Download - BAB IV Pengecoran
8/16/2019 BAB IV Pengecoran
http://slidepdf.com/reader/full/bab-iv-pengecoran 1/15
BAB IV PENUANGAN DAN PEMBEKUAN
BAB IV
PENUANGAN DAN PEMBEKUAN
1 Tujuan1 Mempelajari cara kerja tungku peleburan krusible untuk logam-logam
non-ferro2 Mengetahui cara operasi untuk berbagai proses peleburan dan pengecoran
logam-logam non-ferro.3 Mengetahui proses penuangan logam cair ke cetakan pasir.
2 Teori Dasar
Dalam proses pengecoran logam tahapan peleburan untuk mendapatkan
logam cair pasti akan dilakukan dengan menggunakan suatu tungku peleburan
di mana material bahan baku dan jenis tungku yang akan digunakan harus
disesuaikan dengan material yang akan dilebur. Jenis tungku peleburan ada
berbagai macam, antara lain diklasifikasikan dari jenis energinya atau
kapasitasnya.
emilihan tungku peleburan yang akan digunakan untuk mencairkan
logam harus sesuai dengan bahan baku yang akan dilebur. aduan
!luminium, paduan tembaga, paduan timah hitam, dan paduan ringan lainnya
biasanya dilebur dengan menggunakan tungku peleburan jenis krusibel,
sedangkan untuk besi cor menggunakan tungku induksi frek"ensi rendah atau
kupola. #ungku induksi frek"ensi tinggi biasanya digunakan untuk melebur
baja dan material tahan temperatur tinggi (heat-resisting alloys) .
$ebelum dituangkan ke dalam cetakan, cairan logam diberikan
perlakuan cairan yang bertujuan untuk memperbaiki sifat logam yang akan
dihasilkan. roses laku cair dapat dilaksanakan didalam tungku peleburan,
ladle , atau juga di dalam cetakan, tergantung pada jenis laku cair yang akan
diberikan seperti% inokulasi, desulfurisasi, penambahan unsur paduan, dan
Mg-treatment &khusus untuk pembuatan besi cor nodular'.
#ungku yang paling banyak digunakan dalam pengecoran logam antara
lain ada lima jenis yaitu( #ungku jenis kupola, tungku pengapian langsung,
tungku krusibel, tungku busur listrik, dan tungku induksi. Dalam
LABORATORIUM TEKNIK PRODUKSI T.A 201 !201"
8/16/2019 BAB IV Pengecoran
http://slidepdf.com/reader/full/bab-iv-pengecoran 2/15
BAB IV PENUANGAN DAN PEMBEKUAN
memproduksi besi cor tungku yang paling banyak digunakan industri
pengecoran adalah krusibel dan tungku induksi, jenis kupola sudah mulai
jarang digunakan karena pertimbangan tertentu. )erikut ini uraian tentang
tungku peleburan. ada unit ini memperkenalkan tungku dan refraktori dan
menjelaskan berbagai aspek perancangan dan operasinya.
1 Tun#$u Krusi%e&
#ungku krusible merupakan salah satu jenis tungku peleburan yang
menggunakan nyala api bahan bakar sebagai sumber energi peleburanya,
namun tungku ini tidak langsung menggunakan nyala api yang kontak dengan
scrap pengisinya. #ungku jenis ini cukup banyak digunakan untuk logam-
logam non-ferrous seperti paduan aluminium, paduan kuningan, dan paduan
timah. #ungku dengan kapasitas kecil hingga sedang ini banyak digunakan
dalam industri kecil karena dapat menggunakan bahan bakar minyak untuk
proses pembakaran atau peleburannya.
Ga'%ar (.1 Be%era)a jenis *un#$u $rusi%e&+ a. &i,*!ou* -ru-i%e&
%.S*a*ionar/ )o* an -.*i*&in#!)o*.
2 Tun#$u Ku)o&a
LABORATORIUM TEKNIK PRODUKSI T.A 201 !201"
8/16/2019 BAB IV Pengecoran
http://slidepdf.com/reader/full/bab-iv-pengecoran 3/15
BAB IV PENUANGAN DAN PEMBEKUAN
*upola merupakan tungku yang memiliki bentuk silinder +ertikal yang
memiliki kapasitas besar. #ungku ini diisi dengan material pengisi antara lain
besi, kokas, flux atau batu kapur, dan elemen paduan yang memungkinkan.
#ungku ini memiliki sumber energi panas dari kokas dan gas yang diberikan
untuk meningkatkan temperatur pembakaran. asil peleburan dari tungku ini
akan ditapping secara periodik untuk mengeluarkan besi cor yang telah
mencair.
Ga'%ar (.2 S$e'a*is ari *un#$u $u)o&a.
Tun#$u Busur Lis*ri$
eleburan logam menggunakan tungku ini dilakukan dengan
menggunakan energi yang berasal dari listrik berupa arc atau busur yang
dapat mencairkan logam. #ungku jenis busur listrik ini biasanya digunakan
untuk proses pengecoran baja.
LABORATORIUM TEKNIK PRODUKSI T.A 201 !201"
8/16/2019 BAB IV Pengecoran
http://slidepdf.com/reader/full/bab-iv-pengecoran 4/15
BAB IV PENUANGAN DAN PEMBEKUAN
Ga'%ar (. E&e-*ri- ,urna-e in ire-* s/s*e'.
Ga'%ar (.( E&e-*ri- ,urna-e ire-* s/s*e'.
( Tun#$u In u$si
#ungku induksi adalah tungku yang menggunakan energi listrik sebagai
sumber energi panasnya, arus listrik bolak-balik & alternating current ' yang
mele"ati koil tembaga akan menghasilkan medan magnetik pada logam
pengisi &charging material ' didalamnya. Medan magnet ini juga akan
melakukan mixing pada logam cair akibat adanya gaya magnet antara koil dan
logam cair yang akan menimbulkan efek pengadukan & stiring effect ' untuk
menghomogenkan komposisi pada logam cair.
ogam cair didalam tungku harus dihindarkan dari kontak langsung
terhadap koil. leh karena itu material tahan temperatur tinggi sebagai lining
tungku harus memiliki ketebalan yang cukup untuk menahan beban logam
cair didalamnya. ada gambar diba"ah ini ditunjukan beberapa komponen
utama dari suatu tungku induksi.
LABORATORIUM TEKNIK PRODUKSI T.A 201 !201"
8/16/2019 BAB IV Pengecoran
http://slidepdf.com/reader/full/bab-iv-pengecoran 5/15
BAB IV PENUANGAN DAN PEMBEKUAN
Ga'%ar. (. Tun#$u in u$si &is*ri$.
$etelah logam pengisi telah mengalami pencairan maka tungku induksi
ini telah dilengkapi dengan suatu pengendali untuk melakukan penuangan
(titling) kedalam suatu ladle yang lebih kecil yang diba"a hook crane atau
ladle yang diba"a oleh dua operator pouring ke cetakan.
Tun#$u Converter.
Converter ialah sebuah tabung baja dengan dinding berlapis dan tahan
terhadap temperatur tinggi serta ditempatkan pada sebuah dudukan yang
dibentuk sedemikian rupa agar posisinya dapat diubah secara +ertikal mapun
secara hori/ontal dengan posisi mulut berada disamping atau diatas bahkan
diba"ah. osisiposisi ini diperlukan untuk pengisian, penghembusan karbon
dioksida dan penuangan hasil pemurnian &lihat 0ambar . '.
LABORATORIUM TEKNIK PRODUKSI T.A 201 !201"
8/16/2019 BAB IV Pengecoran
http://slidepdf.com/reader/full/bab-iv-pengecoran 6/15
BAB IV PENUANGAN DAN PEMBEKUAN
Ga'%ar (." Tun#$u on3er*er Besse'er.
roses pemurnian ini dilakukan dengan terlebih dahulu mencairkan besi
mentah ke dalam converter yang berada pada posisi hori/ontal kemudian
converter diubah posisinya pada posisi +ertikal dan pada posisi ini udara
bertekanan 1 *45m 2 dihembuskan melalui dasar converter ke dalam besi
mentah cair, dengan demikian maka unsur karbon akan bersenya"a dengan
oksigen menjadi karbon dio6ida &7 2' dan mengikat unsur-unsur lainnya.
Dengan tekanan udara sedemikian itu unsur-unsur tersebut akanterba"a keluar dari converter , proses ini dilakukan dalam "aktu 2 menit,
dari proses ini besi mentah memiliki unsur-unsur paduan tidak lebih dari ,
8 dan , 9 8 diantaranya adalah unsur karbon dan dianggap sebagai besi
murni atau Ferrite &:e', selanjutnya ditambahkan unsur karbon ke dalam
converter ini dengan jumlah tertentu sesuai dengan jenis baja yang
dikehendaki hingga 2, 98, coverter ini berkapasitas antara 2 ton sampai 9
ton.
ada dasarnya berbagai metoda dalam proses pembuatan baja ini ialah
proses pemurnian unsur besi dari berbagai unsur yang merugikan
sebagaimana telah dikemukakan terdahulu, oleh karena itu dalam proses
pembuatan baja dengan menggunakan sistem converter ini ialah salah satu
proses pemurnian atau pemisahan besi dengan menggunakan bejana sebagai
alat pemanasan &peleburan' besi kasar tersebut. &lihat 0ambar .9' yang
LABORATORIUM TEKNIK PRODUKSI T.A 201 !201"
8/16/2019 BAB IV Pengecoran
http://slidepdf.com/reader/full/bab-iv-pengecoran 7/15
BAB IV PENUANGAN DAN PEMBEKUAN
merupakan bagian dari bentuk pemurnian besi kasar dengan dapur basa dari
sistem converter .
Ga'%ar (.4 Proses o5i#en )a a a)ur %asa un*u$
)e'urnian %esi $asar 6)i# Iron7
" Tun#$u Thomas an Bessemer
Thomas dan Bessemer melakukan proses pemurnian besi kasar dalam
pembuatan baja ini pada prinsipnya sama yakni menggunakan Converter ,
namun Bessemer menggunakan Converter dengan dinding yang dilapisi
dengan Flourite dan *uarsa sehingga dinding Converter menjadi sangat keras
kuat dan tahan terhadap temperatur tinggi, akan tetapi dinding converter ini
menjadi bersifat asam sehingga tidak dapat mereduksi unsur osphor, oleh
karena itu dapur Bessemer hanya cocok digunakan dalam proses pemurnian
besi kasar dari bijih besi yang rendah Posphor ( o!-Posphorus "ron #res)$
$edangkan Thomas menyempurnakannya dengan memberikan lapisan
batu kapur &limestone ' atau %olomite sehingga dinding converter menjadi
basa dan mampu mereduksi kelebihan unsur osphor dengan
mengeluarkannya bersama terak &lihat gambar .;'. in&-%ona!it& ( %-
Processes)' salah satu proses pemurnian besi dengan sistem converter ini
pertama dikembangkan di austria, proses dengan hembusan udara bertekanan
hingga 12 bar di atas convertor dengan posisi vertical , setelah besi mentah
LABORATORIUM TEKNIK PRODUKSI T.A 201 !201"
8/16/2019 BAB IV Pengecoran
http://slidepdf.com/reader/full/bab-iv-pengecoran 8/15
BAB IV PENUANGAN DAN PEMBEKUAN
& pig iron ' bersama dengan sekrap dimasukan yang kemudian dibakar, udara
yang dihembuskan menghasilkan pembakaran dengan unsur karbon, belerang
dan posphor yang terkandung didalam besi mentah tersebut, hal ini terjadi
pada saat converter dalam posisi miring.
Ga'%ar (.8 LD To) B&o9n on3er*er.
roses pembakaran ini terlihat pada nyala api dibagian converter . )aja
dengan kadar karbon ,2 8 akan tercapai dengan pembakaran hingga 2
menit, namun jika diinginkan kadar karbon yang lebih tinggi dari ,2 8,
maka hembusan udara dapat dihentikan sehingga proses pembakaran akanterhenti. komposisi unsur yang terdapat pada besi ini dapat dianalisis dengan
mengambil contoh dari besi cair sebelum terjadi pembekuan dan jika
komposisi yang dikehendaki telah tercapai maka besi dapat dikeluarkan dari
converter dan membiarkan slag &terak' tertinggal didalam converter yang
akan dikeluarkan melalui lubang terak. lihat gambar .<.
Dari proses pemurnian besi dengan menggunakan metoda ini akan
dihasilkan baja yang memiliki sifat mekanik yang baik untuk diproses
menjadi baja paduan ( lloy teel) maupun sebagai baja karbon &non paduan'
karena tingkat kemurniannya serta bebas dari unsur nitrogen &4' atau /at
lemas yang merugikan. )ahan ini juga sangat baik digunakan sebagai baja
lembaran ( heet metals) yang banyak digunakan sebagai bahan baku karoseri
kendaraan, tangki serta baja-baja konstruksi. abrik )aja !ustria *+, T.
(+ereignite #sterreischische isen /nd tahl!erke ktiengesselschaft)
menghasilkan baja dunia di tahun 1=; .
LABORATORIUM TEKNIK PRODUKSI T.A 201 !201"
8/16/2019 BAB IV Pengecoran
http://slidepdf.com/reader/full/bab-iv-pengecoran 9/15
BAB IV PENUANGAN DAN PEMBEKUAN
0otor Processes' Converter dengan posisi mendatar & ori/ontal'
merupakan converter dimana terdapat dua buah pipa oksigen, masingmasing
pipa ini salah satunya diarahkan pada bagian dasar converter didalam besi
cair dan akan terbakar bersama peleburan besi kasar (pig "ron) bersama baja
rongsokan, proses pembakaran ini akan menghasilkan gas karbonmonoksida
&7 ' yang juga akan terbakar dan menghasilkan karbon dioksida &7 2'
untuk meratakan proses pemurnian.
$elama proses pembakaran ini converter berputar dengan kecepatan ,
sampai 2 put5mt. *emudian undara ditiupkan melalui salah satu pipa yang
berada pada permukaan logam cair, dengan demikian unsur-unsur yang
terkandung pada besi akan terdesak keluar bersama dengan gas 7 2.
Ga'%ar (.: Ro*or 'i5e B&o9n on3er*er.
1aldo processes' menggunakan cara yang sama dengan yang dilakukan
pada rotor proses namun pada sistem *aldo ini converter diposisikan miring
1; o, dalam proses ini converter juga diputar dengan kecepatan putaran hingga
3 put5ment. Dengan putaran ini sangat baik karena dapat mempercepat arus
transformasi panas, namun hanya menggunakan sebuah pipa peniup dimana
besi kasar bersama besi tua dilebur didalam converter ini dan kemudian ditiup
dengan oksigen melalui pipa tersebut. converter ini dapat memurnikan besi
dengan penurunan kadar phosphor hingga 2 8 &lihat gambar .='.
LABORATORIUM TEKNIK PRODUKSI T.A 201 !201"
8/16/2019 BAB IV Pengecoran
http://slidepdf.com/reader/full/bab-iv-pengecoran 10/15
BAB IV PENUANGAN DAN PEMBEKUAN
2am3ar 4$56 1aldo top 3lo!n converter$
Ga'%ar (.11 B&as* ;urna-e.
!luminium dilebur dalam satu tungku peleburan, jumlah panas yang
dibutuhkan untuk mencairkan paduan !luminium adalah kira-kira dua kali
lipat paduan tembaga perkilonya pada saat peleburan paduan pada temperatur
; -< o7.
LABORATORIUM TEKNIK PRODUKSI T.A 201 !201"
8/16/2019 BAB IV Pengecoran
http://slidepdf.com/reader/full/bab-iv-pengecoran 11/15
BAB IV PENUANGAN DAN PEMBEKUAN
*etika paduan aluminium cair tidak terlindungi maka aluminium cair
segera membentuk suatu lapisan film oksida. #erbentuknya lapisan film
oksida tersebut akan menghentikan terbentuknya oksida berikutnya, dan
mudah berkombinasi dengan logam lain, gas dan kadang-kadang bata tahan
api. #egangan permukaan !luminium cair yang tinggi dan ditambah lagi
dengan adanya lapisan oksida yang terbentuk, menyebabkan kesulitan dalam
menghasilkan produk coran dengan dimensi yang tipis. enambahan paduan
dapat mengurangi tegangan permukaan, tetapi melebarkan daerah pembekuan
yang menyebabkan masalah penyusutan. aduan aluminium dapat menyusut
sampai dengan <8 +olume, oleh karena itu perlu desain sistem saluran yang
tepat dan optimum.
!luminium coran dapat mengandung unsur penguat yang dapat
memperbaiki sifat-sifatnya (strengthening element) sebagai contoh unsur
pembentuk fasa eutektik yang berfungsi memperbaiki fluiditas dan
menghindari terjadinya penyusutan. Jumlah unsur pembentuk eutektik
&biasanya silikon' tergantung pada jenis proses pengecoran yang akan
diterapkan. *arena hal ini mempengaruhi kualitas produk coran yang
dihasilkan, seperti adanya%• 7acat retak panas (hot shortness) .
• *etidakhomogenan unsur paduan &segregasi'.
• 7acat unsur pengotor (impurities) .
*ecenderungan logam cair menyerap atom hidrogen yang berasal dari
penguraian air5uap air dan penguapan hidrogen. $elama pembekuan akan
membentuk porositas. aduan !luminium cair memiliki karakteristik fisik
dan kimia secara umum yaitu%
1 kemudahan mengikat oksigen, udara lembab atau material yang
mudah mengoksidasi membentuk dross dan dross ini cenderung ikut
ke dalam logam cair.
2 ada kondisi cair sangat potensial untuk menyerap molekul hidrogen.
>dara lembab sebagai sumber hidrogen selama pembekuan dapat
membentuk porositas.
LABORATORIUM TEKNIK PRODUKSI T.A 201 !201"
8/16/2019 BAB IV Pengecoran
http://slidepdf.com/reader/full/bab-iv-pengecoran 12/15
Siapkan alat dan bahan
Panaskan Tungku Crusible
Masukkan logam Al ke tungku Crusible
Hilangkan Slag dari logam cair
Tuangkan logam Al yang sudah mencair ke dalam cetakan
Tuggu hingga logam Al cair membeku
Analisa dan Kesimpulan
BAB IV PENUANGAN DAN PEMBEKUAN
3 #erjadinya penyusutan +olume sebesar 3, 8 sampai <, 8 selama
pembekuan.
Masa jenis yang rendah dari logam cair menghasilkan tekanan
hidrostatistik yang rendah pada cetakan. *ondisi ini berpengaruh
terjadinya penyusutan selama pembekuan.
Memiliki tingkat perlindungan yang tinggi dari penyerapan gas dan
terbentuknya lapisan film oksida.
9 Material dapat mengalami hot shortness maupun retak atau sobek
selama pembekuan. al ini terjadi karena adanya +ariasi unsur
pengotor selama proses pembekuan &segregasi pada dendrite atau
batas butir'.
; *elarutan logam lain pada aluminium memiliki kecenderungan
membentuk senya"a antar logam.
>ntuk meningkatkan kualitas logam cair dengan mengurangi pengaruh
kandungan gas dan terjebaknya oksida yang terbentuk pada aluminium cair
dalam peleburan dan penuangan serta memperbaiki bentuk butir yang
terbentuk pada saat pembekuan. !da beberapa jenis perlakuan pada logamcair (metal treatment) , yaitu%
Fluxing
roses ini merupakan proses perlakuan terhadap cairan yang dilakukan
pada temperatur cair dengan menambahkan bahan fluxing . enambahan
fluxing ini dimaksudkan agar dapat mengikat kotoran-kotoran yang berada
pada logam cair aluminium seperti !l 2 3, 7u 2, $i 2, dan lain-lain yangterikat menjadi satu dan terkumpul membentuk dross . Disamping itu dengan
terbentuknya dross atau terak pada bagian permukaan cairan logam
aluminium dapat berfungsi sebagai proteksi kontak dengan udara &oksida
dan menyerap gas'.
METODOLOGI PRAKTIKUM
1 S$e'a Proses
LABORATORIUM TEKNIK PRODUKSI T.A 201 !201"
8/16/2019 BAB IV Pengecoran
http://slidepdf.com/reader/full/bab-iv-pengecoran 13/15
BAB IV PENUANGAN DAN PEMBEKUAN
Ga'%ar (.12 S$e'a Proses
2 Penje&asan S$e'a Proses1 $iapkan !lat tungku Crusi3le dan bahan )alok !l2 anaskan tungku hingga Crusi3le panas dan simpan )alok !l di
sekitaran permukaan dari Crusi3le untuk pra-heat balok !l3 Masukkan logam !l yg berbentuk balok kedalam cruci3le untuk
di lebur.ogam !l yang sudah lebur di masukkan ke dalam cetkan secara
perlahan.
#unggu logam !l cair sampai membeku di cetakan9 akukan analisa dan pembahasan terhadap penuangan.; )uat kesimpualn dari praktikum yang sudah di lakukan
Ga'%ar Proses
LABORATORIUM TEKNIK PRODUKSI T.A 201 !201"
8/16/2019 BAB IV Pengecoran
http://slidepdf.com/reader/full/bab-iv-pengecoran 14/15
BAB IV PENUANGAN DAN PEMBEKUAN
roses eleburan logam !l engecekan #emperatur
#unggu logam !l dingin enuangan ogam !ldalam cetakan
Ga'%ar (.1 Ga'%ar )roses
( A&a* an Ba<an
(.(.1 A&a*
! #ungku *rusibel 1 unit! engaduk baja 1 buah! Termo copple 1 unit! *amera 1 buah! top 7atch 1 buah! enjepit 2 buah! eralatan safety lengkap
(.(.2 Ba<an
! )alok !l secukupnya! $krap !l secukupnya! Flux )oraks secukupnya! 0as secukupnya
Pen#u')u&an Da*a1 Pen#u')u&an Da*a
Jumlah muatan !l yang di lebur pada tungku krusible adalah?ngot % seperlunya#emperatur melting !l % 99 7ᴼ
#emperatur pouring % ;3 7ᴼ
#emperatur tapping %;;; 7ᴼ
@aktu pouring % =,= detik
LABORATORIUM TEKNIK PRODUKSI T.A 201 !201"
8/16/2019 BAB IV Pengecoran
http://slidepdf.com/reader/full/bab-iv-pengecoran 15/15
BAB IV PENUANGAN DAN PEMBEKUAN
" Ana&isa an Kesi')u&anada proses penuangan dilakukan dengan sangat hati-hati dengan
mengingat turunnya temperatur yang signifikan pada temperatur tapping
dilanjut dengan proses pouring' proses penuangan logam cair diusahakan
sekonstan mungkin demi mendapatkan aliran yang stabil pada gatting system
hingga ke produk. @aktu yang tercapai untuk memenuhi rongga cetak didapat
=,= detik. *ecepatan aliran akan berpengaruh pada produk yang berujung padaterjadinya cacat coran pada permukaan ataupun didalam produk. *ecepatan
aliranpun akan mempengaruhi dinding dan merontokan, jika kita terlalu
lambat maka logam cair akan membeku di gatting system dan akan menutup
aliran ke produk hingga produk tidak dapat tercapai.
4 Kesi')u&an an Saran1 Kesi')u&an
1 proses penuangan dilakukan dengan sangat hati-hati dengan
mengingat turunnya temperatur yang signifikan pada temperatur
tapping dilanjut dengan proses pouring$2 penuangan logam cair diusahakan sekonstan mungkin demi
mendapatkan aliran yang stabil pada gatting system hingga ke
produk
2 Saran
LABORATORIUM TEKNIK PRODUKSI T.A 201 !201"