< PreviousTeknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 140 Cacat yang sangat mungkin muncul akibat kotornya cairan adalah terak terjebak, keropos, gas pada permukaan benda tuang, lubang jarumserta cacat-cacat yang timbul karena pembekuan yang tidak terduga. Cacat-cacat ini menjadi sangat merugikan karena sebagian besar baru akan diketahui pada saat tuangan mengalami proses permesinan. Langkah awal dalam menghasilkan cairan logam yang bersih adalah pada pemilihan bahan baku, dimana ditujukan pada : Kualitas yang terpercaya Yang dimaksud dengan kualitas yang terpercaya disini adalah terutama komposisi kimia dari setiap bahan baku yang akan digunakan dapat dipertanggung jawabkan, sehingga memudahkan saat proses peramuan. Tingkat kemurnian bahan yang mencukupi ( sesuai standar ) Adanya unsur-unsur asing pada bahan baku yang akan dilebur akan berakibat terhadap kualitas cairan yang dihasilkan. Unsur-unsur asing tersebut ada kalanya akan meningkatkan jumlah kotoran pada proses peleburan. Bersih dari karat Karat merupakan lapisan oksida logam yang menempel pada bahan baku logam ferro. Dengan adanya karat pada bahan baku selain akan menimbulkan terak pada cairan logam , juga akan menimbulkan percikan-percikan cairan logam saat bahan baku logam tersebut akan dimasukan pada cairan logam dalam tanur yang akan berbahaya bagi operator yang bekerja disekitar tanur. Bentuk seragam dan masif Bentuk bahan baku yang akan dilebur erat kaitannya dengan kualitas cairan yang dihasilkan. Penggunaan bahan baku yang seragam dan yang massif (pejal) akan memudahkan proses pemuatan dalam tanur sehingga kepadatan pemuatan dapat tercapai. Apabila kepadatan pemuatan telah tercapai dengan maksimal maka proses peleburan akan menjadi lebih mudah dan lebih cepat, sehingga reaksi antara cairan logam dan bahan pelapis tanur (lining tanur) dapat diminimasi begitu pula reaksi antara cairan logam dengan udara sekitar, yang pada akhirnya akan berakibat pada cairan logam yang dihasilkan menjadi bersih dan umur pakai lining tanur menjadi lebih panjang. Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 141 Selain kondisi dan kualitas bahan baku, hal-hal yang harus diperhatikan adalah pengendalian proses peleburan, yang meliputi: Reaksi-reaksi yang terjadi selama proses peleburan Beberapa hal akan selalu mengakibatkan terjadinya reaksi selama proses peleburan. Hal-hal tersebut diakibatkan oleh: Terak yang terdiri dari oksida logam Logam cair yang tidak berpadu dengan oksida Logam cair yang melepaskan gas kontak antara cairan logam dan lining tanur Dari dasar tersebut diatas, maka akan terjadi reaksi-reaksi sebagai berikut : 1. Udara + cairan ---------> terak Contoh : O2 + 2 Fe ---------> 2 FeO 2. Terak + cairan ---------> cairan + gas Contoh : FeO + C ---------> Fe + CO 3. Lapisan + cairan ---------> cairan + gas Contoh : Al2O3 + 3 C ---------> 2Al + 3CO 4. Cairan + cairan ---------> cairan + terak Contoh : CO + Fe ---------> C + FeO 5. Terak + lapisan ---------> terak Contoh : CaO + Al2O3 ---------> CaOAl2O3 Dari sinilah sebenarnya terjadi elemen terbakar maupun bertambah selama proses peleburan berlangsung. Proses Deoksidasi Pengertian umum deoksidasi adalah suatu kondisi dimana dengan pembubuhan elemen atau paduan tertentu mengakibatkan keluarnya O2 dari dalam cairan. Pada paduan Fe – C, jumlah O2 ini tergantung dari kandungan C maupun Si-nya, dimana semakin tinggi C dan Si maka semakin rendah pula jumlah O2. Pada peleburan baja kandungan O2 begitu tinggi sehingga penyingkirannya harus dilakukan dengan teknik khusus dari luar yang disebut sebagai deoksidasi luar. Untuk keperluan ini diperlukan bahan dengan afinitas tinggi terhadap O2 seperti Al, Ba, Ca, Sr, Zr, maupun bahan sejenis lainnya. Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 142 Proses Desulfurisasi Salah satu unsur yang keberadaannya selalu tidak diharapkan adalah Sulfur (S). Unsur ini menghambat mampu alir cairan, karena meningkatkan kekentalan cairan. Jumlahnya yang banyak, terutama bila diikuti dengan kurangnya Mn akan menghambat pencapaian struktur tertentu melalui proses perlakukan panas. Cacat lain yang muncul akibat pengaruh Sulfur adalah : Keras pada bagian-bagian tertentu, terutama pada sudut maupun pada bagian yang mendapat pendinginan lebih cepat. Retak akibat besarnya tegangan dalam Penyebab tingginya kandungan Sulfur berasal dari bahan baku yang memiliki kandungan Sulfur yang tinggi. Dengan peramuan maupun teknik peleburan yang benar, pada prinsipnya kandungan Sulfur ini dapat kita tekan hingga batas yang aman. Untuk mengikat Sulfur ini keluar dari cairan umumnya digunakan oksida-oksida maupun elemen yang bereaksi basa, yaitu sebagai berikut : CaO (Kalk) CaO ini berasal dari batu kapur ( CaCo3 ) yang terurai pada temperature 9000C CaCO3 ---------> CaO + CO2 ; kemudian : CaO + FeS ---------> CaS + FeO ; CaS dan FeO adalah terak. CaC2 ( batu karbit ) CaC2 + FeS -----------> CaS + 2C + Fe Dari persamaan reaksi diatas tampak bahwa desulfurisasi menggunakan batu karbit lebih efisien dibandingkan dengan batu kapur, karena hanya menghasilkan terak CaS saja disamping menambah C. 2. Pencapaian temperatur dan homogenisasi Tahapan pencapaian temperatur cairan saat proses peleburan dan saat cairan akan dituang harus dicapai dengan tepat karena akan berpengaruh terhadap kemampuan cairan mengisi seluruh rongga cetak dan penyusutan yang terjadi pada benda tuang. Homogenisasi cairan harus tercapai agar pembentukan struktur Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 143 dasar yang direncanakan dapat terbentuk secara merata diseluruh bagian benda tuang. 3. Metoda dan tatanan kerja yang baik Metoda dan tatanan kerja yang baik berhubungan erat dengan factor manusia (operator) dan fasilitas yang digunakan yaitu sebagai berikut : 1. Kesehatan dan keselamatan kerja. Kesehatan dan keselamatan pekerja merupakan hal yang paling diutamakan sebelum menentukan suatu proses atau langkah yang akan diambil. Langkah yang diambil tidak boleh mengambil resiko yang bagi keselamatan pekerja. Reaksi yang timbul akibat penggunaan bahan tertentu harus diperhitungkan agar dapat diambil langkah pengamanan terhadap keselamatan kerja. 2. Peralatan peleburan yang tersedia dan kondisinya Peralatan yang tersedia menentukan kemampuan dan kapasitas untuk melakukan suatu proses. Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 144 3. Peralatan pengujian bahan dan produk Tuntutan terhadap produk akhir tidak terlepas dari ketersediaan dan kemampuan penggunaan alat pengujian yang sesuai. Alat pengujian ini diikelompokkan menjadi alat pengendalian/ pengujian pada proses dan alat pengujian bahan /produk. 4. Langkah kerja yang efisien Tinjauan sisi ekonomis dan ekologis sangat menuntut tahapan/langkah yang efisien, agar produk yang dihasilkan menggunakan biaya proses serendah mungkin dan secara ekologis pencemaran lingkungan hidup dapat ditekan serendah mungkin. 4. Harga yang murah Harga jual benda tuang tentu saja akan sangat dipengaruhi oleh biaya peleburan yang didalamnya termasuk energi , bahan baku dan tenaga kerja. Penghematan energi dapat dicapai melalui perhitungan peramuan yang akurat serta kedisiplinan dalam pengoperasian tanur. Namun demikian bahan baku yang murah belum tentu menjamin biaya yang rendah. Bahan baku yang murah ( dalam arti kata kualitasnya yang tidak pasti ) Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 145 hanya akan memunculkan berbagai permasalahan sehingga pada akhirnya akan menaikan biaya produksi. Biaya peleburan dapat ditekan melalui : Peramuan yang akurat Penimbangan bahan baku yang sesuai dari hasil peramuan Teknik pemuatan bahan baku yang baik Kedisiplinan dalam pengawasan dan pengendalian proses peleburaan (termasuk didalamnya pencatatan semua data proses peleburan) Keteraturan dalam pengelolaan dan penyimpanan bahan baku dan bahan daur ulang. Jenis-Jenis Tanur Untuk Proses Peleburan Berdasarkan Energi yang digunakan, tanur untuk peleburan logam dapat diklasifikasikan menjadi dua macam : Tanur dengan bahan bakar o Tanur Kupola o Tanur Krusibel o Tanur Reverberatory o Tanur Putar Tanur dengan energi listrik o Tanur Busur Api o Tanur Induksi Bahan Bakar yang digunakan untuk peleburan logam dapat diklasifikasikan sebagai berikut : energi minyak energi kokas energi arang kayu energi Gas Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 146 Energi Minyak Peleburan dengan energi minyak sangat banyak digunakan di industri alumunium. Dalam proses peleburannya minyak sebagai bahan bakar di semprotkan dengan bantuan udara bertekanan. Bahan bakar yang sering digunakan untuk peleburan ini, adalah minyak solar dan minyak tanah. Perubahan dari bahan bakar minyak menjadi gas melalui proses pengabutan sehingga didapatkan nilai panas yang tinggi (sekitar 42.000 kj/kg). Energi Kokas Kokas merupakan bahan baku peleburan yang berasal dari batu bara. Proses pembuatan kokas tersebut dilakukan dengan cara mengolah Batu bara menjadi kokas melalui proses penghembusan udar panas, sehingga kandungan yang tidak dikehendaki seperti arang akan terhembus keluar. Kokas merupakan sumber energi peleburan utama tanur kupola dan khusus untuk tujuan tersebut diolah menjadi kokas yang memiliki kandungan kelembaban dan belerang yang rendah Kokas Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 147 Selain itu masih ada jenis “High carbon coke” (HC-Coke) yang diolah dari bahan minyak bumi, keunggulan HC-Coke ini adalah kadar abu yang rendah dan lebih padat. Kandungan karbonnya mencapai 98%. Kokas memiliki nilai panas 27.000 – 30.000 kj/kg, batu bara yang belum diolah menjadi kokas memiliki nilai panas 20.000 – 35.000 kj/kg. Sebagai alternatif pilihan dalam proses peleburan alumunium dan tembaga, kokas mulai digunakan untuk peleburan sebagai pengganti arang kayu. Dalam proses peleburannya kokas terlebih dahulu dinyalakan dengan menggunakan kayu bakar sampai menyala. Untuk proses selanjutnya setelah kokas menyala, diteruskan dengan meniupkan udara supaya kokas terus menyala. Energi Arang kayu Energi pertama yang digunakan sebagai bahan bakar untuk peleburan adalah arang kayu. Bahan dasar awal arang kayu adalah kayu, melalui pembakarang dan memiliki kandungan karbon di atas 80%, sampai menghasilkan arang kayu yang bisa digunakan untuk melebur logam bukan besi. Dalam proses peleburannya penggunaan arang kayu sangat banyak karena panas yang dihasilkan kurang bagus dan cepat habis. Arang karbon yang terbakar menghasilkan CO dan CO2 selain abu, dengan nilai panas 8.000 – 16.000 kj/kg. Karena nilai panas yang rendah, arang kayu tidak lagi dipergunakan sebagai sumber energi peleburan, namun masih dipergunakan sebagai bahan pelindung permukaan pada peleburan tembaga dan tembaga paduan, sebab pada suhu peleburan 1000 derajat Celcius, hasil pembakaran arang kayu hanyalah CO dan meredukasi oksigen dari dalam cairan. Energi Gas Gas merupakan sumber energi utama tungku pelebur terutama gas Acetylen (C2H2) dan gas prophan (C3H8). Acetylen dihasilkan dari reaksi batu karbit (CaC2) dengan air (H2O). Sebagai sumber energi memiliki nilai panas 57000kj /m3 dan tidak berwarna. Energi Listrik Peleburan logam dengan energi listrik dalam industri sekarang menjadi meluas. Sebab-sebabnya adalah: Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 148 a) Mudah mengontrol komposisi dan temperatur. b) Kehilangan logam yang sedikit. c) Memungkinkan untuk memakai logam bermutu rendah. d) Mengurangi jumlah pekerja. e) Memperbaiki persyaratan kerja. Untuk mencairkan besi dan baja cor terdapat dua tipe tanur listrik yang populer dipergunakan, yaitu pertama adalah tanur induksi dan kedua adalah tanur busur listrik. Proses peleburan dengan energi listrik merupakan perkembangan teknologi peleburan yang sudah ada, sejak Wilhelm Siemens menemukan listrik sebagai sumber energi tanur busur api, proses perkembangan teknologi peleburan dengan menggunakan energi listrik terus dikembangkan. Penggunaan energi listrik selain praktis, tidak berpengaruh langsung terhadap bahan yang dilebur, sehingga dapat melebur bahan dengan kualitas tinggi. Dalam proses peleburannya lebih mudah dalam pengoperasiannya. Peralatan yang di pasang pada tungku tersebut sudah otomatis, mulai dari setting suhu yang ingin dicapai dan besaran energi yang diberikan dapat di control lebih gampang dengan adanya panel khusus. Prinsif dasar proses peleburan tersebut adalah dengan mengalirkan energi listrik pada elemen pemanas (koil) yang telah dipasang mengelilingi pot sebagai tempat bahan baku yang akan di lebur. Elemen listrik tersebut akan memanaskan pot yang kemudian secara radiasi dan konveksi panas dari pot tersebut akan diserap oleh material yang ada dalam pot. Semakin besar panas yang diberikan maka material yang ada dalam pot akan mencapai titik lebur dan mencair. Hal lain yang tidak dapat dihindari adalah penggunaan energi listrik merupakan penggunaan energi yang sangat mahal, dan peralatan untuk peleburan dengan menggunakan energi listrik merupakan investasi yang besar. Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 149 Tanur dengan energi listrik Keuntungan dengan menggunakan tanur dengan energi listrik adalah : menghasilkan material yang berkulitas tinggi proses peleburan yang dilaksanakan lebih simple pengontrolan suhu lebih mudah, dan bisa dilakukan penahanan suhu. cairan yang dihasilkan lebih bersih umur pot lebih lama karena tidak terjadi tekanan pada dinding luar pot. Kelemahan dengan menggunakan tanur dengan energi listrik adalah : investasi yang dibutuhkan cukup besar, mulai dari harga tanur dan instalasi listrik yang digunakan. memerlukan operator yang terampil. Next >