pengaruh cetakan terhadap terbentuknya butir kolumnar pada

Click to edit Master text styles

PENGARUH CETAKAN TERHADAP

TERBENTUKNYA BUTIR KOLUMNAR

PADA PROSES PENGECORAN PADUAN

Cu-Zn.

©SoniPradana-2712.100.126


1

2

3

4

Paduan Cu-Zn merupakan material dengan ketahanan

korosi dan fluiditas yang baik

Paduan Cu-Zn digunakan sebagai material dalam

membuat pipa-pipa air dan kelengkapannya.

Bentuk dan ukuran butir akan mempengaruhi sifat

mekanik paduan Cu-Zn

Bentuk dan ukuran butir dipengaruhi oleh komposisi

dan laju pendinginan

Secara umum logam hasil pengecoran dibagi kedalam

3 zona, chill zone, columnar zone, dan equi-axed zone5

Bagaimana pengaruh ketebalan cetakan terhadap terbentuknya butir

kolumnar pada proses pengecoran paduan Cu-Zn?

Bagaimana pengaruh penambahan chill terhadap terbentuknya

butir kolumnar pada proses pengecoran paduan Cu-Zn?

Pengaruh oksigen dari lingkungan diabaikan

Pemaduan dianggap homogen

Reaksi dengan cetakan dan krus diabaikan

1

2

3

Tembaga (Cu)

Struktur Kristal Face Centered Cubic

Titik Lebur 1084°C

Titik Didih 2562°C

Seng (Zn)

Struktur Kristal Hexagonal Closed Pack

Titik Lebur 419.53°C

Titik Didih 907°C

Pembekuan Skin Formation

Pembekuan terjadi pada tembaga murni

Proses pembekuan terjadi pada

temperatur yang konstan

Arah pembekuan tegak lurus dengan

dinding cetakan

Makro Struktur berbentuk kolumnar

Pembekuan Mushy Manner

Makro Struktur paduan berbentuk equi-axed

Terjadi pada pada paduan dengan freezing

range yang lebar

tin bronze, red brass, dan nickel silver

paduan denganfreezing range lebar

Intermmediate Mode

Proses pembekuan yang

terjadi akibat adanya laju

pendinginan yang cepat

Cetakan Tanpa Chill Pengujian

Tebal

Dinding

Cetakan

MaterialUji

OES

Uji

XRD

Uji

Kekerasan

Uji

Metalografi

3 Cm Cu-Zn v v v v

5 Cm Cu-Zn v v v

7 Cm Cu-Zn v v v

9 Cm Cu-Zn v v v

Cetakan Dengan

Chill AISI 1006Pengujian

Tebal

Dinding

Cetakan

Material Uji OES Uji XRD Uji Kekerasan Uji Metalografi

3 Cm Cu-Zn v v v

5 Cm Cu-Zn v v v

7 Cm Cu-Zn v v v

9 Cm Cu-Zn v v v


Komposisi Paduan Cu-Zn

Cu Zn Pb Sn P Mn Fe Ni

82.3 17.4 0.0075 0.0069 0.0011 0.0004 0.0262 0.0185

Si Mg Cr Al S As Be Ag

0.0002 0.0009 0.0043 0.0453 0.0001 0.0015 0.0001 0.0018

Co Bi Cd Sb Zr B Se Te

0.001 0.0002 0.0013 0.0064 0.0007 0.0009 0.0004 0.0063

Ti C Nb

0.0001 0.05 0.0039

Penurunan komposisi Zn sebesar 13% dari komposisi awal

Hilangnya Zn disebabkan oleh temperatur peleburan

yang berada di atas temperatur didih Zn


Pola Pendinginan Paduan Cu-Zn

0

200

400

600

800

1000

1200

137

73

10

914

518

121

725

328

932

536

139

743

346

950

554

157

761

364

968

572

175

779

382

986

590

193

7

Tem

per

atu

r (°

C)

Waktu (s)

non chill

chill

Waktu Pendinginan dalam Cetakan

Tanpa Chill : 16 menit dan 5 detik


Dengan Chill : 14 menit dan 12 detik

Tebal Dinding Cetakan : 3 Cm








0

200

400

600

800

1000

1200

1

46

91

13

6

18

1

22

6

27

1

31

6

36

1

40

6

45

1

49

6

54

1

58

6

63

1

67

6

72

1

76

6

81

1

85

6

90

1

94

6

99

1

10

36

10

81

11

26

11

71

12

16

12

61

13

06

Tem

per

atu

r (°

C)

Waktu (s)

Tanpa Chill

Chill








0

200

400

600

800

1000

1200

1

49

97

14

5

19

3

24

1

28

9

33

7

38

5

43

3

48

1

52

9

57

7

62

5

67

3

72

1

76

9

81

7

86

5

91

3

96

1

10

09

10

57

11

05

11

53

12

01

12

49

12

97

13

45

Tem

per

atu

r (°

C)

Waktu (s)

Tanpa Chill

Chill




Tanpa Chill : 26 menit




0

200

400

600

800

1000

1200

1

53

10

5

15

7

20

9

26

1

31

3

36

5

41

7

46

9

52

1

57

3

62

5

67

7

72

9

78

1

83

3

88

5

93

7

98

9

10

41

10

93

11

45

11

97

12

49

13

01

13

53

14

05

14

57

15

09

15

61

Tem

per

atu

r (°

C)

Waktu (s)

Tanpa Chill

Chill

Dengan semakin tebalnya cetakan maka waktu

yang dibutuhkan untuk mecapai temperature 200°C

pun akan semakin lama, walaupun tidak sesignifikan

jika dibandingkan waktu pendinginan pada cetakan

dengan penambahan chill


Pengujian XRD Paduan Cu-Zn

Hasil Pengujian XRD Paduan Cu-Zn di

berbagai Variasi Tebal Cetakan Tanpa

Chill

Hasil Pengujian XRD Paduan Cu-Zn di

berbagai Variasi Tebal Cetakan Dengan

Chill

Seluruh sampel yang diuji memiliki fasa Cu-α

dan struktur kristal FCC. Komposisi 17% Zn

tidak menghasilkan fasa baru. Hal tersebut

menunjukan bahwa Zn telah larut sempurna

dalam Cu.


Morfologi Makro Paduan C-Zn

a) Makrostruktur paduan Cu-Zn pada cetakan

3 cm dengan penambahan chill

b) Makrostruktur paduan Cu-Zn pada cetakan

3 cm tanpa penambahan chill

c) Makrostruktur paduan Cu-Zn pada cetakan


d) Makrostruktur paduan Cu-Zn pada cetakan



Morfologi Makro Paduan C-Zn

f) Makrostruktur paduan Cu-Zn pada cetakan


g) Makrostruktur paduan Cu-Zn pada cetakan


h) Makrostruktur paduan Cu-Zn pada cetakan


e) Makrostruktur paduan Cu-Zn pada cetakan


Cetakan dengan penambahan chill menyebabkan

struktur makro paduan Cu-Zn didominasi oleh butir

kolumnar dengan orientasi arah yang sama. Cetakan

tanpa menggunakan chill menunjukan struktur makro

equi-axed dan kolumnar.


Struktur Mikro

a) b)

c) d)

a) Mikrostruktur paduan Cu-Zn pada cetakan


b) Mikrostruktur paduan Cu-Zn pada cetakan


c) Mikrostruktur paduan Cu-Zn pada cetakan


d) Mikrostruktur paduan Cu-Zn pada cetakan


Cu-αPorositas


Struktur Mikro

e) f)

g) h)

f) Makrostruktur paduan Cu-Zn pada cetakan


g) Makrostruktur paduan Cu-Zn pada cetakan


h) Makrostruktur paduan Cu-Zn pada cetakan


e) Makrostruktur paduan Cu-Zn pada cetakan

7 cm dengan penambahan chillCu-α

Porositas


Hasil Pengujian Kekerasan

3cm 5cm 7cm 9cm

non chill chill non chill chill non chill chill non chill chill

46.3 62.7 44.5 63.2 47.5 63.4 52.6 60.2

49.6 57.1 47.5 53.9 46.3 65.4 49.4 59.2

46.6 53.5 51.5 55.9 45.7 63.2 50.1 62.1

51.4 53.9 54.1 55.7 47.9 70.9 46.2 60.2

50.9 51.2 49.8 65.6 45.4 70.9 48.2 63.7

Rata-rata

48.96 55.68 49.48 58.86 46.56 66.76 49.3 61.08

48.96 49.4846.56

49.3

55.6858.86

66.7661.08

0

10

20

30

40

50

60

70

80

3cm 5cm 7cm 9cm

non chill chill

Paduan Cu-Zn pada cetakan dengan chill memiliki

nilai kekerasan yang lebih tinggi

Kekera

san

(BH

N)

Tebal dinding cetakan tidak memberikan pengaruh

Yang signifikan terhadap kekerasan paduan Cu-Zn

1. Ketebalan cetakan memberikan pengaruh terhadap waktu pendinginan paduan Cu-Zn dalam cetakan.

Perbedaan ketebalan cetakan tidak memberikan pengaruh sigifikan terhadap terbentuknya butir kolumnar

pada paduan Cu-Zn.

2. Penambahan chill pada cetakan memberikan pengaruh terhadap terbentuknya butir kolumnar pada proses

pengecoran paduan Cu-Zn. Butir kulumnar paduan Cu-Zn akan dominan terbentuk pada hasil pengecoran

dari cetakan dengan penambahan chill.

Kesimpulan

Saran

Penggunaan burner tidak disarankan karena kenaikan pemanasan pada saat peleburan tidak dapat

terkontrol dengan baik.


PENGARUH CETAKAN TERHADAP

TERBENTUKNYA BUTIR KOLUMNAR

PADA PROSES PENGECORAN PADUAN

Cu-Zn.


The End

pengaruh cetakan terhadap terbentuknya butir kolumnar pada

Documents