PANDANGAN UMUM LOGAM CORAN DAN PADUANNYA
Pada industri permesinan dipergunakan benda-benda
coran dari baja tuang, besi tuang, logam paduan
maupun logam berwarna. Coran baja pada umumnya
dari baja dengan komposisi karbon antara 0,15%
hingga 0,45% dengan unsur-unsur pengiring seperti :
MANGAN (Mn) = 0,5%
SILIKON (Si) = 0,25%
FOSFOR = maksimum 0,05%
klasifikasi logam paduan berdasarkan besarnya prosentase unsur
paduannya sebagai berikut :
Unsur-unsur paduan yang sering menjadi kombinasi dari beberapa
unsur untuk satu bahan coran, sering kali berupa kombinasi berikut
ini :
Paduan Cr
Mn
–
Cr ; Mn
–
Cr
–
V
Paduan Mo
Cr
–
Mo
–
Cr
–
Mo
–
V ; Cr
–
Mo
–
W
–
V
Paduan Ni
Cr
–
Bi ; Ni
–
V ; Cr
–
Bi
–
Mo ; Cr
–
Ni
–
W
–
V
Paduan Al
Al
–
Ni ; Al
–
Ni
–
Co ;
Besi Tuang
Besi tuang ini memiliki sifat cor yang baik sekali dan biaya
produknya lebih murah dibanding produk-produk dari baja.
Dengan proses yang khusus besi tuang ini dapat dibentuk
menjadi beberapa macam besi tuang seperti :
1. Besi tuang kelabu
2. Besi tuang putih
3. Besi Temper
4. Besi tuang bergrafit bulat
5. Besi martensit
Logam berwarna untuk coran
dibagi atas tiga keluarga besar
yaitu :
PADUAN BESI UNTUK BENDA CORAN
Besi Tuang Kelabu
Kuat tarik merupakan ukuran kualitas bahan logam yang diutamakan. Karena itu Besi Tuang Kelabu (BTK) dalam Standar Industri Indonesia (SII), maupun dalam standar Industryi negara lain klasifikasinya didasarkan kuat tariknya. Besi tuang kelabu diklasifikasikan dalam 7 kelas yaitu :
BTK 10 BTK 30 BTK 15 BTK 35 BTK 20 BTK 40 BTK 25
Dimana bilangan menyatakan kuat tariknya minimum Kg/mm2.
1. Coran dari bahan BTK, apabila dinding coran tipis, dipergunakan komposisi dengan batas tertinggi untuk unsur C dan Si.
2. Coran dari bahan BTK, apabila dinding coran tebal, diperlukan komposisi kimia dengan batas terendah untuk unsur C dan Si.
3. Komposisi kimia pada ketentuan di atas sesuai dengan SII ditetapkan sebagai berikut : BTK 10 --- Maksimum C (3,2 –3,8) %
Maksimum Si (2,2 –2,6) % BTK 40 --- Minimum C (2,5 –3,0) %
Minimum Si (1,2 –2,2) %
Besi Tuang Putih ( White Cast Iron)
Benda cor dengan logam ini (BTP) memiliki permukaan yang keras, kekerasan berada pada bagian paling luar benda coran tetapi lebih kedalam tetap akan memiliki kekerasan lebih kecil. Tujuan dari pada pembuatan besi tuang putih ini adalah agar dapat memproduksi alat-alat dengan tuntutan sifat mekanis tertentu seperti peralatan: mesin giling, poros engkol dll.
Teori tentang kristalisasi logam menyatakan, bahwa BTP adalah besi karbon dengan beberapa unsur mengiring lainnya yang mengkristal secara metastabil sesuai dengan diagram Fe, Fe3C dalam struktur cementit.
Besi Temper
Besi ini ulet dan kenyal serta mudah dibubut. Seperti telah disinggung sebelumnya, bahwa terbentuknya besi ini adalah apabila terhadap perlakuan panas, terjadi peristiwa runtuhnya cementit dan proses metastabil berubah ke proses stabil dengan munculnya grafit. Berdasarkan macamnya proses perlakuan panas ini, maka dibedakan terjadinya 3 macam bentuk Besi Temper, yaitu:
1. Besi Temper Berpatahan Putih (BTPP) 2. Besi Temper Berpatahan Hitam (BTPH) 3. Besi Temper Perlitik (BTPR)
Proses perlakuan panas terhadap Besi Tuang Putih yang menghasilkan Besi Temper dilaksanakan dalam bilik pemanas dengan berbagai bentuk dan
Struktur Mikro Besi Temper
Besi Temper Berpatahan Hitam (BTPH) Besi Temper Berpatahan Putih (BTPP)
Besi Temper Perlitik (BTPR)
Besi Tuang Bergrafit Bulat/Besi Tuang Nodular/Ductile
Besi Tuang ini disebut paling muda, karena penemuannya baru terjadi pada tahun 1946. Bentuk granuladegrafit yang menguntungkan ini dapat memberikan kelebihan sifat-sifat mekanis seperti kuat tarik yang dapat mencapai 20% lebih tinggi dan elongation yang memberikan sifat kekenyalan sampai 30J/cm2. Dibandingkan dengan BTK memang besi tuang ini mempunyai prosentase karbon (C) dan silikon (Si) lebih tinggi, tetapi justru karena ini maka akan mempunyai sifat cor yang baik serta mempertinggi kuat tariknya. Proses pembentukan Besi Tuang Ductile ini dipengaruhi oleh komposisi kimia, kecepatan kristalisasi dan oleh pengerjaan lanjut, akibat ini semua, maka dapat terbentuk 3 macam dengan struktur sebagai berikut:
1. Besi Tuang Nodular Feritik
2. Besi Tuang Nodular Feritik-Perlitik 3. Besi Tuang Nodular Perlitik
Besi tuang Nodular grafit bentuk bulat
Struktur Mikro Besi Tuang Nodular Feritik-Perlitik-Nital
Penggunaan bahan Ductile dalam permesinan memegang peranan yang cukup penting, hal-hal yang berhubungan dengan sifat mekanisnya terpenuhi dengan baik. Disamping kekerasan dan tahan gesekan, maka sifat yang penting adalah ia memiliki sifat plastisitas bagaikan baja.
Berbagai suku cadang dapat dihasilkan dan diproduksi dengan bahan ductile seperti : piston, roda gigi, poros, engkol, pompa dan banyak lagi lainnya.
Sifat-Sifat Mekanis yang dimiliki Besi Tuang Nodular :
- Sifat plastisitas yang tinggi
STRUKTUR MIKRO PEMBENTUKAN
GRAFIT-FERIT-PERLIT-CEMENTIT
Dibawah ini ditunjukkan beberapa contoh struktur mikro dari
beberapa macam logam besi, baja paduan dan lain.
Karena pengaruh pendingin timbul grafit. Bentuk grafit : Lamilar – Nital –
100x
Bentuk grafit : Lamilar tersusun Nital -100 x
Grafit karena pengaruh
pendinginan lanjut membeku. Nital – 100 x
Dalam penelitian ternyata, bahwa penambahan prosentase karbon(C) dalam larutan akan mengakibatkan tumbuhnya besi perlit dan penurunan besi ferit. Kemudian makin kecil/sedikit karbonnya, akan jelas timbulnya perlit yang membentuk sebagai parit-parit yang memanjang, dibawah ini terdapat pengaruh karbon pada struktur.
Gambar a : Struktur mikro baja karbon Prosentase : 0,1 % C
Gambar b : Prosentase : 0,3 % C Gambar c : Prosentase : 0,6 % C Gambar d : Prosentase : 0,8 % C
Strukur Mikro Bainit Atas Struktur Mikro Bainit Bawah
LOGAM NON FERRO
Secara garis besar logam nonferro atau yang disebut sebagai logam berwarna di bagi atas keluarga besar yaitu:
1. PADUAN TEMBAGA - Brons
- Kuningan
- Kuningan tegangan tinggi - Perunggu
- Dan paduan lain : Zn, Al, Sb, Sn
2. LOGAM RINGAN - Paduan Aluminium - Paduan Magnesium
- Paduan pada (1) dan mengandung unsure-unsur : Si, Zn, Cu 3. PADUAN LAINNYA
- Paduan Sn-Pb - Paduan Sn-Pb-Sb
Pada pembahasan tentang logam non ferro, peranan sebagai unsure pemadu sangat memerlukan perhatian dan di bawah ini klasifikasi paduan logam di tampilkan sebbagai berikut:
1. Paduan rendah.
Unsure pemadu tidak lebih dari 5% 2. Paduan sedang.
Memiliki unsure pemadu antara 5%-10% 3. Paduan tinggi.
Unsure pemadunya dapat mencapai cukup tinggi antara 10%-40%
Dalam fungsinya sebagai unsure pemadu, maka logam nonferro sering dipergunakan dalam bentuk kombinasi dengan logam nonferro lainnya, seperti contoh-contoh berikut ini:
1. Paduan Cr (Mn-Cr, Mn-Cr-V)
2. Paduan Mo (Cr-Mo, Cr-Mo-V, Cr-Mo-W)
3. Paduan Ni (Cr-Ni, V-Ni, Cr-Ni-Mo, Cr-Ni-V-W) 4. Paduan Al (Al-Ni, Al-Ni-Co)
BATANG DAN KAWAT ALUMINIUM DAN PADUAN
ALUMINIUM UNTUK PAKU KELING
DEFINISI
Kawat adalah dibuat dari batang yang diameter atau jarak permukaanya yang sejajar sampai dengan 10.000 mm. Istilah batang dan kawat keeling untuk keperluan paku keling dari bahan-bahan
aluminium selanjutnya dalam standar ini disebut bahan-bahan pengelingan.
Batang (rods) adalah batang yang pejal penampangnya yang lebih kecil dibandingkan dengan panjangnya serta untuk penampang yang bundar.
KLASIFIKASI
Berdasarkan komposisi kimia, bahan-bahan pengeling diklasifikasikan menjadi 10 kelas. Notasiyang di pakai adalah system 4 angka sesuai dengan SII 0887-83 “Sistem penamaan paduan dan temper
Aluminium”
SYARAT
Sifat Tampak
Bahan-bahan pengeling harus mempunyai profil akhir yang baik dan bebas cacat yang mengganggu penggunaanya.
Komposisi Kimia
Komposisi kimia bahan-bahan pengelingan Sifat Mekanik
Sifat mekanik bahan-bahan pengelingan (kuat tarik dan regangan) harus sesuai dengan ketentuan dan bahan-bahan pengeling yang telah mengalami penyelesaian pengerjaan panas sesuai dengan ketentuan
Peleburan logam
adalah proses
mencairkan logam pada temperatur tertentu dengan
menggunakan energi panas yang di hasilkan oleh
tungku.
Tungku
adalah
sebuah
peralatan
yang
digunakan untuk melelehkan logam untuk pembuatan
bagian
mesin
(casting)
atau
untuk
memanaskan
bahan
serta
mengubah
bentuknya
(misalnya
rolling/penggulungan,
penempaan)
atau
merubah
sifat-sifatnya (perlakuan panas)
TUNGKU YANG PALING BANYAK DIGUNAKAN
DALAM PENGECORAN LOGAM ANTARA LAIN
1. Dapur Kupola
Dapur yang digunakan untuk melebur besi tuang. Dapur
ini berbentuk silindrik tegak, terbuat dari baja dan bagian
dalamnya dilapisi dengan batu tahan api. Sebagai bahan
bakar digunakan kokas (
coke
), dan batu kapur digunakan
sebagai fluks, sedang bahan bakunya adalah besi bekas
Penggolongan Daerah Dalam Kupola
Dapur Kupola
menjadi beberapa daerah seperti disebut di
bawah ini, sesuai keadaan bahan baku dalam kupola.
A.
Daerah pemanasan mula
: bagian dari pintu
pengisian sampai di tempat dimana logam mulai cair.
Selama turun di daerah ini, logam mengalami pemanasan
mula.
B.
Daerah lebur
:
bagian atas dari alas kokas dimana
C.
Daerah panas lanjut :
bagian bawah daerah lebur sampai rata tuyer. Logam cair dipanaskan lanjut selama turun melalui daerah ini.D.
Daerah krus
: bagian dari tuyer sampai dasar kupola. Logam cair dan sebagian kecil terak ditampung di daerah ini.
Daerah
oksidasi
:
dimulai dari tuyer sampai rata
tengah-tengah alas kokas. Dalam daerah ini kokas
dioksidasi oleh udara yang ditiupkan melalul tuyer.
Daerah
reduksi
: Bagian atas dari daerah oksidasi,
dimana gas CO2 yang timbul di daerah oksidasi, direduksi oleh
kokas.
CIRI UMUM DAPUR KUPOLA
Terdiri dari suatu aluran/bejana baja vertikal yang
didalamnya terdapat susunan bata tahan api
Muatan terdiri dari susunan atau lapisan logam, kokas
dan fluks.
Dapat beroperasi secara kontinu, menghasilkan logam
2.
TUNGKU KRUSIBEL
Tungku menggunakan wadah tahan api yang
berisi
muatan
logam.
Tungku
dipanaskan
melalui konduksi panas melalui dinding wadah
tersebut. Bahan bakar pemanas biasanya coke,
gas alam, minyak atau listrik.
3 JENIS DAPUR KRUSIBEL YANG BIASA DIGUNAKAN
:
a
.
Krusibel Angkat :
Krusibel
ditempatkan
didalam
dapur
dan
dipanaskan hingga logam mencair.
b.
Dapur Pot Tetap :
Dapur tidak dapat dipindah, logam cair diambil
dari kontainer dengan ladel.
c.
Dapur Tukik :
3. TUNGKU BUSUR LISTRIK
Ciri-ciri dari proses peleburan logam dengan
menggunakan metode tungku busur listrik.
-
Laju peleburan tinggi
-
Laju produksi tinggi
-
Polusi lebih rendah dibandingkan tungku-tungku
lain
-
Memiliki kemampuan menahan logam cair pada
temperatur tertentu untuk jangka waktu lama
3. TUNGKU INDUKSI
Digunakan pada industri pengecoran kecil
Mampu mengatur komposisi kimia pada skala
peleburan kecil
Digunakan pada industri pengecoran logam-logam
non-ferro
Secara khusus dapat digunakan untuk keperluan
superheating ( memanaskan logam
cair diatas
temperatur cair normal untuk memperbaiki mampu
Syarat
–
syarat yang di minta dari peleburan logam
:
Sebelum melakukan proses kerja yang pertama harus di
perhatikan yaitu K3 (kesehatan dan keselamatan kerja)
Membaca buku panduan, apa yang harus di perhatikan
dan apa yang tidak boleh dilakukan.
Memeriksa bagian bagian lokasi kerja, alat dan bahan
yang di gunakan sebelum kerja.
Tanur yang digunakan dalam proses peleburan logam,
Logam yang di gunakan dalam proses peleburan harus
bersih dari zat zat pengotor.
Tungku yang di gunakan harus memenuhi syarat, Tahan
terhadap suhu tinggi, Perubahan suhu yang mendadak,
lelehan terak logam, kaca, gas panas, dll, beban pada
kondisi perbaikan, Tahan terhadap beban dan gaya
abrasi.
Fungsi Peleburan logam dalam pengecoran adalah proses
mecairkan logam untuk di buat benda coran dengan
menggunakan tungku dimana tungku yang di gunakan
MATERIAL PEMBENTUK TUNGKU
1. Batu Tahan Api
digunakan untuk dapur peleburan jenis crucible
adalah batu tahan api yang memiliki sifat-sifat :
- Tidak melebur pada suhu yang relatif tinggi
- Sanggup menahan lanjutan panas yang tiba-tiba ketika terjadi
pembebanan suhu
- Tidak hancur di bawah pengaruh tekanan yang tinggi ketika
digunakan pada suhu yang tinggi
- Mempunyai koefisien thermal yang rendah sehingga dapat
memperkecil panas yang terbuang
bahan-bahan dari batu tahan api
a. Bahan Tahan Api Jenis Asam
Biasanya terdiri dari pasir silika dan tanah liat tahan api (fire clay).
Silika adalah bentuk murni melebur pada suhu 1710°C. bahan tahan api ini terdiri dari hidrat alumunia silika (Al2O3, 2SiO2, 2H2O).
b. Bahan Tahan Api Jenis Basa
c. Bahan Tahan Api Jenis Netral
Terdiri
dari
karbon,
grafit,
cliromite,
dan
silimanite. Bahan tahan api ini tidak membentuk
phasa cair pada pemanasan penyimpanan
kekutan pada suhu tinggi.
Jenis cliromite terbuat dari biji cliromite yang
komposisinya terdiri dari 32% FeO dan 68%
CrO3 dan mempunyai titik cair sekitar 21890C,
dan silimite terdiri dari 63% Al2O3 dan 37%
Semen Tahan Api
Semen Tahan Api
Semen merupakan salah satu bahan perekat yang
jika dicampur dengan air mampu mengikat bahan-bahan
padat seperti pasir dan batu menjadi suatu kesatuan.
Sifat pengikatan semen ditentukan oleh susunan kimia
yang dikandungnya.
1.Sifat fisis, mekanik, dan sifat lain tidak sesuai dengan standar yang
kita inginkan sehingga hasil coran tidak sempurna, pada logam yang
telah cair masih ada yang berbentuk padat dan tidak melebur.
2.Bentuk dari hasil coran bisa rusak dan mengalami cacat.
3.Kerugian yang sangat besar, karena proses peleburan logam adalah
proses yang pengerjaanya mengunakan alat-alat yang berbahaya.
4.Waktu yang terbuang, uang yang telah dikeluarkan, logam yang telah
di lebur, pola yang sudah di buat dan lain lain.
