Definisi pengecoran

7/31/2019 Definisi pengecoran

1/26

. Definisi pengecoran, Review Proses Pengecoran 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 cirri 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.

1. Terminologi Pengecoran dengan Cetakan Pasir

Secara umum cetakan harus memiliki bagian-bagian utama sebagai berikut :

7/31/2019 Definisi pengecoran

2/26

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.

1. 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

diperlihatkan dalam gambar dibawah ini.

7/31/2019 Definisi pengecoran

3/26

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) dan

synthetic (lake sands). Karena komposisinya mudah diatur, pasir sinetik lebih disukai oleh

banyak industri pengecoran.

Pemilihan jenis pasir untuk cetakan melibatkan bebrapa factor 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

7/31/2019 Definisi pengecoran

4/26

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 terjaditanpa 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

masing-masing pola. Dengan pola ini, bentukproduk yang dapat dihasilkan rumit dari

pola tunggal.

3. Match-piate pattern

7/31/2019 Definisi pengecoran

5/26

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

8. 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 Cetakan Pasir

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 :

7/31/2019 Definisi pengecoran

6/26

Setelah proses perancangan produk cor yang menghasilkan gambar teknik produk (a)

dilanjutkan dengan tahapan-tahapan berikutnya :

b. Menyiapkan bidang dasar datar atau pelat datar dan meletakan pola atas (cope) yang

sudah ada dudukan inti dipermukaan pelat datar tadi.

c. Seperti pada langkah c, untuk cetakan bagian bawah (drag) beserta sistem saluran.

d. Menyiapkan koak inti (untuk pembuatan inti)

e. Inti yang telah jadi disatukan (inti yang dibuat berupa inti setengah atau paroan inti)

f. 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.

g. Setelah diisi pasir cetak dan dipadatkan, pola dan system saluran dilepaskan dari cetakan

h. Giliran drag diisi pasir cetak setelah menempatkan rangka cetak diatas pola dan pelat

datar.

i. Setelah disi pasir cetak dan dipadatkan, pola dilepaskan dari cetakan

j. Inti ditempatkan pada dudukan inti yang ada pada drag.

7/31/2019 Definisi pengecoran

7/26

k. Cope dipasangkan pada drag dan dikunci kemudian dituangkan logam cair.

l. Setelah membeku dan dingin, cetakan dibongkar dan produk cor dibersihkan dari sisa-

sisa pasir cetakan.

m. 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 gating

sistem 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 lai berdampingan daya ikatannya tidak

begitu baik. Jika temperatur penuangan terlalu tinggi pasir yang terdapat pada dinding gating

sistem 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.

7/31/2019 Definisi pengecoran

8/26

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.

7/31/2019 Definisi pengecoran

9/26

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 sifat-sifat

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.

4.Logam-logam dalam pengecoran

Besi cor

o 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.

o Besi cor memiliki selang temperature cair yang relaitf lebih rendah daripada baja dan

relatif lebih encer ketika cair.

7/31/2019 Definisi pengecoran

10/26

o 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 cor nodular).

Sifat mekanik :

= 45 -75 ksi (kekuatan tarik)

= 35 60 ksi (kekuatan luluh)

e = 1 6% (perpanjangan)

Sifat matriks dan karakter grafit diperoleh dari kesetimbangan

7/31/2019 Definisi pengecoran

11/26

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 dan

silicon (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.

7/31/2019 Definisi pengecoran

12/26

Kekuatan, kekerasan dan struktur mikro dari besi cor kelabu dipengaruhi oleh

beberapa factor 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 1600F (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.

7/31/2019 Definisi pengecoran

13/26

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. Unsure

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 unsure Magnesium (Mg) dan Cerium

(Ce).

Baja (Baja Cor)

Salah satu jenis baja adalah baja karbon yaitu paduan besi-karbon yang mengandung

unsure 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) :

7/31/2019 Definisi pengecoran

14/26

- 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 % (baja

hipereutektoid) 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.

5.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 :

7/31/2019 Definisi pengecoran

15/26

1. Tungku busur listrik

o laju peleburan tinggi laju produksi tinggi

o polusi lebih rendah dibandingkan tungku-tungku lain

o memiliki kemampuan menahan logam cair pada temperatur tertentu untuk jangka waktu

lama untuk tujuan pemaduan

1. Tungku induksi

o Khususnya digunakan pada industri pengecoran kecil

o Mampu mengatur komposisi kimia pada skala peleburan kecil

o Terdapat dua jenis tungku yaitu Coreless (frekuensi tinggi) dan core atau channel

(frekuensi rendah, sekitar 60 Hz)

o Biasanya digunakan pada industri pengecoran logam-logam non-ferro

o 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)

7/31/2019 Definisi pengecoran

16/26

1. Tungku krusibel

o Telah digunakan secara luas disepanjang sejarah peleburan logam. Proses pemanasan

dibantu oleh pemakaian berbagai jenis bahan bakar.

o Tungku ini bias dalam keadaan diam, dimiringkan atau juga dapat dipindah-pindahkan

o Dapat diaplikasikan pada logam-logam ferro dan non-ferro

2. Tungku kupola

o Tungku ini terdiri dari suatu saluran/bejana baja vertical yang didalamnya terdapat

susunan bata tahan api

o Muatan terdiri dari susunan atau lapisan logam, kokas dan fluks

o Kupola dapat beroperasi secara kontinu, menghasilkan logam cair dalam jumlah besar

dan laju peleburan tinggi

7/31/2019 Definisi pengecoran

17/26

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.Prosentase karbon 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.

7/31/2019 Definisi pengecoran

18/26

Prosentase steel bertambah karena pengambilan steel dari kokas. Peningkatan kadar

belerang (steel) yang diperbolehkan biasanya 0,1 %

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 berkontaklangsung dengan dinding cetakan akan mengalami pendinginan yang cepat dibawah temperatur

likuidusnya. 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 temperatur

likuidus 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

7/31/2019 Definisi pengecoran

19/26

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 ataupasty zone.

3. Equiaxed zone

Daerah ini terdiri dari butir-butir equiaxial yang tumbuh secara acak ditengah-

tengah ingot. Pada daerah ini perbedaan temperatur yang ada tidak menyebabkan terjadinya

pertumbuhan butir memanjang.

7/31/2019 Definisi pengecoran

20/26

Pengaruh Penyusutan

Kebanyakan logam akan menyusut selama proses pembekuan dan ini

mengakibatkan perubahan struktur ingot. Paduan-paduan dengan selang pembekuan (daerah

antara temperatur liquidus dan solidus ) yang sempit menghasilkan mushy zone yang sempit

pula dan pada bagian permukaan atas ingot terdapat sisa cairan logam yang lama kelamaan

akan berkurang hingga pembekuan berakhir dan pada ingot mengandung rongga cukup dalam

pada bagian tengah atau disebut pipe.

Pada paduan-paduan dengan selang temperatur pembekuan lebar, mushy zone dapat menempati

seluruh bagian ingot sehingga tidak terbentuk pipe.

Segregasi pada Ingot dan Coran

Pada struktur pembekuan terdapat dua jenis segregasi yaitu segregasi makro

(perubahan komposisi pada tiap bagian spesimen) dan segregasi mikro (seperti yang terjadi

antara lengan dendrit sekunder). Ada empat faktor yang menyebabkan timbulnya segregasi

makro, yaitu :

1. Penyusutan karena pembekuan dan kontraksi panas

2. Perbedaan kerapatan antardendritik cairan logam

3. Perbedaan kerapatan antara padatan dan cairan4. Temperatur yang menyebabkan perbedaan kerapatan dalam cairan

7/31/2019 Definisi pengecoran

21/26

Segregasi dalam pembekuan logam tidak diinginkan karena memberikan pengaruh

buruk pada sifat mekanik. Untuk segregasi mikro, pengaruhnya dapat dikurangi dengan proses

perlakuan panas (homogenisasi).

Pemeriksaan Produk Cor

Tujuan :

1. Pemeriksaan rupa

a.Pemeriksaan rupa/fisik

b. Pemeriksaan dimensi (menggunakan jangka sorong, micrometer, jig pemeriksa danalat ukur lainnya)

2. Pemeriksaan cacat dalam (pemeriksaan tidak merusak, NDT)

a.Pemeriksaan ketukan

b.Pemeriksaan penetrasi (dye-penetrant)

c.Pemeriksaan magnafluks (magnetic-particle)

d.Pemeriksaan supersonic (ultrasonic)

e.Pemeriksaan radiografi (radiografi)

3. Pemeriksaan material

a. Pengujian kekerasan (menggunakan metoda Brinell, Rockwell, Vickers dan

Shore)

b. Pengujian tarik

c. Pengujian analisa kimia (spektrometri,EDS)

d. Pengujian struktur mikrodan struktur makro

4. Pemeriksaan dengan merusak

Cacat-cacat Coran

7/31/2019 Definisi pengecoran

22/26

Komisi pengecoran international telah membuat penggolongan cacat-cacat coran dan dibagi

menjadi 9 kelas, yaitu :

1. Ekor tikus tak menentukan atau kekerasan yang meluas

2. Lubang-lubang

3. Retakan

4. Permukaan kasar

5. Salah alir

6. Kesalahan ukuran

7. Inklusi dan struktur tak seragam

8. Deformasi

9. Cacat-cacat tak nampak

Proses Pembuatan Besi Kasar

Pada umumnya logam-logam yang dihasilkan dari dalam tambang masih dalam

bentuk batu-batuan dan biasanya terdapat dalam keadaan terikat dengan unsur-unsur lain.

Untuk dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan barang-barang jadi atau setengah jadi

maka terlebih dahulu logam-logam tersebut mendapat beberapa pengerjaan.

Tanur tinggi

Tanur tinggi digunakan untuk mengolah logam-logam tambang (bijih besi), kokas,

batu kapur untuk dijadikan besi kasar. Besi kasar yang dihasilkan ini nantinya masih perlu

7/31/2019 Definisi pengecoran

23/26

diolah kembali didalam tungku-tungku baja untuk dijadikan baja atau besi cor.Tanur tinggi

mempunyai tinggi 30 m dan diameter terbesar 9 m. bagian luar terbuat dari pelat-pelat

baja dan bagian dalamnya dilapisi bata tahan api.

Tungku ini dibagi menjadi bagian utama yaitu :

a.Bagian atas (puncak)

Bahan-bahan seperti kokas, bijih besi dan bahan tambahan (kapur) dimasukkan melalui

bagian ini. Pada bagian ini juga dilengkapi dengan lubang-lubang untuk melakukan

udara.

b.Bagian tengah

Bagian tengah ini memiliki bangun berbentuk kerucut yang makin kebawah makin

besar. Fungsinya dibuat demikian adalah :

-Bahan-bahan mudah bergeser kebawah

-Gas CO dapat mencapai setiap tempat dekat dinding

Bagian dalam tungku dilapisi dengan bata tahan api.

c. Bagian bawah

Bagian ini mempunyai bangun berbentuk kerucut yang makin kebawah semakin

mengecil dan gunanya dibuat demikian adalah :

-Cairan mudah dikumpulkan pada tungku

-Isi tungku makin lama makin mengecil

Bagian dalamnya terbuat dari bata tahan api kualitas tinggi karena dinding bagian ini

harus tahan terhadap temperatur tinggi ( 3000 oF) dan tahan terhadap reaksi kimia

seperti tahan terhadap asam-asam, terutama bila bijih besinya mengandung fosfor.

d. Bagian Tungku

7/31/2019 Definisi pengecoran

24/26

Bagian ini berbentuk silinder yang merupakan tabung persegi empat. Pada bagian

dalamnnya dipasang bata tahan api kualitas tinggi dan memiliki ketebalan 1m.

Dibuat tebal dan menggunakan bata tahan api karena :

-Dapat tahan terhadap proses kimia

-Dapat tahan terhadap tekanan logam cair dan terak cair

-Dapat tahan terhadap temperatur tinggi

Diantara pasangan-pasangan bata tahan api, dipasang pipa-pipa saluran yang dialiri air

pendingin dan pada bagian atas tabung dipasang pipa-pipa yang digunakan untuk

menyalurkan udara panas. Pada bagian dinding tungku dipasangi lubang laluan logam

cair dan terak cair.

Bahan-bahan dalam Proses Tanur Tinggi

1. Biji besi

Besi didapat dengan mengambil dari biji besi yang umumnya berbentuk oksida dari alam

dan besi murni hanya didapat dalam jumlah yang kecil. Pemisahan unsur besi dari biji besi

dilakukan dalam sebuah tungku yang dinamai dengan SMELTING (proses reduksi).

Adapun biji besi tersebut ditemukan dalam bentuk sebagai berikut :

a. Berbentuk batu

Hematit (Fe2O3, batu besi merah) mengandung unsur besi antara 45 %-65 % dan sedikit

mengandung fosfor.

Magenetit (Fe3O4) mengandung unsur besi antara 40 % - 70 % dan hampir tidak

mengandung fosfor, berwarna hijau tua mendekati warna hitam dan mempunyai sifat

magnet yang kuat.

Fe2O3H2O, mengandung unsur besi 25 % - 50 % air dan fosfor

b.Berbentuk pasir

7/31/2019 Definisi pengecoran

25/26

Pasir besi (TiO2) mengandung oksida besi = 70 % yang bercampur dengan oksida titan

(Ti2O2) antara 9 % - 11 %

c.Berbutir halus

Sperosiderit mengandung unsur besi 40 % bercampur dengan tanah liat.

2. Batu Kapur

Biji besi hasli proses reduksi belum dapat diaktakan bersih secara keseluruhan dan masih

terdapat kotoran-kotoran. Untuk menghilangkan kotoran-kotoran tersebut maka pada saat

diproses dalam tanur tinggi ditambahkan batu kapur (CaO atau dolomite, CaCO3) sehingga

akan membentuk terak

3. Bahan Bakar

Bahan bakar yang digunakan dalam proses tanur tinggi adalah kokas dan arang kayu

Arang kayu

Keuntungan mengunakan arang kayu adalah karena bersih, tidak mengandung P dan S.Sedangkan kerugiannya adalah :

Nilai kalornya rendah kira-kira 400 Cal/Kg

Tidak keras, mudah pecah dan berpori-pori

Jumlahnya terbatas

Hanya dapat digunakan untuk tanur tinggi yang memiliki tinggi 17-20m

Kokas

Didapat dari pembakaran tidak sempurna batu bara. Keuntungan menggunakan kokas

sebagai bahan bakar adalah :

Nilai kalornya tinggi sekitar 8000 Cal/Kg

7/31/2019 Definisi pengecoran

26/26

Keras, besar-besar dan berpori-pori

Mempunyai kadar karbon yang tinggi

Sewaktu pembuatan kokas terdapat hasil tambahan seperti gas, ter, dll.

Kekurangan bahan bakar kokas yaitu mengandung belerang (S) dan ini sangat buruk

pengaruhnya terhadap pembuatan baja atau besi cor.

Anthrosit

Keuntungan menggunakan bahan bakar jenis ini adalah :

Nilai karbonnya tinggi sekitar 8000 Cal/Kg

Cukup keras dan besar-besar

Tidak mengandung gas

Kekurangan bahan bakar anthrosit adalah tidak berpori dan hanya sedikit terdapat di dunia

4. Udara panas

Udara panas digunakan untuk membantu pembakaran (CO2) dan pembentukan gas CO

sebagai gas untuk reduksi biji besi. Untuk mereduksi bijih besi diperlukan udara panas yang

banyak dan udara panas yang digunakan mempunyai temperatur 900OC. Untuk mendapat

udara panas dengan temperatur yang tinggi adalah dengan memanaskan udara dingin di

tungku pemanas yang dinamakan tungku COWPER. Udara dingin yang dimasukkan

didatangkan dari kompresor torak.

Keuntungan menggunakan udara panas dalam proses tanur tinggi adalah untuk menghemat

bahan bakar untuk mempercepat proses reduksi atau pencairan biji besi.