< PreviousTeknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 30 Bengkel Cor (Foundry) Merupakan bengkel yang memiliki dapur peleburan logam dan peralatan bantu lainnya seperti ladel, cetakan, dan lain-lainnya. Dapur Peleburan (Furnace) Beberapa jenis dapur peleburan yang sering digunakan dalam bengkel cor adalah: Kupola, Dapur pembakaran langsung (direct fuel-fired furnance), Dapur krusibel (crusibel furnance), Dapur busur listrik (electrical-arc furnance), Dapur induksi (induction furnance). Pemilihan dapur tergantung pada beberapa faktor, seperti : paduan logam yang akan dicor, temperature lebur dan temperature penuangan, kapasitas dapur yang dibutuhkan, biaya investasi, pengoperasian, pemeliharaan, polusi terhadap lingkungan. Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 31 Kupola Kupola adalah dapur yang digunakan untuk melebur besi tuang. Dapur ini berbentuk silindrik tegak, terbuat dari baja dan bagian dalamnya dilapisi dengan batu tahan api, seperti ditunjukkan dalam gambar 3.16. Sebagai bahan bakar digunakan kokas (coke), dan batu kapur digunakan sebagai fluks, sedang bahan bakunya adalah besi bekas dan seringkali ditambahkan besi kasar. Pengisisan dilakukan melalui charging door bergantian antara kokas dan besi. Pembakaran terjadi disekitar pipa hembus sehingga di daerah ini akan terjadi percairan besi dan fluks akan bereaksi dengan abu kokas dan impuritas lainnya membentuk terak. Terak akan mengapung di atas besi cair dan berfungsi sebagai pelindung hingga tidak bereaksi dengan lingkungan di dalam kupola. Cairan akan dikeluarkan secara berkala bila jumlah cairan sudah cukup banyak. Penambahan bahan baku juga dilakukan secara berkala dan dapur dapat bekerja secara kontinu. Gambar 3.16 Kupola yang digunakan untuk peleburan besi tuang Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 32 Dapur pembakaran langsung Dapur pembakaran langsung terdiri dari tungku kecil yang terbuka. Logam yang akan dilebur ditempatkan di dalam tungku tersebut, dan dipanaskan dengan pembakar (burner) yang ditempatkan disebelah tungku. Atap dapur membantu pemanasan dengan memantulkan bunga api ke dalam tungku peleburan. Bahan bakar yang digunakan adalah gas alam. Dibagian bawah tungku terdapat lubang saluran untuk mengalirkan logam cair hasil peleburan. Dapur jenis ini biasanya digunakan untuk melebur logam non-besi seperti paduan tembaga dan aluminium. Dapur krusibel (dapur kowi) : Dapur ini melebur logam tanpa berhubungan langsung dengan bahan pembakaran tidak langsung (indirect fuel-fired furnance). Gambar 3.17 Tiga jenis dapur krusibel Dalam gambar 3.17 ditunjukkan 3 jenis dapur krusibel yang biasa digunakan : 1. krusibel angkat (lift-out crucible), 2. pot tetap (stationary pot), 3. dapur tukik (tilting-pot furnance). Krusibel angkat : Krusibel ditempatkan didalam dapur dan dipanaskan hingga logam mencair. Sebagai bahan bakar digunakan minyak, gas, dan serbuk batubaru. Bila logam telah melebur, krusibel diangkat dari dapur dan digunakan sebagai label penuangan. Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 33 Dapur pot tetap : Dapur tidak dapat dipindah, logam cair diambil dari kontainer dengan ladel. Dapur tukik : Dapat ditukik untuk menuangkan logam cair. Dapur krusibel digunakan untuk peleburan logam non-besi seperti perunggu, kuningan, paduan seng dan aluminium. Kapasitas dapur umumnya terbatas hanya beberapa ratus pound saja. Dapur busur listrik : Dalam jenis dapur ini, bahan baku dilebur dengan panas yang dihasilkan dari suatu busur listrik. Biasanya menggunakan dua atau tiga elektrode. Konsumsi daya tinggi, tetapi dapur ini dapat dirancang kapasitas lebur tinggi (25 s/d 50 ton/jam), dan biasanya digunakan untuk pengecoran baja. Dapur Induksi : Dapur induksi dalam gambar 3.18 menggunakan arus bolak-balik yang dialirkan ke suatu kumparan untuk menghasilkan medan magnit dalam logam, dan dihasilkan arus induksi sehingga terjadi pemanasan dan peleburan logam yang sangat cepat. Gambar 3.18 Dapur induksi Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 34 Keuntungan dapur induksi pemanasan dan peleburan sangat cepat, medan gaya elektromagnetik menyebabkan terjadinya pencampuran logam cair, logam cair homogen, karena tidak terjadi kontak dengan elemen pemanas, maka kondisi lingkungan peleburan dapat dikontrol dengan baik, logam cair yang dihasilkan memiliki kualitas dan kemurnian yang tinggi. Penggunaan : peleburan baja, peleburan besi tuang, peleburan paduan aluminium, dan semua paduan yang lain. Catatan : 1. Arus listrik AC melewati kumparan medan magnit yang berubah-ubah gaya gerak listrik (E = BVL) pada bahan baku logam. 2. Bahan baku logam satu sama lain saling bersentuhan loop tertutup arus listrik panas (H = I 2 R t) bahan baku logam mencair. 3. Adanya arus dan medan magnet dalam bahan baku logam gaya gerak mekanik (F = BIL) bahan baku logam bergerak pencampuran logam cair homogen. Penuangan, Pembersihan, dan Perlakuan panas Pemindahan logam cair dari dapur peleburan ke cetakan dapat dilakukan dengan : Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 35 krusibel, dan ladel (lebih umum digunakan), seperti dapat dilihat dalam gambar 3.19. Gambar 3.19 Dua jenis ladel yang umum digunakan (a) ladel kran, dan (b) ladel dua orang Masalah yang sering terjadi dalam proses penuangan adalah oksidasi logam cair yang masuk ke dalam cetakan sehingga dapat mengurangi kualitas produk. Untuk menghindari oksidasi tersebut dapat dilakukan dengan : menggunakan saringan (filter) untuk menghalangi masuknya oksida dan impuritas yang lain, menggunakan fluks untuk menutupi logam cair sehingga oksidasi dapat dihambat, ladel dilengkapi saluran tuang (pouring spout) yang bentuknya sedemikian rupa, sehingga pada waktu penuangan logam cair yang keluar adalah logam cair bagian bawah, sedang oksida mengapung di atas. Setelah produk coran membeku dan dikeluarkan dari cetakan, biasanya dilakukan beberapa tahapan pekerjaan lanjutan yaitu : 1. pemangkasan (trimming), 2. pelepasan inti, 3. pembersihan permukaan, 4. pemeriksaan, Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 36 5. perbaikan (repair) bila diperlukan, 6. perlakuan panas. Tahapan (1) s/d (5) termasuk pekerjaan pembersihan pada bagian foundry, sedang perlakuan panas dilakukan bila diperlukan perbaikan sifat mekanik produk. Kualitas pengecoran Gambar 3.20 menunjukkan beberapa jenis cacat yang sering terjadi pada proses pengecoran adalah : Gambar 3.20 Beberapa jenis cacat yang sering terjadi dalam coran Pembekuan dini (misrun), yaitu pembekuan yang terjadi sebelum seluruh pengisian rongga cetak selesai. Penyebab terjadinya pembekuan dini : Fluiditas logam cair kurang, Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 37 Temperatur penuangan terlalu rendah, Penuangan terlalu lambat, Beberapa bagian rongga cetak terlalu sempit. Penyumbatan (cold shut), terjadi bila dua bagian logam mengalir bersama, tetapi terdapat perbedaan suhu pembekuan antara keduanya. Penyebabnya sama dengan pembekuan dini. Butiran dingin (cold shot), percikan yang terjadi pada saat penuangan memyebabkan terbentuknya gelembung padat dan terperangkap dalam cetakan. Untuk menghindari hal tersebut harus dirancang prosedur penuangan dan sistem saluran masuk yang lebih baik. Rongga penyusutan (shrinkage cavity), cacat yang terjadi akibat pembekuan yang tidak bersamaan sehingga sebagian logam cair masih tertinggal dan membeku belakangan. Ini sering terjadi dekat bagian atas cetakan (lihat gambar 2.5). Mikroporisitas, kekosongan-kekosongan kecil yang menyebar dalam coran akibat penyusutan pembekuan logam cair yang terakhir pada struktur dendritik. Keretakan (hot tearing/hot cracking), terjadi pada tahap akhir dari cetakan, tetapi ada bagian yang masih melekat sehingga terpisah dari coran. Beberapa kerusakan yang berhubungan dengan pemakaian cetakan dapat dilihat dalam gambar 3.21 : Gambar 3.21 Beberapa jenis cacat dalam pengecoran dengan cetakan pasir Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 38 Gas dalam pasir (sand blow), rongga gas berbentuk balon yang timbul akibat adanya pelepasan gas cetakan selama penuangan. Hal ini terjadi di dekat permukaan coran, yang disebabkan oleh permeabilitas yang rendah dan kelembaban yang tinggi pada cetakan pasir. Lubang peniti (pinhole), lubang – lubang kecil yana terjadi di bawah permukaan cetakan akibat terperangkapnya gas di dalam rongga cetakan. Pengikisan dinding cetakan (sand wish), terjadi pada saat logam cair dituang, sehingga bentuk benda cor akan mengikuti bentuk rongga cetak yang terkikis. Scabs, daerah kasar pada permukaan benda cor akibat adanya pasir yang terlepas selama penuangan dan tertanam pada permukaan benda cor. Penetrasi, terjadi bila fluiditas logam cair tinggi, sehingga dapat merembus ke dalam cetakan pasir atau inti pasir. Setelah pembekuan, permukaan benda cor terdiri dari campuran butir – butir pasir dan logam. Pergeseran belahan cetakan (mold shift), yaitu pergeseran antara kup (bagian atas cetakan) dan drug (bagian bawah cetakan) sehingga menghasilkan benda cor yang tidak sesuai dengan bentuk yang diharapkan. Pergeseran inti (core shift), pergeseran serupa terjadi pada inti dan pada umumnya ke arah vertikal. Keretakan cetakan (mold crack), terjadi bila kekuatan cetakan tidak memadai sehingga logam cair dapat mengisi celah retakan tersebut. Metode pemeriksaan, meliputi : Pemeriksaan secara visual; Pengukuran dimensi; Pengujian, meliputi : Pengujian dengan tekana (udara) untuk mengetahui adanya kebocoran pada benda cor; Pengujian radiografi untuk mengetahui cacat pada bagian dalam benda cor; Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 39 Pengujian mekanik untuk mengetahui sifat mekanik benda cor, seperti kekuatan tarik, kekurangan dan lain–lain. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam merencana suatu produk coran : Kesederhanaan geometri, untuk mempermudah pross pernetakan; Pojok/sudut, bagian-bagian yang bersudut tajam harus dihindari karena merupakan pemusatan tegangan yang dapat menimbulkan keretakan benda cor; Ketebalan, setiap bagian sebaiknya memiliki ketebalan yang merata agar terhindar dari rongga penyusutan; Bagian yang tebal memerlukan waktu yang lebih lama untuk pembekuan dan pendinginannya, sehingga logam cair yang tersisa akan membentuk rongga (lihat gambar 3.22.a); Hal ini dapat diatasi dengan merubah desain (gambar 3.22.b) atau menggunakan inti (gambar 3.22.c); Gambar 3.22 Bagian yang tebal pada interseksi dapat menimbulkan rongga penyusutan Tirus (draft), untuk memudahkan mengeluarkan pola dari dalam cetakan (lihat gambar 3.23); Next >