Minggu, 25 Maret 2012

Proses Pelebran Logam

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 danunsur 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 :
  1. Tungku busur listrik
  • laju peleburan tinggi ® laju produksi tinggi
  • polusi lebih rendah dibandingkan tungku-tungku lain
  • 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)
  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
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.
Prosentase steel bertambah karena pengambilan steel dari kokas. Peningkatan kadar belerang (steel) yang diperbolehkan biasanya 0,1 %

CARA MENINGKATKAN KUALITAS PRODUK PENGECORAN LOGAM

CARA MENINGKATKAN KUALITAS PRODUK PENGECORAN LOGAM

Pengecoran logam merupakan suatu proses yang dilakukan untuk memproduksi komponen-komponen dengan bahan atau material berupa logam dan paduannya.
Proses pengecoran logam diawali dengan pembuatan pola, cetakan, dapur peleburan (furnace) terlebih dahulu.
Setelah semua peralatan dipersiapkan barulah tahap pengecoran dimulai dengan meleburkan logam sampai mencair (melting).
Sehingga metode pengecoran meliputi beberapa tahap dalam proses produksinya, sehingga keefektifan dalam menghasilkan produk sangat rendah.
Maka dari itu metode pengecoran dilakukan sebagai alternatif apabila tidak ada metode yang tepat untuk dipergunakan dalam pembuatan produk.
Apabila satu produk dapat dibuat dengan metode yang lebih efektif seperti bubut, welding (las), pembentukan, dan yang sejenisnya sudah dapat dipastikan akan metode pengecoran sudah ditinggalkan.
Ketidakefektifan dalam metode pengecoran disamping dalam hal proses pembuatan produk juga hasil produk pengecoran harus melalui proses berikutnya (finishing) agar dapat berfungsi sebagaimana mestinya, seperti penggunaan mesin bubut, fris, bor, sekrap, ketam, gurdi, gerinda, dll.
Kelemahan yang lain dari metode pengecoran adalah hasil produk pengecoran memiliki sifat mekanik (mechanical properties) yang jauh lebih rendah dari pada material dasarnya sebelum dilakukan proses pengecoran.
Hal ini disebabkan pada saat proses pendinginan laju pendinginan pada setiap bagian produk coran tidak sama.
Pada lapisan bagian luar produk coran akan mengalami pendinginan yang relatif lebih cepat dari pada lapisan yang lebih dalam.
Demikian juga pada bagian yang lebih tipis juga mengalami laju pendinginan yang relatif lebih cepat dari pada bagian yang lebih tebal.
Akibat laju pendinginan yang tidak sama maka akan terbentuk tegangan sisa (residual stress) yang heterogen dalam satu produk.
Pada bagian produk yang mengalami pendinginan lebih cepat menyebabkan material akan bersifat keras dan getas (britle).
Sedangkan pada bagian produk yang mengalami pendinginan lambat akan bersifat lunak dan ulet.
Dengan terbentuknya tegangan sisa (residual stress) yang tidak homogen pada satu produk inilah yang menyebabkan kualitas produk menjadi rendah dalam hal sifat mekanik (mechanical properties).
Sifat mekanik produk hasil coran akan lebih rendah dari pada material dasar sebelum dilakukan proses pengecoran.
Oleh karena itu perlu adanya pengembalian sifat mekanik atau bahkan peningkatan sifat mekanik hasil produk coran dari material dasarnya (bahan bakunya).
Salah cara untuk meningkatkan sifat mekanik produk coran (kualitas produk pengecoran) yaitu dengan heat treatment.
Heat treatment yang sudah kita kenal antara lain adalah aneling, normalizing, hardening, tempering.
Dari sekian banyak heat treatment tersebut dapat dipilih salah satu atau dapat juga gabungan dari beberapa jenis heat treatment.
Pada prinsipnya proses peningkatan sifat mekanik dari produk pengecoran adalah mengkondisikan struktur mikro penyusun material coran memiliki tegangan sisa (residual stress) yang homogen.
Kehomogenan residual stress pada material coran inilah yang menyebabkan kualitas produk coran akan menjadi lebih baik.
Karena material dengan struktur mikro yang homogen akan sulit mengalami keretakan sehingga material cenderung memiliki ketangguhan yang sangat tinggi.

SEJARAH PENGECORAN LOGAM

SEJARAH PENGECORAN LOGAM




a. Mencairkan Logam                               

Coran dibuat dari logam yang dicairkan, dituang ke dalam cetakan, kemudian di biarkan mendingin dan membeku. Oleh karena itu sejarah pengecoran dimulai ketika
orang mengetahui bagaimana mencairkan logam dan bagaimana membuat cetakan.
Hal itu terjadi kira-kira tahun 4.000 SM, sedangkan tahun yang lebih tepat tidak diketahui orang.

Awal penggunaan logam oleh orang ialah ketika orang membuat perhiasan dari
emas atau perak tempaan, dan kemudian membuat senjata atau mata bajak dengan
menempa tembaga, hal itu di mungkinkan karena logam-logam ini terdapat di alam
dalam keadaan murni, sehingga dengan mudah orang dapat menempanya.

Kemudian secara kebetulan orang menemukan tembaga mencair, selanjutnya
mengetahui cara untuk menuang logam cair ke dalam cetakan, dengan demikian untuk
pertama kalinya orang dapat membuat coran yang berbentuk rumit, umpamanya perabot
rumah, perhiasan atau hiasan makan. Coran tersebut dibuat dari perunggu yaitu
suatu paduan tembaga, timah dan timbal yang titik cairnya lebih rendah dari titik
cair tembaga.

Pengecoran perunggu dilakukan pertama di Mesopotamia kira-kira 3.000 tahun SM,
teknik ini di teruskan ke Asia Tengah, India, China. Penerusan ke China
kira-kira 2.000 tahun SM, dan dalam zaman China kuno semasa Yin, yaitu kira-kira
1.500-1.000 tahun SM. Pada masa itu tangki-tangki besar yang halus buatannya dibuat dengan jalan
pengecoran.

Sementara itu teknik pengecoran Mesopotamia di teruskan juga ke Eropa, dan
dalam tahun 1.500-1.400 SM, barang-barang seperti mata bajak, pedang, mata tombak,
perhiasan, tangki, dan perhiasan makan di buat di Spanyol, Swiss, Jerman, Ustria,
Norwegia, Denmark, Swedia, Inggris dan Perancis.

Teknik pengecoran perunggu di India dan China diteruskan ke Jepang dan Asia
Tenggara, sehingga di Jepang banyak arca-arca Budha dibuat antara tahun 600 dan 800.

Penggunaan besi di mulai dengan penempaan, sama halnya dengan tembaga. Orang-orang Asiria
dan Mesir mempergunakan perkakas besi dalam tahun 2.800-2.700 tahun SM. Kemudian
di China dalam tahun 800-700 SM, ditemukan cara membuat coran dari besi kasar yang mempunyai
titik cair rendah dan mengandung fosfor tinggi dengan mempergunakan tanur beralas datar.

Teknik produksi ini kemudian diteruskan ke negara-negara disekitar Laut Tengah, di Yunani,
600 tahun SM,arca-arca raksasa Epaminondas atau Hercules, berbagai senjata, dan perkakas
dibuat dengan jalan pengecoran. Di India di zaman itu, pengecoran besi kasar dilakukan dan di ekspor
ke Mesir dan Eropa. Walaupun demikian baru pada abad ke 14 saja pengecoran besi kasar di lakukan
secara besar-besaran yaitu ketika Jerman dan Italia meningkatkan tanur beralas datar
yang primitip itu menjadi tanur tiup berbentuk silinder, di mana pencairan dilakukan dengan
jalan meletakkan bijih besi dan arang batu berselang-seling. Produk-produk yang dihasilkan
pada waktu itu ialah : meriam, peluru meriam, tungku, pipa dan lain-lain.

Cara pengecoran pada zaman itu ialah menuangkan secara langsung logam cair
yang didapat dari bijih besi, ke dalam cetakan, jadi tidak dengan jalan mencairkan
kembali besi kasar seperti cara kita sekarang.

Kokas ditemukan di Inggris di abad 18, yang kemudian di Perancis diikhtiarkan
agar kokas dapat dipakai untuk mencairkan kembali besi kasar dalam tanur kecil
dalam usaha membuat coran. Kemudian tanur yang serupa dengan tanur kupola yang
ada sekarang, dibuat di Inggris, dan cara pencairan besi kasar yang dilakukan
kira-kira sama dengan cara yang dilakukan orang sekarang.

Walaupun sejak masa kuno baja dipakai dalam bentuk tempaan, namun hanyalah sejak
H. Bessemer atau W. Siemens sajalah telah diusahakan untuk membuat baja dari
besi kasar, dan coran baja diproduksi pada akhir pertengahan abad 19.

Coran paduan alumunium dibuat pada akhir abad 19 setelah cara pemurnian dengan
elektrolisa ditemukan.
 Dikutip dari: http ://ksbforblog.blogspot.com

Teknik Pengelasan Logam

TEKNIK PENGELASAN LOGAM




Pengelasan atau istilah tekniknya adalah welding merupakan suatu teknik penyambungan logam dengan cara mencairkan sebagian logam induk dan logam pengisi dengan atau tanpa tekanan serta dengan atau tanpa logam penambah sehingga menghasilkan sambungan yang kontinyu.

Adapun Lingkup penggunaan teknik pengelasan dalam konstruksi meliputi :
Perpipaan, konstruksi baja, bejana tekan, pipa pejal, lempengan logam dan sejenisnya

Selain untuk pembuatan, proses pengelasan dapat juga dipergunakan untuk merepair/menyempurnakan, misalnya untuk mengisi lubang-lubang pada proses pengecoran. Adapun fungsi lainnya yaitu membuat lapisan las pada perkakas mempertebal bagian-bagian yang sudah aus, dan macam –macam reparasi lainnya.

Pengelasan bukan tujuan utama dari kontruksi, tetapi hanya merupakan sarana untuk mencapai ekonomi pembuatan yang lebih baik. Karena itu rancangan las dan cara pengelasan harus betul-betul memperhatikan dan memperlihatkan kesesuaian antara sifat-sifat lasdengan kegunaan kontruksi serta kegunaan disekitarnya.

Berdasarkan definisi dari DIN (Deutch Industrie Normen) las adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan lumer atau cair. Dari definisi tersebut dapat dijabarkan lebih lanjut bahwa las adalah sambungan setempat dari beberapa batang logam dengan menggunakan energi panas.

KLASIFIKASI METODE PENGELASAN & PEMOTONGAN
Metode Pengelasan
Dapat dibagi dua golongan, yaitu
a. Klasifikasi berdasarkan kerja; seperti : Las Cair, Las tekan, Las Patri dan sebagainya.
b. Klasifikasi berdasarkan energi yang digunakan; seperti : las listrik, las kimia, las mekanik dan seterusnya.

Berdasarkan klasifikasi ini pengelasan dapat dibagi dalam tiga kelas utama yaitu :
1. Pengelasan cair, yaitu : cara pengelasan dimana sambungan dipanaskan sampai mencair dengan sumber panas dari busur listrik atau sumber api gas yang terbakar.
2. Pengelasan tekan, yaitu : cara pengelasan dimana sambungan dipanaskan dan kemudian ditekan hingga menjadi satu
3. Pematrian, yaitu : cara pengelasan diman sambungan diikat dan disatukan dengan menggunakan paduan logam yang mempunyai titik cair rendah. Dalam hal ini logam induk tidak turut mencair.
Pemotongan
Pemotongan yang dimaksud adalah cara memotong logam yang didasarkan atas mencairkan logam yang dipotong. Cara yang banyak digunakan dalam pengelasan adalah pemotongan dengan gas oksigen dan pemotongan dengan busur listrik.

Dibawah ini klasifikasi dari cara pengelasan :
a) Pengelasan cair seperti :
- Las gas, Las listrik terak, Las listrik gas, Las listrik termis, Las listrik elektron, Las busur plasma
b) Pengelasan tekan seperti :
- Las resistensi listrik , Las titik, Las penampang, Las busur tekan, Las tekan, Las tumpul tekan, Las tekan gas, Las tempa, Las gesek, Las ledakan, Las induksi, Las ultrasonic
c) Las busur:
- Elektroda terumpan
d) Las busur gas
:
- Las m16 dan Las busur CO2
e) Las busur gas dan fluks
-Las busur CO2 dengan elektroda berisi fluks dan Las busur fluks
f) Las elektroda berisi fluks
-Las busur fluks, Las elektroda tertutup, Las busur dengan elektroda berisi fluks, Las busur terendam, Las busur tanpa pelindung, Elektroda tanpa terumpan
g)Las TIG atau las wolfram gas

LAS BUSUR LISTRIK
Las busur listrik termasuk suatu proses penyambungan logam dengan memakai tenaga listrik sebagai sumber panas. Jadi surnber panas pada las listrik ditimbulkan oleh busur api arus listrik, antara elektroda las dan benda kerja.
Jenis sambungan dengan las listrik ini merupakan sambungan tetap.
Penggolongan macam proses las listrik antara lain, ialah :

1. Las listrik dengan Elektroda Karbon, misalnya :
a. Las listrik dengan elektroda karbon tunggal
b. Las listrik dengan elektroda karbon ganda.
2. Las Listrik dengan Elektroda Logam, misalnya
a. Las listrik dengan elektroda berselaput
b. Las listrik TIG (Tungsten Inert Gas)
c. Las listrik submerged.

Las Listrik TIG
Las listrik TIG (Tungsten Inert Gas = Tungsten Gas Mulia) menggunakan elektroda wolfram yang bukan merupakan bahan tambah. Busur listrik yang terjadi antara ujung elektroda wolfram dan bahan dasar merupakan sumber panas, untuk pengelasan. Titik cair elektroda wolfram sedemikian tingginya sampai 3410° C, sehingga tidak ikut mencair pada saat terjadi busur listrik.


Las Listrik Submerged
Las listrik submerged yang umumnya otomatis atau semi otomatis menggunakan fluksi serbuk untuk pelindung dari pengaruh udara luar. Busur listrik di antara ujung elektroda dan bahan dasar di dalam timnunan fluksi sehingga tidak terjadi sinar las keluar seperti biasanya pada las listrik lainya. Operator las tidak perlu menggunakan kaca pelindung mata (helm las).
Pada waktu pengelasan, fluksi serbuk akan mencir dan membeku dan menutup lapian las. Sebagian fluksi serbuk yang tidak mencair dapat dipakai lagi setelah dibersihkan dari terak-terak las.
Elektora yang merupakan kawat tampa selaput berbentuk gulungan (roll) digerakan maju oleh pasangan roda gigi yang diputar oleh motor listrik ean dapat diatur kecepatannya sesuai dengan kebutuhan pengelasan.


Las Listrik MIG
Seperti halnya pad alas listrik TIG, pad alas listrik MIG juga panas ditimbulkan oleh busur listrik antara dua electron dan bahan dasar.
Elektroda keluar melalui tangkai bersama-sama dengan gas pelindung.
Demikian uraian ringkas mengenai Teknik Pengelasan, semoga bermanfaat.

Urutan Proses Pengecoran Logam

Urutan proses pengecoran logam

PASIR
Ada dua cara pengecoran dengan menggunakan cetakan pasir. Pembagian dilakukan berdasarkan jenis pola yang digunakan:
1)      Pola yang dapat digunakan berulang-ulang dan
2)      Pola sekali pakai
Urutan pembahasan proses pengecoran adalah sebagai berikut:
  1. Prosedur pembuatan cetakan
  2. Pembuatan pola
  3. Pasir
  4. Inti
  5. Peralatan (mekanik)
  6. Logam
  7. Penuangan dan pembersihan benda cor.
PROSEDUR PEMBUATAN CETAKAN
Cetakan diklasifikasikan berdasarkan bahan yang digunakan:
  1. Cetakan pasir basah (green-sand molds)
  2. Cetakan kulit kering (Skin dried mold)
  3. Cetakan pasir kering (Dry-sand molds)
Cetakan dibuat dari pasir yang kasar dengan bahan pengikat
  1. Cetakan lempung (Loan molds)
  2. Cetakan furan (Furan molds)
  3. Cetakan CO2
  4. Cetakan logam     Cetakan logam terutama digunakan pada proses cetak-tekan (die casting) logam dengan suhu cair rendah.
  5. Cetakan khusus    Cetakan khusus dapat dibuat dari plastic, kertas, kayu semen, plaster, atau karet.
Proses pembuatan cetakan yang dilakukan di pabrik-pabrik pengecoran dapat di kelompokkan sebagai berikut:
  1. Pembuatan cetakan di meja (Bench molding)
Dilakukan untuk benda cor yang kecil.
  1. Pembuatan cetakan di lantai (Floor molding)
Dilakukan untuk benda cor berukuran sedang atau besar
  1. Pembuatan cetakan sumuran (pit molding)
  2. Pembuatan cetakan dengan mesin (machine molding)
Pembuatan Cetakan
Sebagai contoh akan diuraikan pembuatan roda gigi seperti pada Gambar 5.2 di bawah ini. Cetakan dibuat dalam rangka cetak (flak) yang terdiri dari dua bagian, bagian atas disebut kup dan bagian bawah disebut drag. Pak kotak cetak yang terdiri dari tiga bagian, bagian tengahnya disebut cheek. Kedua bagian kotak cetakan disatukan pada tempat tertentu dengan lubang dan pin.

Cetakan Pola Sekali Pakai
Keuntungan dari proses cetak sekali pakai ini meliputi :
  1. Sangat tepat untuk mengecor benda-benda dalam jumlah kecil
  2. Tidak memerlukan pemesinan lagi
  3. Menghemat bahan coran
  4. Permukaan mulus
  5. Tidak diperlukan pembuatan pola belahan kayu yang rumit
  6. Tidak diperlukan inti atau kotak inti
  7. Pengecoran jauh lebih sederhana
Kerugiannya adalah :
  1. Pola rusak sewaktu dilakukan pengecoran
  2. Pola lebih mudah rusak, oleh karena itu memerlukan penangangan yang lebih sederhana.
  3. Pada pembuatan pola tidak dapat digunakan mesin mekanik
    1. Tidak ada kemungkinan untuk memeriksa keadaan rongga cetakan. Dikutip dari:http://ftkceria.wordpress.com