BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Pengecoran logam merupakan salah satu proses pembentukan logam dengan menggunakan cetakan yang kemudian diisi dengan logam cair. Pada proses pengecoran logam, bahan baku dicairkan dengan cara memanaskannya hingga mencapai titik lebur, kemudian cairan logam ini dituang kedalam rongga cetakan yang telah disediakan sebelumnya. Logam cair dibekukan dengan cara membiarkannya dalam rongga cetakan selama beberapa saat. Setelah logam cair membeku seluruhnya maka cetakan dapat dibongkar. Batang torak adalah salah satu komponen mesin pembakaran dalam yang dapat dibuat dengan proses pengecoran logam dengan cetakan logam dan cetakan pasir. Mesin pembakaran dalam pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar. Proses pembakaran berlansung didalam motor itu sendiri sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi sebagai fluida kerja. Salah satu mesin pembakaran dalam adalah motor bakar torak. Motor bakar torak mempergunakan beberapa silinder yang didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi(bolak-balik). Torak yang bergerak translasi didalam silinder tersebut dihubungkan dengan pena engkol yang berputar pada bantalannya dengan perantaraan batang penggerak atau batang torak (Conecting rod). Campuran bahan bakar dan udara di bakar dalam ruang bakar yaitu ruangan yang dibatasi oleh dinding silinder, kepala torak dan kepala silinder. Gas pembakaran yang dihasilkan proses tersebut mampu menggerakkan torak yang selanjutnya memutar poros engkol. Gerak translasi torak menyebabkan gerak rotasi poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol menimbulkan gerak translasi pada torak Jenis-J enis Batang Torak Batang torak pada umumnya terdiri atas : 1. Bentuk Normal Batang torak bentuk normal digunakan dengan hanya satu silinder kesebuah pena engkol. Bentuk batang torak ini dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

2 Gambar 2.1. Batang torak bentuk normal 2. Batang garpu dan bilah dalam mesin jenis V Batang torak jenis ini ujung besar dari satu batang mempunyai bentuk normal sedangkan batang dari torak dalam bagian yang berlawanan diperlebar dan di belah menjadi bentuk garpu yang mengangkangi dengan batang yang pertama. Gambar 2.2. Batang garpu dan bilah dalam mesin jenis V 3. Batang engkol artikulasi dari mesin jenis V Batang torak jenis ini memiliki satu batang yaitu batang induk yang serupa dengan batang torak konvensional tetapi mempunyai perpanjangan tangakai keluar dengan sebuah mata untuk tempat dipaangkannya batang untuk torak dalam bagian yang berlawana. Batang yang kedua ini disebut batang artikulasi atau batang penghubung.

3 Gambar 2.3 Batang engkol artikulasi dari mesin jenis V Dari ketiga jenis batang torak diatas yang akan direncanakan adalah jenis normal. Jenis ini umum digunakan pada kendaraan yang menggunakan mesin jenis standart Bahan Pengecoran Baja Cor Baja cor digolongkan dalam baja karbon dan baja paduan. Coran baja karbon adalah paduan besi karbon yang kemudian digolongkan menjadi tiga macam yaitu 1.Baja karbon rendah (C< 0.2%) 2.Baja karbon menegah (0,2 0,5% C) 3.Baja karbon tinggi (0,5 2%C) Kadar karbon yang rendah menyebabkan kekuatan rendah, perpanjangan (elongation) yang tinggi dan harga bentur serta sifat mampu las yang baik. Titik cair baja cor sekitar 1500 C, mampu cornya lebih buruk dibandingkan dengan besi cor akan tetapi baja cor dapat dipergunakan baik sekali sebagai bahan untuk bagian-bagian mesin sebab kekuatannya yang tinggi dan harganya relatif murah. Baja cor paduan adalah baja cor yang ditambah unsure-unsur paduan seperti : mangan, krom, molybdenum, atau nikel. Unsur paduan ini dibutuhkan untuk memberikan sifat-sifat yang khusus pada baja tersebut seperti sifat tahan aus, tahan asam dan tahan korosi.

4 2.3. Sifat-sifat logam cair Perbedaan antara logam cair dan air Logam cair adalah cairan logam yang seperti air. Perbedaan antara logam cair dengan air adalah : 1. Berat jenis logam cair lebih besar dari pada air (Air = 1,0; Besi cor = 6,8-7,0;Besi cor = 7,8; paduan almunium = 2,2-2,3;paduan timah = 6,6-6,8 dalam Kg/dm. 2. Kecairan logam sanat tergantung pada temperatur (Air cair pada 100 C, sedangkan logam pada temperatur yang sangat tinggi. 3. Air mengakibatkan permukaan wadah yang bersentuhan dengannya basah sedangkan logam cair tidak Kekentalan logam cair Aliran logam cair sangat penting tergantung pada kekentalan logam cair dan kekasaran permukaan saluran. Kekentalan tergantung pada temperatur, makin tinggi temperatur makin rendah kekentalannya demikian juga bila temperatur turun maka kekentalan akan meningkat. Kekentalan yang makin tinggi menyebabkan cairan logam sukar mengalir dan bahkan kehilangan mampu alir, serta kekentalan tergantung pada jenis logam Aliran logam cair Bila suatu cairan didalam bejana mengalir keluar melalui suatu lubang didinding bejanana tersebut dengan tinggi permukaan cairan diukur dari pusat lubang adalah h, maka kecepatan aliran yang keluar adalah V = C 2gh Diamana : C = koefisien kecepatan aliran g = percepatan gravitasi Bila lubang diganti dengan pipa maka akan timbul gesekan antara cairan logam dengan dinding dari pipa yang mengakibatkan kecepatan aliran berkurang menurut persamaan berikut: V = C 2gh

5 Jika aliran yang keluar dari pipa menumbuk suatu aliran yang tegak lurus dengan sumbu pipa dengan kecepatan v, laju aliran Q, dan berat jenis γ maka gaya tumbuk yang terjadi adalah : Q.γ. v F p = g Gambar 2.4. kecepatan aliran yang keluar dari bejana 2.4. Pembentukan Logam Pembekuan Coran Pembekuan logam coran pada rongga cetakan dimulai dari bagian cairan logam yang bersentuhan langsung dengan dinding cetakan yaitu ketika panas dari logam cair diserap oleh cetakan sehingga bagian yang bersentuhan dengan cetakan menjadi dingin hingga titik beku dimana pada saat ini inti kristal mulai terbentuk. Coran bagian dalam dingin lebih lambat disbanding bagian luar, sehingga kristal-kristal tumbuh dari asal mengarah kebagian dalam. Pada coran yang mempunyai inti, panas dari coran akan diserap oleh inti sehinggga menyebabkan pembekuan terjadi lebih cepat pada dinding inti disbanding ditengah coran. Cepat lambatnya pembekuan pada kulit inti tergantung pada ukuran inti Coran tidak hanya terdiri dari logam murni, tetai coran dapat berupa paduan antara dua logam atau lebih. Diargram pendinginan logam paduan ini menunjukkan ketergantungan perubahan fase terhadap perubahan temperature dan komposisi(perbandingan antara mikrostruktur penyusun). Diagram ini disebut diagram keseimbangan. Paduan antara 2 unsur disebut dengan paduan biner, paduan antara tiga unsure disebut paduan ternier.

6 Besi cor atau baja cor merupakan paduan antara besi dan karbon, walaupun sesungguhnya masih ada unsure-unsur lain, tetapi unsure-unsur tersebut tidak memberikan pengaruh besar terhadap sifat-sifat utamanya, sehingga paduan ini dianggap paduan biner. Perubahan fase sangat tergantung pada macam paduan, sehingga tiap paduannya mempunyai diagram keseimbangan sendiri Diagram keseimbangan karbida besi Komposisi besi dan karbon pada system paduan digambarkan pada diagram berikut: Gambar Diagram keseimbangan karbida besi

7 Diagram ini merupakan bagian antara besi murni dan paduan karbida besi (Fe3C) yang mengandung 6,67%C (%berat). Pada diagram terlihat tiga garis horizontal yang merupakan gais reaksi isothermal. Larutan pada γ disebut austenit. Daerah yang berada disebelah kiri atas disebut daerah delta karena terdapat larutan padat δ. garis horizontal pada temperature 2720 F merupakan daerah reaksi peritektik. Reaksi peritektik adalah sebagai berikut : Likuid + δ Austenit Kelarutan maksimum karbon dalam daerah ini adalah 0,1% (titik M) Gambar DaerahDelta pada diagram karbida besi Sementara pada γ kelarutan karbon lebih besar. Keberaaan karbon mempengaruhi perubahan δ γ. akibat adanya penambahan karbon pada besi maka temperature perubahan fase naik dari 2554 C pada 0,1%C mengikuti garis NMPB. Dalam kurva pendinginan jarak NM merupakan awal perubahan struktur δ menjadi γ untuk paduan dengan karbon kurang dari 0,1%. Jarak antara MP merupakan awal dari perubahan struktur kristal dengan reaksi peritektik untuk paduan dengan kadar karbon kurang dari 0,18% akhir perubahan struktur digambarkan oleh garis NP. Dari PB merupakan garis awal dan akhir perubahan struktur kristal atau dengan kata lain untuk paduan dengan kadar karbon 0,18%-0,5% perubahan fase terjadi pada temperature konstan.

8 Bedasarkan kandungan karbonnya karbida besi dpat di golongkan menjadi : 1. Paduan yang mengandung karbon kurang dari 2% disebut baja, yang terdiri dari: a. Baja hipoeutektoid dengan kadar karbon kurang dari 0,8% b. Baja eutectoid dengan kadar karbon 0,8% c. Baja hipereutektoid dengan kadar karbon 0,8-0,2% 2. Paduan yang mengandung karbon lebih dari 2% disebut besi cor yang trdiri dari : a. Besi cor hipoeutektoid dengan kadar karbon kurang dari 4,3% b. Besi cor eutectoid dengan kadar karbon lebih dari 4,3% c. Besi cor hipereutektoid dengan kadar karbon lebih dari 4,3% Pengetian istilah-istilah struktur yang ada pada kurva yaitu : sementit(karbida besi)adalah perpaduan antara besi dengan karbon dengan rumus kimia Fe3C mengandung 6,67%C (dalam persen berat), sifatnya keras dan rapuh, kekuatan tarik kira-kira 5000 Psi, tetapi kekuatan tekan tinggi, merupakan bagian terkeras dari struktur besi. Austenit adalah nama yang diberikan pada larutan padat gamma(γ). Kelarutan karbon maksimum 2% pada temperature 2065 F (titik C). kekuatan tarik sebesar Psi, tougness(ketangguhan) tinggi. Ledeburit adalah campuran eutektik antara austenit dan sementit, mengandung 4,3% C dan terbentuk pada temperature 2065 F. Ferrit adalah nama untuk larutan padat (α), kandungan karbon k\maksimal 0,025% pada temperatur 1333 F (Titik H). hanya sekitar 0,008% C yang larut pada temperatur kamar, merupakan struktur paling lunak dalam diagram, kekuatan tarik sekitar Psi. Pearlit (titik J) adalah campuran eutektik yang mengandung 0,8% C dan terbentuk pada temperatur 1333 F dengan pendinginan yang sangat lambat, terdiri dari Ferrit dan sementit kekuatan tarik Psi Pola Pola adalah bentuk dari benda coran yang akan digunakan dalam pembuatan rongga cetakan. pola yang digunakan dalam pembuatan cetakan terdiri dari pola logam dan pola kayu. Pola logam digunakan untuk menjaga ketelitian ukuran coran, terutama pada produksi massal dan dapat tahan lama serta produtifitasnya lebih tinggi. Pola kayu dibuat dari kayu, murah, cepat, pembuatannya dan pengolahannya lebih mudah dibandingkan cetakan logam oleh karena itu pola kayu lebih cocok digunakan dalam cetakan pasir.

9 2.5.1 Gambar Untuk Pengecoran Hal yang pertama yang harus dilakukan dalam pembuatan pola adalah mengubah gambar benda menjadi gambar pengecoran dengan penambahan ukuran akibat pertimbangan tambahan penyusutan, tambahan penyelesaian dengan mesin. Kemudian gambar pengecoran dibuat menjadi bentuk dan ukuran pola Menetapkan Kup, Drag dan Permukaan Pisah Penetapan kup, drag dan permukaan pisah adalah hal yang paling penting untuk mendapatkan coran yang baik. Dalam hal ini dbutuhkan pengalaman yang luas dan pada umumnya harus memenuhi ketentuan-ketentuan dibawah ini antara lain : 1. Pola harus mudah dikeluarkan dari cetakan 2. Penempatan inti harus mudah 3. System saluran harus dibuat sempurna untuk mendapatkan aliran logam cair yang optimum 4. Permukaan pisah lebih baik hanya satu bidang, karena permukaan pisah yang terlalau banyak akan manghabiskan terlalau banyak waktu dalam proses Penentuan Penambah Penyusunan Karena coran menyusut pada saat pembekuan dan pendinginan maka perlu disiapkan penambahan dan penyusutan. besarnya penyusutan sering tidak isotropis, sesuai dengan bahan coran, bentuk, tempat, tebal, atau ukuran coran, dan kekuatan inti. Table berikut memberikan harga-harga angka untuk penambahan penyusutan. Tambahn Bahan Penyusutan 8 / 1000 Besi cor, Baja cor tipis 9 /1000 Besi cor, baja bor tipis yang banyak menyusut 10 /1000 Sama dengan diatas dan almunium 12 / 1000 Paduan almunium, Brons, Baja cor (tebal 5-7) 14 / 1000 Kuningan kekuatan tinggi, baja cor 16 / 1000 Baja cor (tebal lebih dari 10 mm) 20 / 1000 Coran baja yang besar 25 / 1000 Coran baja yang besar dan tebal

10 Penentuan Penambahan Penyelesaian Mesin Tempat dimana diperlukan penyelesaian mesin setelah pengecoran. Harus dibuat dengan kelebihan tebal seperlunya. Kelebiha tebal (penambahan) ini berbeda menurut bahan, ukuran arah kup dan drag dan keadaan pekerjaan mekanik seperti ditunjukkan berikut : Gambar Tambahan Penyelesaian Mesin Untuk Coran Besi Cor

11 Gambar Tambahan Penyelesaian Mesin Untuk Coran Baja Cor Gambar Tambahan Penyelesaian Mesin Untuk Coran Besi Cor

12 Inti Dan Telapak Inti Inti adalah suatu bentuk dari pasir yang di pasang pada rongga cetakan untuk mencegah pengisian logam pada bagian yang seharusnya berbentuk lubang atau berbentuk rongga dalam suatu coran. Inti mempunyai banyak macam yaitu Inti minyak, inti kulit, inti Co2, inti udara dan sebagainya, nama-nama itu ditentukan menurut pengikat atau macam proses pembuatan inti, disamping pasir dengan pengikat tanah lempung. Inti biasanya mempunyai telapak inti untuk maksud-maksud sebagai berikut ; 1. Menempatkan Inti, membawa dan menentukan letak dari inti 2. Menyakurkan udara dan gas-gas dari cetakan yang keluar melalui inti 3. Memegang inti, mencegah bergesernya inti dan menahan inti terhadap gaya apung dari logam cair. Gambar Bentuk Bentuk Inti Dan Telapak Inti

13 Macam-Macam Pola 1. Pola pejal yaitu pola yang biasa dipakai, diaman bentuknya hampir serupa dengan bentuk coran. Pola pejal ini terdiri dari : a. Pola tunggal, bentuknya serupa dengan corannya. b. Pola belahan, pola ini dibelah ditengah untuk memudahkan pembuatan cetakan. c. Pola tengah, pola ini dibuat untuk membuat cetakan dimana kup dan dragnya simetris terhadap permukaan pisah. d. Pola belahan banyak, pola ini dibagi menjadi tiga atau lebih atau lebih untuk memudahkan penarikan dari cetakan dan penyederhanaan pemasangan inti. Gambar Macam-macam Pola Pejal

14 2. Pola pelat pasang, pelat dimana pada kedua belahnya ditempelkan pola demikian juga saluran turun, pengalir, saluran masuk dan penambah, biasanya dibuat dari logam dan plastic. Gambar Pola Pelat Pasang 3. Pola kup dan drag, pola ini diletakkan pada dua pelat demikian juga saluran turun, pengalir, saluran masuk, dan penambah. Pelat tersebut adalah pelat kup dan drag, kedua pelat dijamin oleh pena d bagian atas dan bawah dari coran menjadi sesuai. Gambar Pola Pelat Kup Dan Drag Bahan-Bahan Untuk Pola Bahan-bahan yang dipakai untuk pola antara lain : 1. Kayu Kayu yang umum dipakai untuk pembuatan pola adalah kayu saru, jati, aras, pinus, mahoni. Pemilihan kayu tergantung pada macam dan ukuran pola, jumlah produksi, dan lamanya pemakaian. Kayu dengan kadar air lebih dari 14% tidak

15 dapat dipakai karena akan terjadi pelentingan yang disebabkan kadar air dari kayu. 2. Resin sintesis Dari berbagai resin sintesis hanya resin epoksid yang banyak dipakai. Bahan ini mempunyai sifat-sifat penyusutan yang kecil pada waktu mengeras serta tahan aus yang tinggi. 3. Logam Bahan yang dipakai untuk pola logam adalah besi cor. Umumnya digunakan besi cor kelabu karena sangat tahan aus, tahan panas dan tidak mahal.kadang-kadang besi cor liat dipakai agar lebih kuat. paduan tembaga juga sering dipakai untuk pola cetakan kulit agar dapat memanaskan cetakan yang tebal secara merata. Almunium adalah ringan dan mudah diolah, sehingga sering dipakai untuk pola atau pola untuk mesin pembuat cetakan. Baja harus dipakai untuk pena atau pegas sebagai bagian dari pola yang memerlukan keuletan Pembuatan Pola Perhatian Pada Pembuatan Pola Setelah menentukan jenis pola, maka gambar dibuat. Pola dibagi menjadi pelat bulat, silinder, setengah lingkaran, segi empat siku, parallel epipidium, atau pelat biasa menurut bentuk dari setiap bagian pola Mesin Pembuat Pola Pembuatan pola dapat dilakukan dengan menggunakan mesin perkakas. Untuk membuat pola diperlukan pengalaman, keahlian dan keha-hatian demi keselamatan karena mesin berputar dan mempunyai ujung yang tajam Rencana Pengecoran Pada pembuatan cetakan harus diperhatikan sistem saluran yang mengalirkan cairan logaam kedalam rongga cetakan. Besar dan bentuknya ditentukan oleh ukuran tebalnya irisan dan macam logam yang dicairkan, kualitas coran tergantung pada sistem saluran serta keadaan penuangan Istilah Istilah Dan Fungsi Dari Sistem Saluran Sistem saluran adalah jalan masuk cairan logam yang dituangkan kedalam rongga cetakan. Cawan tuang merupakan penerima cairan logam langsung dari ladel. Saluran turun adalah saluran yang pertama membawa cairan logam dari cawan tuang kedalam pengalir dan saluran masuk. Pengalir adalah saluran yang membawa logam cair dari saluran turun ke

16 bagian-bagian yang cocok pada cetakan. Saluran masuk adalah saluran yang mengisikan logam cair dari pengalir kedalam rongga cetakan. Gambar Istilah-Istilah Sistem Pengisian Bentuk Dan Bagian-Bagian Sistem Saluran 1. Saluran Turun Saluran turun dibuat lurus dan tegak dan irisan berupa lingkaran. Terkadang irisannya dari atas samapai bawah, atau mengecil dari atas kebawah. Yang kedua dipakai apabila diperlukan penahan kotoran sebanyak mungkin. Saluran turun dibuat dengan melubangi cetakan dengan menggunakan suatu batang atau dengan memasang bumbung tahan panas. 2. Cawan Tuang Cawan tuang berbentuk corong dengan saluran turun dibawahnya. Konstruksinya harus tidak dapat dilalaui oleh kotoran yang terbawa dalam logam cair, oleh karena itu cawan tuang tidak boleh terlalu dangkal. Cawan tuang dilengkapi dengan inti pemisah, dimana logam cair dituangkan disebelah kiri saluran turun. Dengan demikian inti pemisah akan menahan terak atau kotoran, sedangkan logam bersih akan lewat dibawahnya kemudian masuk kesaluran turun. Terkadang satu sumbat ditempatkan pada jalan masuk dari saluran turun agar aliran air dari logam cair pada saluran masuk cawan tuang selalu terisi. Dengan demikian kotoran dan terak akan terapung pada permukaan dan terhalang untuk masuk kedalam saluran turun.

17 Gambar Istilah-Istilah Sistem Pengisian 3. Pengalir Pengalir biasanya mempunyai irisan seperti trapesium atau setengah lingkaran, sebab irisan demikian mudah dibuat pada permukaan pisah dan juga pengalir mempunyai luas permukaan terkecil untuk satu luasan tertentu, sehingga lebih efektif untuk pendinginan yang lambat. Logam cair dalam pengalir masih membawa kotoran yang terapung terutama pada permukaan penuangan, sehingga harus dipertimbangkan untuk membuang kotoran tersebut. Ada beberapa cara untuk membuang kotoran tersebut yaitu sebagai berikut : a. Perpanjangan pemisah dibuat pada ujung saluran pengalir b. membuat kolam putaran pada tengah saluran pengalir (dibawah saluran turun) c. membuat saluran turun bantu d. membuat penyaring

18 Gambar Ukuran Pengalir Gambar Perpanjangan Pengalir

19 4. Saluran Masuk Saluran masuk dibuat dengan irisan yang lebih kecil dari pada irisan pengalir, agar dapat mencegah kotoran masuk kedalam rongga cetakan. Bentuk irisan yang membesar kearah rongga cetakan untuk mencegah terkikisnya cetakan. Gambar Sistem Saluran Masuk Sistem Saluran Untuk Coran Baja Sistem saluran untuk coran baja ditentukan hampir sama seperti besi cor, penuangan baja tuang sering dipakai ladel penuangan bawah. Luas saluran turun dibuat lebih besar dari pada luas nozel dari ladel untuk mencegah meluapanya logam cair, luas pengalir dibuat lebih kecil dari pada luas saluran turun dan luas saluran masuk dibuat lebih kecil dari luas saluran pengalir untuk menjamin mudahnya aliran logam cair masuk kecetakan. Luas saluran turun = (1,4 1,5 ) x Luas Nozel Luas saluran turun : luas pengalir : luas saluran masuk = 1: (1,5 2):(2 4)

20 Penambah Istilah Istilah Dari Penambah Dan Fungsinya Penambah adalah memberi logam cair untuk mengimbangi penyusutan dalam pembekuan coran, sehingga penambah harus membeku lebih lambat dari pada coran, jika penambah terlalu besar maka persentase terpakai akan dikurangi dan kalau penambah terlalau kecil akan terjadi rongga penyusutan oleh sebab itu penambah harus mempunyai ukuran yang sesuai. Penambah digolongkan menjadi 2 macam yaitu penambah samping dan penambah atas. Penambah samping merupakan penambah yang dipasang disamping coran dan langsung dihubungkan dengan saluran turun dan pengalir sangat efektif dipakai untuk coran ukuran kecil dan menengah. Penambah atas merupakan penambah yang dipasang diatas coran dan biasanya berbentuk silinder dan mempunyai ukuran besar. Gambar Contoh Penambah Samping, Penambah Atas Penambah Untuk Coran Baja Baja cor mempunyai titik cair yang tinggi dan koefisien penyusutan yang besar disamping itu pembekuannya terjadi dalam waktu yang singkat, sehingga irisan penambah untuk baja cor harus besar. Penambah dipasang diatas saluran masuk pada tempat tertinggi dari coran pada bagian yang paling tebal. Banyaknya penambah ditentukan menurut rumus berikut : Banyaknya Penambah = PanjangBagianDimanaPenambahHarusDisediakan 2xJarakpenambah

21 Dimana pecahan dibulatkan menjadi satu. Jarak penambah ditentukan dari tebal coran seperti gambar berikut: Gambar Hubungan Tebal Coran Dan Jarak Pengisian Perbandingan volume penambah dan volume coran didasarkan pada Dimana : P = Panajang Coran L = Lebar Coran T = Tebal Coran P + L T

22 Perbandingan ini diberikan pada kurva Pellini seperti ganbar berikut : Gambar Kurva Pellini Tinggi penambah (h) ditentukan berdasarkan diameter penambah (d) sesuai dengan persamaan berikut : H = (1,5 ± 0,2) x D untuk penambah bentuk silinder H = (2,0 ± 0,2) x jari-jari kecil untuk penambah bentuk elips 2.7. Pasir Cetak Syarat-Sayarat Pasir Cetak Pasir cetak yang baik harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut ; 1.Mempunayai sifat mampu bentuk sehingga mudah dalam pembuatan dengan kekuatan yang sesuai, sehingga cetakan yang dihasilkan tidak rusak karena digeser, tahan menahan logam cair yang dituang kedalamnya. 2.Permebilitas cm/menit. Udara yang ada dalam cetakan waktu penuangan harus dikeluarkan melalui rongga-rongga diantara butir-butir pasir. 3. Distribusi besar butiran pasir antara mm 4. Tahan terhadap temperatur logam yang dituang 5. Komposisi minimal 95% terdiri dari pasir silica dan maksimal 2 % lempung. Dalam pasir cetak diharapkan tidak terkandung bahan-bahan lain yang mungkin menghasilkan gas atau larut dalam logam. 6. Mampu dipergunakan kembali.

23 Macam Coran Temperatur Tuang Paduan Ringan Brons Kuningan Besi Cor Baja Cor Gambar Tabel teperatur tuang logam Penerbit PT. Pradya Paramita, Jakarta 1986,) Macam-Macam Pasir Cetak Pasir cetak yang lazim dipakai adalah pasir gunung, pasir pantai, pasir sungai dan pasir silica alam. Bila pasir mempunyai kadar lempung yang sesuai dan bersifat adesif maka pasir itu dapat langsung digunakan begitu saja. Bila kadar lempungnya kurang dan sifat adesifnya kurang maka perlu ditambahkan bahan pengikat seperti lempung. Pasir gunung umumnya digali dari lapisan tua, mengandung lempung dan kebanyakan dapat dipakai setelah dicampur air. Pasir dengan kadar lempung 10-20% dapat dipakai begitu saja. Pasir dengan kadar lempung kurang dari 10 % mempunyai sifat adesif yang lemah harus ditambah lempung agar dapat dipergunakan. Pasir pantai diambil dari pantai dan pasir kali diambil dari kali keduanya mengandung kotoran seperti ikatan organic yang banyak. Pasir silica didapat dari gunung dan dapat diperoleh dengan cara memecah kwarsit. Pasir silica alam dan yang dipecah dari kwarsit mengandung sedikit kotoran (<5%) sehingga lebih baik digunakan sebagai pasir cetak, namun tidak dapat melekat dengan sendirinya sehingga dibutuhkan bahan pengikat Susunan Pasir Cetak 1. Bentuk butir dari pasir cetak digolongkan menjadi butir pasir bundar, butir pasir sebagian bersudut, butir pasir bersudut dan butir pasir Kristal. Dari antara jenis butiran pasir diatas yang paling banyak adalah jenis pasir bulat karena memerlukan jumlah pengikat yang lebih sedikit. Bentuk butir pasir Kristal adalah yang terburuk. 2. Tanah lempung adalah terdiri dari kaolinit, ilit dan mon morilonit, juga kwarsa jika ditambah air akan menjadi lengket dan jika diberikan lebih banyak air akan menjadi seperti pasta. ukuran butir dari tanah lempung 0,005-0,02 mm kadang kadang dibutuhkan

24 bentonit yaitu sejenis dari tanah lempung dengan besar butiran yang sangat halus 0,01-10μm dan fasa penyusutannya adalah monmorilonit (Al2O3, 4SiO2, H2O) 3. Minyak pengering nabati 1,5-3% seperti minyak biji rami, minyak kedele, atau minyak biji kol, dan dipanggang pada temperature C, sering digunakan untuk pembuataan inti dan disebut sebagai inti pasir minyak. Inti ini tidak menyerap air dan mudah dibongkar. Sebagai tambahan pada tanah lempung kadang-kadang dibubuhkan dekstrin yang dibuat dari kanji sebagai bahan pembantu. Dekstrin bersifat lekat meskipun kadar airnya rendah. Selain dari itu resin, air kaca, atau semen digunakan sebagai pengikat khusus Mempersiapkan Pasir Cetak Pencampuran adalah hal yang paling penting dalam pengolahan pasir. Pasir, air, bahan pengikat dan bahan lainnya dengan komposisi yang tepat dimasukkan kedalam pengaduk, kemudian diaduk sampai pendistribusiannya merata. Alat yang biasa digunakan dalam pengadukan pasir adalah penggiling pasir (rol berputar) pada bidang tegak seperti gambar : BAB III Gambar Penggiling Pasir Gambar Pasir Cetak

25 2.8. Pembuatan Cetakan Pembuatan Cetakan Dengan Tangan Pembuatan cetakan dengan tangan dari pasir basah dilakukan dengan urutan sebgai berikut : 1.Papan cetakan diletakkan pada lantai yang rata dengan pasir yang tersebar merata 2.Pola dan rangka cetakan untuk drag diletakkan diatas papan cetakan, usahakan pasir mm dan letak saluran turun ditentukan lebih dahulu. 3.Pasir muka yang telah diayak ditaburkan untuk menutupi permukaan pola dalam rangka cetak serta lapisan pasir muka dibuat setebal 30 mm 4.Pasir cetak ditimbun diatasnya dan dipadatkan dengan penekanan, setelah pasir padat maka cetakan diangkat bersamaa pola dari papan cetakan. 5.Cetakan dibalik dan diletakkan pada papan cetakan dan setaengah pola lainnya lainnya bersamam-sama cetakan untuk kup dipasang diatasnya, kemudian bahan pemisah ditaburkan dipermukaan pisah dan dipermukaan pola. 6.Batang saluran turun atau pola untuk penambah dipasang kemudian pasir muka dan pasir cetak dimasukkan didalam rangka cetakan dan dipadatkan selanjutnya kup dipisahkan dari drag dan diletakkan mendatar pada papan cetakan. 7.Pengalir dan saluran dibuat dengan mempergunakan spatula. Pola untuk pengalir dan saluran dipasang yang sebelumnya bersentuhan dengan pola utama jadi tidak perlu dibuat dengan sepatula, pola diambil dari cetakan dengan jarak inti yang sesuai pada rongga cetak dan kemudian kup dan drag ditutup. Gambar Proses Pembuatan cetakan dengan Tangan

26 Pembuatan Cetakan Secara Mekanik Pembuatan cetakan dengan mempergunakan mesin adalah lebih efisien dan menjamin produk cetakan lebih baik. Mesin pembuat cetakan dipilih berdasarkan ukuran bentuk, berat, dan jumlah produksinya Pembuatan Cetakan Dengan Mesin Guncang Desak Mesin guncang desak merupakan mesin khas dalam pengecoran logam. Mesin ini dapat membuat cetakan kupa dan drag secara serempak jika kedalaman rangka cetak tidak terlalau besar Lapisan Cetakan Setelah pola ditarik dari cetakan, grafit atau bubuk mika yang dicampur air dioleskan atau disemprotkan kepermukaan cetakan dengan tujuan : a.mencegah fusi dan penetrasi logam b.mendapatkan permukaan coran yang halus c.membuang pasir inti dan pasir cetak dengan mudah pada waktu pembongkaran d.menghindari cacat akibat pasir Untuk mencapai maksud diatas maka bahan pelapis harus mempunyai sifat-sifat sebagai berikut : a.sifat tahan panas untuk dapat menerima temperature penuangan b.pelapis setelah kering harus kuat dan tidak rusak akibat logam c.tebal pelapis yang cukup agar mencegah penetrasi logam d.gas yang ditimbulkan harus sedikit 2.9. Peleburan Dan Penuangan Baja Cor Peleburan Baja Cor Peleburan baja cor banyak mempergunakan tanur listrik dibandingkan dengan tanur perapian terbuka (open hearth furnace) hal ini dikarenakan biaya peleburan yang murah. Peleburan dengan busur api dibagi menjadi 2 macam proses yaitu pertama prose asam dan proses basa. Cara pertama dipakai untuk peleburan skrap baja yang bekualitas tiggi sedangkann yang kedua dipakai untuk meleburkan baja dengan kualitas biasa,. Tanur listrik yang paling banyak dipakai adalah tanur listrik Heroult seperti diperlihatkan pada gambar. Tanur ini mempergunakan arus bolak-balik tiga fasa. Energy panas diberikan oleh loncatan busur api antara elektroda karbon dengan cairan baja. Terak menutupi cairan dan mencegah absorpsi gas dari udara luar selama pemurniaan berjalan.

27 Gambar Gambar Tanur Listrik Heroult Dalam peleburan baja disamping pengaturan komposisi kimia dan temperature perlu juga mengatur absorpsi gas, jumlah dan macam inklusi bukan logam. Untuk menghilangkan biji besi atau tepung terak besi selama proses reduksi Penuangan Baja Cor Cairan baja yang dukeluarkan dari tanur diterima dalam ladel dan dituangkan kedalam cetakan. Ladel mempunyai irisan berupa lingkaran diamana diameternya hampir sama dengan tingginya. Untuk coran besar dipergunakan ladel jenis penyumbat sepeti pada gambar sedangkan untuk coran kecil dipergunakan jenis ladel yang dapat dimiringkan. Gambar Ladel Jenis Penyumbat Ladel dilapisi oleh bata samot atau bata tahan api (agalmatolit) yang mempunyai pori-pori kecil, penyusunan kecil dan homogen, nozel atas dan penyumbat kecuali dibuat dari samot atau bahan agalmatolit kadang kadang dibuat juga dari bata karbon. Panjang nozel dibuat cukup panjang agar membentuk tumpahan yang halus tanpa cipratan. Ladel

28 harus sama sekali kering, yang dikeringkan terlebih dahulu oleh burner minyak residu sebelum dipergunakan. Dalam proses penuangan diperlukan pengaturan temperature penuangan, kecepatan penuangan dan cara penuangan. Temperature penuangan berubah menurut kadar karbon dalam cairan baja seperti pada grafik berikut : Gambar Grafik hubungan antara temperature penuangan logam Penerbit PT. Pradya Paramita, Jakarta 1986,) Kecepatan penuangan umumnya diambil sedemikian sehingga terjadi penuangan yang tenang agar mencegah cacat coran seperti reak-retak dan sebagainya. Kecepatan penuangan yang rendah menyebabkan kecairan yang buruk,kandungan gas, oksidasi karena udara,dan ketelitian permukaan yang burruk. Oleh karena itu kecepatan penuangan yang sesuai harus ditentukan mengigat macam cairan, ukuran coran dan cetakan. Cara penuangan secar kasar digolongkan menjadi 2 yaitu penuangan atas dan penuangan bawah. Penuangan bawah memberikan kecepatan naik yang kecil dari cairan baja dengan aliran yang tenang. Penuangan atas menyebabkan kecepatan tuang yang tinggi dan menghasilkan permukaan kasar karena cipratan. Dalam hal penuangan atas, laju penuangan harus rendah pada permulaan dan kemudian dinaikkan secara pelahan-lahan. Dalam penempatan nozel harus diusahakan agar tidak menyentuh cetakan. Perlu juga mencegah cipratan dan memasang nozel tegak lurus agar mencegah miringnya cairan yang jatuh.

29 2.10. Pengujian Dalam Pengecoran Pengukuran Temperatur 1. Pirometer Benam Pengukuran temperature secara langsung dari cairan dilakukan dengan jalan membenamkan termokopel platina platina radium yang dilindungi oleh kwarsa atau pipa almunium yang telah dikeristalkan kembali. Sekarang dikembangkan pyrometer benam yang dapat habis yang dilindungi oleh pipa kertas. 2. Pengujian Batang Pengujian batang merupakan cara perkatis yang dipergunakan untuk mengukur temperature dari tanur induksi frekuensi tinggi dengan mempergunakan kawat baja lunak dengan diameter 4 sampai 6 mm dan sebuah jam pengukur. Ujung kawat baja tersebut dicelupkan kedalam cairan dan waktu yang dibutuhkan untuk mencairkannya diukur, kemudiam lama waktu itu dikonversikan kepada temperature. 3. Pengujian Cetakan Pasir Atau Pengujian Sendok Baja cair diciduk dimasukkan kedalam cetakan pasir atau dalam sendok contoh yang berukuran tertentu kemudian waktu yang dibutuhkan untuk membentuk lapisan tipis oksida diukur dengan jam pengukur dan dikonversikan kepada temperature. 4. Lain-lain Pirometer optic dan pirometer radiasi dipergunakan untuk pengukuran temperature Pengujian Terak 1. Pengujian Dengan Perbandingan Warna Dengan jalan membandingkan warna terak dengan warna standar terak yang komposisinya telah diketahui maka dapat diperkirakan kebasaan, kadar oksidasi besi dan kadar oksidasi mangan. 2. Pengujian Dengan Perbandingan Rupa Baja cair diciduk dengan sendok dan dituangdalam cetakankan baja bediameter 115 mm dan dalamnya 20 mm. setelah membeku, warna, pola, struktur, gelembung pada permukaan patahan diteliti untuk memperkirakan kebasaan dari kemampuan oksidasinya. 3. Pengujian Penghilang Oksida Setelah pengadukan cairan baja dengan terak didalam ladel, baja dituangkan dengan tenang kedalam cetakan logam atau cetakan pasir. Pada saat yang sama

30 percikan bunga apinya diteliti untuk memperkirakan temperature cairan, permukaan patahan, permukaan coran yang membeku diperiksa. 4. Pengujian Kerapuhan Merah Pengujian ini dipakai sebagai pengujian yang perkatis untuk menentukan kadar pospor dan kadar oksidasi besi. Hal ini didasarkan pada kenyataan bahwa pospor menyebabkan baja menjadi getas dan oksidasi besi menyebabkan retakan batas butir. Batang uji yang dibor dan ditempa dilanjutkan dengan penempaan sampai dibawah 2 mm dan retakan diamati yang kemudian di bandingkan dengan batang uji standar.