5.1 Hasil Percobaan TUGAS AKHIR METALURGI BAB 5 HASIL DAN ANALISA DATA Hasil percobaan yang telah dilakukan di dapatkan cacat shrinkage yang cukup besar pada bagian pertemuan bagian silinder dan balok. Dengan penambahan cil luar atau fin cacat shrinkage yang dihasilkan berkurang dan berpindah menuju saluran masuk. Seperti ditunjukan pada tabel 5.1.1 5.1.1 Tabel Cacat Shrinkage Hasil Pengecoran pengecoran Cacat shrinkage Repelika Prosentase volume Bentuk dan letak Gambar Tanpa fin maupun cil luar 1 1,0964 % Bentuk : merupakan tembereng bola dengan perkiraan diameter 4,5 cm Letak : cacat terletak diantara pertemuan bagian silinder dengan balok. 65
2 1,0980% Bentuk : merupakan TUGAS AKHIR METALURGI tembereng bola dengan perkiraan diameter 5,5 cm Letak : cacat terletak pada bagaian silinder dan berada dekat dengan saluran turun. Shrinkage Dengan fin 1 1,0942 % Bentuk : merupakan tembereng bola dengan memiliki diameter lebih kecil dengan perkiraan diameter 4,25 cm Letak : cacat terletak pada bagaian silinder dan berada di bagian tengah dari silinder. shrinkage 2 1,0820% Bentuk : merupakan tembereng bola dengan memiliki diameter lebih 66
kecil dengan perkiraan diameter 3,12 cm Letak : cacat terletak pada bagaian silinder dan bergeser ke arah saluran turun. Dengan Cil luar 1 1,070% Bentuk : merupakan tembereng bola dengan memiliki diameter lebih kecil dengan perkiraan diameter 3,1 cm Letak : cacat terletak pada bagaian silinder dan bergeser ke arah saluran turun. shrinkage 2 1,0674% Bentuk : merupakan tembereng bola dengan memiliki diameter lebih kecil dengan perkiraan diameter =2,9 cm Letak : cacat terletak pada bagaian silinder dan bergeser ke arah saluran turun. shrinkage 67
5.1.2 Hasil Pengukuran Temperatur Pada Pengecoran Tanpa Fin dan Cil luar Gambar 5.7 Grafik Distribusi Temperatur Pengecoran Tanpa Fin dan Cil Luar Grafik 5.7 merupakan grafik distibusi temperatur pada bagian permukaan benda cor yang terdiri dari 3 titik pengambilan data yaitu : Grafik termo 1 adalah pembacaan temperatur di bagian benda kerja yang dekat dengan saluran turun. Grafik termo 2 adalah pembacaan temperatur di bagian benda kerja yang mengalami cacat Shrinkage. Grafik termo 3 adalah pembacaan temperatur di bagian ujung benda kerja. 68
5.1.3 Hasil Pengukuran Temperatur Pada Pengecoran Dengan Fin Gambar 5.8 Grafik Distribusi Temperatur Pengecoran Dengan Fin Grafik 5.8 merupakan grafik distibusi temperatur pada bagian permukaan benda cor yang terdiri dari 3 titik pengambilan data yaitu : Grafik termo 1 adalah pembacaan temperatur di bagian benda kerja yang dekat dengan saluran turun. Grafik termo 2 adalah pembacaan temperatur di bagian benda kerja yang mengalami cacat Shrinkage. Grafik termo 3 adalah pembacaan temperatur di bagian ujung benda kerja. 69
5.1.4 Hasil Pengukuran Temperatur Pada Pengecoran Dengan Cil Luar Gambar 5.9 Grafik Distribusi Temperatur Pengecoran Dengan Cil Luar Grafik 5.9 merupakan grafik distibusi temperatur pada bagian permukaan benda cor yang terdiri dari 3 titik pengambilan data yaitu : Grafik termo 1 adalah pembacaan temperatur di bagian benda kerja yang dekat dengan saluran turun. Grafik termo 2 adalah pembacaan temperatur di bagian benda kerja yang mengalami cacat Shrinkage. Grafik termo 3 adalah pembacaan temperatur di bagian ujung benda kerja. 70
5.1.5 Perbandingan Pengecoran Dengan Mengunakaan Fin dan Cil Luar (External Chill). Gambar 5.10 Grafik Pendinginan Termo 2 Pada Hasil Pengecoran Tanpa Fin, Dengan Cil dan Fin Grafik biru merupakan pembacaan temperatur termo 2 pada pengecoran tanpa fin dan cil luar Garfik merah merupakan pembacaan temperatur termo 2 pada pengecoran menggunakan fin. Grafik hijau merupakan pembacaan temperatur termo 2 pada pengecoran menggunakan cil luar. 71
5.2 Analisa Data dan Pembahasan 5.2.1 Hasil Pengecoran Tanpa Fin dan Cil Luar (External Chill) Dari hasil percobaan pada proses pengecoran tanpa fin dan cil luar terjadi cacat shrinkage yang cukup besar (0,1414-0,1980%) terlihat pada tabel 5.1.1 Cacat tersebut terjadi diakibatkan oleh laju pendinginan logam cair yang tidak seragam pada bagian benda cor yang mempunyai perbedaan ketebalan dan luas permukaan yang cukup besar. Proses pendinginan benda cor setelah penuangan logam cair terjadi dari bagian pinggir yang bersentuhan langsung dengan pasir cetak dan berlanjut sampai bagian tengah benda cor, proses perubahan fase dari liquid menjadi solid pada logam cair akan menimbulkan penurunan volume dari logam cair itu sendiri. Pada bagian benda cor yang mempunyai volume yang kecil tidak mengalami penyusutan disebabkan adanya pasokan logam cair dari bagian yang memiliki volume yang lebih besar, sehingga bagian ini dapat terisi penuh. Lain halnya pada bagian yang memiliki volume yang lebih besar, bagian ini tidak dapat terisi penuh oleh logam cair dari bagian saluran masuk karena saluran masuk lebih dahulu membeku akibat volume yang lebih kecil dan adanya kontak langsung dengan udara luar. Oleh karena itu pada bagian volume yang lebih besar tidak dapat terisi penuh dengan logam cair dan mengalami penyusutan akibat perubahan fase dan penurunan temperatur yang terjadi. 72
Dari grafik 5.7 terlihat bahwa terjadi perbedaan penurunan suhu di ketiga titik pada benda cor yang dipasang termokopel. Grafik termo 2 adalah titik pembacaan temperatur yang terpasang pada bagian benda cor yang mengalami Shrinkage memiliki temperatur yang lebih tinggi dibandingkan dengan kedua grafik yang lain. Hal ini sesuai dengan dasar teori yang digunakan dimana cacat Shrinkage terjadi pada daerah yang paling lama membeku. 5.2.2 Hasil Pengecoran Dengan Menggunakan Fin Dari hasil percobaan pada proses pengecoran dengan menggunakan fin cacat shrinkage yang terjadi mengalami penurunan (0,141-0,0870 %) terlihat dan arahnya bergeser kearah saluran turun. Terlihat pada tabel 5.1.1 Pengecoran dengan penambahan fin memberikan pengaruh pada hasil pengecoran karena fungsi dari fin adalah digunakan untuk memberikan penambahan luasan yang bersentuhan dengan pasir cetak,sehingga pada proses pendinginan bagian tang tebal cepat mendingin. Fin juga berfungsi sebagai penambah logam cair sehingga bagian benda cor dengan volume lebih besar dapat terisi dan mengurangi penyusutan. Dari garfik 5.8 terlihat bahwa pada grafik termo 2 memiliki temperatur yang lebih tinggi dibandingkan dengan pembacaan termokopel di kedua titik yang lain. Hal tersebut terjadi karena pada bagian termo 2 adalah pengukuran dari daerah yang terjadi cacat Shrinkage, dimana daerah tersebut merupakan daerah yang mengalami pendinginan paling lambat sehingga daerah tersebut rawan terhadap cacat Shrinkage. Dibandingkan dengan pengecoran tanpa menggunakan fin, pengecoran dengan fin memiliki nilai temperatur yang lebih rendah dibandingkan pengecoran tanpa fin khususnya di bagian termo 2 yang sering terjadi cacat Shrinkage. Dari hal tersebut 73
dapat dikatakan fin memiliki keefektifan yang cukup baik untuk mempercepat pendinginan pada pengecoran. pemberian fin akan menyebabkan luasan permukaan yang bersentuhan dengan pasir cetak menjadi lebih luas sehingga panas yang diserap pasir cetak akan menjadi lebih besar. 5.2.3 Hasil Pengecoran Dengan Menggunakan Cil Luar Dari hasil percobaan pada proses pengecoran dengan menggunakan cil luar cacat shrinkage yang terjadi mengalami penurunan (0,070-0,0674 %) dan arahnya bergeser kearah saluran turun. Terlihat pada tabel 5.1.1 Cil luar (external chill) yang digunakan pada pengecoran ini adalah berbahan dasar besi (iron), dimana memiliki titik lebur diatas titik lebur Aluminium sehingga dapat digunakan dalam pengecoran dengan bahan dasar Aluminium. Cil luar dengan bahan dasar besi (iron) memiliki kemampuan melepas panas (kalor) yang cukup baik dibandingkan dengan pasir cetak seperti terlihat pada tabel 5.2 Pada pengecoran dengan menggunakan cil luar cacat Shrinkage bergeser ke arah tengah bagian benda yang memiliki ketebalan dan luas permukaan yang besar dan cenderung menuju ke arah sistem saluran. Pada pengecoran ini cil luar (External Chill) berfungsi untuk mempercepat pendinginan permukaan benda cor yang tebal sehingga panas dapat lebih cepat lepas ke lingkungan dan pendinginan pada bagian yang tebal tersebut dapat lebih cepat mendingin. 74
Tabel 5.1 Heat Diffusivity of Mold [6] Material Heat diffusivity M J 2 / m 4 k 2 s 10,3 Sand 4,5 Invesment 3,2 Plaster Pure iron 262 Graphite 490 Dari grafik 5.9 terlihat bahwa pada grafik termo 2 memiliki temperatur yang lebih tinggi dibandingkan dengan pembacaan termokopel di kedua titik yang lain. Hal tersebut terjadi karena pada bagian termo 2 adalah pengukuran dari daerah yang terjadi cacat Shrinkage, dimana daerah tersebut merupakan daerah yang mengalami pendinginan paling lambat sehingga daerah tersebut rawan terhadap cacat Shirnkage. Jika dibandingkan dengan pengecoran tanpa menggunakan cil luar (external chill), pengecoran dengan cil luar (external chill) memiliki nilai temperatur yang lebih rendah dibandingkan pengecoran tanpa fin khususnya di bagian termo 2 yang sering terjadi cacat shrinkage. Dari hal tersebut dapat dikatakan cil luar memiliki keefektifan yang cukup baik untuk mempercepat pendinginan pada pengecoran. 75
Dari grafik 5.9 terlihat bahwa pada termo 2 dimana bagian yang diberikan cil luar terlihat penurunan temperatur yang cukup tinggi pada menit awal. Hal tersebut terjadi karena pada saat logam cair masuk dan mengenai cil luar, panas yang diserap oleh cil luar jauh lebih besar dibandingkan dengan pasir cetak sehingga temperatur pada termo 2 menunjukan penurunan temperatur yang tinggi. Setelah temperatur antara cil luar dan benda cor seimbang maka perpindahan panas terjadi ke pasir cetak sehingga temperatur turun secara perlahan. 76
5.2.4 Perbandingan Pengecoran Dengan Mengunakaan Fin dan Cil Luar (External Chill). Dari hasil eksperimen yang dilakukan didapatkan beberapa hasil yang cukup baik untuk membandingkan keefektifan kedua cara mengurangi dari cacat shrinkage. Jika dilihat dari hasil benda cor secara umum kedua cara tersebut memiliki keefektifan yang cukup baik, tetapi penggunaan cil luar memiliki kelebihan lebih dapat mengurangi besarnya cacat shrinkage. Seperti terlihat pada gambar 5.1 dan gambar 5.3. Dari grafik 5.10 laju pendinginan pada termo 2 yang di dapatkan dari hasil pengecoran menunjukan bahwa dengan menggunakan cil luar khususnya pembacaan termo 2 memiliki temperatur yang lebih randah dibandingkan dengan yang menggunakan fin sehingga dapat dikatakan penggunaan cil luar (external chill) lebih efektif mempercepat pendinginan dari benda hasil pengecoran. Penggunaan cil luar (external chill) adalah praktis dan lebih unggul baik dalam proses pembuatan cetakan mampu proses pengerjaan akhir setelah pengecoran. Dengan cil luar pola tidak perlu ditarik seperti pada pengerjaan cetakan pada fin. Selain itu setelah pengecoran dengan menggunakan cil luar tidak perlu proses permesinan berikutnya seperti yang harus dilakukan pada fin. Penempatan cil luar juga bisa lebih flexible di tempatkan pada cetakan dan dapat mengikuti kontur dari pola. Lain halnya penggunaan fin lebih terbatas, karena fin sendiri adalah penambahan surface dari benda sehingga kurang leluasa untuk penempatannya. 77
BAB 6 TUGAS AKHIR METALURGI 6.1 KESIMPULAN KESIMPUALAN DAN SARAN Dari hasil percobaan dan analisa di dapatkan beberapa kesimpulan diantara lain adalah: 1. Pengunaan fin dan cil luar pada pengecoran benda yang memiliki ketebalan yang berbeda dapat berfungsi dengan baik mengurangi atau dapat dikatakan menggeser cacat shrinkage ke daerah saluran turun. 2. Penggunan cil luar (external chill) lebih efektif dibandingkan dengan fin. Terlihat dari besarnya prosentase cacat shrinkage yang dihasilkan (0,070-0,0674%) oleh penggunan cil luar (external chill) jauh lebih kecil jika dibandingkan dengan penggunaan fin (0,0141-0,0870%). 3. Dari grafik yang di dapatkan dari pengukuran menggunakan termokopel, pada termo 2 (daerah yang mengalami cacat shrinkage) penurunan temperatur dengan menggunakan cil luar lebih baik dan lebih seragam jika dibandingkan dengan fin atau pun tanpa keduanya. 6.2 SARAN 1. Hasil percobaan yang dilakukan dapat dikembangkan seperti dengan penambahan variasi material dari cil luar 2. Alat pengukuran temepratur yang dibuat dapat di sempurnakan agar grafik yang terbaca lebih akurat 78
DAFTAR PUSTAKA 1. AFS Training & Research Institute (1972), Basic Principle of Gating and Risering, Des Plainers Illionis. 2. Incopera Frank (1972), Fundamental of Heat and Mass Transfer, Jhon wiley and Son. 3. Jain.P.L. (1983), Principles of Foundry Technology, Tata McGraw-Hill Publishing Ltd, New Delhi. 4. Surdia Tata (2000), Teknik Pengecoran Logam, Prandya Paramita, Jakarta. 5. Vladimir kotznetsov (2001), Cooling Aid Selection for Sand Mold Casting of Aluminium, Moscow State and Alloy University, Russia. 6. Cambhell jhon[1982], Casting, Jhon wiley and Son. 79
80