Praktikum Metalurgi Proses

VERITAS, PROBITAS, IUSTITIA

Modul Praktikum

Metalurgi Proses 2015 Pasir Cetak dan Pengecoran

LABORATORIUM METALURGI PROSES

Pendahuluan

Salah satu bentuk pemrosesan mineral hingga menjadi logam barang jadi adalah

melalui pengecoran, yaitu proses pembentukan logam dengan cara memasukan logam cair

kedalam cetakan berongga dan dilanjutkan dengan proses solidifikasi. Pengecoran biasa

dilakukan baik untuk komponen otomotif ataupun komponen logam industri lainnya.

Pengecoran dilakukan dengan menggunakan berbagai jenis cetakan yg memiliki

karakteristik hasil serta proses pembuatan yang berbeda-beda. Berikut ini merupakan jenis-

jenis metode pengecoran:

Sand Casting

Investment Casting

Gravity Casting

Pressure Die Casting

Pada praktikum kali ini mahasiswa diharapkan akan menguasai dasar-dasar teori

pengecoran Aluminium dengan bentuk-bentuk benda yang telah ditetapkan, melalui teknik

pengecoran yang paling mudah untuk dilakukan yakni menggunakan metode sand casting

atau pasir cetak.

MODUL 1

PRAKTIKUM PASIR CETAK

1.1. Tujuan Percobaan

Setelah melakukan praktikum pengolahan pasir cetak ini, mahasiswa

diharapkan dapat mengetahui sifat-sifat pasir cetak dan hubungannya antara sifat-sifat pasir

cetak dengan proses penuangan yang meliputi:

1. Distribusi besar butir pasir.

2. Kadar air atau kadar aditif dalam pasir cetak.

3. Hubungan antara permeabilitas, kekuatan geser, dan kekuatan tekan terhadap kadar

air serta bahan aditif dalam pasir cetak.

4. Mampu bentuk (flowability) dari pasir cetak.

5. Perbedaan karakteristik antara pasir basah (green sand), pasir kering (dry

sand), dan pasir kering tanpa dengan pemanasan (holding sand).

1.2 Dasar Teori

Gambar 1.1 Aliran Logam dan Pasir

Saat ini pasir cetak masih banyak dipakai pada industri-industri pengecoran. Hal

ini dikarenakan pasir cetak memiliki beberapa keunggulan, antara lain:

1. Mudah didapat dan murah (sebagai faktor ekonomis).

2. Dapat digunakan kembali (dengan catatan harus diganti dengan pasir baru

sebanding 20%).

3. Mempunyai kekuatan yang cukup tinggi

4. Dapat digunakan untuk penuangan benda-benda besar diatas 50 kg

5. Memiliki refraktori dan ketahanan kimia yang baik

Gambar 1.2. Interface antara cairan logam dengan cetakan logam dan cetakan pasir

Pada Gambar 1.2, menunjukkan perbedaan interface antara cairan logam pada

cetakan logam dan interface cairan logam pada cetakan pasir. Diketahui bahwa

penggunaan cetakan pasir memiliki keuntungan dalam kontrol laju pendinginan bila

dibandingkan dengan penggunaan cetakan logam konvensional yang cenderung lebih

cepat dan dapat menimbulkan beberapa kerugian pada produk hasil pengecorannya.

Kemudian bila dilihat dari segi biaya, diketahui bahwa penggunaan pasir cetak akan

membutuhkan modal awal (untuk die maupun perlengkapan penyokong) dan tenaga

kerja yang lebih sedikit. Walaupun kapasitas produksinya lebih kecil namun,

penggunaan metode sand casting amat cocok untuk industri manufaktur kecil.Karena

keunggulan-keunggulan tersebut maka pasir lebih banyak digunakan untuk membuat

cetakan dibandingkan dengan bahan lainnya. Data pada tahun 1991, di Michigan A.S,

kurang lebih 1.000.000 ton pasir digunakan (dan direklamasi secara berulang) untuk

menghasilkan produk logam dengan berat yang kurang lebih sama yaitu 1.000.000 ton

(Rundman, Karl, B., Metal Casting, Dept. of Material Science and Engineering

Michigan Tech. Univ.). Hal ini dapat dilihat pada Tabel 1.1 yang berisi perbandingan

beberapa jenis cetakan logam beserta dengan biaya produksinya.

Tabel 1.1. Berbagai jenis cetakan

Sifat-sifat Cetakan

Terdapat beebrapa sifat yang diharapkan dimiliki oleh cetakan pasir yang akan dibuat.

Sifat-sifat tersebut adalah sebagai berikut:

1. Kuat

Mampu menahan tekanan dan berat logam cair yang akan dituang ke cetakan dan

tidak mudah ambruk bila dipindahkan.

2. Permeabilitas yang baik.

Cetakan harus mudah melewatkan gas dari dalam cetakan maupun gas-gas yang

terlarut dalam logam cair, sehingga cacat-cacat tuangan akibat gas dapat

dikurangi/dihindari.

3. Flowability yang baik.

Pasir mampu mengisi ruangan-ruangan dan cetakan dengan baik.

4. Mempunyai distribusi pasir yang cocok.

Berhubungan dengan ukuran dan distribusi butir dalam membentuk cetakan,

bertujuan untuk mendapatkan permeabilitas yang diinginkan dan sifat permukaan yang

baik (akurasi dimensi tinggi dan permukaannya halus).

5. Sifat adhesif yang baik.

Cetakan tidak mudah ambruk/terlepas dari dinding kup dan drag sebelum proses

penuangan atau dapat juga disebut sebagai sifat pasir untuk melekat pada cetakan.

6. Sifat kohesif

Dengan adanya sifat kohesif diharapkan kekuatan mekanis pasir cetak semakin

baik. Kekuatan mekanis yang berhubungan dengan sifat ini antara lain :

Kekuatan basah, karena adanya kandungan air.

Kekuatan kering, kekuatan tanpa kandungan air

Kekuatan panas, kekuatan menahan ekspansi panas logam cair

Kekuatan kimia, tidak mudah bereaksi dengan logam cair.

Kekuatan terhadap temperatur tinggi.

7. Sifat collapsibility

Collapsibility merupakan sifat mampu ambruk/dapat dihancurkan dari cetakan

(terutama untuk pasir inti). Diperlukan agar pasir mudah direklamasi dan dapat

digunakan kembali

8. Koefisien muai yang rendah

Cetakan pasir harus mempunyai koefisien muai yang rendah, bertujuan agar

tidak terjadi pemuaian yang berlebih ketika penuangan logam cair.

Bentuk Dan Distribusi Pasir

Bentuk butir pasir akan mempengaruhi flowability, permeabilitas dan sifat mekanis

dari pasir dan cetakannya. Pasir berdasarkan bentuknya, digolongkan menjadi :

1. Butir pasir bulat (Round), bentuk ini memiliki sifat mekanis yang baik.

2. Butir pasir sebagian bersudut (Sub Angular)

3. Butir pasir bersudut (Angular)

4. Butir pasir kristal/tidak beraturan (Irreguler), mudah pecah.

Gambar 1.3. Berbagai jenis bentuk pasir cetak

Selain dari variabel-variabel di atas, sifat pasir cetak juga sangat tergantung dari

variabel-variabel seperti:

1. Kadar bahan pengikat (binder)

2. Kadar air

3. Kadar bahan yang dapat terbakar

4. Waktu pengadukan

5. Temperatur pemanasan

6. Distribusi pasir

7. Lama cetakan dibuat hingga waktu tuang

Tidak ada aturan mengenai distribusi pasir ideal yang terbaik dan cocok bagi

semua aplikasi. Distribusi pasir yang dianggap baik berbeda-beda tergantung pada

penggunaan cetakan pasir itu sendiri. Hal ini dikarenakan distribusi dan ukuran butir

pasir memainkan peran yang amat penting dalam menentukan sifat kekuatan, kehalusan

permukaan, dan permeabilitas dari cetakan pasir. Tata Surdia dalam bukunya Teknologi

Pengecoran Logam, menjelaskan bahwa bentuk distribusi pasir yang mendekati ideal

adalah ketika 2/3 dari keseluruhan jumlah pasir yang digunakan berada pada tiga (3)

nomor sleeve yang berurutan. Referensi mengenai bentuk dan distribusi pasir tersedia

pada literatur AFS Sand And Core Testing Handbook.

Gambar 1.4. Distribusi ukuran pasir

cetak

Bahan Pasir Cetak

Bahan Pair Cetak:

1. Pasir

Silika (SiO2), digunakan di hampir seluruh pengecoran logam dengan pasir

cetak

Zirkon (ZrO2), umumnya digunakan sebagai facing-sand atau campuran dengan

silika pada pengecoran baja.

Chromit (FeO.Cr2O3), umumnya digunakan sebagai facing-sand atau campuran

dengan silika pada pengecoran baja.

2. Binder, yang umum digunakan adalah bentonit, tanah lempung, dan resin yang

mampu meningkatkan plastisitas bila bertemu air. Adapun contoh lainnya adalah

asam furan yang biasa digunakan pada skala industri yang akan membuat pasir

terikat sangat baik sehingga tidak perlu dilakukan ramming

3.Air

4. Aditif

Meningkatkan kehalusan permukaan coran : Coal-dust, Debu arang

Meredam tegangan akibat pemuaian & meningkatkan permeabilitas : Serbuk

gergaji, Tepung

Meningkatkan Ketahanan panas : Zircon, Chromite

Meningkatkan collapsibility : Molases (gula tetes) , Tepung, Srbuk gergaji

Coating (meningkatkan kehalusan permukaan coran) : alumina & grafit

Bahan pasir cetak yang umum digunakan adalah pasir silica. Namun,

penggunaan bahan refraktori murah lainnya seperti chromite, olivine dan pasir karbon

(kokas petroleum) juga sering digunakan untuk proses pengecoran spesial. Sementara

bahan aditif lainnya seperti cereal atau tepung jagung yang digunakan untuk

meningkatkan fluiditas dan kolapsibilitas dari pasir cetak juga umum digunakan

bersamaan dengan bahan aditif lainnya, yaitu serbuk arang (coal) untuk meningkatkan

kehalusan permukaan pasir cetak (Heine, Loper dan Rosenthal, Principles of Metal

Casting, 1976). Kemudian zat yang berfungsi sebagai pengikat adalah bentonit, yang bila

terkena air akan meningkat plastisitasnya dan mampu mengikat antara butir yang satu

dengan yang lain.

Terdapat suatu pengaruh yang dihasilkan oleh banyaknya kadar air yang digunakan

terhadap kekuatan pasir cetak. Pada Gambar 1.5, dapat dilihat hubungan antara kedua zat

tersebut:

Gambar 1.5. Pengaruh kadar air terhadap kekuatan pasir cetak

Hal yang patut diperhatikan mengenai komposisi bentonit yang digunakan

berdasarkan gambar di atas adalah:

1. Bila kadar bentonit semakin tinggi maka permeabilitas akan makin turun.

Kekuatan tekan kering makin naik dan kekuatan tekan basah naik.

2. Bila kadar air semakin tinggi maka permeabilitas naik kekuatan tekan

basah optimum pada kadar air 2,1 % kekuatan tekan kering akan naik

Kadar air memiliki pengaruh yang kompleks pada sifat yang dimiliki pasir cetak.

Selain mempengaruhi sifat plastisitas dari bentonit, kadar air juga akan

mempengaruhi nilai permeabilitas dan densitas cetakan pasir.

Gambar 1.6. Pengaruh kadar air terhadap sifat pasir cetak

11

11

Pembuatan Inti (Core Sand)

Inti atau core digunakan pada saat akan membuat suatu cetakan dengan bentuk

berongga. Pada pembuatan inti, harus digunakan pasir baru yang akan dilapisi oleh

resin sebanyak 2-3%, kemudian dikeringkan dengan menggunakan metode Hot Box.

Dalam suatu proses ideal, pasir inti dapat digunakan berulang walaupun nilai reklamasinya

kecil.

Gambar 1.7. Inti cetakan

1.3 Prosedur Percobaan

1.3.1 Pengujian distribusi pasir

Persiapan Sebelum Percobaan

1. Kalibrasi timbangan

2. Siapkan pasir baru, pastikan pasir yang digunakan benar-benar baru

3. Saring pasir, pisahkan dari pasir kasar dan kotoran

12

12

Proses Percobaan

1. Timbang dan catat setiap mesh/ayakan yang akan digunakan

2. Susun mesh-mesh tersebut pada mesin pengguncang

3. Masukan pasir pada mesh yang paling atas, kemudian tutup. Periksa agar mesh

yang digunakan sesuai dengan nomor sieve yang diijinkan.

4. Mesh disusun mulai dari nomor sieve terkecil. Letakan pada bagian bawah

5. Putar tombol mesin pengguncang kearah 1, dan lakukan pengujian selama 15

menit

6. Timbang dan catat berat pasir serta mesh/ayakan

7. Selisih antara point 1 dan 5 merupakan berat pasir pada tiap mesh

8. Hitung nilai GFN (nilai kehalusan butir) dengan persamaan berikut :

Wn = berat pasir tiap ayakan

Sn = nilai koefisien ayakan

Setelah Percobaan

1. Bersihkan setiap mesh dengan kompresor (pembersihan dilakukan dari bawah).

2. Letakkan semua perlengkapan di tempatnya

semula

13

13

Gambar 1.8. Mesin pengguncang

1.3.2 Percobaan Pengukuran Kadar Air



2. Siapkan pasir baru, pastikan pasir yang digunakan benar-benar baru, saring

3. Hitung komposisi bahan tambahan (bentonit, serbuk arang, molases dan lain-

lain) yang akan dicampurkan dengan pasir.

Proses Percobaan

1. Timbang berat pasir dan komposisi lainnya sesuai dengan komposisi yang sudah

ditentukan

2. Campurkan dan aduk pasir dengan semua bahan tambahan, urutan penambahan

campuran adalah: bentonit, serbuk arang dan molasses.

3. Siapkan wadah pasir dan timbang berat awalnya

4. Ambil campuran pasir dan timbang sebanyak 30 gram diatas wadah pasir

5. Letakkan wadah tersebut didalam mesin infrared dryer

6. Nyalakan mesin infrared dryer dengan menggerakkan indikator ke angka 1,

nyalakan selama 15 menit

14

14

7. Catat berat wadah pasir setelah proses percobaan dan hitung nilai berat pasir

8. Hitung nilai % kadar air dengan cara mengurangi berat pasir pada awal

percobaan dengan setelah percobaan

Setelah Percobaan

1. Bersihkan alat-alat yang digunakan dan pastikan alat infrared dryer dalam

keadaan mati

2. Letakkan semua perlengkapan di tempatnya semula

Gambar 1.9 Alat pengukuran kadar air

1.3.3 Percobaan Pengukuran Flowability




3. Hitung komposisi bahan tambahan (bentonit, serbuk arang, molases dan lain-lain)

yang akan dicampurkan dengan pasir

15

15

Proses Pembuatan Sampel Percobaan

1. Siapkan cetakan silinder dan alat rammer

2. Campurkan semua bahan tambahan dengan pasir menjadi sebuah adonan pasir cetak

3. Timbang adonan pasir cetak tersebut sebanyak 154 gram

4. Masukkan adonan kedalam cetakan silinder dan padatkan dengan rammer

5. Sampel yang digunakan pada percobaan ini adalah sebanyak 3 sampel yang

kemudian akan digunakan untuk percobaan uji tekan

Proses Percobaan

1. Hitung ketinggian dari sampel yang telah di-ramming

2. Tambahkan 0.3 mm ke hasil pengukuran tersebut

3. Bandingkan hasil pengukuran dengan grafik tinggi sampel vs flowabilitas

Setelah Percobaan

1. Bersihkan alat-alat yang digunakan dan pastikan sampel tidak dalam keadaan rusak

sehingga dapat digunakan untuk percobaan uji tekan


Gambar 1.10. Alat rammer

16

16

1.3.4 Percobaan Pengukuran Permeabilitas






4. Siapkan alat permeability meter



2. Campurkan semua bahan tambahan dengan pasir menjadi sebuah adonan pasir

cetak


4. Masukkan adonan kedalam cetakan dan padatkan dengan rammer

5. Sampel yang digunakan pada percobaan ini adalah sebanyak 2 sampel yaitu

sampel basah dan sampel kering

6. Sampel kering dibuat dengan mengeringkan sampel basah didalam oven

dengan temperatur 200oC selama 30 menit

17

Proses Percobaan

1. Hitung ketinggian dari sampel yang telah di-ramming, tinggi sampel standar

adalah 50 mm

2. Letakkan sampel didalam alat permeability meter (untuk sampel basah

diletakkan bersama dengan cetakan rammer, sementara sampel kering

diletakkan dengan wadah khusus dan dijepit dengan cara dipompa agar

udara tidak melewati wadah tersebut)

3. Pastikan posisi penunjuk pada alat menunjuk angka 0

4. Tariklah tabung air sebanyak 200 cm3

5. Putarlah tombol untuk memulai percobaan dimana gas mulai dilepaskan

secara perlahan. Mulailah penghitungan waktu dengan menggunakan

stopwatch

6. Tutup lubang udara saat indikator menunjukkan nilai 2000, dan matikan

stopwatch

7. Catat nilai yang ditunjukkan skala bagian dalam dengan skala bagian luar

dan waktu yang diperlukan (skala bagian dalam menunjukkan nilai tekanan

dan skala bagian luar menunjukkan nilai permeabilitas)

8. Hitung nilai permeabilitas dengan menggunakan persamaan berikut:

Q= vol. udara yang

dilewatkan l = panjang

sample

P = tekanan udara

A = luas irisan sample = 19,63cm3

T = waktu yang diperlukan

18

18

9. Bandingkan nilai permeabilitas hasil percobaan dengan hasil penghitungan persamaan diatas.

Setelah Percobaan

1. Bersihkan alat-alat yang digunakan

2. Letakkan semua perlengkapan di tempatnya

semula

Gambar 1.11. Alat uji permeabilitas pasir cetak

1.3.5 Percobaan Uji Kekuatan Tekan




3. Hitung komposisi bahan tambahan (bentonit, serbuk arang, molases dan lain-

lain) yang akan dicampurkan dengan pasir

4. Siapkan oven dan alat universal strength machine dan alas koran

19

19




cetak



5. Sampel yang digunakan pada percobaan ini adalah sebanyak 9 sampel yaitu 3

buah sampel basah, 3 buah sampel holding dan 3 buah sampel kering

6. Sampel kering dibuat dengan mengeringkan sampel basah didalam oven dengan

temperatur 200oC selama 30 menit

7. Sampel holding dibuat dengan cara mengeringkan sampel basah pada kondisi

ruangan selama 24 jam (sampel ini akan diuji pada keesokan hari.

8. Sampel basah untuk pengujian nilai green strength, sampel holding untuk

pengujian holding strength, sementara sampel kering untuk dry strength.

Proses Percobaan

1. Setelah 9 sampel dibuat pisahkan menjadi 3 kelompok yaitu sampel basah,

sampel holding dan sampel kering

2. Masukkan kelompok sampel kering ke dalam oven dan pisahkan kelompok

sampel holding

3. Siapkan sampel basah pada holder di universal strength machine

4. Pastikan magnet untuk indikator berada pada skala 0

5. Siapkan kertas koran untuk alas pada bagian bawah universal strength

machine

6. Setelah itu nyalakan saklar alat, maka pengujian akan berlangsung dan

berhenti secara otomatis

7. Catat nilai yang ditunjukkan oleh indikator magnet pada skala

8. Setelah 30 menit dikeringkan dalam oven, keluarkan sampel kering dan

dinginkan selama 5 menit

9. Ulangi langkah 3 7 untuk pengujian sampel kering

20

20

10. Setelah 24 jam (keesokan harinya) lakukan langkah 3 - 7 untuk pengujian

sampel holding

11. Bandingkan hasil dari ketiga pengujian dan bandingkan pula dengan

literatur

Setelah Percobaan



3. Pastikan universal strength machine dalam keadaan mati

Gambar 1. 12 Alat Uji Kekuatan

1.3.6 Percobaan Uji Kekuatan Geser






4. Siapkan oven dan alat universal strength machine dan alas koran


21

21



cetak



5. Sampel yang digunakan pada percobaan ini adalah sebanyak 9 sampel yaitu 3

buah sampel basah, 3 buah sampel holding dan 3 buah sampel kering

6. Sampel kering dibuat dengan mengeringkan sampel basah didalam oven dengan

temperatur 200oC selama 30 menit

7. Sampel holding dibuat dengan cara mengeringkan sampel basah pada kondisi

ruangan selama 24 jam (sampel ini akan diuji pada keesokan hari)

8. Sampel basah untuk pengujian nilai green strength, sampel holding untuk

pengujian holding strength, sementara sampel kering untuk dry strength.

Proses Percobaan

1. Setelah 9 sampel dibuat pisahkan menjadi 3 kelompok yaitu sampel basah, sampel

holding dan sampel kering

2. Masukkan kelompok sampel kering ke dalam oven dan pisahkan kelompok

sampel holding

3. Siapkan sampel basah pada holder di universal strength machine

4. Pastikan magnet untuk indikator berada pada skala 0

5. Siapkan kertas koran untuk alas pada bagian bawah universal strength

machine

6. Hidupkan saklar alat, maka pengujian akan berlangsung

7. Pada pengujian kekuatan geser, pengujian tidak akan berhenti secara otomatis,

maka saat sampel mulai retak dan hancur, segera tekan tombol merah pada alat

8. Catat nilai yang ditunjukkan oleh indikator magnet pada skala

9. Setelah 30 menit dikeringkan dalam oven, keluarkan sampel kering dan

dinginkan selama 5 menit

10. Ulangi langkah 3 8 untuk pengujian sampel kering

22

22

11. Setelah 24 jam (keesokan harinya) lakukan langkah 3 - 8 untuk pengujian

sampel holding

12. Bandingkan hasil dari ketiga pengujian dan bandingkan pula dengan

literatur.

13. Bandingkan pula hasil nilai kekuatan geser dengan pengujian nilai kekuatan tekan.

Setelah Percobaan



3. Pastikan universal strength machine dalam keadaan mati

Gambar 1.13. Oven pemanas

23

23

1.4 Pembuatan Laporan

1.4.1 Format laporan awal :

a. Tujuan percobaan

Pada bagian ini, praktikan diharapkan untuk mengetahui tujuan

dari praktikum yang dilakukannya

b. Dasar teori

Bagian ini digunakan oleh praktikan untuk menjelaskan dasar teori

yang berkaitan dengan proses pembuatan pasir cetak, seperti sifat-sifat dari

pasir cetak dan bahan-bahan yang digunakan dalam proses pembuatannya

c. Alat dan Bahan

c.1 Alat-alat

c.2 Bahan

d. Flow chart diagram

e. Literatur

*) Setiap pernyataan yang ditulis dalam dasar teori harus didasarkan pada

sumber yang jelas dan harus ditulis pada bagian referensi

1.4.2 Format laporan akhir :

a. Tujuan percobaan

Pada bagian ini, praktikan diharapkan me-review kembali tujuan

praktikum yang sudah mereka lakukan

b. Grafik

Segala hasil percobaan harus ditampilkan dalam bentuk grafik untuk

mempermudah perbandingan dengan literature dan hasil percobaan

24

24

kelompok lain yang memiliki variabel berbeda. Grafik yang

ditampilkan adalah :

i. Grafik hasil percobaan distribusi pasir (per sleeve)

ii. Grafik berat kumulatif hasil percobaan distribusi pasir

iii. Pengaruh kadar bentonit terhadap kekuatan tekan (kekuatan dry,

holding dan green digabung dalam sebuah grafik perbandingan)

iv. Pengaruh kadar bentonit terhadap kekuatan geser (kekuatan dry,

holding dan green digabung dalam sebuah grafik perbandingan)

v. Pengaruh kadar air terhadap kekuatan tekan dan geser

(perbandingan dengan kelompok lain)

vi. Pengaruh kadar bentonit terhadap flowabilitas

vii. Pengaruh kadar bentonit terhadap permeabilitas

c. Analisa

Setiap hasil percobaan yang dilakukan oleh praktikan harus mereka

analisa dan bandingkan dengan literatur maupun hasil dari kelompok

lain yang berbeda variabel. Analisa yang diharapkan pada laporan akhir

pasir cetak adalah :

i. Analisa distribusi pasir cetak

Praktikan menjelaskan hasil pengujian distribusi pasir yang

dia lakukan, keidealannya untuk cetakan logam, sifat yang diharapkan

terjadi dengan hasil tersebut

ii. Analisa kadar bentonit dalam pasir cetak

Dibuat dengan cara membandingkan hasil percobaan

dengan literatur dan kelompok lain untuk menemukan nilai optimum

bentonit dalam pembuatan pasir cetak

iii. Sifat mekanis

Melakukan perbandingan dengan kelompok lain dan analisa

hal-hal yang menyebabkan adanya perbedaan sifat mekanis tersebut

25

25

iv. Analisa akhir

d. Literatur

*) Setiap pernyataan yang ditulis dalam analisa harus didasarkan pada

sumber yang jelas (sitasi) dan harus ditulis pada bagian referensi

1.4.3 Layout laporan :

Kertas A3

1 Halaman dibagi 4 Kolom

Font Times New Roman 10pt (Judul 16pt bold) Spasi 1

Kertas laporan A3 harus penuh, tidak boleh ada space/berlebih!

26

26

MODUL 2

PENGECORAN LOGAM & ANALISA CACAT

2.1 Tujuan Percobaan

Setelah mengikuti praktikum pada modul ini mahasiswa

diharapkan:

1. Memahami perancangan sistem saluran dan penambah yang sesuai dengan

dimensi logam yang akan dicor.

2. Memahami cara-cara pembuatan cetakan pasir yang baik sesuai dengan

rancangan pola yang ada.

3. Memahami cara-cara pembuatan inti sesuai dengan bentuk benda cor.

4. Memahami tahap-tahap persiapan dapur peleburan.

5. Memahami tahap-tahap peleburan logam.

6. Memahami cara penuangan logam cair ke dalam cetakan pasir yang

telah dibuat.

7. Memahami jenis-jenis cacat yang dapat terjadi pada logam serta cara-cara

penaggulangannya.

8. Memahami sifat-sifat logam hasil coran sesuai dengan kompoisi paduan

yang digunakan

2.2 Bentuk Praktikum

Praktikan akan menjalani praktikum pengecoran logam dan kemudian mencoba

membuat suatu presentasi untuk membahas keseluruhan proyek pengecoran yang telah

d i l akukan dan mencoba menganalisa kekurangan atau cacat yang ada pada produk

masing-masing.

27

27

Praktikum ini dibagi menjadi tiga (3) tahapan yaitu :

1. Pra praktikum

Pada masa pra-praktikum, setiap kelompok diberikan suatu model produk yang

harus mereka desain dan akan dicoba dibuat pada saat praktikum. Setiap

kelompok akan diawasi oleh seorang asisten yang berfungsi sebagai tutor dan

mencoba membantu praktikan dalam proses desain. Praktikan diwajibkan membuat

desain secara manual (menggambar teknik), dengan bantuan software untuk

mempermudah proses perhitungan (Solidwork) dan membuat model tiga

dimensinya lewat pola kayu. Semua desain harus dilengkapi dengan gating system.

2. Praktikum

Pada saat praktikum, setiap kelompok akan mengubah desain pola kayu yang

sudah dibuat menjadi sebuah cetakan pasir dan kemudian mengecornya dengan logam

Aluminium. Pada saat praktikum, diharapkan praktikan dapat menerapkan ilmu yang

didapat saat praktikum pembuatan pasir cetak sebelumnya. Pada akhir praktikum, tiap

kelompok akan memiliki benda hasil proses pengecoran dan harus dianalisa.

3. Presentasi hasil praktikum

Pada saat presentasi hasil praktikum, setiap kelompok diwajibkan

mempresentasikan produk yang telah dibuat, menjelaskan proses yang telah d i lalui

untuk membuatnya, termasuk pada saat proses desain dan pembuatan pola. Kemudian

dengan menunjukkan hasil pengecoran yang telah dibuat, tiap kelompok harus

menjelaskan cacat-cacat produksi apa saja yang terdapat pada produk tersebut dan nilai

efisiensi dari proses yang telah dilakukan. Lewat presentasi ini, praktikan diharapkan

28

28

dapat mengambil kesimpulan tentang suatu proses yang telah dilewati dalam membuat

suatu produk coran.

2.6 Dasar Teori

2.6.1 Definisi dan Pengertian

Proses pengecoran adalah proses pembentukan suatu material khususnya logam

dengan cara memasukan logam cair ke dalam cetakan berongga yang di lanjutkan

dengan proses pendinginan logam tersebut.

Proses Pengecoran memiliki beberapa keunggulan dan juga kekurangan dalam

pembentukan material. Keunggulan dan kekurangan pada proses pengecoran sebagai

berikut:

Keunggulan Kekurangan

Dapat membentuk logam dengan

tingkat kerumitan tinggi

Ketangguhan yang kurang baik di

karenakan struktur dendritik yang

terbentuk

Tingkat presisi dari produk

pengecoran yang ketat

Resiko cacat yang terjadi cukup

tinggi

Dapat di produksi secara massal

Perlu ketrampilan khusus pada proses

foundry untuk mendapatkan benda

cor yang baik dengan variabel :

temperatur, komposisi, kondisi

cetakan dan cairan logam disamping

casting design

Dapat menghasilkan produk yang

berukuran besar

Proses pengerjaan akhir yang mudah

dan minimum sehingga dapat

menghemat waktu dan biaya

29

29

2.6.2 Faktor Proses Pengecoran

Ada beberapa faktor dalam proses pengecoran yang mempengaruhi hasil produk.

Fakor tersebut antara lain:

1. Proses Heating and Pouring

Proses heating adalah proses yang cukup penting di dalam pengecoran. Jumlah panas

yang di butuhkan harus memenuhi beberapa aspek, antara lain:

- Panas yang di butuhkan untuk mencapai temperatur leleh

- Panas yang di butuhkan untuk proses fusion

- Panas yang di butuhkan untuk mencapai temperatur penuangan

Proses penuangan harus berada pada temperatur di atas leleh agar mencegah proses

pendinginan dini pada material yang ingin di cor. Ada beberapa aspek yang harus di

perhatikan pada proses penuangan, seperti temperatur penuangan, laju penuangan dan

juga turbulensi yang terjadi.

2. Fluiditas

Pada proses penuangan berkaitan erat deengan fluiditas dari material cor. Hal yang

mempengaruhi fluditas sebagai berikut:

- Temperatur Penuangan

- Viskositas

- Komposisi logam

- Heat transfer

30

30

Pada proses penuangan, variabel waktu menjadi aspek penting karena berkaitan

langsung dengan solidifikasi. Untuk menghitung waktu optimum di butuhkan rumus

sebagai berikut:

3. Solidifikasi dan Pendinginan

Pada proses pendinginan adalah proses rentan akan cacat seperti shrinkage, porositas

dan juga crack yang terjadi. Maka dari itu di butuhkan pengetahuan akan waktu dan

proses pada solidifikasi.

Gambar. Grafik solidifikasi

31

31

Dari proses tersebut dapat disimpulkan bahwa proses pendinginan berkaitan dengan

perubahan fasa yang terjadi dan adanya pendinginan fasa liquid sebelum terjadi

pembekuan pada fasa solid solution. Dan dari grafik tersebut dapat di lihat bahwa

variabel waktu dan temperatur merupakan hal paling penting dalam proses

pendinginan. Dalam menentukan waktu dapat di hitung melalui Chvorinov Rule.

Shrinkage dalam pengecoran terjadi pada proses pendiginan. Shrinkage pada

pengecoran hampir pasti terjadi, maka dari itu terjadinya shrinkage harus di atur.

Dalam proses pengaturan shrinkage dapat di atur melalui riser, dan juga chiller yang

di berikan.

Dalam simulasi pengecoran untuk mengurangi shrinkage dan juga aliran logam yang

masuk dalam kecepatan optimal dapat menggunakan perangkat lunak yang di

namakan Z-Cast.

2.6.3 Z Cast

Z-Cast adalah sebuah perangkat lunak yang dapat melakukan simulasi casting design

secara permodelan, flow simulation, solidification, dan shrinkage. Untuk tahapan

proses di jelaskan pada flowchart di bawah ini:

Gambar. Diagram alir Z-Cast

32

32

1. Pre-Modeling

Pada tahap pre modelling di buat secara 3D dengan Solidwork, Auto CAD, dll. Model

yang di buat harus memenuhi bagian dari casting design dan komponen yang perlu di

tambahkan seperti riser, chiller atau ingates yang di butuhkan.

2.Flow Simulation

Pada tahap ini dapat dilakukan simulasi dari parameter aliran logam pada casting

desain. Parameter yang di uji seperti viskositas, heat transfer, dan juga transfer massa

pada komponen casting desain.

3. Solidification

Pada proses solidifikasi dapat di lihat bahwa proses pendinginan dari indikator warna

yang di hasilkan. Hal ini dapat di gunakan untuk mengetahui seberapa besar shrinkage

yang terjadi pada casting design yang di buat. Indikator warna biru menadakan

pendinginan yang terjadi dan warna merah merupakan indikator belum terjadi

pendinginan.

2.7 Casting Design

Gating system pada pengecoran logam

Gambar 2.2. Gating System

33

33

Contoh gating system pada suatu produk

2 1 2

3

4 5

Gambar 2.3. Gating System pada sebuah produk cor

34

34

Keterangan :

1. Sprue, merupakan saluran vertikal (torus) sebagai tempat masuk logam cair,

yang didesign agar tidak terjadi turbulensi.

2. Riser, merupakan saluran yang digunakan untuk penambah /menyuplai logam

cair agar tidak terjadi shrinkage pada hasil coran selain itu riser juga berfungsi

sebagai tempat keluar gas dan slag.

3. Runner, saluran penghubung Sprue dan Ingate, berbentuk trapesium. Pada

runner ini dibuat lebih panjang dari semestinya agar kotoran bisa terkumpul

pada bagian ujung.

4. Sprue Base, coakan yang terdapat pada bagian bawah sprue untuk mencagah

terjadinya turbulensi logam cair saat di tuang.

5. Bendacor

PERHITUNGAN GATING SYSTEM

Keterangan:

IA = Ingate area (Luas ingate)

W = berat total (Al + riser + gating

system)

= massa jenis Al (2,7

gr/cm3) t = waktu tuang (detik) f = kecepatan (0,3) (hm)1/2 = tekanan metallostatic

35

35

Catatan :

M(riser) : M(gating system) = 20% : 10% (dari massa

Al produk) Perbandingan IA : Runner :

Sprue

1:4:4

hm = metallostatic pressure height, yaitu tekanan yang diakibatkan dari

ketinggian suatu material fliuida.

Ingate in the middle of mold

a

b=c

c b hm = a c/8

a

Ingate on mould top

c b=0

hm = a

Ingate at mould bottom

b=c

c a hm = a c/2

36

36

A d b

R

E

A h

2

Cm

a

Sprue Sprue atas bawah

(d) (d)

1 runner

a b h

2 runner

a b h 1 11 8 10 8 12 7 6 8

2 16 11 15 11 16 10 8 12

3 20 14 17 14 20 12 10 14

4 23 16 19 16 23 13 11 16

5 25 18 21 17 25 15 12 18

6 28 20 23 19 28 17 14 20

7 30 21 25 21 30 18 15 22

8 32 23 27 22 32 19 16 23

9 34 24 29 24 35 20 17 24

10 36 25 30 25 36 21 17 25

11 37 26 32 27 38 22 18 26

12 39 28 33 27 40 23 19 28

13 41 29 34 28 41 24 20 29

14 42 30 36 30 43 25 21 30

15 44 31 37 31 44 26 22 31

16 45 32 38 32 46 27 22 32

17 47 33 39 32 47 28 23 34

18 48 34 40 33 48 29 24 35

19 49 35 42 35 50 29 24 35

20 50 36 43 36 52 30 25 36

21 52 37 44 37 53 31 26 37

22 53 37 45 37 54 32 27 38

23 54 38 46 38 55 32 27 38

24 55 39 47 39 56 33 27 40

25 56 40 48 40 58 34 28 41

GATING ELEMENT CROSS-

SECTION (mm) Tabel 2.1.

Runner & Sprue

37

37

Tabel 2.2. Rectangular ingate

A

R

E

A

2

cm

Rectangular

ingate b

a

1 ingate 2 ingate

3 ingate

a b A b a B 1 19 5 13 4 11 3 2 26 8 19 5 15 4 3 32 9 23 7 19 5 4 37 11 26 8 22 6 5 42 12 30 8 24 7 6 46 13 32 9 26 8 7 49 14 35 10 29 8 8 53 15 37 11 31 9 9 56 16 37 12 32 9

10 63 16 42 12 34 10 11 69 16 42 13 36 10 12 75 16 46 13 37 11 13 81 16 46 14 39 11 14 88 16 49 14 40 12 15 94 16 51 15 42 12 16 100 16 53 15 43 12 17 106 16 55 16 45 13 18 113 16 56 16 46 13 19 119 16 60 16 47 13 20 125 16 63 16 48 14

38

38

Tabel 2.3. Triangular ingate

A

R

E

A

2

cm

Triangular

ingate h

1 ingate 2 ingate

a

3 ingate

a h a h a h 1 14 14 10 10 8 8 2 20 20 14 14 12 12 3 24 24 17 17 14 14 4 28 28 20 20 16 16 5 32 32 22 22 18 18 6 35 35 24 24 20 20 7 37 37 26 26 22 22 8 40 40 28 28 23 23 9 42 42 30 30 24 24

10 45 45 32 32 26 26 11 47 47 33 33 27 27 12 49 49 35 35 28 28 13 51 51 36 36 29 29 14 53 53 37 37 31 31 15 55 55 39 39 32 32 16 57 57 40 40 33 33 17 58 58 41 41 34 34 18 60 60 42 42 35 35 19 62 62 44 44 36 36 20 63 63 45 45 37 37

33

33

H

D

45

Tabel 2.4. Riser

Riser Dimensions (mm)

weight D d H Kg

27 18 40 0,16

32 22 48 0,27

38 25 56 0,44

43 29 64 0,66

48 32 72 0,94

54 36 88 1,28

59 40 88 1,61

64 43 100 2,22

70 47 104 2,82

75 51 120 3,51

80 54 120 4,32

85 58 128 5,26

91 62 136 6,27

96 65 144 7,20

102

107

69

72

152

160

8,64

10,08

H

34

34

2.8 Cacat Pengecoran

Jenis Cacat Deskripsi Mitigasi

Misrun

Logam cor mengeras

sebelum mengisi keseluruhan

cetakan. Hal ini di karenakan

temperatur penuangan

rendah, waktu penuangan

terlalu lama

Temperatur penuangan di

atur diatas temperatur leleh.

Dan waktu penuangan yang

optimal

Cold Shut

Di karenakan gagalnya

proses fusion di karenakan

ingate yang tidak optimal.

Sehingga menyebabkan

aliran dari 2 ingate yang

berbeda tidak bercampur

peletakkan dan jumlah

ingates pada casting design

harus di lakukan secara

optimal. Dan aliran logam

yang memiliki fluiditas yang

baik

Inklusi

Penyebabnya adalah Logam

cair dari paduan

aluminium mudah

teroksidasi. Oksida yang

terbentuk di sebut dross.

Selain itu, cacat inklusi dapat

membentuk intermetallic

compund

1. Di karenakan

meningkatnya temperatur

logam cair dan waktu holding

yang terlalu

lama. Maka temperatur

holding harus dijaga

2. Pemakaian scrap

tidakboleh terlalu banyak.

3. Kelembaban udara di

jaga. 4.

pengadukan laddle tidak

boleh terlalu dalam

35

35

Srinkage

Voids dan crack yang terjadi

pada saat pendinginan di

sebabkan oleh perbedaan laju

pendinginan

1. Usahakan pembekuan

serentak, baik bagian yang

lebih tebal atau yang lebih

tipis

2. Penggunaan chiller yang

dimaksudkan agar terjadi

pembekuan terarah

3. Fungsikan Riser

(penambah) secara efektif

4. Logam cair sebersih

mungkin

Inklusi dapat menyebabkan

pembekuan menjadi tak

terarah

Inklusi menyebabkan

tempat berkumpulnya gas

Porositas

Voids yang terbentuk di

karenakan masih lembabnya

cetakan cor. Dan juga proses

pendinginan terlalu cepat

sehingga ada air entrapment

1. Cetakan sebelum di

gunakan harus di bakar

terlebih dulu 2.

kelembapan udara di jaga

3. pendinginan yang merata

4. komposisi logam cor harus

optimal

Hot Tears

1. Selama Pendinginan terjadi

penyusutan 3.5 8.5%

2. Terjadi banyak kontraksi

kecil selama pendinginan

lanjut ke T

Kamar.

3. Tearing/ Hot Cracking

terjadi selama solidifikasi

jika sejumlah

besar shrinkage terjadi

1. Alloy Selection

2. Part & Mold Design

(Hindari bentuk bersudut dan

runcing)

3. Grain Refinement

(equiaxed grain structure,

fine grain size

mengurangi stress conc

akibat grain boundary

effects)

36

36

Gambar. Ilustrasi cacat dalam pengecoran

2.5 Alat dan Bahan

2.4.1. Alat-Alat:

Baskom Timbangan Mangkuk Gelas ukur Rammer

Mixe

r

Cangkul Linggis Kuas Kompresor

Thermocoupl

e

Gerinda

Sarung

Tangan

Flask

Masker

Kacamata

Ladel

Burner

Dapur

Krusibel

Dapu

r

induk

si

2.4.2. Bahan :

Pasir silika Ai

r

Logam Al Fluk

s Pasir resin Gula tetes Logam Cu Degasser

Bentonit/cla

y

Minyak tanah

Serbuk arang

Therm

al

coatin

g

37

37

2.5 Prosedur Percobaan

Untuk menjaga keamanan dan keselamatan selama proses praktikum

pengecoran logam, semua pihak yang terlibat didalamnya baik praktikan maupun

asisten wajib menggunakan perlengkapan pelindung personal untuk mencegah hal

yang tidak diinginkan.

2.5.1. Perancangan Pola dan Sistem Saluran (sebelum praktikum)

a) Buat desain benda yang akan dicor berikut sistem salurannya

b) Ukur dan perhitungkan dimensi serta berat benda cor yang akan dibuat (untuk

memudahkan proses pembuatan dimensi praktikan diwajibkan membuat desain

dengan bantuan software Solidwork dan menunjukkan hasilnya pada asisten)

c) Buat pola dari kayu yang baik berikut sistem salurannya.

38

38

2.5.2 Persiapan Pasir Cetak

Facing Sand

1. Periksa semua peralatan, apakah dalam keadaan baik. Jika tidak, maka diperbaiki

dahulu kemudian diinventarisasi.

2. Periksa semua pola yang akan digunakan, apakah sudah lengkap atau belum.

3. Periksa bahan-bahan yang akan digunakan, apakah sudah cukup atau belum.

4. Timbang pasir muka dan bahan aditif sesuai dengan komposisi yang ditentukan

sebelumnya seberat 4 kg

5. Kemudian aduk semua bahan aditif lalu tambahkan air hingga merata.

6. Jika pasir telah siap, campuran pasir tersebut dikeluarkan untuk pembuatan

cetakan

39

39

Backing Sand

1. Untuk pembuatan pasir pendukung, masukkan pasir silika lama (hasil reklamasi) ke

dalam mixer

2. Aduk hingga halus, lalu tambahkan air secukupnya. Aduk c a m p u r a n p a s i r d a n

a i r hingga homogen dan kekuatannya layak untuk digunakan (gunakan parameter

keliatan pasir tersebut)

3. Keluarkan pasir dari mixer

Pembuatan Core (Jika Produk Memiliki Rongga)

1. Siapkan cetakan inti, ikat kuat dengan kawat.

2. Masukkan pasir resin ke dalam cetakan inti sambil dipadatkan

3. Masukkan cetakan inti berisi pasir resin tersebut ke dalam oven lalu panaskan selama

30 menit.

4. Keluarkan inti dari kotak inti dan dinginkan

5. Lapisi inti dengan coating lalu panaskan dengan api.

6. Inti siap untuk digunakan.

2.5.3. Pembuatan Cetakan

1. Siapkan flask dan pisahkan antara cup dan drag, letakkan drag dengan posisi

terbalik pada alas yang rata dan taburkan tepung kanji/bedak.

2. Atur posisi pola pada tengah cetakan dan taburi dengan tepung kanji/bedak.

3. Bagi pasir muka menjadi dua bagian yang sama beratnya.

4. Tutupi pola dengan salah satu bagian pasir muka tadi dan padatkan terutama pada

bagian pola yang menyempit.

5. Lakukan pemadatan pasir muka hingga padat dan merata

6. Buat guratan pada pasir muka lalu tambahkan pasir pendukung

7. Isi drag hingga penuh sambil terus dipadatkan dengan rammer dan membuat

guratan sebelum menambahkan lapisan pasir lain.

8. Balik drag lalu pasang cup pada posisi yang tepat

40

40

9. Pasang belahan pola (jika menggunakan pola belah), gating system, dan riser pada

tempatnya lalu taburkan kanji/bedak.

10. Tutup pola dengan sisa pasir muka yang telah dibagi tadi lalu padatkan

11. Buat guratan pada pasir muka dan tambahkan pasir pendukung hingga cup

terisi penuh sambil terus dipadatkan dengan rammer.

12. Pisahkan cup dan drag dengan hati-hati agar pasir tidak rontok dengan

posisi pola menghadap ke atas.

13. Lepaskan pola dari cetakan dengan hati-hati dengan terlebih dahulu

mengetuk perlahan pola hingga terlepas dari cetakan. Setelah itu, angkat pola

dengan baut.

14. Perbaiki bagian cetakan yang rusak dengan pasir repairing, yaitu pasir

muka dengan komposisi gula tetes yang lebih banyak.

15. Balikkan cup dan drag lalu buat pouring basin.

16. Bersihkan cetakan dengan kuas

17. Lakukan coating

18. Panaskan cetakan dengan api hingga BENAR-BENAR KERING

19. Letakkan inti (jika ada), kemudian bersihkan kembali dengan kuas

20. Pasang cup dan drag lalu eratkan dengan kawat.

2.5.4. Bahan baku

Bahan baku dapur krusibel

1. Bahan baku peleburan adalah logam alumunium dan paduannya (Cu atau Mg).

2. Siapkan dan timbang bahan baku dengan komposisi yang diminta dan sesuai kapasitas

dapur

3. Pastikan bahan baku berada dalam keadaan benar benar kering dan bersih.

4. Siapkan dan timbang bahan fluxing dan degassing sesuai dengan jumlah logam yang akan

dilebur.

41

41

Bahan baku dapur induksi

1. Bahan baku peleburan adalah logam besi atau temabaga dan paduanya

2. Siapkan dan timbang bahan baku dengan kompsisi yang diminta dan sesuai kapasitas

dapur

3. Pastikan bahan baku berada dalam keadaan benar benar kering dan bersih.

4. Siapkan dan timbang bahan fluxing dan degassing sesuai dengan jumlah logam yang akan

dilebur.

2.5.5 Persiapan Dapur

1. Periksa dapur apakah dalam keadaan bersih dan baik, jika tidak harus diperbaiki

dan dibersihkan dahulu

2. Jika menggunakan dapur krusibel, periksa bahan bakar yang tersedia minimal

tersedia dari kapasitas maksimal untuk satu kali pelelehan.

3. Jika memungkinkan, bersihkan dapur dari sisa sisa peleburan sebelumnya tanpa

merusak refraktorinya.

4. Untuk dapur induksi, harus diketahui riwayat penggunaan sebelumnya. Jika bahan

yang dilebur berbeda dari sebelumnya, maka dapur harus dibersihkan dahulu

dengan melebur scrap kuningan.

5. Periksa dan persiapkan alat bantu lainnya seperti penjepit dan pengangkat kowi,

pengangkat slag, plunger, pengaduk dan cetakan ingot.

6. Periksa bahan baku, bahan aditif, d a n paduan. Setelah itu, timbang k e t i g a

b a h a n t e r s e b u t sesuai dengan material balance dan kebutuhan dari cetakan

dan kemudian ditambah 10%. Bahan baku harus bersih dan kering untuk

menghindari adanya ledakan saat umpan dimasukan kedalam dapur, timbangan juga

harus dikalibrasi terlebih dahulu.

42

42

2.5.6 Peleburan

Peleburan dengan dapur krusibel

1. Lapisi ladle dengan thermal coat

2. Masukkan kowi ke dalam dapur dan masukan umpan kedalam kowi.

3. Nyalakan dapur dan biarkan krusibel terbakar hingga berwarna kemerahan.

4. Panaskan ladle dengan membakar briket batu bara.

5. Lakukan preheating umpan lainya.

6. Setelah agak mencair, masukan umpan yang sudah dipreheating sebelumnya

7. Perhatikan proses peleburan umpan, jangan sampai ada yang keluar dari kowi.

8. Setelah semua umpan mencair, kecilkan dapur dan lakukan pemaduan kemudian aduk

agar homogen.

9. Panaskan kembali dapur hingga temperatur super heating.

10. Matikan dapur dan lakukan fluxing dan degassing.

11. Angkat slag yang terbentuk

12. Panaskan kembali dapur.

13. Periksa temperatur logam cair dengan thermocouple jika telah mencapai temperatur

tuang, matikan dapur dan lakukan tapping.

14. Proses tambahan sebagai variabel seperti degassing, dan pemberian cover flux

disesuaikan

43

43

Peleburan dengan dapur induksi

1. Lapisi ladle dengan thermal coat

2. Masukan umpan hingga 2/3 dari kapasitas dapur.

3. Nyalakan dapur dan naikan levelnya sesuai dengan manualnya.

4. Panaskan ladle dengan membakar briket batu bara.

5. Lakukan preheating umpan lainnya.

6. Setelah agak mencair, masukan umpan yang tersisa

7. Perhatikan proses peleburan umpan, jangan sampai ada yang keluar dari dapur.

8. Setelah semua umpan mencair, kecilkan dapur dan lakukan pemaduan (jika melalui

pemaduan) kemudian aduk agar homogen.

9. Panaskan kembali dapur hingga temperatur super heating.

10. Matikan dapur dan lakukan fluxing.

11. Angkat slag yang terbentuk.

12. Panaskan kembali dapur.

13. Periksa temperatur logam cair dengan menggunakan thermocouple, jika telah

mencapai temperatur tuang, kecilkan dapur.

2.5.7 Penuangan

Penuangan dari dapur krusibel

1. Atur posisi pengangkat kowi, ladle dan cetakan

2. Buka penutup dapur dan keluarkan kowi

3. Tuang logam cair dari kowi ke ladle.

4. Tuang logam cair ke pouring basin cetakan.

5. Jika memungkinkan, bakar gas yang keluar dari cetakan.

6. Hentikan penuangan jika cetakan telah penuh.

7. Lakukan penuangan untuk cetakan yang lain.

8. Jika temperatur logam cair lebih rendah dari temperatur tuang, kembalikan logam cair

dan panaskan kembali.

9. Buang logam cair yang tersisa ke cetakan ingot.

10. Balikan ladle dan bersihkan dari sisa sisa peleburan.

44

44

Penuangan dengan dapur induksi

1. Atur posisi ladle dan cetakan

2. Letakkan ladle di bawah corong dapur

3. Miringkan dapur dan tuang logam cair ke ladle.

4. Lakukan fluxing dan buang slag yang terbentuk

5. Tuang logam cair ke pouring basin cetakan.

6. Jika memungkinkan, bakar gas yang keluar dari cetakan.

7. Hentikan penuangan jika cetakan penuh

8. Lakukan penuangan untuk cetakan yang lain

9. Jika temperatur logam cair lebih rendah dari temperatur tuang, balikan logam cair

ke dapur dan panaskan kembali

10. Buang logam cair yang tersisa ke cetakan ingot.

11. Balikan ladle dan bersihkan dari sisa peleburan.

2.5.8 Pembongkaran cetakan

1. Pindahkan cup dan drag ke daerah di luar laboratorium

2. Hancurkan pasir

3. Bersihkan produk

4. Dinginkan produk hasil pengecoran logam

2.5.9 Pemeriksaan benda coran

1. Timbang benda beserta dengan gating system

2. Potong gating system dari benda coran

3. Timbang kembali benda coran

4. Hitung nilai yield benda coran dan efisiensi proses

pengecoran

45

45

2.5.10 Praktikum selesai

1. Periksa semua peralatan yang digunakan dan sesuaikan dengan inventaris yang telah

dibuat. Jika tidak sesuai, maka menjadi tanggung jawab praktikan untuk

mencocokkannya.

2. Bersihkan semua peralatan dan ruangan dari sisa-sisa sampah dan buang pada

tempatnya.

2.6 Variabel Percobaan Dan Pola

Pada praktikum ini, yang dijadikan sebagai variabel dan pembeda bagi tiap kelompok

adalah desain pola dan perlakuan pada saat peleburan maupun penuangan logam Aluminium.

Desain dari tiap kelompok yang berbeda tingkat kompleksitas bentuknya akan mempengaruhi

bentuk pola yang digunakan. Tingkat kompleksitas dan kesulitan dari tiap produk memang

sedikit berbeda, namun hal ini tidak mempengaruhi penilaian, karena yang dinilai pada

praktikum kali ini adalah keseriusan mereka selama proses desain dan pengecoran serta

pemahaman mereka saat presentasi.

2.7 Format Laporan Praktikum

Format kertas yang digunakan dalam pembuatan laporan untuk praktikum adalah

dengan menggunakan kertas berukuran A3 (bolak balik). Jumlah halaman tidak dibatasi

namun diharapkan tidak lebih dari 1 lembar.

46

46

2.7.1 Format laporan awal:

a. Tujuan percobaan

Pada bagian ini, praktikan diharapkan mengetahui tujuan dari praktikum yang

dilakukannya

b. Dasar teori

Bagian ini digunakan oleh praktikan untuk menjelaskan dasar teori yang berkaitan

dengan proses pengecoran logam dan produk yang dihasilkan. Bagian ini terdiri atas

tiga (3) bahasan utama yaitu:

i. Proses peleburan Aluminium

ii. Proses pembekuan (solidification)

iii. Cacat pada produk pengecora

c. Alat dan Bahan

c.1 Alat-alat

c.2 Bahan

d. Flow chart diagram

e. Literatur

*) Setiap pernyataan yang ditulis dalam dasar teori harus didasarkan pada sumber

yang jelas (sitasi) dan harus ditulis pada bagian referensi

2.7.2 Format laporan akhir :

a. Tujuan percobaan

Pada bagian ini, praktikan diharapkan me-review kembali tujuan praktikum yang

sudah mereka lakukan

47

47

b. Data dan gambar benda cor

Bagian ini berisikan data mengenai proses pengecoran yang dilakukan seperti

temperatur penuangan, lamanya waktu penuangan (pouring time), logam paduan

yang digunakan dan lainnya. Bagian ini juga dilengkapi dengan sebuah foto dari benda

cor yang dihasilkan.

c. Analisa

Setiap hasil percobaan yang dilakukan oleh praktikan harus dianalisa dan

dibandingkan dengan literatur maupun hasil dari kelompok lain yang berbeda

variabel. Analisa yang diharapkan dituliskan pada laporan akhir praktikum

pengecoran logam adalah:

i. Proses pembuatan cetakan pasir

Praktikan harus menjelaskan proses saat mengubah pola yang dimiliki

menjadi sebuah cetakan pasir yang dapat digunakan untuk pengecoran

logam

ii. Proses peleburan

Beberapa variabel seperti penggunaan cover flux, alloying, dan degasser

yang digunakan pada saat peleburan harus dijelaskan. Oleh karena itu,

praktikan harus dapat mengerti jalannya peleburan dan guna dari masing-

masing tahapan yang dilakukan

iii. Teori pembekuan

Salah satu tujuan utama dari adanya penggunaan gating system adalah

untuk menciptakan suatu proses direct solidification, karenanya praktikan

harus mengerti tentang teori pembekuan dan pembekuan yang sebenarnya

terjadi pada hasil praktikumnya

iv. Diagram fasa Al-Mg

v. Diagram fasa Al-Mg-Si

48

48

vi. Mekanisme pengguatan alloying

Pada praktikum digunakan variabel paduan, walaupun tidak dilakukan

proses pengujian mekanis pada produk hasil coran, diharapkan praktikan

dapat mengerti fungsi dari pemaduan logam dan pengaruhnya pada proses

pengecoran

vii. Kelarutan hidrogen pada benda cor

Cacat yang paling sering terjadi pada benda cor Aluminium adalah blow

dan gas hole. Oleh karena itu, praktikan harus dapat menjelaskan mengenai

mekanisme terjadinya hal tersebut dan dihubungkan dengan tingkat

kelarutan hidrogen pada logam Aluminium cair

viii. Perhitungan yield pada benda cor

Perhitungan yield pada benda hasil cor digunakan untuk mengetahui

nilai efisiensi dari proses pengecoran yang dilakukan dan akan berkaitan

dengan proses pembahasan berikutnya mengenai cacat-cacat yang terjadi

pada produk hasil pengecoran

ix. Cacat yang terjadi pada benda cor

Pada bagian ini, praktikan diharapkan dapat memahami dan mengerti

tentang cacat-cacat yang terjadi, penyebabnya dan cara

penanggulangannya

d. Literatur

Setiap pernyataan yang ditulis dalam analisa harus didasarkan pada sumber yang jelas

dan harus ditulis pada bagian referensi

49

49

2.7.3 Layout laporan :

DAFTAR PUSTAKA

1. AFS Sand And Core Testing Handbook

2. Heine, Loper dan Rosenthal, Principles of Metal Casting, 1976

3. Rundman, Karl, B., Metal Casting, Dept. of Material Science and

Engineering Michigan Tech. Univ

4. Suharno, Bambang., Diktat kuliah Pengecoran Logam, Departemen Metalurgi

dan Material Fakultas Teknik Universitas Indonesia, 2006

5. John Gruzleski and Bernard Closset. 1990. The Treatment of

LiquidAluminium- Silicon Alloys. American Foundrymens Society Inc, USA

6. Stefanescu, D.M. 1988, Metals Handbook Ninth Edition Volume 15 Casting,

ASM International. Ohio

7. Jorstad, J.L. and Rasmussen, W.M. 1993. Aluminum Casting Technology

2nd

Edition. American Foundrymens Society. Illionis

Praktikum Metalurgi Proses

Documents