PROPOSAL TUGAS AKHIR ANALISA CACAT POROS

(1)

7. Centrifugal Casting

Proses centrifugal casting yang dilakukan adalah

pengecoran sentrifugal horisontal dengan spesifikasi sebagai berikut :

Tabung Cetakan

Diameter dalam : ± 116 mm Diameter luar : ± 162 mm Panjang : ± 1025 mm Kecepatan putar ± 1500 rpm.

8. Visualisasi cacat setelah produk melewati proses

machining. Produk cylinder liner yang telah mengalami proses produksi sampai pada proses machining,

kemudian secara visual dapat dilihat ada tidaknya cacat khususnya pada diameter dalam produk.

METODOLOGI

(2)

2) Pengujian metallography dengan mikroskop optik Tujuan :

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui bentuk, tipe dan ukuran grafit serta tipe dari matriks.

Standar Pengujian :

Metals Handbook Vol. 9- American Society for Metals (ASM) Prinsip pengujian :

Untuk menampilkan struktur mikro dari suatu material

diperlukan teknik metallografi yang benar. Karakteristik grafit pada material cast iron yang rapuh memerlukan proses

preparasi yang benar sehingga didapat tampilan bentuk grafit yang sebenarnya. Sampel uji diambil dari bagian produk yang akan diperiksa struktur mikronya. Proses preparasi dimulai dari pemotongan sampel, proses grinding dan proses

polishing sehinga didapat bidang uji yang rata, tidak ada goresan dan tidak berkarat.

METODOLOGI

(3)

Prosedur pengamatan struktur mikro :

• Spesimen digosok dengan kertas gosok grid 220, 400, 800 dan 1200.

• Proses polishing dilakukan dengan menggunakan serbuk

poles chromium oxide sampai spesimen mengkilap, rata dan halus seperti cermin.

• Setelah itu dapat diamati tipe, ukuran serta prosentase grafit dengan menggunakan perbesaran 100x pada mikroskop

optik.

• Dilakukan pengambilan foto struktur mikro tersebut.

• Kemudian spesimen diambil kembali dan dilakukan proses etsa dengan cairan nital 2 % selama 2 – 3 detik.

• Pengamatan struktur mikro dilakukan dengan perbesaran 400x, lalu diamati prosentase ferrit, karbida dan matriks.

• Dilakukan pengambilan foto struktur mikro (etsa) tersebut.

• Hasil pengujian dibandingkan dengan standar.

METODOLOGI

(4)

3) Karakterisasi dengan SEM-EDX Tujuan :

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui bentuk dan jenis cacat serta mengetahui kandungan unsur

Standar Pengujian :

Metals Handbook Vol. 9- American Society for Metals (ASM)

METODOLOGI

(5)

HASIL dan PEMBAHASAN

Identifikasi Cacat

• Cacat porositas yang diteliti terjadi pada permukaan diameter bagian dalam tengah cylinder liner FC 250, seperti terlihat pada gambar

• Porositas ini dapat terlihat dengan pengamatan visual pada saat proses machining.

(6)

HASIL dan PEMBAHASAN

Identifikasi Cacat

(7)

HASIL dan PEMBAHASAN

Identifikasi Cacat

Non-etsa, 100x Grafit

Porositas Permukaan

(8)

HASIL dan PEMBAHASAN

Identifikasi Cacat

Etsa, 1000x

Grafit

Porositas Ferrit

(9)

HASIL dan PEMBAHASAN

Identifikasi Cacat

(10)

HASIL dan PEMBAHASAN

Identifikasi Cacat

001

0,3 mm0,3 mm0,3 mm0,3 mm0,3 mm

0.00 3.00 6.00 9.00 12.00 15.00 18.00 21.00 keV

ZAF Method Standardless Quantitative Analysis Fitting Coefficient : 0.4941

Element (keV) Mass% Error% Atom% K C K 0.277 49.01 0.21 74.62 27.3617 O K 0.525 10.65 0.59 12.17 9.1654 Fe K 6.398 40.34 0.67 13.21 63.4730

(11)

HASIL dan PEMBAHASAN

Identifikasi Cacat

002

0,3 mm0,3 mm0,3 mm0,3 mm0,3 mm

0.00 3.00 6.00 9.00 12.00 15.00 18.00 21.00 keV

(12)

HASIL dan PEMBAHASAN

Identifikasi Cacat

001

0,2 mm0,2 mm0,2 mm0,2 mm0,2 mm

0.00 3.00 6.00 9.00 12.00 15.00 18.00 21.00 keV

(13)

HASIL dan PEMBAHASAN

Analisa Proses

Faktor-faktor yang dapat dianalisa pada

proses antara lain:

• Cetakan

• Logam cair

• Kecepatan putar pengecoran sentrifugal

horisontal

(14)

HASIL dan PEMBAHASAN

Analisa Proses

Cetakan

• Terbuat dari besi tuang kelabu FC 250

• Preheat

±

150

o

_{C (}

_{ASM Metal Handbook}

Vol. 15

)

(15)

HASIL dan PEMBAHASAN

Analisa Proses

Logam cair

• Temperatur penuangan

• Tapping -> max 1550

o

_C

• Pouring -> 1410-1450

o

_C

(ASM Metal Handbook Vol. 15)

Pada aplikasinya:

Tapping -> 1550-1580

o

_C

(16)

HASIL dan PEMBAHASAN

Analisa Proses

Kecepatan putar pengecoran sentrifugal horisontal

𝐺 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 = 80 − 160

𝑁 = 42,3

𝐺 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟

_𝐷

1 2

1254 𝑟𝑝𝑚 < 𝑁 < 1774 𝑟𝑝𝑚

(17)

HASIL dan PEMBAHASAN

Analisa Proses

Coating cetakan

Sebelum dituang logam cair, cetakan pengecoran

sentrifugal harus dilapisi dengan coating. Ini bertujuan untuk menghindari menyatunya produk cor dengan

cetakan. Coating yang digunakan berupa pasta dengan pelarut tertentu. Dengan adanya preheat cetakan, maka diharapkan pelarut yang terkandung dalam coating telah menguap sempurna sehingga tidak timbul gelembung gas saat logam cair dituang. Jika tidak maka pelarut yang

masih tersisa akan bereaksi dengan logam cair,

(18)

HASIL dan PEMBAHASAN

Dari analisa proses tersebut di atas ada beberapa hal yang diduga dapat menjadi penyebab utama

terjadinya cacat porositas pada produk tabung panjang, antara lain:

1. Jumlah gas yang terlarut dalam besi tuang saat cair melebihi batas kelarutan pada saat padat dan gas tersebut terperangkap di permukaan casting pada diameter dalam saat proses solidifikasi.

Kelebihan kandungan gas tersebut dapat berasal dari charging material, proses melting, dan

kelembaban udara

2. Reaksi antara besi tuang cair dengan uap air. Uap air ini berasal dari pelarut coating yang belum

sepenuhnya menguap saat cetakan dipanaskan Fe + H₂O  FeO + H₂

(19)

HASIL dan PEMBAHASAN

OKSIDA

Banyak kasus porositas pada besi tuang bukan disebabkan oleh tekanan udara berlebih yang mengakibatkan

blowholes atau kelebihan gas terlarut yang menyebabkan

terbentuknya pinholes, melainkan disebabkan oleh terbentuknya oksida. Mengatasi porositas adalah permasalahan dalam mengontrol pembentukan dan eliminasi oksida dalam casting. Besi tuang memiliki kadar karbon yang cukup besar sehingga lebih cenderung terbentuk karbon monoksida dibandingkan dengan oksida yang lain, pada permukaan logam cair pada temperatur tapping dan pouring standar. Terbentuknya porositas berasosiasi dengan slag atau dross yang mungkin disebabkan oleh reaksi antara oksida besi dengan karbon membentuk karbon monoksida.

(20)

HASIL dan PEMBAHASAN

Dross terbentuk saat pendinginan di bawah temperatur 1350o_{C dan oksida silikon akan menggantikan karbon}

monoksida yang telah banyak terbentuk. Pembentukan dross hasil reoksidasi ini yang menjadi penyebab utama porositas besi cor. Jadi mengeliminasi reaksi dengan

udara atau sumber oksigen lain selama pouring adalah hal penting yang harus dilakukan untuk menghindari masalah porositas ini, yaitu dengan memastikan pelarut pada coating telah menguap seluruhnya pada saat

(21)

HASIL dan PEMBAHASAN

Pada bahasan identifikasi cacat sebelumnya telah dijelaskan bahwa cacat porositas terbanyak terjadi pada pouring pertama dan berkurang pada pouring-pouring selanjutnya. Ini berkaitan dengan temperatur cetakan atau pre heat cetakan sebelum pouring. Sebelum pouring pertama, cetakan dipanaskan hingga temperatur 150-200o_C.

Kemungkinan temperatur tersebut belum cukup untuk menguapkan pelarut pada coating sehingga memungkinkan logam cair bereaksi dengan pelarut coating yang masih tersisa, membentuk oksida, dan menghasilkan gelembung gas karbon monoksida. Perbedaan temperatur yang jauh antara cetakan dengan logam cair juga menyebabkan penurunan temperatur yang drastis sehingga proses solidifikasi berjalan lebih cepat dan gelembung gas yang terbentuk tidak memiliki

(22)

KESIMPULAN

1. Cacat rongga udara (porositas) yang menjadi masalah dalam produksi tabung panjang FC 250 pada proses pengecoran sentrifugal tanpa core

diduga kuat terjadi karena dua faktor berikut:

a) Oksida besi yang bereaksi dengan karbon.

Coating yang melapisi cetakan belum kering seluruhnya, dalam artian pelarut belum menguap sempurna meskipun sebelum pouring telah dilakukan preheat cetakan. Kondisi lembab pada cetakan ini menjadi sumber oksigen sehingga pada saat pouring logam cair bereaksi dengan pelarut yang mengandung oksigen, membentuk oksida, dan menghasilkan karbon monoksida dalam bentuk gelembung gas dengan reaksi :

(23)

KESIMPULAN

(24)

KESIMPULAN

2) Usaha pencegahan yang dapat dilakukan adalah mengontrol temperatur cetakan dengan cara:

(25)

KESIMPULAN

b) Mengurangi gradien temperatur antara logam cair dengan cetakan agar penurunan temperatur tidak terlalu drastis dan proses solidifikasi berjalan lebih lambat sehingga gelembung gas mempunyai

kesempatan untuk bergerak ke permukaan dan lepas ke udara, tidak terperangkap dalam casting dalam bentuk rongga-rongga udara.

c) Menambahkan deoxidizer pada ladle untuk mencegah terjadinya oksidasi oleh logam cair sebelum pouring, Namun hasil dari pengikatan

oksigen oleh deoksidizer ini kemungkinan besar akan menjadi slag. Oleh karena itu harus disertai

(26)

SARAN

Berdasarkan penelitian dan kesimpulan, ada beberapa saran yang dapat diperhatikan, antara lain: 1. Dilakukan penelitian mengenai pengaruh

temperatur cetakan terhadap coating cetakan dan terhadap cacat porositas produk tabung panjang FC 250 dengan pengecoran sentrifugal tanpa core sehingga dapat diperoleh range temperatur cetakan yang dipenuhi agar menghasilkan produk tanpa cacat

2. Dilakukan penelitian mengenai komposisi coating yang tepat agar tidak menjadi sumber oksigen yang dapat menyebabkan reaksi oksidasi.

(27)