat diaplikasikan pada logam-logam ferro dan non-ferro

2. Tungku kupola

o Tungku ini terdiri dari suatu saluran/bejana baja vertical yang didalamnya terdapat

susunan bata tahan api

o Muatan terdiri dari susunan atau lapisan logam, kokas dan fluks

o Kupola dapat beroperasi secara kontinu, menghasilkan logam cair dalam jumlah

besar dan laju peleburan tinggi

Muatan Kupola

1. Besi kasar (20 % - 30 %)

2. Skrap baja (30 % - 40 %)

Kadar karbon dan siliko yang rendah adalah menguntungkan untuk mendapat

coran dengan prosentase Carbon dan Si yang terbatas. Untuk besi cor

kekuatan tinggi ditambahkan dalam jumlah yang banyak.

3. Skrap balik

Yang dimaksud skrap balik adalah coran yang cacat, bekas penambah, saluran

turun, saluran masuk atau skrap balik yang dibeli dari pabrik pengecoran.

4. Paduan besi

Paduan besi seperti Fe-Si, Fe-Mn ditambahkan untuk mengatur komposisi.

Prosentase karbon berkurang karena oksidasi logam cair dalam cerobong dan

pengarbonan yang disebabkan oleh reaksi antar logam cair dengan kokas.

Prosentase karbon terutama diatur oleh perbandingan besi kasar dan skrap

baja. Tambahan harus dimasukkan dalam perhitungan untuk mengimbangi

kehilangan pada saat peleburan. Penambahan dimasukkan 10 sampai 20 %

untuk Si dan 15 sampai 30 % untuk Mn.

Prosentase steel bertambah karena pengambilan steel dari kokas. Peningkatan

kadar belerang (steel) yang diperbolehkan biasanya 0,1 %

Metalurgi Proses Pengecoran

Pembekuan ingot dan Coran

Dari Pembekuan ingot dihasilkan 3 daerah dengan karakteristik yang berbeda. Daerah-

daerah tersebut adalah :

1. Chill Zone

Selama proses penuangan logam cair kedalam cetakan, logam cair yang

berkontak langsung dengan dinding cetakan akan mengalami pendinginan yang cepat

dibawah temperatur likuidusnya. Akibatnya pada dinding cetakan tersebut timbul banyak

inti padat dan selanjutnya tumbuh kearah cairan logam. Bila temperatur penuangannya

rendah, seluruh bagian logam cair akan membeku secara cepat dibawah temperatur

likuidus. Disisi lain bila temperatur penuangan tinggi, cairan logam yang berada

ditengah-tengah ingot akan tetap berada diatas temperatur likuidus untuk jangka waktu

lama.

2. Columnar zone

Sesaat setelah penuangan, gradien temperatur pada dinding cetakan menurun

dan kristal pada daerah chill tumbuh memanjang dalam arah kristal tertentu. Kristal-

kristal tersebut tumbuh memanjang berlawanan dengan arah perpindahan panas (panas

bergerak dari cairan logam kea rah dinding cetakan yang bertemperatur lebih rendah)

yang disebut dengan dendrit. Setiap kristal dendrit mengandung banyak lengan-lengan

dendrit (primary dendrit). Jika Fraksi volum padatan (dendrite) meningkat dengan

meningkatnya panjang dendrit dan jika struktur yang terbentuk berfasa tunggal, maka

lengan-lenagn dendrti sekunder dan tertier akan timbul dari lengan dendrit primer.

Daerah yang terbentuk antara ujung dendrit dan ttitik dimana sisa cairan terakhir akan

membeku disebut sebagai mushy zone atau pasty zone.

3. Equiaxed zone

Daerah ini terdiri dari butir-butir equiaxial yang tumbuh secara acak ditengah-

tengah ingot. Pada daerah ini perbedaan temperatur yang ada tidak menyebabkan

terjadinya pertumbuhan butir memanjang.

Pengaruh Penyusutan

Kebanyakan logam akan menyusut selama proses pembekuan dan ini

mengakibatkan perubahan struktur ingot. Paduan-paduan dengan selang pembekuan

(daerah antara temperatur liquidus dan solidus ) yang sempit menghasilkan mushy zone

yang sempit pula dan pada bagian permukaan atas ingot terdapat sisa cairan logam yang

lama kelamaan akan berkurang hingga pembekuan berakhir dan pada ingot mengandung

rongga cukup dalam pada bagian tengah atau disebut pipe.

Pada paduan-paduan dengan selang temperatur pembekuan lebar, mushy zone dapat

menempati seluruh bagian ingot sehingga tidak terbentuk pipe.

Segregasi pada Ingot dan Coran

Pada struktur pembekuan terdapat dua jenis segregasi yaitu segregasi makro

(perubahan komposisi pada tiap bagian spesimen) dan segregasi mikro (seperti yang

terjadi antara lengan dendrit sekunder). Ada empat faktor yang menyebabkan timbulnya

segregasi makro, yaitu :

1. Penyusutan karena pembekuan dan kontraksi panas

2. Perbedaan kerapatan antardendritik cairan logam

3. Perbedaan kerapatan antara padatan dan cairan

4. Temperatur yang menyebabkan perbedaan kerapatan dalam cairan

Segregasi dalam pembekuan logam tidak diinginkan karena memberikan

pengaruh buruk pada sifat mekanik. Untuk segregasi mikro, pengaruhnya dapat dikurangi

dengan proses perlakuan panas (homogenisasi).

Pemeriksaan Produk Cor

Tujuan :

1. Pemeriksaan rupa

a. Pemeriksaan rupa/fisik

b. Pemeriksaan dimensi (menggunakan jangka sorong, micrometer, jig pemeriksa

dan alat ukur lainnya)

2. Pemeriksaan cacat dalam (pemeriksaan tidak merusak, NDT)

a. Pemeriksaan ketukan

b. Pemeriksaan penetrasi (dye-penetrant)

c. Pemeriksaan magnafluks (magnetic-particle)

d. Pemeriksaan supersonic (ultrasonic)

e. Pemeriksaan radiografi (radiografi)

3. Pemeriksaan material

a. Pengujian kekerasan (menggunakan metoda Brinell, Rockwell, Vickers

dan Shore)

b. Pengujian tarik

c. Pengujian analisa kimia (spektrometri,EDS)

d. Pengujian struktur mikrodan struktur makro

4. Pemeriksaan dengan merusak

Cacat-cacat Coran

Komisi pengecoran international telah membuat penggolongan cacat-cacat coran dan

dibagi menjadi 9 kelas, yaitu :

1. Ekor tikus tak menentukan atau kekerasan yang meluas

2. Lubang-lubang

3. Retakan

4. Permukaan kasar

5. Salah alir

6. Kesalahan ukuran

7. Inklusi dan struktur tak seragam

8. Deformasi

9. Cacat-cacat tak nampak

Proses Pembuatan Besi Kasar

Pada umumnya logam-logam yang dihasilkan dari dalam tambang masih

dalam bentuk batu-batuan dan biasanya terdapat dalam keadaan terikat dengan unsur-

unsur lain. Untuk dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan barang-barang jadi

atau setengah jadi maka terlebih dahulu logam-logam tersebut mendapat beberapa

pengerjaan.

Tanur tinggi

Tanur tinggi digunakan untuk mengolah logam-logam tambang (bijih besi),

kokas, batu kapur untuk dijadikan besi kasar. Besi kasar yang dihasilkan ini nantinya

masih perlu diolah kembali didalam tungku-tungku baja untuk dijadikan baja atau besi

cor.Tanur tinggi mempunyai tinggi 30 m dan diameter terbesar 9 m. bagian luar

terbuat dari pelat-pelat baja dan bagian dalamnya dilapisi bata tahan api.

Tungku ini dibagi menjadi bagian utama yaitu :

a. Bagian atas (puncak)

Bahan-bahan seperti kokas, bijih besi dan bahan tambahan (kapur) dimasukkan

melalui bagian ini. Pada bagian ini juga dilengkapi dengan lubang-lubang untuk

melakukan udara.

b. Bagian tengah

Bagian tengah ini memiliki bangun berbentuk kerucut yang makin kebawah

makin besar. Fungsinya dibuat demikian adalah :

- Bahan-bahan mudah bergeser kebawah

- Gas CO dapat mencapai setiap tempat dekat dinding

Bagian dalam tungku dilapisi dengan bata tahan api.

c. Bagian bawah

Bagian ini mempunyai bangun berbentuk kerucut yang makin kebawah semakin

mengecil dan gunanya dibuat demikian adalah :

- Cairan mudah dikumpulkan pada tungku

- Isi tungku makin lama makin mengecil

Bagian dalamnya terbuat dari bata tahan api kualitas tinggi karena dinding bagian

ini harus tahan terhadap temperatur tinggi ( 3000 oF) dan tahan terhadap reaksi

kimia seperti tahan terhadap asam-asam, terutama bila bijih besinya mengandung

fosfor.

d. Bagian Tungku

Bagian ini berbentuk silinder yang merupakan tabung persegi empat. Pada bagian

dalamnnya dipasang bata tahan api kualitas tinggi dan memiliki ketebalan 1m.

Dibuat tebal dan menggunakan bata tahan api karena :

- Dapat tahan terhadap proses kimia

- Dapat tahan terhadap tekanan logam cair dan terak cair

- Dapat tahan terhadap temperatur tinggi

Diantara pasangan-pasangan bata tahan api, dipasang pipa-pipa saluran yang

dialiri air pendingin dan pada bagian atas tabung dipasang pipa-pipa yang

digunakan untuk menyalurkan udara panas. Pada bagian dinding tungku dipasangi

lubang laluan logam cair dan terak cair.

Bahan-bahan dalam Proses Tanur Tinggi

1. Biji besi

Besi didapat dengan mengambil dari biji besi yang umumnya berbentuk oksida dari

alam dan besi murni hanya didapat dalam jumlah yang kecil. Pemisahan unsur besi

dari biji besi dilakukan dalam sebuah tungku yang dinamai dengan SMELTING

(proses reduksi). Adapun biji besi tersebut ditemukan dalam bentuk sebagai berikut :

a. Berbentuk batu

Hematit (Fe2O3, batu besi merah) mengandung unsur besi antara 45 %-65 % dan

sedikit mengandung fosfor.

Magenetit (Fe3O4) mengandung unsur besi antara 40 % - 70 % dan hampir tidak

mengandung fosfor, berwarna hijau tua mendekati warna hitam dan mempunyai

sifat magnet yang kuat.

Fe2O3H2O, mengandung unsur besi 25 % - 50 % air dan fosfor

b. Berbentuk pasir

Pasir besi (TiO2) mengandung oksida besi = 70 % yang bercampur dengan oksida

titan (Ti2O2) antara 9 % - 11 %

c. Berbutir halus

Sperosiderit mengandung unsur besi 40 % bercampur dengan tanah liat.

2. Batu Kapur

Biji besi hasli proses reduksi belum dapat diaktakan bersih secara keseluruhan dan

masih terdapat kotoran-kotoran. Untuk menghilangkan kotoran-kotoran tersebut maka

pada saat diproses dalam tanur tinggi ditambahkan batu kapur (CaO atau dolomite,

CaCO3) sehingga akan membentuk terak

3. Bahan Bakar

Bahan bakar yang digunakan dalam proses tanur tinggi adalah kokas dan arang kayu

Arang kayu

Keuntungan mengunakan arang kayu adalah karena bersih, tidak mengandung P dan

S. Sedangkan kerugiannya adalah :

Nilai kalornya rendah kira-kira 400 Cal/Kg

Tidak keras, mudah pecah dan berpori-pori

Jumlahnya terbatas

Hanya dapat digunakan untuk tanur tinggi yang memiliki tinggi 17-20m

Kokas

Didapat dari pembakaran tidak sempurna batu bara. Keuntungan menggunakan kokas

sebagai bahan bakar adalah :

Nilai kalornya tinggi sekitar 8000 Cal/Kg

Keras, besar-besar dan berpori-pori

Mempunyai kadar karbon yang tinggi

Sewaktu pembuatan kokas terdapat hasil tambahan seperti gas, ter, dll.

Kekurangan bahan bakar kokas yaitu mengandung belerang (S) dan ini sangat buruk

pengaruhnya terhadap pembuatan baja atau besi cor.

Anthrosit

Keuntungan menggunakan bahan bakar jenis ini adalah :

Nilai karbonnya tinggi sekitar 8000 Cal/Kg

Cukup keras dan besar-besar

Tidak mengandung gas

Kekurangan bahan bakar anthrosit adalah tidak berpori dan hanya sedikit terdapat di

dunia

4. Udara panas

Udara panas digunakan untuk membantu pembakaran (CO2) dan pembentukan gas

CO sebagai gas untuk reduksi biji besi. Untuk mereduksi bijih besi diperlukan udara

panas yang banyak dan udara panas yang digunakan mempunyai temperatur 900OC.

Untuk mendapat udara panas dengan temperatur yang tinggi adalah dengan

memanaskan udara dingin di tungku pemanas yang dinamakan tungku COWPER.

Udara dingin yang dimasukkan didatangkan dari kompresor torak.

Keuntungan menggunakan udara panas dalam proses tanur tinggi adalah untuk

menghemat bahan bakar untuk mempercepat proses reduksi atau pencairan biji besi.

Posted by Dendi Abdulah at 11:29 PM  

9 comments:

marlet said...

comot dulu ah artikel... lagi cari buat tugas kul...trims ya bunk...mampir dunk ke blog aku....

February 13, 2009 10:13 AM   Mohammad said...

Thanks ya mas atas artikelnya...

Bagus banget buat tugas kuliah...Salam kenal...

February 16, 2009 11:21 PM   tobing said...

BANG DEND.........Terimakasih ya..........

saya bs bisa membuat makalah saya.btw gmn kalau gambar diganti dgn warna.biar lebih lengkap......

January 15, 2010 8:07 PM   tobing said...

salam kenal y? aku tunggu gambar warnanya........ok abang ku........

January 15, 2010 8:08 PM   Anonymous said...

[B]NZBsRus.com[/B]Skip Laggin Downloads With NZB Downloads You Can Swiftly Search High Quality Movies, Games, Music, Software & Download Them at Dashing Speeds

[URL=http://www.nzbsrus.com][B]NZB[/B][/URL]

February 8, 2010 1:28 PM   Anonymous said...

Choreograph the somatic with two backs casinos? approve this untested [url=http://www.realcazinoz.com]casino[/url] pate and wing it denigrate online casino games like slots, blackjack, roulette, baccarat and more at www.realcazinoz.com .you can also maintain up our up to tryst [url=http://freecasinogames2010.webs.com]casino[/url] disdain at http://freecasinogames2010.webs.com and conquer true to life compressed currency ! another lone [url=http://www.ttittancasino.com]casino spiele[/url] structure is www.ttittancasino.com , because german gamblers, heyday freed online casino bonus.

March 17, 2010 12:06 AM   Anonymous said...

terimakasi buat cerita tehniknya ..

April 12, 2010 9:24 PM   Anonymous said...

Just want to say what a great blog you got here! I've been around for quite a lot of time, but finally decided to show my appreciation of your work!

Thumbs up, and keep it going!

CheersChristian, iwspo.net

May 29, 2010 1:59 AM   pengecoran logam said...

good info, thanks

June 18, 2010 9:38 AM  

Post a Comment

Links to this post

Create a Link

Newer Post Home Subscribe to: Post Comments (Atom)

Blog Archive

► 2010 (1) o ► June (1)

Ashley Greene with a little exercise, stay slim

► 2009 (1) o ► October (1)

Kerja Keras Adalah Energi Kita; Sedikit Tentang Pe...

▼ 2008 (17) o ► November (2)

Laporan KP di NTP (Proses Balancing Rotor) Laporan KP di NTP (Intalasi Impeller Terhadap Poro...

o ► September (1) Proses Rolling

o ► August (1) Teknik Pembentukan: Stretch Forming

o ► July (3) Teknik Pembentukan: Metode – Metode Pembentukan Teknik Pembentukan: Dasar-dasar Pembentukan Logam SISTEM PERPIPAAN FLUIDA

o ► June (7) PENGENALAN PLTN TURBIN ANGIN Pemilihan bahan dan Proses Untuk Silinder Liner me... SISTEM PENGATURAN PENGKONDISIAN UDARA

Diesel Versus Bensin Proses Produksi: Laser Beam Machining (LBM) Teknik Pengelasan (welding) Bag. 2

o ► May (2) Teknik Pengelasan (welding) Bag. 1 Motor Bakar Diesel

o ▼ March (1) Teknik Pengecoran Logam

About Me

Dendi AbdulahSeseorang yang mempunai keingintahuan yang tinggi.

View my complete profile

Tweepstyle Infocelebrityhollywood Komenfs

 Design by Editing