BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Silinder liner adalah komponen mesin yang dipasang pada blok silinder yang berfungsi sebagai tempat piston dan ruang bakar pada mesin otomotif. Pada saat langkah kompresi dan pembakaran akan dihasilkan tekanan dan temperatur gas yang tinggi, sehingga untuk mencegah kebocoran kompresi ini maka pada piston dipasang cincin untuk memperkecil celah antara dinding silinder liner dengan piston. Piston yang bergerak bolak-balik mengakibatkan keausan pada dinding silinder liner bagian dalam, hal ini akan menimbulkan penambahan kelongggaran antara torak dan silinder, sehingga dapat menyebabkan kebocoran gas, tekanan kompresi berkurang dan tenaga yang dihasilkan juga berkurang. Agar keausan silinder tidak terlalu banyak maka diupayakan bahan yang digunakan tahanan aus dan juga tahan terhadap panas. Bahan untuk silinder liner sebaiknya dipakai besi cor kelabu (Tri Tjahjono, 2005). Besi cor kelabu memiliki sifat mampu cor yang sangat baik sehingga untuk memproduksinya dapat dilakukan dengan berbagai proses pengecoran. Bentuk silinder liner adalah bentuk silindris berongga, apabila pembuatannya dilakukan dengan cara pengecoran statik pada cetakan pasir maka diperlukan cetakan pasir untuk membentuk bagian luar silinder liner dan inti untuk membentuk bagian dalam
silinder liner (rongga). Untuk mengalirkan logam cair ke dalam cetakan dibuat sistim saluran seperti cawan tuang, saluran turun pengalir, saluran masuk, dan riser. Pada pengecoran dengan cetakan pasir, laju pembekuan tergolong lambat sehingga karakteristik silinder liner yang dihasilkan cenderung memiliki butiran yang kasar yang mengakibatkan kuat tarik dan kekerasan coran yang relatif rendah. Selain itu pada pengecoran statik dengan cetakan pasir sering terjadi rongga penyusutan dalam (internal sringkage) dan pengotor bukan logam (non metallic inclusions) terdapat pada coran (Tata Surdia, 1975). Pengecoran sentrifugal dilakukan dengan jalan menuangkan logam cair ke dalam cetakan yang berputar sehingga dihasilkan coran yang mampat dan relatif bebas dari cacat coran akibat gaya sentrifugal. Berkenaan dengan itu maka pengecoran sentrifugal cocok digunakan untuk membuat coran yang berbentuk silinder. Penggunaan yang luas dari pengecoran sentrifugal adalah berdasarkan pada produktifitas yang tinggi, penggunaan ruangan yang kecil, kemungkinan pengecoran masa produksi dengan ketelitian dan kualitas yang baik dan murah. Pada pengecoran sentrifugal perlu mengadakan penelitian dalam bentuk coran yang dapat dibuat, bagaimana menurunkan biaya, untuk membuat cetakan logam dan cara-cara penuangan (kecepatan putar, kecepatan tuang dan temperatur) dalam usaha untuk mencegah segregasi paduan atau inklusi bukan logam dan cacat coran lainnya (Tata Surdia, 1975). Pengecoran sentrifugal adalah cara membuat coran dengan membiarkan logam cair membeku pada cetakan yang sedang berputar. Kecepatan putar cetakan
dan laju penuangan bervariasi menurut jenis logam yang digunakan, ukuran dan bentuk produk yang sedang dicor. Urutan proses pada pengecoran sentrifugal adalah putaran cetakan, penuangan logam cair, laju pembekuan yang seimbang dan pengeluaran coran dari dalam cetakan. Kecepatan putar cetakan yang ideal akan menghasilkan gaya adhesi yang cukup besar antara logam cair dengan dinding cetakan dengan getaran yang minimal. Kondisi seperti ini dapat menghasilkan sebuah benda cor dengan struktur yang lebih seragam (Soejono Tjitro, 2004). Ide penggunaan gaya sentrifugal pada pengecoran ditemukan oleh A.G. Echardt s dan telah dipatenkan pada tahun 1809. Coran yang dihasilkan melalui pengecoran sentrifugal memiliki kehandalan (reliability) yang lebih baik dibanding dengan pengecoran statik karena coran relatif bebas dari porositas akibat gas dan penyusutan (Amit M Joshi). Karakteristik pengecoran sentrifugal 1. Coran relatif bebas dari cacat coran 2. Pengotor bukan logam yang mengumpul pada bagian dalam coran dapat dikeluarkan dengan cara pemesinan. 3. Kehilangan logam yang lebih sedikit pada sistim saluran dibanding pada pengecoran pasir. 4. Memiliki sifat-sifat mekanik yang lebih baik. 5. Laju produksi tinggi.
6. Dapat digunakan untuk menghasilkan coran pipa yang berlapis (bimetallic pipes). 7. Proses pengecoran sentrifugal secara fungsional dapat digunakan pada pembuatan coran dari material komposit matriks logam. Pada pembuatan bahan silinder liner dengan pengecoran sentrifugal putaran tunggal dan menggunakan tanur peleburan kupola, sering ditemui bahwa kualitas dari produk coran yang dihasilkan memiliki karakteristik yang tidak seragam. Ketidak seragaman karakteristik ini dapat berasal dari tanur peleburan dan mesin sentrifugal yang digunakan. Pengaturan komposisi bahan pada tanur kupola sulit dilakukan karena pada proses peleburan berlangsung, material yang mempunyai titik lebur yang lebih rendah akan mencair terlebih dahulu dan material yang mempunyai titik cair yang lebih tinggi mencair belakangan, sehingga ketika pengeluaran cairan logam dari tanur (tapping) dilakukan, komposisinya dapat berubah dari tapping yang pertama ke tapping selanjutnya. Komposisi dari logam cair juga dapat berubah karena tanur kupola menggunakan bahan bakar kokas karena bahan bakar ini bersentuhan langsung dengan logam cair, sehingga dapat terjadi penambahan karbon pada logam cair akibat pemakaian kokas tersebut. Penggunaan putaran tunggal pada pembuatan bahan silinder liner (coran berbentuk silinder berongga) dengan diameter yang berbeda, akan memberikan gaya
sentrifugal yang juga berbeda pada coran tersebut, perbedaan gaya ini dapat mempengaruhi karakteristik bahan silinder liner yang dihasilkan. Kualitas bahan silinder liner yang dihasilkan melalui proses pengecoran sentrifugal juga dapat dipengaruhi oleh putaran cetakan, komposisi bahan baku, suhu penuangan dan suhu cetakan. Ketika pengecoran dilakukan pada cetakan yang berputar, gaya sentrifugal timbul dan mendesak logam cair ke dinding cetakan yang terbuat dari logam sampai logam cair tersebut membeku di dalam cetakan. Akibat adanya gaya ini maka besar butir yang terjadi semakin halus, porositas berkurang sehingga sifat mekanik dari silinder liner yang terbuat dari besi cor kelabu dapat ditingkatkan. Pada penelitian ini, kajian dititik beratkan untuk mengetahui sejauh mana pengaruh putaran cetakan terhadap sifat mekanik dari bahan silinder liner yang terbuat dari bahan besi cor kelabu yang diproduksi dengan pengecoran sentrifugal. Bahan silinder liner yang di uji pada penelitian ini adalah bahan silinder liner hasil penelitian yang belum dimesin (as-cast). 1.2 Perumusan Masalah Kualitas bahan silinder liner dengan karakteristik yang tidak seragam sering ditemukan pada pengecoran yang menggunakan tanur kupola pada proses peleburan dan pengecorannya dilakukan pada cetakan mesin sentrifugal mendatar yang diputar pada putaran tunggal.
Penggunaan putaran cetakan yang sama pada pembuatan bahan silinder liner yang berbeda ukurannya, memberikan gaya sentrifugal yang berbeda pada logam cair di dalam cetakan, dapat mengakibatkan karakteristik bahan silinder liner yang dihasilkan menjadi tidak seragaman. Kualitas yang tidak seragam ini dapat berasal dari komposisi logam cair yang tidak konsisten dan putaran cetakan yang tidak sesuai dengan diameter dalam dari coran yang diproduksi. 1.3 Tujuan Penelitian 1.3.1 Tujuan umum Tujuan umum dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh putaran cetakan terhadap sifat mekanik besi cor kelabu akibat gaya sentrifugal pada pembuatan bahan silinder liner dengan proses pengecoran sentrifugal mendatar. 1.3.2 Tujuan khusus Tujuan khusus dari penelitian ini adalah: 1. Untuk mengetahui putaran cetakan yang optimum. 2. Untuk mengetahui pengaruh putaran cetakan terhadap sifat mekanik besi cor kelabu. 3. Untuk mengetahui pengaruh putaran cetakan terhadap karakteristik struktur mikro besi cor kelabu.
1.4 Manfaat Penelitian Adapun manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah: 1. Memberikan masukan kepada industri pengecoran logam tentang teknologi pengecoran sentrifugal khususnya yang memproduksi silinder liner. 2. Membantu mengatasi masalah pada pengecoran sentrifugal. 3. Memperbaiki mutu silinder liner.