Makalah Pengecoran Logam.docx

MAKALAH PROSES MANUFAKTUR II “PROSES PERLAKUAN PANAS”

Di susun oleh : Dwi Redi Sudarmaji NIM ( 2016040043 ) Dosen Pembimbing : Sugeng Hariyadi, ST,.MT

FAKULTAS TEKNIK MESIN UNIVERSITAS “GRESIK”

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Allah SWT. Karena dengan rahmat dan karunia-Nyalah sehingga penyusunan makalah ini yang berjudul “PROSES PERLAKUAN PANAS” dapat saya selesaikan.Makalah ini merupakan salah satu syarat untuk memenuhi sebagian tugas mata kuliah Proses Manufaktu II guna menggantikan ujian tengah semster. Selesainya penyusunan ini berkat bantuan dari berbagai pihak oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis sampaikan terima kasih dan penghargaan setinggi-tingginya kepada semua pihak. Akhir kata tulisan ini masih jauh dari segala kesempurnaandalam segala hal jadi saya mohon maaf .

Gresik, 24 April 2018

Dwi Redi Sudarmaji

BAB 1 PENDAHULUAN

A.Latar Belakang masalah Coran dibuat dari logam yang dicairkan, dituang ke dalam cetakan,kemudian di biarkan mendingin dan membeku. Oleh karena itu sejarah pengecoran dimulai ketika orang mengetahui bagaimana mencairkan logam dan bagaimana membuat cetakan.Hal itu terjadi kira-kira tahun 4.000 SM, sedangkan tahun yang lebih tepat tidak diketahui orang. Awal penggunaan logam oleh orang ialah ketika orang membuat perhiasan dari emas atau perak tempaan, dan kemudian membuat senjata atau matabajak dengan menempa tembaga, hal itu di mungkinkan karena logam-logam ini terdapat di alam dalam keadaan murni, sehingga dengan mudah orang dapat menempanya. Kemudian secara kebetulan orang menemukan tembaga mencair, selanjutnya mengetahui cara untuk menuang logam cair ke dalam cetakan, dengan demikian untuk pertama kalinya orang dapat membuat coran yang berbentuk rumit, umpamanya perabot rumah, perhiasan atau hiasan makan. Coran tersebut dibuat dari perunggu yaitu suatu paduan tembaga, timah dan timbal yang titik cairnya lebih rendah dari titik cair tembaga. Pengecoran perunggu dilakukan pertama di Mesopotamia kira-kira 3.000 tahun SM,teknik ini di teruskan ke Asia Tengah, India, China. Penerusan ke China kira-kira 2.000 tahun SM, dan dalam zaman China kuno semasa Yin, yaitu kira-kira 1.500-1.000 tahun SM. Pada masa itu tangki-tangki besar yang halus buatannya dibuat dengan jalan pengecoran.Sementara itu teknik pengecoran Mesopotamia di teruskan juga ke Eropa, dan dalam tahun 1.500-1.400 SM, barang-barang seperti mata bajak, pedang, mata tombak, perhiasan, tangki, dan perhiasan makan di buat di Spanyol, Swiss, Jerman, Ustria, Norwegia, Denmark, Swedia, Inggris dan Perancis. Teknik pengecoran perunggu di India dan China diteruskan ke Jepang dan Asia Tenggara, sehingga di Jepang banyak arca-arca Budha dibuat antara tahun 600 dan

800.Penggunaan besi di mulai dengan penempaan, sama halnya dengan tembaga. Orangorang Asiria dan Mesir mempergunakan perkakas besi dalam tahun 2.800-2.700 tahun SM. Kemudian di China dalam tahun 800-700 SM, ditemukan cara membuat corandari besi kasar yang mempunyai titik cair rendah dan mengandung fosfor tinggi dengan mempergunakan tanur beralas datar. Teknik produksi ini kemudian diteruskan ke negara-negara disekitar Laut Tengah, di Yunani, 600 tahun SM, arca-arca raksasa Epaminondas atau Hercules, berbagai senjata, dan perkakas dibuat dengan jalan pengecoran. Di India di zaman itu, pengecoran besi kasar dilakukan dan di eksporke Mesir dan Eropa. Walaupun demikian baru pada abad ke 14 saja pengecoran besi kasar di lakukan secara besar-besaran yaitu ketika Jerman dan Italia meningkatkan tanur beralas datar yang primitip itu menjadi tanur tiup berbentuk silinder, di manapencairan dilakukan dengan jalan meletakkan bijih besi dan arang batu berselang-seling. Produk-produk yang dihasilkan pada waktu itu ialah : meriam, peluru meriam, tungku, pipa dan lain-lain. Cara pengecoran pada zaman itu ialah menuangkan secara langsung logam cair yang didapat dari bijih besi, ke dalam cetakan, jadi tidak dengan jalan mencairkan kembali besi kasar seperti cara kita sekarang. B.Rumusan Masalah 1. Pembekuan paduan – paduan logam 2. Faktor yang memengaruhi fluiditas dan kualitas leburan 3. kelas – kelas utama coran 4. pengecoran bentuk – bentuk sederhana untuk pemrosesan lanjutan dengan deformasi plastis 5. Proses pengecoran bentuk kedalam cetakan sekali pakai dan cetakan pakai ulang 6. Metode peningkatan sifat – sifat produk coran 7. Pemilihan proses pengecoran dan perancangan komponen untuk kemudahan pengecoran. C.Tujuan 1. Dapat memahami apa itu pengecoran logam. 2. Dapat memahami bentuk atau pola – pola dalam pengecoran logam. 3. Mengetahui kualitas dari produk coran logam 4. Memanfaatkan semaksimal mungkin limbah atau cacatan dari coran logam.

5. Metode peningkatan sifat – sifat produk.

D.Manfaat Manfaat yang didapat dari makalah ini sangat banyak antara lain; 1. Menambah ilmu pengetahuan, wawasan yang umum dan luas. 2. Mengenal bahan – bahan coran. 3. Mengetahui cara pemilihan proses pengecoran dan perancangan komponen untuk kemudahan pengecoran.

BAB II KAJIAN TEORI A. Proses Pengecoran Logam (Metal Casting Process) Proses pengecoran meliputi: pembuatan cetakan, persiapan dan peleburan logam, penuangan logam cair ke dalam cetakan, pembersihan coran dan proses daur ulang pasir cetakan. Produk pengecoran disebut coran atau benda cor. Berat coran itu sendiri berbeda, mulai dari beberapa ratus gram sampai beberapa ton dengan komposisi yang berbeda, mulai dari beberapa ratus gram sampai beberapa ton dengan komposisi yang berbeda dan hamper semua logam atau paduan dapat dilebur dan dicor. Proses pengecoran secara garis besar dapat dibedakan dalam proses pengecoran dan proses percetakan. Pada proses pengeceron tidak digunakan tekanan sewaktu mengisi rongga cetakan, sedang pada proses pencetakan logam cair ditekan agar mengisi rongga cetakan. Karena pengisian logam berbeda, cetakan pun berbeda, sehingga pada proses percetakan cetakan umumnya dibuat dari logam. Pada proses pengecoran cetakan biasanya dibuat dari pasir meskipun ada kalanya digunakan pula plaster, lempung, keramik atau bahan tahan api lainnya. PASIR Ada dua cara pengecoran dengan menggunakan cetakan pasir. Pembagian dilakukan berdasarkan jenis pola yang digunakan: 1)

Pola yang dapat digunakan berulang-ulang dan

2)

Pola sekali pakai

Urutan pembahasan proses pengecoran adalah sebagai berikut: 1. Prosedur pembuatan cetakan 2. Pembuatan pola 3. Pasir 4. Inti

5. Peralatan (mekanik) 6. Logam 7. Penuangan dan pembersihan benda cor. 1.1 PROSEDUR PEMBUATAN CETAKAN Cetakan diklasifikasikan berdasarkan bahan yang digunakan: 1. Cetakan pasir basah (green-sand molds) 2. Cetakan dibuat dari pasir cetak basah.Prosedur 3. Cetakan kulit kering (Skin dried mold) 4. Cetakan pasir kering (Dry-sand molds) Cetakan dibuat dari pasir yang kasar dengan bahan pengikat 1. Cetakan lempung (Loan molds) 2. Cetakan furan (Furan molds) 3. Cetakan CO2 4. Cetakan logam

Cetakan logam terutama digunakan pada proses cetak-tekan (die

casting)logam dengan suhu cair rendah. 5. Cetakan khusus

Cetakan khusus dapat dibuat dari plastic, kertas, kayu semen,

plaster, atau karet. Proses pembuatan cetakan yang dilakukan di pabrik-pabrik pengecoran dapat di kelompokkan sebagai berikut: 1. Pembuatan cetakan di meja (Bench molding) 2. Dilakukan untuk benda cor yang kecil. 3. Pembuatan cetakan di lantai (Floor molding) 4. Dilakukan untuk benda cor berukuran sedang atau besar 5. Pembuatan cetakan sumuran (pit molding) 6. Pembuatan cetakan dengan mesin (machine molding) 1.2 Pembuatan Cetakan Sebagai contoh akan diuraikan pembuatan roda gigi seperti pada Gambar di bawah ini. Cetakan dibuat dalam rangka cetak (flak) yang terdiri dari dua bagian, bagian atas disebut kupdan bagian bawah disebut drag.Pak kotak cetak yang terdiri dari tiga bagian,

bagian tengahnya disebut cheek. Kedua bagian kotak cetakan disatukan pada tempat tertentu dengan lubang dan pin.

Proses Pengecoran Logam (Metal Casting Process)

Teknik Pengecoran Logam B. Definisi Pengecoran (CASTING) Pengecoran (CASTING) adalah salah satu teknik pembuatan produk dimana logam dicairkan dalam tungku peleburan kemudian di tuangkan kedalam rongga cetakan yang serupa dengan bentuk asli dari produk cor yang akan dibuat Ada 4 faktor yang berpengaruh atau merupakan ciri dari proses pengecoran, yaitu : 1. Adanya aliran logam cair kedalam rongga cetak 2. Terjadi perpindahan panas selama pembekuan dan pendinginan dari logam dalam cetakan 3. Pengaruh material cetakan 4. Pembekuan logam dari kondisi cair Klasifikasi pengecoran berdasarkan umur dari cetakan, ada pengecoran dengan sekali pakai (expendable Mold) dan ada pengecoran dengan cetakan permanent (permanent Mold).Cetakan pasir termasuk dalam expendable mold. Karena hanya bisa digunakan satu kali pengecoran saja, setelah itu cetakan tersebut dirusak saat pengambilan benda coran. Dalam pembuatan cetakan, jenis-jenis pasir yang digunakan adalah pasir silika, pasir zircon

atau pasir hijau.Sedangkan perekat antar butir-butir pasir dapat digunakan, bentonit, resin, furan atau air gelas.

2.1. Terminologi Pengecoran dengan Cetakan Pasir

Secara umum cetakan harus memiliki bagian-bagian utama sebagai berikut : Cavity (rongga cetakan), merupakan ruangan tempat logam cair yang dituangkan kedalam cetakan. Bentuk rongga ini sama dengan benda kerja yang akan dicor. Rongga cetakan dibuat dengan menggunakan pola. Core (inti), fungsinya adalah membuat rongga pada benda coran. Inti dibuat terpisah dengan cetakan dan dirakit pada saat cetakan akan digunakan. Bahan inti harus tahan menahan temperatur cair logam paling kurang bahannya dari pasir. Gating sistem (sistem saluran masuk), merupakan saluran masuk kerongga cetakan dari saluran turun. Gating sistem suatu cetakan dapat lebih dari satu, tergantung dengan ukuran rongga cetakan yang akan diisi oleh logam cair. Sprue (Saluran turun), merupakan saluran masuk dari luar dengan posisi vertikal.Saluran ini juga dapat lebih dari satu, tergantung kecepatan penuangan yang diinginkan. Pouring basin, merupakan lekukan pada cetakan yang fungsi utamanya adalah untuk mengurangi kecepatan logam cair masuk langsung dari ladle ke sprue.Kecepatan aliran logam yang tinggi dapat terjadi erosi pada sprue dan terbawanya kotoran-kotoran logam cair yang berasal dari tungku kerongga cetakan.

Raiser (penambah), merupakan cadangan logam cair yang berguna dalam mengisi kembali rongga cetakan bila terjadi penyusutan akibat solidifikasi.

2.2. Pengecoran Cetakan Pasir Pengecoran dengan cetakan pasir melibatkan aktivitas-aktivitas seperti menempatkan pola dalam kumpulan pasir untuk membentuk rongga cetak, membuat sistem saluran, mengisi rongga cetak dengan logam cair, membiarkan logam cair membeku, membongkar cetakan yang berisi produk cord an membersihkan produk cor. Hingga sekarang, proses pengecoran dengan cetakan pasir masih menjadi andalan industri pengecoran terutam industri-industri kecil. Tahapan yang lebih umum tentang pengecoran cetakan pasir. A. Pasir Kebanyakan pasir yang digunakan dalam pengecoran adalah pasir silika (SiO2).Pasir merupakan produk dari hancurnya batu-batuan dalam jangka waktu lama.Alasan pemakaian pasir sebagai bahan cetakan adalah karena murah dan ketahanannya terhadap temperature tinggi. Ada dua jenis pasir yang umum digunakan yaitu naturally bonded(banks sands) dansynthetic (lake sands).Karena komposisinya mudah diatur, pasir sinetik lebih disukai oleh banyak industri pengecoran. Pemilihan jenis pasir untuk cetakan melibatkan bebrapa faktor penting seperti bentuk dan ukuran pasir. Sebagai contoh , pasir halus dan bulat akan menghasilkan permukaan produk yang mulus/halus. Untuk membuat pasir cetak selain dibutuhkan pasir juga pengikat (bentonit atau clay/lempung) dan air.Ketiga Bahan tersebut diaduk dengan komposisi tertentu dan siap dipakai sebagi bahan pembuat cetakan. B. Jenis Cetakan Pasir Ada tiga jenis cetakan pasir yaitu green sand, cold-box dan no-bake mold. Cetakan yang banyak digunakan dan paling murah adalah jenis green sand mold (cetakan pasir basah). Kata “basah” dalam cetakan pasir basah berati pasir cetak itu masih cukup mengandung air atau lembab ketika logam cair dituangkan ke cetakan itu. Istilah lain dalam cetakan pasir adalah skin dried. Cetakan ini sebelum dituangkan logam cair terlebih dahulu permukaan

dalam cetakan dipanaskan atau dikeringkan.Karena itu kekuatan cetakan ini meningkat dan mampu untuk diterapkan pada pengecoran produk-produk yang besar. Dalam cetakan kotak dingin (box-cold-mold), pasir dicampur dengan pengikat yang terbuat dari bahan organik dan in-organik dengan tujuan lebih meningkatkan kekuatan cetakan.Akurasi dimensi lebih baik dari cetakan pasir basah dan sebagai konsekuensinya jenis cetakan ini lebih mahal. Dalam cetakan yang tidak dikeringkan (no-bake mold), resin sintetik cair dicampurkan dengan pasir dan campuran itu akan mengeras pada temperatur kamar. Karena ikatan antar pasir terjadi tanpa adanya pemanasan maka seringkali cetakan ini disebut juga cold-setting processes. Selain diperlukan cetakan yang tinggi, beberapa sifat lain cetakan pasir yang perlu diperhatikan adalah permeabilitas cetakan (kemampuan untuk melakukan udara/gas). C. Pola Pola merupakan gambaran dari bentuk produk yang akan dibuat. Pola dapat dibuat dari kayu, plastic/polimer atau logam. Pemilihan material pola tergantung pada bentuk dan ukuran produk cor, akurasi dimensi, jumlah produk cor dan jenis proses pengecoran yang digunakan. Jenis-jenis pola : 1. Pola tunggal (one pice pattern / solid pattern) Biasanya digunakan untuk bentuk produk yang sederhana dan jumlah produk sedikit.Pola ini dibuat dari kayu dan tentunya tidak mahal. 2. Pola terpisah (spilt pattern) Terdiri dari dua buah pola yang terpisah sehingga akan diperoleh rongga cetak dari masingmasing pola. Dengan pola ini, bentukproduk yang dapat dihasilkan rumit dari pola tunggal. 3. Match-piate pattern Jenis ini popular yang digunakan di industri.Pola “terpasang jadi satu” dengan suatu bidang datar dimana dua buah pola atas dan bawah dipasang berlawanan arah pada suatu pelat datar.Jenis pola ini sering digunakan bersama-sama dengan mesin pembuatan cetakan dan dapat menghasilkan laju produksi yang tinggi untuk produk-produk kecil.

D. Inti Untuk produk cor yang memiliki lubang/rongga seperti pada blok mesin kendaraan atau katup-katup biasanya diperlukan inti. Inti ditempatkan dalam rongga cetak sebelum penuangan untuk membentuk permukaan bagian dalam produk dan akan dibongkar setelah cetakan membeku dan dingin. Seperti cetakan, inti harus kuat, permeabilitas baik, tahan panas dan tidak mudah hancur (tidak rapuh). Agar inti tidak mudah bergeser pada saat penuangan logam cair, diperlukan dudukan inti (core prints).Dudukan inti biasanya dibuatkan pada cetakan seperti pada gambar.pembuatan inti serupa dengan pembuatan cetakan pasir yaitu menggunakan no-bake, cold-box dan shell. Untuk membuat cetakan diperlukan pola sedangkan untuk membuat inti dibutuhkan kotak inti. E. Operasi Pengecoran Operasi pengecoran dengan cetakan pasir melibatkan tahapan proses perancangan produk cor, pembuatan pola dan inti, pembuatan cetakan, penuangan logam cair dan pembongkaran produk cor. Tahapan lebih rinci terlihat pada gambar Dibawah ini : Setelah proses perancangan produk cor yang menghasilkan gambar teknik produk (a) dilanjutkan dengan tahapan-tahapan berikutnya : a. Menyiapkan bidang dasar datar atau pelat datar dan meletakan pola atas (cope) yang sudah ada dudukan inti dipermukaan pelat datar tadi. b. Seperti pada langkah c, untuk cetakan bagian bawah (drag) beserta sistem saluran. c. Menyiapkan koak inti (untuk pembuatan inti) d. Inti yang telah jadi disatukan (inti yang dibuat berupa inti setengah atau paroan inti)

e. Pola atas yang ada dipermukaan pelat datar ditutupi oleh rangka cetak atas (cope) dan ditambahkan system saluran seperti saluran masuk dan saluran tambahan (riser). Selanjutnya diisi dengan pasir cetak. f. Setelah diisi pasir cetak dan dipadatkan, pola dan system saluran dilepaskan dari cetakan g. Giliran drag diisi pasir cetak setelah menempatkan rangka cetak diatas pola dan pelat datar. h. Setelah disi pasir cetak dan dipadatkan, pola dilepaskan dari cetakan i. Inti ditempatkan pada dudukan inti yang ada pada drag. j. Cope dipasangkan pada drag dan dikunci kemudian dituangkan logam cair. k. Setelah membeku dan dingin, cetakan dibongkar dan produk cor dibersihkan dari sisa-sisa pasir cetakan. l. Sistem saluran dihilangkan dari produk cor dengan berbagai metoda dan produk cor siap untuk diperlakukan lebih lanjut. Dalam teknik pengecoran logam fluiditas tidak diartikan sebagai kebalikan dari viskositas, akan tetapi berarti kemampuan logam cair untuk mengisi ruang-ruang dalam rongga cetak. Fluiditas tidak dapat dikaitkan secara langsung dengan sifat-sifat fisik secara individu, karena besaran ini diperoleh dari pengujian yang merupakan karakteristik rata-rata dari bebrapa sifat-sifat fisik dari logam cair. Ada dua faktor yang mempengaruhi fluiditas logam cair, yaitu temperatur dan komposisi unsur. Temperatur penuangan secara teoritis harus sama atau diatas garis liquidus. Jika

temperatur

penuangan

lebih

rendah,

kemungkinan

besar

terjadi

solidifikasi didalam gatingsistem dan rongga cetakan tidak terisi penuh. Cacat ini disebut juga dengan nama misrun. Cacat lain yang bisa terjadi jika temperatur penuangan terlalu rendah adalah laps dan seams. Yaitu benda cor yang dihasilkan seakan-akan membentuk alur-alur aliran kontinu logam yang masuk kedalam rongga cetak, dimana alur satu dengan alur lain berdampingan daya ikatannya tidak begitu baik.Jika temperatur penuangan terlalu tinggi pasir yang terdapat pada dinding gatingsistem dan rongga cetakan mudah lepas sewaktu bersentuhan dengan logam cair dan permukaanya menjadi kasar.Terjadi reaksi yang cepat antara logam tuang, dengan zat padat, cair dan gas diadalam rongga cetakan.Dari pengujian ini dapat dicari

daerah temperatur penuangan yang menghasilkan produk dengan cacat yang seminim mungkin. Faktor utama yang lain yang mempengaruhi besaran fluiditas adalah komposisi paduan. Logam cair yang memiliki fluiditas yang tinggi adalah logam murni dan alloys komposisi eutectic.Alloys yang

dibentuk

dari

larutan

padat,

dan

memiliki range pembekuan yang besar memiliki fluiditas yang jelek.

Contoh Pola spiral hasil pengujian Fluiditas Ada beberapa metoda dalam mengukur fluiditas.Metoda ini dibedakan berdasarkan bentuk rongga cetak yang digunakan untuk mengetahui mampu alir logam cair.Ada rongga cetak yanmg berbentuk spiral dan ada juga rongga cetak yang berbentuk lorong yang memanjang. Pemilihan metoda ini sangat tergantung

Beberapa bentuk cetakan untuk pengukuran Fluiditas Dari bentuk benda kerja dan bahan cetakan yang akan digunakan. Dalam melakukan pengukuran mampu alir dipraktikum ini digunakan metode dengan rongga cetak yang berbentuk spiral.Meskipun hasil pengukuran dengan metoda diatas dipengaruhi oleh sifatsifat cetakan, namun pengukuran tersebut sangat praktis, karena langsung menggambarkan bagaimana mampu alir logam cair dalam rongga cetak dengan bahan cetakan sebenarnya.Harga fluiditasnya dinyatakan dengan panjang (dalam mm) spiral yang terisi logam.Atas dasar hal ini, fluiditas juga dikenal dengan istilah Fluid life. 2.3. Logam-logam dalam pengecoran Besi cor 

Paduan besi yang mengandung C >: 1,7 % dan 1-3 %Si. Unsur lain dapat ditambahkan dengan maksud untuk meningkatkan sifat-sifat seperti kekuatan, kekerasan atau ketahanan korosi. Unsur yang umumnya ditambahkan yaitu Cr, Cu, Mo dan Ni.



Besi cor memiliki selang temperature cair yang relaitf lebih rendah daripada baja dan relatif lebih “encer” ketika cair.



Sifat mekanik besi cor tergantung pada jenis struktur mikronya yaitu bentuk dna distribusi elemen-elemen penyusunnya. Salah satu elemen yang memiliki pengaruh yang berarti adalah grafit.Jumlah ,ukuran dan bentuk grafit mempengaruhi kekuatan dan keuletan besi cor. Selain grafit, matriks juga ikut mempengaruhi sifat mekaniknya. Matris besi cor sama dengan yang terdapat pada baja, yaitu feritik, perlitik, feritik+perlitik dan martensitik. Matriks yang terjadi tergantung pada :

- Komposisi kimia - Laju pendinginan, dan - Proses perlakuan panas - Ada lima jenis besi cor : - Besi cor kelabu (grey cast iron) - Besi cor malleable (malleable cast iron)

- Besi cor putih (white cast iron) - Besi cor nodular (nodular/ductile cast iron) - Compacted graphite cast iron (memiliki struktur mikro antara besi cor, Kelabu dan besi cornodular).

Sifat mekanik : 45 -75 ksi (kekuatan tarik) 35 – 60 ksi (kekuatan luluh) 1 – 6% (perpanjangan) Sifat matriks dan karakter grafit diperoleh dari kesetimbangan : - Komposisi kimia - Derajat inokulasi - Laju pembekuan - Pengaturan laju pendinginan Untuk mendapatkan sifat yang diinginkan, biasanya pada besi cor diterapkan perlakuan panas karena dari kondisi hasil pengecoran (as-cast) tidak diperoleh sifat yang diinginkan. Proses perlakuan panas yang umum diterapkan : - Annealing - Austenitizing dan Quenching - Tempering - Besi Cor Putih Besi cor putih terbentuk ketika unsur karbon (C) tidak mengendap sebagai grafit selama proses pembekuan, akan tetapi tetap berkaitan dengan unsur besi (Fe), krom (Cr) atau molibden (Mo) membentuk karbida.

Besi cor putih bersifat keras dan getas dan memiliki tampilan patahn seperti kristal berwarna putih.

Besi Cor Kelabu Besi cor kelabu merupakan paduan dari unsur-unsur besi (Fe), karbon © dansilicon (Si) yang mengandung “karbon tak berkaitan” dalam bentuk grafit.Nama besi cor kelabu didapat dari tampilan patahan berwarna kelabu. Besi cor kelabu untuk keperluan otomotif dan konstruksi umum lainnya dibagi menjadi 10 kelas/garde yang didasarkan pada kekuatan tarik minimumnya.

Kekuatan, kekerasan dan struktur mikro dari besi cor kelabu dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti komposisi kimia, desain, cetakan, karakteristik cetakan dan laju pendinginan selama dan setelah pembekuan. Unsur Cu, Cr, Mo dan Ni seringkali ditambahkan untuk mengatur struktur mikro matriks dan pembentukan grafit. Selain itu bertujuan untuk meningkatkan ketahanan korosi besi cor kelabu pada beberapa media.

Besi cor kelabu dapat dikeraskan dengan proses quenching dan temperature sekitar 1600˚F (menjadi getas). Kombinasi dengan proses temper akan meningkatakan ketangguhan dan menurunkan kekerasannya. Besi Cor Malleable - Besi cor ini dihasilkan dari proses perlakuan panas besi cor putih yang memiliki komposisi tertentu. - Proses terbentuknya beis cor putih akibat : - Rendahnya kandungan karbon dan silikon - Adanya unsur-unsur pembentuk karbida seperti Cr, Mo dan V - Laju pendinginan dan pembekuan yang tinggi Pada proses pembuatan besi cor malleable, besi cor putih dipanaskan hingga temperatur diatas temperatur eutectoid (1700oF) kemudian ditahan hingga beberapa jam dan didinginkan dalam tungku. Proses tersebut menyebabkan unsure karbon terlarut dalam austenit, mengendap dan membentuk grafit bulat tak beraturan (irregular nodules of graphite) yang disebut korbon temper. Proses ini akan menghasilkan besi cor malleable dengan matriks ferit. Besi Cor Nodular - Besi cor nodular memiliki komposisi unsure yang sama dengan besi cor kelabu. Unsur tersebut yaitu karbon dan silikon. - Perbedaan besi cor nodular dan kelabu terletak pada bentuk grafit (untuk menghasilkan bentuk grafit yang berbeda, digunakan proses yang berbeda pula) - Pembulatan grafit dicapai karena ditambahkan unsur Magnesium (Mg) dan Cerium (Ce). Baja (Baja Cor) Salah satu jenis baja adalah baja karbon yaitu paduan besi-karbon yang mengandung unsur karbon kurang dari 1,7 % (beberapa literature menyebutkan kandungan karbon maksimum 2.0 %). Sebagai tambahan selain karbon, baja cor mengandung : - Silikon (Si) : 0.20 – 0,70 % - Mangan (Mn) : 0,50 – 1,00 %

- Fosfor (P) :<> - Sulfur (S) :<> Struktur mikro baja cor yang memiliki kandungan karbon kurang dari 0,8 % (baja hypoeutektoid) terdiri dari FERIT dan PERLIT. Kadar karbon yang lebih tinggi menambah jumlah perlit. Struktur mikro baja cor yang memiliki kandungan karbon lebih dari 0,8 % (bajahipereutektoid) terdiri dari SEMENTIT (Fe3C) dan PERLIT. Kadar karbon yang lebih tinggi menambah jumlah sementit. Baja cor dengan kadar C=0,20 % diatas diperoleh dari pendinginan didalam tungku dari temperatur 950oC setelah pengecoran. Bagian yang hitam adalah PERLIT dan yang putih adalah FERIT. Sedangkan baja cor dengan kadar C=0,8 % didinginkan dalam tungku 900oC struktur yang terlihat jelas yaitu PERLIT. 2.4.. Proses Peleburan Logam Peleburan logam merupakan aspek terpenting dalam operasi-operasi pengecoran karena berpengaruh langsung pada kualitas produk cor. Pada proses peleburan, mula-mula muatan yang terdiri dari logam, unsur-unsur paduan dan material lainnya seperti fluks dan unsur pembentuk terak dimasukkan kedalam tungku. Fluks adalah senyawa inorganic yang dapat “membersihkan” logam cair dengan menghilangkan gas-gas yang ikut terlarut dan juga unsur-unsur pengotor (impurities).Fluks memiliki beberpa kegunaan yang tergantung pada logam yang dicairkan, seperti pada paduan alumunium terdapat cover fluxes (yang menghalangi oksidasi dipermukaan alumunium cair),.Cleaning fluxes, drossing fluxes, refining fluxes, dan wall cleaning fluxes. Tungku-tungku peleburan yang biasa digunakan dalam industri pengecoran logam adalah tungku busur listrik, tungku induksi, tungku krusibel, dan tungku kupola. Karakteristik masing-masing tungku peleburan adalah :

1. 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 untuk tujuan pemaduan

2. Tungku induksi 1. Khususnya digunakan pada industri pengecoran kecil 2. Mampu mengatur komposisi kimia pada skala peleburan kecil 3. Terdapat

dua

jenis

tungku

yaitu Coreless (frekuensi

tinggi)

dan core atau channel (frekuensi rendah, sekitar 60 Hz) 4. Biasanya digunakan pada industri pengecoran logam-logam non-ferro 5. Secara khusus dapat digunakan untuk keperluan superheating (memanaskan logam cair diatas temperatur cair normal untuk memperbaiki mampu alir), penahanan temperatur (menjaga logam cair pada temperatur konstan untuk jangka waktu lama, sehingga sangat cocok untuk aplikasi proses die-casting), dan duplexing/tungku parallel (menggunakan dua tungku seperti pada operasi pencairan logam dalam satu tungku dan memindahkannya ke tungku lain)

3. Tungku krusibel a. Telah digunakan secara luas disepanjang sejarah peleburan logam. Proses pemanasan dibantu oleh pemakaian berbagai jenis bahan bakar. b. Tungku ini bias dalam keadaan diam, dimiringkan atau juga dapat dipindah-pindahkan

c. Dapat diaplikasikan pada logam-logam ferro dan non-ferro

4. Tungku kupola 1. Tungku ini terdiri dari suatu saluran/bejana baja vertical yang didalamnya terdapat susunan bata tahan api aMuatan terdiri dari susunan atau lapisan logam, kokas dan fluks b Kupola dapat beroperasi secara kontinu, menghasilkan logam cair dalam jumlah besar dan laju peleburan tinggi Muatan Kupola 1. Besi kasar (20 % - 30 %) 2. Skrap baja (30 % - 40 %) Kadar karbon dan siliko yang rendah adalah menguntungkan untuk mendapat coran dengan prosentase Carbon dan Si yang terbatas. Untuk besi cor kekuatan tinggi ditambahkan dalam jumlah yang banyak. 3. Skrap balik Yang dimaksud skrap balik adalah coran yang cacat, bekas penambah, saluran turun, saluran masuk atau skrap balik yang dibeli dari pabrik pengecoran. 4. Paduan besi Paduan besi seperti Fe-Si, Fe-Mn ditambahkan untuk mengatur komposisi.Prosentasekarbon berkurang karena oksidasi logam cair dalam cerobong dan pengarbonan yang disebabkan oleh reaksi antar logam cair dengan kokas.Prosentase karbon terutama diatur oleh perbandingan besi kasar dan skrap baja.Tambahan harus dimasukkan dalam perhitungan untuk mengimbangi kehilangan pada saat peleburan. Penambahan dimasukkan 10 sampai 20 % untuk Si dan 15 sampai 30 % untuk Mn.

Prosentase

steel bertambah

karena

pengambilan steel dari kokas.

Peningkatan

kadar

belerang(steel) yang diperbolehkan biasanya 0,1 %

2.5. Metalurgi Proses Pengecoran Pembekuan ingot dan Coran Dari Pembekuan ingot dihasilkan 3 daerah dengan karakteristik yang berbeda. Daerah-daerah tersebut adalah : 1. Chill Zone Selama proses penuangan logam cair kedalam cetakan, logam cair yang berkontak langsung dengan dinding cetakan akan mengalami pendinginan yang cepat dibawah temperaturlikuidusnya. Akibatnya pada dinding cetakan tersebut timbul banyak inti padat dan selanjutnya tumbuh kearah cairan logam. Bila temperatur penuangannya rendah, seluruh bagian logam cair akan membeku secara cepat dibawah temperatur likuidus. Disisi lain bila temperatur penuangan tinggi, cairan logam yang berada ditengah-tengah ingot akan tetap berada diatas temperaturlikuidus untuk jangka waktu lama. 2. Columnar zone Sesaat setelah penuangan, gradien temperatur pada dinding cetakan menurun dan kristal pada daerah chill tumbuh memanjang dalam arah kristal tertentu. Kristal-kristal tersebut tumbuh memanjang berlawanan dengan arah perpindahan panas (panas bergerak dari cairan logam kea rah dinding cetakan yang bertemperatur lebih rendah) yang disebut dengan dendrit. Setiap kristal dendrit mengandung banyak lengan-lengan dendrit (primary dendrit). Jika Fraksi volum padatan (dendrite) meningkat dengan meningkatnya panjang dendrit dan jika struktur yang terbentuk berfasa tunggal, maka lengan-lenagn dendrti sekunder dan tertier akan timbul dari lengan dendrit primer. Daerah yang terbentuk antara ujung dendrit dan ttitik dimana sisa cairan terakhir akan membeku disebut sebagai mushy zone atau pasty zone. 3. Equiaxed zone

Daerah ini terdiri dari butir-butir equiaxial yang tumbuh secara acak ditengahtengahingot.Pada daerah ini perbedaan temperatur yang ada tidak menyebabkan terjadinya pertumbuhan butir memanjang.

C. PROSPEK INDUSTRI PENGECORAN LOGAM Industri pengecoran logam yang terdapat di kecamatan Ceper Kabupaten Klaten ini telah ada sejak dahulu kala, yakni terhitung sejak zaman penjajahan Belanda. An sampai sekarang industri tersebut masih tetap eksis keberadaannya mengingat keberadaan produk yang dihasilkan banyak dibutuhkan oleh beberapa instansi dengan skala besar seperti PJKA, PELNI, selain itu beberapa produk yang dihasilkan merupakan pesanan dari luar negri.dapat dikatakan bahwa industri pengecoran logam di Kecamatan Ceper ini sudah go public dan internasional. Keberadaan industri baik yang berskala kecil, menengah, dan besar ini bisa dijumpai hampir diseluruh wilayah kecamatan Ceper.Keberadaan Industri Pengecoran Logam di Ceper tak lepas dari jasa seorang ahli bijih besi yang berasal dari Serang Banten, bernama Ki Serang Kusuma. Dari awal dirintisnya industri ini hingga sekarang telah mengalami banyak proses dan perkembangan. Industri pengecoran logam ini telah ada sejak abad ke-19. Bermula dari alat-alat pertanian tradisinonal (mata bajak), alat-alat rumah tangga, hingga kini beralih ke produk lain (mesin pelumat tanah liat (mollen), alat press genteng, sambungan pipa, pompa air, dan lain-lain) dan barang antik (hiasan dinding, lampu robyong, lampu jalan, lampu taman, meja kursi, pagar atau tralis, dan lain-lain), kemudian juga produk komponen mesin (komponen mesin tenun, komponen mesin bermotor (sparepart), komponen kereta api (blok rem), komponen mesin diesel, komponen alat listrik dan produk sejenis lainnya). Untuk menilai kualitas produk yang dihasilkan telah didirikan Laboratorium Pengecoran Logam Ceper yang melayani uji pasir cetak, kekerasan, kekuatan tarik, struktur mikro

dan

analisa

komposisi

kimia

logam.

Industri pengecoran logam di Kecamatan Ceper membentuk suatu klaster yang terdiri 237 unit industri.Kapasitas yang terpasang sebesar 150.000 per tahun (4% kapasitas nasional) dan kapasitas produksi tahunan sebesar 30.000 (20% dari kapasitas nasional), sehingga dapat

membuka lapangan pekerjaan dan menampung tenaga kerja sebanyak 4000 orang dengan sebagian besar usaha adalah IKM (Industri Kecil dan Menengah).

BAB III PENUTUP

KESIMPULAN

Hasil – hasil pengecoran yang sempurna hanya dapat diperoleh jika batasan – batasan pada proses pembekuan diketahui sewaktu perancangan pengecoran dan perancangan proses: 1. Selama pembekuan terjadi, cetakan harus lebih dingin dibanding logam. Masalah aliran fluida dan perpindahan kalor akan membatasi ketebalan dinding minimum yang dapat dicapai. Terutama jika suatu paduan membeku dengan pertumbuhan dendrit – dendrit yang akan menghambat aliran fluida. 2. Teknik – teknik pembuatan saluran masuk dan penambah harus menjamin berlangsungnya pengisian yang halus dan sempurna ke rongga cetakan yang diikuti dengan pembekuan yang berkelanjutan, dengan pasokan cairan logam yang cukup untuk mengisi corong – corong bentukan yang muncul. 3. Perpindahan kalor harus dikontrol secara lokal untuk mencegah kekurangan pada bagian coran yang membeku terakhir dan meminimalkan porositas. 4. Control ukuran-butir merupakan salah satu cara paling berdaya guna untuk meningkatkan sifat – sifat mekanis. 5. Sifat – sifat dapat diperbaiki dengan pemberian tekanan dalam kisaran suhu yang menyebabkan bahan menjadi lunak atau dengan penekanan isostatik panas terhadap coran yang telah membeku. 6. Bahaya – bahaya dalam penanganan logam yang mencair, radiasi sinar dan termal dari larutan bersuhu tinggi, serta pengoperasian mesin pengecoran memerlukan

perhatian khusus, alat perlindungan diri, dan ukuran – ukuran keamanan yang keras. Uap – uap dan gas – gas beracun harus tertampung atau dengan perlakuan khusus agar para pekerja dan lingkungan dapat terlindungi.

SARAN

Dalam pengecoran logam kita harus mengetahui dan mengikuti langkah – langkah yang benar sesuai dengan prosedur.Dalam tahap pemrosesan kita pun sebagai pekerja wajib memakai pengaman, alat alat perlindungan diri, dan pelatihan khusus. Cetakannya pun harus sempurna.Benda cor itu sendiri tidak mungkin lebih baik dari dari cetakannya.